视频监控系统集成技术方案.doc
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视频监控系统集成
技术方案
57
前言
本文旨在提供一份基于产品的整体解决方案，包含硬件组成和软件平台两大部分。
文章力求为分公司技术支持提供一份有力的素材用于项目接洽，尽可能多地考虑与项目相关的内容并留白以据实填写，文中以蓝色字体作为提示信息，表示此处你可能需要根据具体项目填写相关内容。
该版本的显著特点是以DS-8000系列NetDVR作为主要硬件设备，专门针对采用分散存储的项目。
除此之外，请力推海康威视的前端摄像产品，包括摄像机和球机，后端选用解码器或解码卡进行解码。
软件平台采用海康威视5.0集中监控软件，因此仅适用于局域网（LAN）或者虚拟局域网（VPN）的环境。
若跨公网环境，终端设备少于50台并且单级监控，请采用4.01客户端软件，否则，请寻求平台合作伙伴支持。
因作者水平有限，行文可能存在纰漏之处，请指正。
第一章概述 4
1.1 项目概况 4
1.2 设计原则 4
1.3 总体目标 5
1.4 设计依据 5
第二章系统总体设计 7
2.1 综述 7
2.2 注意事项 8
第三章系统详细设计 9
3.1 图像采集 9
3.2 压缩编码 14
3.3 传输系统 16
3.4 存储系统 23
3.5 显示系统 27
3.6 软件平台 28
3.7 系统特点 45
第四章设备选型 47
4.1 摄像机 47
4.2 网络硬盘录像机 48
4.3 解码服务器&解码器 49
4.4 网络备份存储 50
第五章附录 53
5.1 海康威视简介 53
5.2 成功案例 54
5.3 产品参数 55
第一章概述
1.1项目概况
中国长江三峡集团公司（简称三峡集团公司）根据自身业务的需求，先后在湖北省宜昌市的葛洲坝水利枢纽区域、三峡水利枢纽区域、宜昌市建设路一号办公大楼、云南省昭通市永善县溪洛渡工程施工区、四川省宜宾市宜宾县向家坝工程施工区建设了视频监控系统。
这些视频监控系统基本上根据业务的需要同步建成，建设时间、承建厂家不尽相同，这就导致系统结构、设备品牌、型号、管理运行模式等均有差别，各系统独立运行，不能在集团公司范围内提供统一的视频监控服务。
随着三峡集团公司业务范围的扩展、管理区域的扩大以及集团总部的搬迁，有必要将已建成的视频监控系统进行改造集成，为集团公司提供统一的视频访问服务。
建成后的本系统除为三峡集团企业网相关用户提供视频服务外，还将相关视频信号在大屏幕上集中展示，达到及时、直观地了解工程建设、电力生产、突发事件等现场情况的目的。
本次系统集成的范围包括葛洲坝水利枢纽区域、三峡水利枢纽区域、宜昌办公大楼、溪洛渡工程施工区、向家坝工程施工区、上海新能源监控中心的视频监控系统。
系统经验证运行稳定、可靠后，将逐步集成后续建设的三峡枢纽管理安防监控系统、成都梯调中心视频监控系统等其它监控系统。
1.2设计原则
在建设整个系统时,我们本着技术先进、系统实用、结构合理、产品主流、低成本、低维护量作为基本原则，进行系统构架。
1.技术的先进性
整个系统选型、软硬件设备的配置均要符合高新技术的潮流，关键的视频数字化，压缩、解压、码流、传输均采用国内外工程建设中被广泛采用的技术与产品。
在满足功能的前提下，系统设计具有先进性，并且在今后一段时间内保持一定的先进性。
2.架构合理性
采用先进成熟的技术来架构各个子系统组成稳定可靠大系统，使其能安全平稳地运行，有效地消除各子系统可能产生的瓶颈，选用合适的设备来保证各子系统具有良好的扩展性。
稳定性和安全性是我们最关心的问题，只有稳定可靠的系统才能确保各设备的正常运行；只有良好的数据共享，实时的故障修复，实时备份等才能形成完整的管理体系。
3.经济性
在满足系统功能及性能要求的前提下，尽量降低系统建设成本。
采用经济实用的技术和设备，利用现有设备和资源，综合考虑系统的建设、升级和维护费用，不盲目投入。
4.可管理性
前端现场设备，归属于各自分中心集中统一控制，通过网络实施对所有远端设备的控制、设置，工作状态的监测，以保证系统的高效、有序、可靠的发挥其管理职能。
5.规范性
控制协议、编解码协议、接口协议、视频文件格式、传输协议等应符合相关国家标准、行业标准和公安部颁布的技术规范。
6.可维护性
本系统将采用全中文、图形化软件平台实现整个监控系统管理与维护。
可自动检测系统中任何一台设备的运行状态，并示出详细参数，以辅佐管理人员及时准确地判断和解决问题。
采用稳定易用的硬件和软件，完全不需借助任何专用维护工具，既降低了对管理人员进行专业知识的培训费用，又节省了日常频繁地维护费用
7.安全性
对系统采取必要的安全保护措施，防止病毒感染、黑客攻击，防雷击、过载、断电和人为破坏，具有高度的安全和保密性
1.3总体目标
基于招标文件技术要求和设计原则，此次视频监控系统设计提出以下总体目标：
1.构建统一的、基于现有企业管理信息网络的、分层分级架构的三峡集团公司视频监控系统集成平台（包括移动接入平台），为三峡集团企业网相关用户、北京应急指挥大厅及后续建设的视频监控中心提供视频服务。
2.整合现有视频监控系统资源，满足集团相关用户（包括移动终端用户）观看各地现场实时和历史视频图像的需求。
3.制定三峡集团公司视频监控系统建设规范和标准，指导今后视频监控系统的建设。
4.实现一体化管理大平台，对于系统接入模式，高标清的图像质量、设备的运行状态均可管理。
1.4设计依据
n《视频安防监控数字录像设备》GB20815-2006
n《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92
n《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
n《民用闭路电视系统工程技术规范》GB-94
n《建筑物防雷设计规范》GB50057-94
n《建筑设计防火规范》GBJ16-87
n《中华人民共和国公共安全行业标准》GA38-94
n《安全防范系统验收规则》GA308-2001
n《电子计算机机房设计规范》GB50174-93
n《电子计算机场地通用规范》GB/T2887-2000
n《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87
n《电视监控工程程序与要求》GA/T75-94
n《电视监控工程费用概预算编制办法》GA/T70-94
n《报警图像信号有线传输装置》GB/T16677-1996
n《报警图像信号有线传输装置》GB/T16677-1996
n《测量、控制和试验室用电气设备的安全要求》国家技术监督局
n《信息技术设备的安全》国家技术监督局
n《中国电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-90.92
n《视音频编解码标准——视听对象的编码（6部分）》ISO/IEC14496
n《工业企业扩音通信系统工程设计规程》CECS62-94
n《工业企业通信工程设计图形及文字符号标准》ECS37-91
n《智能建筑设计标准》GB/T50314-2000
n《智能建筑工程质量验收规范》GB50339-2003
n《建筑智能化系统工程实施及验收规范》DB32/366-99
n《安全防范系统通用图形符号》GA/T74-2000
n《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
n《工业电视系统工程设计规范》 GBJ115-87
n《防盗报警控制器通用技术条件》 GB12663-90
第二章资源与需求分析
2.1系统现有资源分析
1.葛洲坝电站系统分析
葛洲坝电站视频监控系统包括大江电厂（98个监控点）、二江电厂（134个监控点）、500KV（25个监控点）开关站三部分组成，共计257个监控点。
三个子系统独立建设，后经改造可实现互联互控。
此次进行平台系统升级，对于部分硬件产品可直接兼容，无需改动。
由于DH-DVR1604GB-E这款大华硬盘录像兼容性的问题，需要进行硬件扩充，通过增加2台同路数的海康9000系列DVR解决联网问题。
2.三峡左岸电站系统分析
三峡左岸电站视频监控系统共267个监控点，由一个监控中心、五个接入分区和电源电站组成。
对于五个分中心和电源电站中涉及的大华硬盘录像机无法直接进行兼容升级，需要通过扩充硬件升级兼容。
3.三峡右岸电站系统分析
三峡右岸电站共计190个监控点，包括一个监控中心和五个接入分区，对于该系统下的所有硬件可以直接进行兼容，无需增加硬件进行升级。
4.三峡地下电站系统
三峡地下电站共计133个监控点，该系统下所有硬件设备可直接兼容升级，对于系统结构和设备无需做任何变动。
5.船闸监控系统
船闸监控系统共计120个视频监控点，对于该系统下的DH-DVR1604两台大华设备，由于系统编码方式过早，无法直接兼容升级，需扩充硬件设备实现升级。
6.宜昌总部监控中心
对于宜昌总部监控中心的两台DH-DVR1604L（K）两台DVR需通过扩充硬件进行兼容升级。
7.溪洛渡工程施工区
该系统下的DH-DVR1604LB和DH-DVR1604GB-E型号DVR需要扩充硬件升级，无法直接兼容升级。
8.向家坝工程施工区
系统所有硬件均可兼容设计，直接扩充到新的平台系统中，无需对系统结构及硬件做变更与扩充。
9.上海新能源公司
该系统可以直接兼容到新的平台中，无需做硬件调整。
2.2系统整体需求分析
1.首先，三峡集团视频监控集成系统一套覆盖三峡各个坝区和工程区的监控系统，随着系统的不断深入建设，未来，系统的监控点将数以千计、万计，因此，对系统整体上有如下要求：
1）必须能够整合已有的、分散的各个监控网络，以保证最大程度的利用现有资源，避免重复投资。
2）必须具有强大的接入能力，以实现大规模、大范围的监控点覆盖；
3）各分区必须具有集中管控功能，以保证整个系统可控制、易管理。
4）必须具备多种接入方式，支持模拟、数字信号的接入，支持标清、高清信号的接入。
2.其次，三峡集团视频监控集成系统需要完成各类应用的整合与调用，包括：
1）监控图像的录制、存储与点播，终端设备授权后可下载录像文件；
2）传统报警系统的视频化改造；
3）与GIS系统的融合，实现地图无极缩放。
4）各网络区域用户分别单独授权，避免图像数据迂回跨区域流动容易造成网络阻塞。
5）支持客户端通过C/S、B/S两种方式进行访问，数据维护配置可通过B/S直接进行配置存储，便于系统维护。
3.第三，三峡集团视频监控集成系统需要结合分级、分层、分权的管理机制进行图像资源的合理化调用，不同级别、不同层次的用户对图像资源的使用权限、优先次序是不同的。
这就要求系统必须支持分层组网架构，且具有灵活的用户管理能力。
4.第四，作为一个资源共享的平台，三峡集团视频监控集成系统需要保证资源的保密性、运行的稳定性，因此系统必须具备可靠、强大的安全特性。
2.3功能需求分析
本系统采用三级控制方式，一级指挥中心设在XX（位置），二级管理中心设在XX（位置），三级监控中心设在XX位置。
于领导办公室、重要智能部门设置分控。
本系统由前端摄像机、网络硬盘录像机、解码器或（与）解码服务器、流媒体服务器、管理服务器、客户端组成。
n摄像机
针对监控场所的不同，选择半球、红外防暴、枪机、匀速球、中速球、快球。
/*根据项目需求定*/采用模拟接入。
一期项目共设置XX个摄像机（XX已建成），二期项目需设置XX个摄像机。
n网络硬盘录像机（EDVR）
根据分散存储、集中管理的设计理念，选择网络硬盘录像机作为编码存储设备。
一期项目需部署XX路网络硬盘录像机XX台，二期项目需部署XX路网络硬盘录像机XX台。
n流媒体服务器
为了减小网络访问对EDVR的压力，解除EDVR网口的访问限制，于XX（位置）部署XX台流媒体服务器。
考虑流媒体服务器自身处理能力，单台最大处理路数（240路）以及物理布局确定服务器数量。
n解码服务器（或解码器）
以硬解码方式将从前端获取的视频码流解码输出至电视墙。
于XX（位置）部署XX台解码服务器。
单台解码服务器内插XX块解码板卡，支持XX路D1输出。
若选购嵌入式解码设备—解码器，可按需求购置单路、四路或八路解码器。
于XX（位置）部署XX台XX路解码器。
n管理服务器
作为“数字安防”平台的大脑，所有设备信息均注册保存在管理服务器内。
设备访问权限、用户使用权限均由管理服务器分配。
它维系整个监控系统的数据库。
n客户端
用于对监控系统的日常操作端，登陆管理服务器，获取相关设备信息，完成预览、控制、回放、接警、处警等操作。
于XX（位置）部署XX台客户端。
软件部分
由于监控系统组网结构日渐复杂，覆盖范围也变广，需要软件平台进行统一管理。
平台的物理载体是管理服务器、流媒体服务器、解码服务器、控制端（客户端软件）。
建设项目共计XX台网络硬盘录像机、XX台电视墙服务器、XX台存储服务器、XX台流媒体服务器、XX个客户端，均统一添加至管理服务器，经过科学估算扩容容量，管理服务器的接入数量已经采用余量设计，符合用户后期扩展需要，可直接将未来扩展的设备添加至管理服务器即可，无缝衔接。
软件平台能实现设备管理、图像预览、云镜控制、录像及回放、用户及权限管理、接警处警等功能。
n与其它系统融合（扩展功能，可选）
系统间融合通常包括门禁、报警、视频监控、中心指挥系统的相互融合。
据用户需求开放HKS—5000平台相应API函数接口，提供相关产品SDK开发包（包括硬件、软件），以便用户根据需要进行系统间互联互通的开发工作。
2.4注意事项
/*根据具体项目进行填写，若无注意事项，请删除*/
第三章系统详细设计
3.1网络拓扑图
3.2图像采集
作为监控系统的视频源头，摄像机对整套监控系统起着至关重要的作用。
对摄像机的基本要求是：
图像清晰真实、适应复杂环境、安装调试简便。
1.图像真实清晰——摄像机种类很多，其本源是内部核心部件“图像传感器+数字处理芯片”，针对不同的行业有完全不同的优化方案。
比如：
广播电视系统的图像处理偏艳丽，这是符合观众的视觉需求。
相对而言，视频监控系统对图像的要求是真实还原，尤其是图像的色彩应与现场一致，比如：
人的肤色、衣着颜色、车辆颜色等。
其次，图像清晰度主要取决于图像传感器线数，线数越高，图像解析力越高，能获取更多的图像细节。
此外镜头倍数也将影响用户捕获图像的景深，广角取景能获取全景概况，长焦取景能获取人脸面部特征，因此，用户对图像要求与使用场景密切相关。
当然，在特殊场景下还需要特殊功能进行匹配，比如：
超低照度、逆光等等。
2.适应复杂环境——与硬盘录像机、交换机所处环境不同，摄像机一般都置于风吹日晒的环境下，天气变化都会影响摄像机的工作。
耐高温、抗雷击、防水防尘等应达到相关指标，摄像机应该能在恶劣环境下正常工作。
室外摄像机护罩内应该有加热、除湿等装置，防水防尘级别应该达到IP66，内部电路应该具备防浪涌保护设计，抗3000V雷击。
3.安装调试简便——摄像机多安装于难以摘取的位置，因此使用过程中的再度调试是较麻烦的，增加维护成本。
比如：
摄像机安装倒像。
摄像机应该提供OSD操作菜单供用户远程调试及参数修改。
此外，建议为摄像机由UPS集中供电以保证电源洁净，防止串扰。
3.2.1摄像机特点
●高解析度、高色彩还原度
受PAL制扫描方式的限制，实际有效水平像素×垂直方向的水平扫描线＝752×582。
目前我们提供彩色模式下最高解析度为540线，黑白模式下高达570线，已经逼近极限。
色彩还原度分为色调（决定色彩性质）和饱和度（决定色彩浓淡），与景物光照条件和色温密切相关。
我们的摄像机通过“自动电子快门”或者“自动光圈”来自动调节通光量以保证景物照度处于衡稳状态，通过“自动白平衡”来自动调节红、绿、蓝三基色信号电压（即色温）以保证图像不出现偏色现象。
●真正的超低照度
我们的低照度摄像机采用SONYSUPERHADCCD，在过去微小镜片技术上进行改良，优化镜片形状全面提升光利用率，以物理方式提升感光度，信噪比提高。
而普通摄像机采用提高放大器放大倍数来提高感光度，会使噪声也提高，信噪比降低。
我们的超低照度摄像机采用SONYEXVIEWHADCCD，它能利用其它传感器未能有效利用的近红外线光，将感光范围从可见光扩大到近红外光，在黑暗环境下也可得到高亮度的图像，使CCD的灵敏度进一步提高，适应更低的照度环境。
同时在硅晶板深层中做光电变换时，漏电流SMEAR成分也可被收集到传感器内，噪声大幅降低，超低照度下图像的信噪比得以保证。
若用户的照度环境连星光级都达不到，应该采用红外摄像机。
我们提供的红外摄像机最远可达30米，最高搭载48颗红外灯，灯使用寿命长达3年。
●优化的背光补偿、超宽动态技术
开间监控环境中，摄像机的安装应尽量避免逆光装置，但某些情况下很难做到，为此我们提供两种解决逆光环境下解决办法。
普通要求下（比如：
道路监控），开启背光补偿功能。
常规背光补偿技术是对整体画面进行处理，虽然前景图像清晰可见，但是背景因曝光时间过长导致过渡曝光呈白茫茫一片。
防止背景图像出现过度曝光。
但画面整体感官有层次感，显得不够柔和，只能满足普通成像要求。
高要求下，建议使用超宽动态技术。
我们的超宽动态摄像机采用SONY双速CCD，对同一副图像进行两次曝光，采用两组AGC电路分别对长时间曝光和短时间曝光的信号进行处理使其最佳化，再利用数字处理技术对两幅图像中质量较好的部分加以合成，形成一副整体质量更优的图像。
目前该技术可输出动态范围为128倍的清晰图像。
●高可靠性
影响摄像机使用寿命的主要原因是高温。
我们的摄像机采用低功耗设计，机体功耗小于2W，适应的工作温度最高达60摄氏度，而电子器件能工作的最低温度达到-20摄氏度。
防水摄像机其防水等级为国际标准IP66，在恒定湿度测试下达到93%Rh，抗雷击达到3000伏特，能适应绝大多数室外环境。
若用户用在工地、矿区等更恶劣的环境，可选用防暴摄像机，先进的工程设计，外壳采用高强度的工业塑料，抗冲击达到…。
我们整机平均无故障时间达到20000小时。
●便利安装调试
我们的摄像机带有OSD控制菜单，用户可利用485信号对摄像机进行调试。
包括：
自动白平衡、自动电子快门、自动电子增益、自动光圈等功能的开闭及其它相关参数的调整，可调参数达数十个。
除此之外，用户还将采购快球。
对快球的基本要求除应具备摄像机的固有特征外，还应符合：
图像平稳清楚、功能应用多样、安装使用便利。
1.图像平稳清楚——与固定摄像机不同，快球在使用过程中会因转动而产生机械振动，要求快球应该具备防抖功能，使图像不会在转动过程中产生抖动。
快球的监控范围应是360°无盲区，并支持带限位功能提高有效性。
转动速度应该能适应变焦倍数，否则高倍变焦场景下，高速转动将无法捕获目标。
2.功能应用多样——从用户操作中统计，录像回放占据约80%的时间，因此用户实时操控快球的时间并不多。
快球自身应该具备一些辅助全景监控的功能，如设定多个预置点并配置巡航路径，快球沿路径持续巡航。
若用户不需要巡航，但有一个最主要的监控点，快球应在一段不受控时间之后自动恢复到该监控点。
若快球以外断电，在重新上电后应该能恢复到断电前的状态，包括水平/垂直位置和镜头倍数。
3.安装使用便利——由于快球安装位置多样，应该支持常见的安装方式，比如：
墙角装、柱装、吊装等等。
应该具备OSD菜单用于远程调试。
与摄像机类似，整机应该耐高温、抗雷击、防水防尘等。
3.2.2快球特点
●精密电机、一体机芯
整机包含云台系统、摄像机系统、通讯系统和护罩。
采用精密微分步进电机实现快球的准确快速的旋转、定位，受控灵敏、运转平稳、任何速度下图像无抖动。
采用优秀的一体机芯，核心是自动聚焦达到秒级。
主控CPU确保云台受控时能同步送出图像，并实现白平衡、快门、光圈、变焦、对焦等功能实现控制。
●多角度操作、比例变倍、自动反转
我们在快球设计时充分考虑如何提高用户的操控手感和人眼捕获图像的易接受性。
除了传统水平方向、垂直方向的运动以外，加入斜向运动，加快捕获目标的速度并将受跟踪目标始终保持在图像中部。
当处于变倍场景下对目标进行跟踪时，快球的运动速度自动与倍数成反比，以防止过快运动丢失目标。
目标从快球下方穿过，由于要实现无盲点监控，快球将以秒内速度作水平翻转，以保证目标在画面中处于正立姿态。
●限位功能、自动巡航、守望功能
考虑到快球多用于全景监控，在非人为控制时可选择自动巡航。
我们的快球支持保存8条巡航路径，每条路径支持32个预置点，用户可根据需要随意调整预置点间的切换速度，每个预置点的停留时间可独立设定。
我们在设计时考虑开发模式路径，即快球记忆用户的一段时间控制操作，此后按该操作进行巡航，因为该路径可能是用户比较重点关注的场景。
此外，鉴于快球安装位置可能在墙角、可能受建筑物遮挡，在360°方位上出现某些方向存在无用图像，比如：
摄像为整面墙体。
因此，我们提供限位功能，快球无论在控制还是在巡航时，仅在两个限定位置之间进行运动，提高监控有效性。
当然，某些场景的非受控监控是关注某个角度的场景，比如：
道路监控。
当快球在非受控达设定时间时，比如30秒，快球会自动归位至设定的预置点，亦可作用于自动巡航。
●定时启动、断电记忆
可对快球的运行进行布防，即设定时间段，快球将在该时间段内自动运行提前设定的操作，比如：
巡航、模式路径等。
每个时间段的监控区域与用户的使用环境相关，根本目的在于最大限度地提高监控有效性。
作为快球的另一个重要功能便是断电记忆。
快球遭遇意外断电，重新上电之后，可恢复到掉电前的位置。
我们支持位置的选定，按停留时间来计算，比如：
快球在掉电前某一位置停留达到30秒，快球就记忆该位置并用于恢复。
停留时间是可设定的。
●动态隐私遮蔽、报警联动
因铺设摄像机而出现的隐私纠纷越来越多，尤其是具有高倍变焦的快球。
我们提供动态隐私遮蔽功能，可在画面中相关位置叠加黑块遮蔽图像，利用坐标反馈的方式确保遮蔽范围不会因为球机的转动而呈现出来。
支持7路报警输入和2路报警输出，快球在接收到报警之后，可启动处理方式，比如：
调预置点、启动巡航、触发报警输出等等。
●安装维护、曼码检测、鼠标操作
支持目前市面上壁装、墙角装、柱装、吊装、吸顶装、嵌入式安装等安装方式。
与摄像机一样，提供OSD功能菜单，供维护人员远程调试使用。
可靠性方面与摄像机基本相似。
在过去的调试检测过程中，调试人员需要分现场和中心两队，以对讲机的形式对快球进行故障排除，需要高架梯、拆卸等等繁琐的操作，而且往往因检测过程中的某些疏忽而导致调试时间激增。
我们的快球提供曼码故障检测功能，调试人员可通过叠加在视频上的故障信息进行判断，比如：
控制线接反、地址设置错误等等，都将以特点的编号提示调试人员，使得整个过程。
在使用过程中，传统控制方式为键盘控制或鼠标点击图形按钮，而海康威视的快球支持鼠标对图像进行直接操作。
例如：
鼠标点击图像某一点，即可将该点移至屏幕中心；除此之外，包括鼠标拖动实现方向控制，场景放大缩小等等。
3.3压缩编码
3.3.1比较压缩算法的方法
海康威视是业界第一家为DVR引入H.264编码算法的厂家，基于对监控行业逐渐深刻的认识，我们针对监控本身的诸多特点对编码算法进行持续优化。
考究产品的压缩编码能力可以从以下三个方面一窥究竟：
1.超低压缩码率——可能目前大部分用户都不太在意超低码率下压缩编码，原因是大家在持续提升图像质量而不断增加码率。
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