四平卷烟厂高清网络监控系统技术方案0309.docx

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四平卷烟厂高清网络监控系统技术方案0309

四平卷烟厂高清网络视频监控系统

技术方案

苏州科达科技有限公司

2022-04-26

1建设背景及需求分析

1.1建设背景

随着数字技术、计算机技术和网络技术的发展，基于互联网的各种业务呈几何指数规律飞速增长，远程视频监控作为基于互联网的一种全新业务也得到了飞速的发展。

在中国，安防行业经过近二十年的发展，技术和产品性能上基本达到发达国家水平，作为安防系统中的一项重要子系统——视频监控系统，已经从最初的特殊行业的模拟监控发展到现在的数字化、高清化、智能化、集成化监控，从起初基于本地的小规模监控发展到今天基于网络的大型远程监控系统。

我们知道一个典型的传统视频监控系统一般由前端，中端和后端三部分组成，完成图像的采集，传输，显示，控制和记录五大功能，随着通信技术的发展及网络传输的普及,新型的数字监控系统将不仅具有以上五种功能,将结合其他信息安全系统,实现全方位、立体化、网络化、高清化、智能化的纵深监控防护体系,与报警系统、探测系统、控制系统、远程传输网络等形成一个完善的大型网络化监控系统。

相对传统的模拟视频监控技术和DVR视频监控技术，网络视频监控技术拥有独特的技术优势：

网络规模化、高可靠性、高安全性、高清化、智能化、使用简便性、业务功能强大、管理功能强大、可扩展性好等等。

网络视频监控已经应用于电信运营商、公安、军队、政府、金融、教育、工业厂矿、企业等各个行业。

网络视频监控是视频监控技术发展的方向，是未来视频监控的趋势。

1.2指导思想

依据四平卷烟厂的系统建设要求及目前的实际情况，充分考虑到四平卷烟厂这一特殊环境下安防系统的摄像头及各种探头密集、监视的广度和深度要求较高、监视过程实时性高、高清的图像质量、高度的系统集成及全方位的报警联动等，本方案应用先进的视音频技术和网络技术，并结合人防、物防、技防体系，统一规划，统一建设、发挥整体效能，达到更充分利用四平卷烟厂系统网络资源，更好、更方便的管理四平卷烟厂的目的。

1.3建设目的

应用安全技术产品、安全技术防范工程等科学技术手段，结合人防、物防、技防体系，统一规划，统一建设、发挥整体效能，达到更充分利用四平卷烟厂高清监控系统网络资源，更好、更方便的管理四平卷烟厂的目的。

1.4需求分析

根据四平卷烟厂的实际规划，拟建设一套网络视频监控系统，以实现对四平卷烟厂区域实现不间断视频监控。

要求监控系统采用先进成熟的视音频产品，并基于现有IP网络建设，实现远程实时浏览、控制、录像存储等要求。

系统具体需求如下：

1、基于新建网络监控系统，实现全网监控点统一管理

针对本次新建的监控系统采用全网络化的设备进行建设，所有监控前端通过新建的IP网络进行接入，实现监控中心统一管理和控制。

监控中心配置大屏幕电视墙实现全网监控点的实时浏览和集中控制；授权用户可以通过客户端软件实现对监控点的远程浏览和控制。

2、系统提供高清质量的的图像，实现二十四小时不间断图像传输

针对本次项目我们采用支持720P的高清网络摄像机，能够支持全天候全方位的高清监控；由于采用先进的H.264编码技术，在视频数据的压缩率方面大大的提高，在2Mbps码流的情况下就能保证图像的高清质量。

3、系统采用IPSAN存储方式，拥有安全、可靠的数据存储机制。

为方便监控录像的管理和控制，本项目采用分布式存储的方式，对监控区域的高清720P格式的码流进行24小时不间断录像，码率大小控制在2Mbps—4Mpbs，做到“所存即所看”的效果。

监控中心利用NVR进行集中存储，磁盘阵列存储要具备30天以上的能力。

对系统内的存储设备进行统一管理，资源策略、监控存储设备工作状态、分配存储资源、制订存储计划、数据安全性管理等功能。

4、系统支持接入告警设备，支持告警联动

系统前端设备应提供丰富的外部接口，能够轻松实现对告警输入输出设备的接入，如红外对射、烟感、温感、警灯等；通过告警信号的触发，实现向各种告警联动，如告警声光电显示、告警录像、告警图像上电视墙等，能够使用户第一时间快速了解到告警区域的情况。

监控系统通过与报警系统相对接，实现报警联动应用，当发生报警时，告警信号通过视频监控系统及时传达相关部门，系统自动产生声光电报警、监控设备自动抓拍、录像，控制中心自动显示报警现场画面等联动动作。

通过告警日志记录和告警录像方便日后调查取得，简单工作难度的同时，有效保护财产安全。

5、系统能够进行双向语音对讲

监控系统应能够支持接入语音对讲设备，通过网络传输能够实现监控平台与前端监控点的语音对讲、广播等功能。

同时，前端可以通过紧急呼叫按钮实现和监控中心的对讲，实现将紧急情况及时向上级反应，具有很好的灵活性。

6、系统能够提供丰富的录像管理策略和检索功能

系统应提供多种录像管理策略，如前端录像、本地录像、NVR录像、告警录像、分时周期录像等，并提供灵活的检索功能，可以实现对前端摄像机的检索，也可通过时间进行检索，并能够支持秒级快速检索、秒级回放、时间轴放像等；同时录像系统提供录像下载服务，实现二次备份。

7、系统能够智能化应用，并实现智能联动功能

系统应支持部署智能分析服务器，实现监控系统和智能系统的完美融合，通过对上传码流的智能分析，实现多种智能化应用，如虚拟墙、警戒线、视质检测、人流密度统计等，起到提前预知告警的作用，变被动防御为主动防御，大大提高日常管理能力。

8、系统具备良好的开放性和扩展性。

系统采用模块化结构设计，具备良好的可靠性和强大的扩展能力。

能够通过堆叠实现单级扩容；系统各级可以通过级联的方式实现多级的接入与管理。

网络视频监控系统提供丰富的接口，能够兼容已建的模拟监控系统、DVR监控系统、其他数字监控系统，轻松实现与对讲系统、报警系统、消防火警、GIS地理信息系统、视频会议等其他业务系统的对接，实现各种安防业务系统的大联网。

同时系统提供完善的SDK二次开发包能够满足与其他业务平台的整合。

9、系统提供电信级的管理功能，支持运营级的授权管理

系统设计符合电信级规范，平台具备强大的网管和专业的授权子系统，提供丰富的设备管理、用户管理、认证管理和权限管理。

轻松实现设备维护管理、多级用户认证管理、多级用户权限分配，有效保障系统的安全、可靠。

10、系统应能够长时间稳定、安全、可靠运行

平台采用嵌入式的结构，有很好的故障排除机制和容错能力，能够提供双机热备，N+1热备等组建方式；并且拥有自动报警功能，一旦系统中出现问题抑或前端设备出现故障，平台能够及时提醒客户进行处理。

平台采用linux的操作系统，能够很好的防止网络病毒的攻击和传播，并且对于前端数据流的传输，使用AES等算法进行加密，保证了数据流的安全可靠，万无一失。

11、系统应支持平滑升级扩容。

平台能够通过堆叠进行整个平台性能的提升，为后续的扩容做了充分的准备，并且能够兼容不同厂商的监控设备，包括原有的模拟监控系统、DVR/DVS监控系统等，保护客户的前期投资。

2设计依据与设计原则

2.1设计依据

系统规划设计严格遵循国际、国家和地区的有关标准和规范进行。

本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行：

GA/T75-94安全防范工程程序与要求

GBJ303-88建筑电气安装工程质量检验评定标准

GA/T514-2004交通电视监控系统工程验收规范

GA/T70-2004安全防范工程费用概预算编制办法

GB50348－2004安全防范工程技术规范

GB14050-93系统接地的形式及安全技术要求

GB50198-94民用闭路监控电视系统工程技术规范

GB50198-94彩色电视图像质量主观评价方法

GB50198-94民用闭路监控电视系统工程技术规范

GA308-2001安全防范系统验收规则

YD5032-2004《会议电视系统工程设计规范》；

YD5033-200《会议电视系统工程验收规范》；

GB/T16858-1997《采用数据链路协议的会议电视远端摄像机控制规程》；

YDN075-1998《中国公众多媒体通信网网络管理规范》；

YDN077-1997《中国公众多媒体通信网技术体制》（暂行规定）。

ISOTCP/IP协议标准

ITUH.264协议标准

GA308-2001《安防系统工程验收规范》

GA/T669-2008《城市监控报警联网系统通用技术要求》

GB50395-2007视频安防监控系统工程设计规范

GA/T493-2004城市警用地理信息系统建设规范

参考《中国电信网络视频监控业务技术规范v2.75》

2.2设计原则

本方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。

并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。

本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。

其具有以下原则：

1、先进性与适用性

采用科学的、主流的、符合发展方向的技术、设备和理念，系统集成化、模块化程度高。

设计合理，架构简洁，功能完备，切合实际，能有效控制和提高工作效率，满足动态监控和业务工作的实际需求。

系统的技术性能和质量指标达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件操作使用又应简便易行，容易掌握，适合中国国情和本项目的特点。

该系统集国际上众多先进技术于一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。

2、经济性与实用性

在先进、可靠和充分满足系统功能的前提下，体现高性价比。

采用经济实用的技术和设备，充分利用现有资源，综合考虑系统的设计、建设、升级和维护。

充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。

3、可靠性与安全性

系统采用成熟的、稳定的、完善技术设备，系统具有一致性、升级能力，能够保证全天候长期稳定运行。

在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。

4、开放性

以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可以与消防、防盗、聚光系统实现联动，具有RJ-45网络通讯口，可实现远程控制。

5、可扩充性

系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能，系统规模和功能易于扩充，系统配套软件具有升级能力。

同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。

方案中设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。

6、追求最优化的系统设备配置

在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。

7、提高监管力度与综合管理水平

本项目系统设备控制需要高效率、准确及可靠。

本系统通过中央控制系统对各子系统运行情况进行监控，时时动态撑握监视及报警情况。

网络视频监控的使用大大减少劳动强度，减少设备运行维护人员；另外，系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，在最佳情况下运行，既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。

3建设方案设计

3.1监控系统架构设计

3.1.1监控系统选择

由于视频监控系统涉及部门多，分布范围广，安全性、实时性要求高等特点，建设如此大规模的监控系统，也面临很多问题:

Ø如何实现如此大规模资源的实时监控？

Ø如何实现如此海量视频信息高质量、高可靠的存储与传输？

Ø如何有效管理和维护如此复杂的监控系统？

Ø如何降低系统不断扩大后导致的运营费用不断高涨？

Ø如何方便今后监控扩容及与其它业务系统的整合？

选择一个合适的视频监控系统成为高清视频监控系统的关键。

⏹CCTV闭路电视监控系统

如果考虑传统模式——模数结合电视监控系统，无论是从监视手段、还是录像手段上来看已经远远落后于高清视频监控要求。

传统数模方式的监控系统会带来如下问题：

Ø大规模组网，成本昂贵，布线复杂；

Ø矩阵传输经过多级级联后，图像质量下降；

Ø数字化程度低，无法灵活地实现远程监控；

ØDVR系统存储性能低，无法存储高质量动态图像；

Ø缺少可靠的全系统网络管理手段，可管理性差；

Ø扩展性差，扩容成本高；

Ø数据存储安全性差，录像调用困难；

Ø无法实现与其他业务系统的融合；

Ø布线复杂。

⏹数字监控系统

数字监控系统虽然给传统的视频监控领域带来全新的运作模式。

但是也可以看到，DVR或者DVS、服务器、网络、编解码部分只是不同厂家产品简单叠加，缺乏有机组合，也不能完全满足监控需求。

数字监控方案存在如下问题：

Ø受制于DVR处理性能，难以满足大容量、高清晰的监控要求；

ØDVR存储性能低，无法满足高质量图像存储；

ØDVR安全性差，无法保障监控数据安全；

Ø缺少可靠的全系统网络管理手段，可管理性差；

Ø延时大：

2～3秒，图像信号损失严重；

Ø可扩展性差。

⏹网络视频监控系统

网络视频监控技术为当前最新的监控技术，它基于TCP/IP通信网，集中了多媒体技术、数字图像处理及远程网络传输等最新技术，可以提供清晰流畅的视频监控图像效果。

相对传统的模拟监控和DVR方式的监控，网络视频监控具备无可比拟的优势，主要体现在以下几个方面：

1、网络化监控：

通过IP网络真正做到任何时间、从任何地点、对任何现场进行实时监控；可充分利于IP网络的优势，实现大规模、大范围、全方位监控。

2、网络化存储：

系统可以实现本地、远程的录像存储及录像查询和回放，磁盘存储支持冗余备份和RAID技术。

3、高可靠性、安全性：

系统采用的网络摄像机、视频解码器、监控平台均嵌入式Linux系统设计，具备极高的稳定性和可靠性，同时系统可以充分利用防火墙/VPN、加密、权限管理、安全认证、实时时钟等技术，保证监控系统和录像资料不被越权使用和破坏。

4、优异的图像质量：

系统支持高清720P、1080P的网络摄像机接入，支持先进的H.264/MPEG4等视频编码算法，可实现清晰流畅的图像效果，实时性好。

5、操作管理简单：

系统具备良好的用户界面，采用C/S或B/S架构，操作使用非常简单。

6、业务功能强大：

系统为用户提供了灵活的监控画面选择,电子地图使用，对云台、变焦的行控制，预置位和镜头的轮巡，以及实现图像抓拍、录像和录像回放、报警和报警联动功能。

7、有效利用带宽：

监控视频流可随时调整，具备带宽自适应能力，可充分利用通信网络，根据网络带宽视频流可自动调节，系统可以在现有的任何网络中完成各种监控功能。

8、设备的分级、分组管理：

强大的分级、分组功能可将摄像机、报警设备等前端设备根据监控地点和管理需要编成不同区域和工作组，区域可以分级（分层）。

每个工作组可分配数个前端设备，同一个前端设备可同时分配在不同的工作组中。

9、用户的分级、分组管理：

根据管理需要可将用户划分成不同级别，不同级别的用户被赋予不同的权限。

系统的控制权限也可分为多个等级，可根据需要灵活地分配给相应的用户和用户组。

10、可扩展性：

增加网络摄像机、视频编码器和分监控中心非常简单，能够持续平滑升级和扩展，降低对系统的整体投资成本，和其他管理控制兼容。

基于以上分析，本次四平卷烟厂视频监控系统建设建议采用全数字、网络化的科达网络视频监控系统组建，系统建设同时预留接口，保证整合原有系统。

3.1.2网络监控系统架构

科达智能网络视频监控系统是数字化、网络化和智能化相融合的新一代视频监控系统，可基于IP网络实现图像、声音及各种报警信号的远程采集、传输、储存和处理，提供便捷、经济、有效的远程视频监控解决方案。

业务控制/媒体交换层

业务控制/媒体交换层由中心业务平台、媒体处理分发和网络录像单元组成，主要负责业务处理控制、视音频的传送、存储以及系统管理。

中心业务平台是整个系统的核心，逻辑上需要实现用户和前端设备接入认证、系统设备管理、业务功能控制以及媒体分发转发等功能。

网络录像单元用于实现网络媒体数据的数字化录像、存储、检索、回放以及管理。

前端接入层

前端接入层主要由编码单元、视频采集单元、报警单元等组成。

编码单元主要实现视音频信号、报警信号的采集编码、网络传输以及辅助设备（如云台、矩阵等）的控制。

编码单元通过LAN、WAN等IP网络接入中心业务平台；视频采集单元一般指监控网络摄像机，实现监控图像采集到编码输出；报警单元主要是报警信号发生设备，通常有烟感、温感、红外、门磁等设备。

用户访问层

用户访问层由客户端单元和解码单元组成。

客户端单元是远程图像集中监控和维护管理的应用平台，主要实现图像浏览、录像回放、辅助设备控制、码流分发控制等业务功能。

解码单元主要负责在客户端单元的控制与管理下，实现视音频信号的电视墙解码输出。

科达提供监控客户端软件和网络视频解码器等产品构成用户访问层。

3.2系统方案设计

3.2.1总体结构设计

针对本次项目，结合四平卷烟厂的实际情况，并集多种音视频系统和其他业务系统与一体，各平台通过网络互连实现高清监控、报警联动等功能，充分满足四平卷烟厂的日常管理需求。

本次新建的四平卷烟厂网络监控系统的总体架构如下：

如上图所示，本次四平卷烟厂监控系统分为两级平台建设，一级平台为四平卷烟厂监控中心平台，主要负责对所有NVR的管理；各二级NVR平台主要负责前端的接入管理及存储。

3.2.2系统组网图

图示：

四平卷烟厂系统组网图

3.2.3组网说明

如上图所示，本系统依托四平卷烟厂新建IP网络构建一个星型结构的数字化、网络化的监控系统。

系统采用多多级联的方式进行组网的部署，本系统主要有以下三大部分组成：

⏹一级监控平台

一级监控平台部署在总控中心，是整个系统的核心部分，主要配置平台设备、NVR、解码器、操作席和电视墙等设备；实现对下级NVR平台的控制和管理、视频码流的存储转发及权限管理等功能。

⏹二级监控平台

二级监控平台部署在分控中心，主要配置解码器、操作席和电视墙等设备；负责对前端设备的实时浏览和权限管理等功能。

⏹监控前端

主要负责各种音视频及告警信号的采集，通过部署高清网络摄像机、告警设备等实现，并将采集到的信息实时传送至监控平台。

3.3监控前端设计

3.3.1监控前端编码单元设计

前端摄像机实施对监控目标图像信息采集，是监控系统的原始信号源，其功能状态、质量优劣直接影响整个系统的功能发挥。

传统的监控系统采用模拟摄像机和视频线缆实现图像采集和视频流传输，很容易被各种电气设备所产生强电磁干扰，因而会导致监控线路传输的模拟视频信号受到干扰，图像失真；同时视频线受到自身限制，传输距离短，不适合大规模、远距离传输；并且传统模拟监控图像分辨率仅能达到CIF、D1的标清画质，无法满足四平卷烟厂高清监控的要求，也不符合监控发展的趋势。

基于以上原因，以及客户要求“系统提供高清图像质量”的需求，本方案建议所有新建前端摄像机均采用支持720P高清网络摄像机。

高清网络摄像机能够同时完成图像采集和视频信号编码的工作，监控图像采用网络信号进行传输，由于数字信号的抗干扰特性，在电磁干扰环境中能够保障前端图像不失真，实现图像信息的远距离高清传输。

其具体参数应满足如下要求：

Ø视频编码协议：

H.264、MPEG-4

Ø图像分辨率：

CIF、720P

Ø图像帧率：

1～30帧/s

Ø存储接口：

支持TF存储卡

Ø控制接口：

RS485

Ø报警接口：

至少具备1路报警输入、输出接口

Ø音频接口：

至少具备1路音频输入、输出接口

Ø网络接口：

10/100M自适应网口

Ø双码流：

支持720P、CIF格式的双码流同时输出

经过对本项目的实际勘定，本次新建的高清网络摄像机主要在以下区域进行重点布防：

1、在大门、交通要道、围墙等区域，建议采用高清720P枪型红外网络摄像机IPC210，并通过与告警设备的接入，如围墙红外对射系统等，实现系统的告警联动功能，完全满足客户要求“系统能够告警联动”的需求。

2、在各办公室、楼梯口、电梯侯客区等区域，建议采用高清720P半球形红外网络摄像IPC211，根据实际情况可采用成对部署的方式，它采用吸顶式的安装方式，外形小巧美观；并可将室内的一些告警设备接入，如烟感、温感等设备，实现告警联动；

IPC211在夜间能够自动开启红外功能，具有30米的红外照射距离；它采用广角镜头，大大增加了监控的视角范围，非常适合小区域的大范围覆盖。

3、针对广场等范围较广的区域，建议采用IPC413高清高速红外网络球机，用户可以通过客户端进行远程PTZ操作，实现全方位浏览，覆盖每一个死角，并可以通过预置位的设置实现告警的联动，大大提高了整个系统的联动能力。

IPC413球机支持360°高速旋转，具有18倍变焦能力，确保被监测对象全方位的清晰监控。

相比较标清模拟摄像机，高清网络摄像机在图像细节描述、逼真度、施工难易度、故障产生几率、性价比方面拥有绝对优势，且已经成为目前业界高清监控解决方向的主流趋势。

它利用原有的以太网络对其进行接入，并集成了报警和控制接口，大大节省了原有的布线成本，具体的连接的方式如下：

网络摄像机接入示意图

3.3.2双向语音对讲设计

通过平台客户端能够方便实现和远程前端的对讲，但前端不能轻易实现和监控中心的对讲；针对本项目客户要求“系统实现双向语音对讲”的需求，本方案在前端采用告警开关量的输入，使用报警联动的方式来触发。

具体实现的方法就是通过网络摄像机的报警接口接入一个紧急呼叫按钮开关来触发报警，报警信息会传送至监控中心，监控中心通过告警信号建立一个通道与前端进行语音对讲。

其示意图如下：

语音对讲接入示意图

3.3.3前端告警接入

网络视频监控系统需采用新一代的视频监控技术，有效融合了视频监控和报警联动功能，将传统的视频监控系统和报警系统合二为一。

报警信号的采集：

报警信号采集主要由报警单元完成，报警单元主要指报警信号的发生设备，为监控系统提供报警信息。

通常报警设备有红外、烟感、温感、门磁、紧急按钮等等，报警设备通常提供开关量输出，由前端编码器或网络摄像机接受开关量信号，实现报警信号接入系统与告警联动。

报警信号的接入示意图如下：

报警信号接入图

报警信号的传输：

报警信号的传输过程指报警信号经前端告警信号采集设备，如编码器或网络摄像机，在本地输出或通过IP网络传到后端的一个过程。

报警信号最终有三种流向：

Ø报警信号经本地编码器输出，触发本地声光电等报警；

Ø报警信号通过网络，经平台到客户端触发声、文字等报警；

Ø报警信号通过网络，经平台、客户端发送至第三方系统，提供报警。

报警信号流向图

报警信号的存储：

科达行业级网络监控系统具备完善的信息存储和管理功能，系统能够自动存储报警相关记录，可以提供相关记录的查询、导出等功能。

报警信号的应用

当发生报警时，前端报警设备发送告警电平到前端采集设备，前端采集设备将告警信息上传到监控中心，提供警情。

系统可自动或手动启动联动机制处理警情。

可以实现：

Ø上传并显示报警信息和现场图像、声音

系统能够自动或手动将报警发生现场的图像、声音输出到客户端或电视墙，为监控中心提供报警现场的信息，便于迅速处理警情。

Ø触发报警录像，对现场警情进行存储备份

系统能够自动或手动对报警现场信息进行存储备份，供日后查询、调用，为警情处理提供事实依据。

Ø触发警情现场声光电告警信号，实施事发现场告警

系统能够自动或手动实现对报警现场的警示。

在监控前端配置警铃、警灯等报警设备后，前端编码器或网络摄像机可根据需求把告警信号发送给本地警铃、警灯等设