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杭州安防监控---新大地监控设计方案
作者: 更新时间:2016-12-28
第一章 设计概述
一、项目概述
本次监控建设项目的实施区块是新大地市场,共有5个区块组成。由于市场项目面积大,可能造成了市场内部部分地区无法视频监控的尴尬现象,当发生恶性事件和其他重要案件时都找不到相关的视频资料,给市场人员和管理人员造成了很大的困扰。
为了能够相应国家对市场安全防范系统通用技术要求,提升市场的整体监控水平、提高市场环境的满意度,同时也为管理单位能够更轻松方便的进行市场管理,故为本市场设计一套满足市场实际需求的监控系统。
二、建设目标
本次新大地市场新建视频监控系统按照建设部《智能建筑设计标准》(GB/T 50314-2006)、建设部《全国住宅市场智能化系统示范工程建设要点与技术导则》等有关文件规定以及国家、地方关于加强市场系统信息化建设的指示精神及市场管理中心提出的实际需求,市场视频监控系统的建设本着“低成本、高效率”的原则,以市场内部安防事件的事前防范、事中处理、事后分析提供有效的技术支持为基本要求,建立起“人防部署到位、物防设施完善、技术手段先进、应急处置高效”的集管理、防范、控制于一体的市场安全保障体系,对各类事件做到预知、预判、预防、预警和有效处置,切实加强市场的安全保障能力和应急响应能力。
三、设计依据
海康威视“市场综合安防系统”的设计是深入分析国内各市场在实际项目中积累沉淀的具体设计思路、业务规范的基础上,结合公司在市场行业多年行业解决方案和项目实施的丰厚经验,面向市场安防管理的具体特色需求,提出针对不同市场建设具有鲜明特色的市场综合安防管理系统的整体解决方案。
在解决方案设计过程中,我们按照各部委、地方专业委员会的法律法规、指示精神进行设计,包括但不限于如下重要文件:
《智能建筑设计标准》GB/T 50314-2006
《智能建筑工程质量验收规范》GB50339-2003
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB 50198-1994
《入侵报警系统工程设计规范》B 50394-2007
《视频安防监控系统设计规范》GB 50395-2007
《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
《视频显示系统工程技术规范》GB50464-2008
《安全防范工程程序与要求》GA/T 75-1994
《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
《视频安防监控系统技术要求》GA/T367-2001
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-2011
《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》GA/T 670-2006
《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
四、设计原则
本次新大地市场视频监控系统的规划设计以管理部门应用需求为导向,以计算机网络应用技术为手段,以市场管理为目标,能够在事后提供一套完整的视频资料。系统的规划建设遵循以下原则:
先进性
整个监控系统的架构和技术均符合当前信息化技术的发展趋势,在满足实际应用功能的前提下,能够在今后一定时间内保持系统的先进性。
市场综合安防系统采用智能型模块化设计思路,网络通讯采用国际流行的TCP/IP协议,系统服务器通过以太网将系统集成到一个计算机支撑平台上,建立起整个区域的“综合安防管理系统”界面,通过这个统一的界面可以十分方便、简单的实现对系统的监视、控制和管理。当后期有新的系统需要改造或新建时,能够提供相应的软件接口进行开发,节省了后期建设的部分软件成本。
标准性
系统的标准化程度越高、开放性越好,则系统的生命周期越长。控制协议、传输协议、接口协议、视音频编解码、视音频文件格式等均符合相关国家标准或行业标准的规定。
可靠性
系统设计、设备选型等环节都严格贯彻相关质量标准,满足国家有关标准要求,符合国家及行业的有关标准,确保系统能够长期稳定、安全可靠的运行。
实用性
均采用WINDOWS界面,功能完善,友好实用,易于掌握,便于保安人员操作。
兼容性及可扩充性
可提供ODBC和OPC协议集成技术,以使系统真正作到开放性,为后期子系统甚至集成管理系统与其他外部系统集成奠定基础。
系统结构支持TCP/IP,可以在不破坏原有系统结构的情况下,方便的进行系统扩展。
易维护性
在设计时充分考虑系统的易维护性,以确保系统出现故障时能在最短时间内恢复运行。系统具备设备日志记录、远程维护与管理、故障及时告警等功能,以方便日常维护。
可扩展性
在设计上,采用具备良好扩展性的系统接口和模块化设计,当设备需要升级时,系统能实现平滑过渡,方便兼容旧系统。
安全性
系统具有防计算机病毒的能力,有较强的抗干扰能力,具有密码、多级控制级别、撤设防级别,避免出现遭到恶意攻击和数据被非法提取使用的现象,保障系统网络的安全。事件跟踪技术,以便记录下所有的操作行为和状态,供管理和取证之用,并实时更新黑名单。集成管理系统双机热备份,数据库备份以提高数据的安全性。
第二章监控系统设计
一、系统概述
本次新大地市场视频监控系统设计的是一套基于TCP/IP协议,通过市场内部安防局域网传输的网络监控系统。所有设计的监控点位部署在市场内各主干道路和市场内部周界、出入口,按照30~50m的监控距离进行布点设计。做到“人过留影,车过留痕”,达到监控无死角的设计要求。
整套网络视频监控系统由前端部分、传输部分、后端部分、管理平台部分四部分组成。前端部分采用130W像素红外网络摄像机进行前端视频信号的采集;视频信号通过单元楼接入交换机或网络光端机接入市场内部安防局域网进行传输;所有视频数据汇聚到市场物管处的监控中心的核心交换机上,存入中心NVR进行集中存储,另一路通过解码器进行解码上墙显示,并可通过网络键盘和管理软件进行管理控制。
二、网络监控系统
本次采用的网络架构与原先的模拟系统架构相比有着以下几点优势:
1)采用网络高清摄像机,图像效果有显著提高
高清视频监控图像与传统标清视频图像清晰度的直观比较如下图所示:
传统的标清分辨率的图像对于多数的监控场景,基本上无法对细节进行分辨。而当发生案件时,从录像资料中很难对监控现场涉案的人员、物品准确认定,不具备很好的对侦破工作的指导性和法律质证能力。采用高清摄像机获取高清晰度的监控画面,更能清楚地呈现监控原貌。
2)采用网络传输,质量更可靠,施工更方便
本次设计的视频监控系统以网络为平台,采用全新的设计理念,以IP地址来识别所有的监控设备,采用统一的TCP/IP协议来进行图像、声音和数据采集传输。网络数字视频监控采用了网络数字传输信号,没有线缆长度和信号衰减的限制,而网络自身又不受地理区域的限制,因此可实现更广阔区域的监控布局。
3)系统扩展更方便
在一个网络视频监控系统中,只要在技术上采用统一的标准,对于应用的扩展而言,只是增加相同的设备和增加管理上的IP地址而已,对管理而言,增加设备站点只是意味着IP地址的扩充;将型号从模拟转换到数字,在采用统一的协议在网络上传输,对网络解决方案上的用户而言,监看视频画面、录制视频资料、控制传统云台镜头,仅仅是网络在线连接这么简单。
三、系统架构
(1)系统逻辑架构
整个方案从逻辑上可分为视频前端系统、传输网络、监控中心和应用管理平台四部分内容,视频存储、视频解码拼控和大屏显示等内容在监控中心部分进行设计,符合项目设计的实际需求。下图为系统逻辑拓扑图:
系统逻辑结构图
(2)系统物理架构
系统物理结构图
1、前端部分
本次前端部分采用130W像素的网络摄像机(室外网络枪机)。前端网络摄像机将采集的网络信号,按照标准的音视频编码格式及标准的通信协议,可直接接入网络并进行视频图像的传输。
摄像机型号:DS-2CD3T10-I3
主要特性
最高分辨率可达1280×960@ 30 fps,在该分辨率下可输出实时图像
采用ROI等视频压缩技术,压缩比高,且处理非常灵活,超低码率
码流平滑设置,适应不同场景下对图像质量、流畅性的不同要求
支持OSD颜色自选高效阵列红外灯,使用寿命长,照射距离可达30米(I3)/50米(I5
支持smart IR,防止夜间红外过曝
ICR红外滤片式自动切换,实现真正的日夜监控
支持日夜两套参数独立配置
可支持PoE供电功能(选配)
支持3D数字降噪,支持数字宽动态
支持双码流,支持手机监控
支持背光补偿,自动电子快门功能,适应不同监控环境
功能齐全:心跳、镜像等
支持多种智能报警:区域入侵侦测、越界侦测
支持智能后检索,配合NVR支持事件的二次检索分析
支持EZVIZ平台接入
支持NAS、Email、FTP、NTP服务器测试
支持HTTPS,SSH等安全认证,支持创建证书
初始设备开机修改密码,保障密码安全
支持用户登录锁定机制,及密码复杂度提示
符合IP66级防尘防水设计,可靠性高
应用场景
适用于道路、仓库、地下停车场、酒吧、管道、园区等光线较暗或无光照环境且要求高清画质的场所。
2、传输网络部分
传输网络部分主要是对前端接入到核心交换机之间的网络进行设计,前端系统可以选择通过光纤收发器或网络光端机等网络传输设备将新建前端网络高清摄像机连接至各个单元楼层的接入交换机,再通过楼层接入交换机将网络信号汇聚到监控中心的核心交换机中,监控中心端的核心交换机负责解码上墙、NVR集中存储设备、网络报警主机、工作站等设备的接入。
3、监控中心部分
监控中心采用NVR将高清视频图像进行集中存储,解决数据落地问题;配置解码器,完成视频的解码与一般图像拼接;在监控中心部署1台42寸LCD液晶监视器用来将视频进行上墙显示。系统支持将前端所有摄像机通过平台软件控制,实现统一管理、统一切换控制和统一显示。
四、前端设计
1、前端设备技术要求
前端摄像机是整个视频监控系统的原始信号源,主要负责各个监控点现场视频信号的采集,并将其传输给视频处理设备。监控前端的设计将结合市场实际监控需要选择合适的产品和技术方法,保障视频监控的效果。
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。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、宽动态等等。
(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。有些环境下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。
产品型号:DS-7932N
产品介绍
DS-7900N-K4系列为海康威视自主研发的新一代NVR(Net Video Recoder)产品,支持网络视频接入。它融合了多项专利技术,采用了多项IT高新技术,如视音频编解码技术、嵌入式系统技术、存储技术、网络技术和智能技术等。它支持4K超高清显示。它既可作为NVR进行本地独立工作,也可联网组成一个强大的安全防范系统。
DS-7900N-K4系列网络硬盘录像机可广泛应用于金融、公安、部队、电信、交通、电力、教育、水利等领域的安全防范。
功能特性
可接驳符合ONVIF、PSIA、RTSP标准及众多主流厂商(ACTI、ARECONT、AXIS、Bosch、Brickcom、Canon、Panasonic、PELCO、SAMSUNG、SANYO、SONY、Vivotek、ZAVIO)的网络摄像机;
最大支持600万像素高清网络视频的预览、存储与回放;
支持IP设备集中管理,包括IP设备参数配置、信息的导入/导出和升级等功能;
支持最新H.265高效视频编码码流,支持H.265、H.264、MPEG4 IP设备混合接入;
支持HDMI与VGA同源输出,支持HDMI接口4K超高清显示输出,支持VGA接口高清1080p显示输出;
便捷的UI操作界面,支持一键添加IP设备以及一键开启录像功能;
支持录像文件按时间打包;
支持智能搜索、回放及备份功能,有效提高录像检索与回放效率;
支持即时回放功能,在预览画面下对指定通道的当前录像进行回放,并且不影响其他通道预览;
支持最大8/16/16路同步回放和多路同步倒放;
支持硬盘配额和硬盘盘组存储模式,可对不同通道分配不同的录像保存容量或周期;
支持假日录像;
支持4个SATA接口;
支持萤石云服务,可一键配置上网;
支持网络检测(网络流量监控、网络抓包、网络资源统计)功能;
支持GB28181、Ehome协议接入平台。
物理接口
(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。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。
2、前端监控点位选择
市场前端监控点主要集中设置在出入口、通道、地下停车场、单元门厅、电梯厅及电梯轿厢、楼梯间等场所。系统设计时,根据监控点的具体位置、环境、光照等情况,选用不同类型的摄像机。
摄像机选型原则:
序号 位置 清晰度 选型 数量
1 A区一层 高清 高清红外枪型摄像机 34台
2 C区一层 高清 高清红外枪型摄像机 19台
3 C区二层 高清 高清红外枪型摄像机 27台
4 D区一层 高清 高清红外枪型摄像机 24台
5 机房监控 高清 高清红外枪型摄像机 18台
6 合计 高清 高清红外枪型摄像机 台
摄像机布点原则为:保证任何人从任何通道进入市场区域内任何楼层、区域都至少能被摄录一到二次图像记录在案,保证不遗漏,做到无死角、全面受控。
3、前端配套设施
1)支架
监控点根据现场实际情况,可采用立杆安装、抱箍安装、壁挂安装以及吊杆安装等方式。其中抱箍、壁挂支架以及吊杆支架有成套产品,根据现场选择符合要求的产品即可。
2)室外机箱
室外摄像机的供电、信号等需要在室外进行汇集,需用专用的防水箱进行端接。端接箱内部安装架的设计充分考虑设备的安装位置,同时具有防雨、防尘、防高温、防盗等功能。不便于在立杆上部安装设备箱的,在地面设置设备机柜,其设计按照相关的规范标准执行,同时应具有防尘、防雨、防破坏等功能。
3)补光设备
在摄像监控中,为了使夜间得到正常的监控图像,可选择采用一定的补光措施。补光灯的光源通常有LED、金卤灯、高压钠、白炽灯、氙气灯(HID)等。
4)防雷接地
对前端供电和控制部分,需要采取有效的避雷接地措施,充分保障前端的稳定性和可靠性。
前端监控的防雷接地主要从以下三个方面进行:
直击雷防护
在直击雷非防护区的每个视频监控点均配置预放电避雷针,安装于监控点立杆顶部。提前预放电避雷针利用雷云电场周围电场强度向针尖发射高压脉冲特性,提前一定的时间引导雷电放电,不至于使局部雷云电荷积累形成过大的雷击强度,降低监控点雷击接闪强度和电子设备雷击电磁脉冲强度,提高了室外监控点的保护裕度。
供电设施的雷击电磁脉冲防护
电源防雷系统主要是防止雷电波通过电源对前端设备造成危害。为避免高电压经过避雷器对地泄放后的残压或因更大的雷电流在击毁避雷器后继续毁坏后续设备,以及防止线缆遭受二次感应,本系统对前端室外防水箱220V电源进线以及室外防水箱到摄像机的低压电源线路进行避雷接地。220V电源进线避雷标称放电电流不小于10KV,接地线缆建议不小于6mm2。
均压等电位连接技术
等电位连接是将正常不带电(或不带信息)的、未接地或未良好接地的设备金属外壳、电缆的金属外皮、金属构架、金属管线与接地系统作电气连接,防止在这此物件上由于感应雷电高压或接地装置上雷电入地高电位的传递造成对设备内部绝缘、电缆芯线的反击。监控点设备(含电源避雷器、控制信号避雷器)宜采用单点接地方式实现等电位连接,独立接地电阻小于10Ω。
5)POE前端供电
系统设备建议采用POE集中供电,电源质量建议满足下列要求:
稳态电压偏移不大于±2%;
稳态频率偏移不大于±0.2Hz;
电压波形畸变率不大于5%。
本次建议对市场内各监控部分进行区域划分,在每个区域设置电源箱,对区域内的摄像机进行集中供电。
6)传输设备及线缆
前端监控系统中,视频信号的传输是整个系统非常重要的一环,关系到整个监控系统的图像质量和使用效果,因此要选择经济、合理的传输方式。目前,在监控系统中最常用的传输介质是同轴电缆、双绞线、光纤等方式,本方案前端系统以高清网络摄像机为主,大部分为网络传输方式,但是对于不同场合、不同的传输距离,应选择不同的传输方式。
网络双绞线传输
从前端摄像机到接入交换机距离不超过100m的情况下,使用网络双绞线(下面简称网线)来传输,这种传输方式的优点是线缆和设备价格便宜。
五、监控传输网络设计
1、设计概述
监控传输网络的整体设计不仅关系到整个网络系统的性能,还涉及到后续网络系统如何有效地与新技术接轨以及系统的平滑升级等问题。本系统立足于满足高清视频接入、转发、存储、解码等需求,同时选择适合的有发展前途的网络技术,充分满足未来五年监控系统业务的需求。因此首先对监控系统网络的建网思路做一个整体规划,监控网络系统应考虑如下几个方面:
(1)采用新一代、主流网络技术来设计监控网络,新一代网络技术往往能提供更高的性能,而且有更长的产品生命周期,便于维护。
(2)传统的设计方法是按核心层、接入层分级设计,但是随着网络管理技术的进步和发展,网络设计向扁平型方向发展。
(3)监控网络需要按照模块化、结构化的原则设计,便于今后扩充和升级。
(4)针对网络的安全隐患,系统应通过多种安全措施保障系统的安全。
2、设计要求
(1)网络传输协议要求:
系统网络层应支持IP协议,传输层应支持TCP和UDP协议。
(2)媒体传输协议要求:
视音频流在基于IP的网络上传输时应支持RTP/RTCP协议;视音频流的数据封装格式应符合标准要求。
(3)信息传输延迟时间:
当信息(包括视音频信息、控制信息及报警信息等)经由IP网络传输时,端到端的信息延迟时间(包括发送端信息采集、编码、网络传输、信息接收端解码、显示等过程所经历的时间)应满足要求:前端设备与信号直接接入的监控中心相应设备间端到端的信息延迟时间应不大于2s。
前端设备与用户终端设备间端到端的信息延迟时间应不大于4s。
(4)网络传输带宽:
联网系统网络带宽设计满足前端设备接入监控中心、监控中心互联、用户终端接入监控中心的带宽要求,并留有余量。
(5)网络传输质量:
联网系统IP网络的传输质量(如传输时延、包丢失率、包误差率、虚假包率等)应符合如下要求:
网络时延上限值为400ms;
时延抖动上限值为50ms;
丢包率上限值为1×10-3;
包误差率上限值为1×10-4。
六、传输网络设计
1、网络结构设计
监控传输网络系统主要作用是接入各类监控资源,为中心管理平台的各项应用提供基础保障,能够更好的服务于各类用户。网络结构如下图所示:
网络拓扑示意图
(1)核心层
数据中心核心网:核心层主要设备是核心交换机,作为整个网络的大脑,核心交换机的配置性能较高。目前核心交换机一般都具备双电源、双引擎,故核心交换机一般不采用双核心交换机部署方式,但是对核心交换机的背板带宽及处理能力要求较高。
(2)接入层
前端视频资源接入
前端网络采用独立的IP地址网段,完成对前端多只监控设备的互联。前端视频资源通过IP传输网络接入监控中心或者数据机房进行汇聚。前端网络接入目前采用两种常用方式,通常为点对点光纤接入的方式和点对多点的PON接入方式。
用户接入
对于用户端接入交换机部分,需要增加相应的用户接入交换机,提供用户上网服务。监控中心部署接入交换机,通过千兆光纤链路接入到传输网络中。保证监控中心各设备及软件客户端的正常适用。
2、网络IP地址规划
IP地址的合理分配是保证网络顺利运行和网络资源有效利用的关键,要充分考虑到地址空间的合理使用,保证实现最佳的网络地址分配及业务流量的均匀分布。
IP地址空间的分配与合理使用与网络拓扑结构、网络组织及路由有非常密切的关系,将对网络的可用性、可靠性与有效性产生显著影响。因此在对网络IP地址进行规划建设的同时,应充分考虑本地网对IP地址的需求,以满足未来业务发展对IP地址的需求。
IP地址规划原则:
(1)唯一性:一个IP网络中不能有两个主机采用相同的IP地址;这就需要选择一个足够大的IP地址范围,不但能够满足现有的需要,同时能够满足未来网络的扩展。两个不同网络互联时应避免使用同一网段IP地址,以免造成IP地址冲突。
(2)简单性:地址分配应简单易于管理,降低网络扩展的复杂性,简化路由表项。
(3)连续性:连续地址在层次结构网络中易于进行路径叠合,大大缩减路由表,提高路由算法的效率;IP地址分配既要考虑到扩充,又要能做到连续。
(4)可扩展性:地址分配在每一层次上都要留有余量,在网络规模扩展时能保证地址叠合所需的连续性。
(5)灵活性:地址分配应具有灵活性,以满足多种路由策略的优化,充分利用地址空间。
3、网络传输带宽要求
考虑到网络传输过程及其它应用的开销,链路的可用带宽理论值为链路带宽的80%左右,为保障视频图像的高质量传输,带宽使用时建议采用轻载设计,轻载带宽上限控制在链路带宽的50%以内。
(1)核心层交换机到接入交换机的网络采用光模块来传输,带宽需达到千兆以上,原有带宽未达到要求的,增加带宽;
(2)传输设备如光纤收发器到接入交换机之间的带宽建议达到百兆;
(3)传输设备如光纤收发器之间的传输带宽建议达到百兆;
结合项目实际需求,网络带宽规划可做相应调整。
4、网络可靠性设计
网络的可靠性是为了保证视频在传输过程中,重要环节在出现设备损坏或失败时,还能够保证正常传输。网络可靠性主要可从传输链路可靠性、网络设备可靠性两个方面进行设计。
(1)传输链路可靠性
传输链路的可靠性一般通过链路聚合技术来进行保障。链路聚合设计增加了网络的复杂性,但是提高了网络的可靠性,使关键线路上实现了冗余功能。除此之外,链路聚合还可以实现负载均衡。
(2)网络设备可靠性
网络设备的可靠性主要通过关键部件冗余备份、设备冗余备份、传输告警抑制和快速链路故障检测来进行保障。
关键部件冗余备份是指网络设备提供主控、电源等关键部件的1+1冗余备份;另外系统各单板及电源、风扇模块均具有热插拔功能。这些设计使得设备或网络出现严重异常时,系统能够快速地恢复和作出反应,从而提高系统的平均无故障运行时间,尽可能地降低不可靠因素对正常业务的影响。
设备冗余备份是指通过双机虚拟化或虚拟路由器冗余协议等方式实现网络设备的冗余备份。一旦出现设备不可用的情况,可提供动态的故障转移机制,允许网络系统继续正常工作。
传输告警抑制是指对告警进行过滤和抑制,避免网络频繁振荡,因为当接口启动快速检测功能后,告警信息上报速度加快,会引起接口的物理层状态频繁在Up和Down之间切换。
快速链路故障检测是一套全网统一的检测机制,用于快速检测、监控网络中链路或者IP路由的转发连通状况。
5、网络安全性设计
网络安全性方面是保护网络系统中的软件、硬件及数据信息资源,使之免受偶然或恶意的破坏、篡改和泄露,保证网络系统的正常运行、网络服务的不中断。网络安全性设计主要有结构安全、访问控制、安全审计、边界完整性检查、入侵防范和网络设备防护这几方面的内容。
6、网络管理规划
网络管理主要是从网络监控管理、应急操作管理和日常维护管理三个方面对网络管理规划进行简要说明:
(1)网络监控管理
网络系统监控主要是通过网管系统统一进行信息采集和事件呈现,配合网络系统进行实施。
(2)应急操作管理
应急操作管理主要是通过固定的操作流程,通过对故障设备进行主备切换、脱网隔离和旁路等方式快速恢复网络系统的连通性。
(3)日常维护管理
日常维护管理主要包括故障诊断、配置和设备操作等内容,指导网络运维人员的日常维护管理工作。
5、设备选型说明
网络交换机选型主要分为盒式交换机和框式交换机,框式交换机比较适合核心层/汇聚层使用。选型可参考内容如下:
(1)设备性能
主要是参考选型设备自身的参数,参数值(背板带宽、交换机容量、包转发率等参数)越大性能越高。
(2)端口支持
主要是参考选型设备端口数量和端口类型的匹配,例如:
电口选择主要有GE、FE;
光口选择主要有GE、10GE;端口类型有LC、SFP、SFP+、XFP等;
端口数量有4口、8口、12口、24口、48口以及更多。
(3)交换机级别
二层交换机、三层交换机或高性能路由交换机(框式交换机)。
(4)功能性方面
环网保护技术、IP路由支持、组播、MPLS、虚拟化、QOS、配置与维护、安全与管理、增值业务能力等结合实际需求进行综合考虑
(5)扩展性方面
盒式交换机低于框式交换机,扩展能力有限,具体可查看相关设备的官网数据。
(6)可靠性
主要是参考选型设备是否支持双电源、双引擎、协议可靠性方面。
(7)成本原则
主要是参考选型设备一般是功能越多、性能越好、扩展性越强的的交换机成本会越高。
七、监控中心设计
1、系统概述
监控中心是整个项目的核心部分,监控中心的好坏直接决定了整个项目的成败。
本次新大地市场监控中心建设内容具体包括视频存储子系统、视频解码拼控子系统、显示子系统、平台管理软件等,本节主要介绍存储子系统、解码拼控子系统和大屏显示子系统。
(1)系统结构设计
本次监控中心系统结构图如下所示:
监控中心系统结构图
监控中心是整个视频监控系统的核心,实现视频图像资源的汇聚,并对视频图像资源进行统一管理和调度。其中,NVR实现视频图像资源的集中存储及调用,并且支持通过N+1备份模式,确保录像资源的可靠稳定;视频综合平台一体机完成视频解码上墙和图像的拼接控制,并通过网络键盘进行视频切换和控制,通过液晶监视器对高清视频进行展现。
2、存储系统
(1)存储结构设计
本方案存储系统采用NVR模式,其中IPC不与平台直接对接,而是先接入NVR,再通过NVR接入平台。IPC与NVR之间实现了直接对接,而直接对接模式一般采用底层协议而非SDK方式,更有利于提高接入效率。NVR直接获取IPC的音视频直接存在本机上,实现视频直存。
视频存储系统结构设计及视频流向如下图所示:
存储子系统结构图
(2)存储设计原则
对于NVR台数和硬盘数量的设计,需要结合实际情况综合考虑,其中主要可参考“短板优先”的设计原则。
“短板优先”是指在具体项目需求中,在部署NVR数量尽量少的前提下,首先分析接入路数(接入带宽)和存储容量哪个是主要限制项。
假设接入路数为“短板”,以接入路数来优先计算,假设接入带宽为短板,应以最大带宽所能容纳的最大接入路数来计算;对于存储需求很大,接入路数要求不高的情况,可先计算总的存储容量,再计算每台NVR最大存储容量,以此计算出需要的NVR台数。
(3)存储热备设计
“N+1”热备功能是指系统中多台NVR可组成工作集群,通过设置备份主机的方式,保证系统中任意一台NVR网络中断、工作异常的时候,录像数据可靠、完整。
设置一台NVR为热备主机,其他NVR为工作主机。当任意一台工作主机网络中断或工作异常时,热备主机自动接管工作主机的网络视频,开启录像任务;当工作主机恢复正常后,热备主机放弃接管,并将异常期间的录像数据自动回传到工作主机中,保证录像完整、可靠。目前在N+1的配置中,1台备机支持32台工作主机。
(4)存储空间计算
在计算存储空间时需先计算出所有路数存储一定的时间所需的存储总空间,用总路数乘以每路码流大小,再乘以总的存储时间即可算出总的存储空间,在计算过程中保持单位的一致性。下表为分别按照1路每天存储24小时、摄像机按照D1、720P、1080P的分辨率存储不同天数所需的存储空间表,如下表:
序号 分辨率 码流大小 1天存储空间
(TB) 7天存储空间
(TB) 15天存储空间
(TB) 30天存储空间
(TB)
1 D1 1.5Mbps 0.0154 0.1081 0.2317 0.4635
2 720P 2Mbps 0.0206 0.1442 0.3090 0.6180
3 1080P 4Mbps 0.0412 0.2884 0.6180 1.2360
(5)NVR存储亮点
海康威视是国内领先的嵌入式硬盘录像机设备生产厂家,针对安防市场的沉淀和理解,推出了多项符合视频流转发和存储的技术,利用专业性产品和配套系统,提供了高稳定性、高安全性、高可靠性的转发存储系统,在系统灵活性、兼容性、安全性、稳定性、可靠性、冗余性以及设备磁盘利用率、功耗、重量、体积和性价比上,都有非常大的优势。
可靠性高
设备采用嵌入式操作系统,不会因病毒等原因导致无法使用或者异常关机重启,确保系统高可靠性。
嵌入式NVR专用软硬件的特性,决定了其针对应用环境的“量身打造”,环境适应能力更强,更切合于监控行业当前的实际情况(介于民用与工业之间)。
嵌入式NVR采用分布式存储方案,采用就近存储、快速存储、分散存储的策略,保证数据尽可能早的存储,有效规避网络异常等问题,把单点故障的风险降到最低。
该设备支持主辅双操作系统,主系统异常后辅系统立即顶上,保证设备稳定运行。同步降低功耗的同时,提高了运行寿命和稳定性,也增加了环境的适应性。
具备N+1热备功能,通过设置备份主机的方式,保证系统中任意一台NVR网络中断、工作异常的时候,录像数据可靠、完整。
具备ANR断网补录功能,ANR(Automatic Network Replenishment Technology)即自动网络补偿技术,在NVR与网络摄像机之间的网络出现异常的时候,自动启用前端SD卡缓存,将录像保存在网络摄像机SD卡中,网络恢复正常后自动将前端数据同步到NVR中。
性价比高
嵌入式NVR采用分布式存储的模式,图像资源都分布存储在前端,汇聚网络投资成本低,同时数据可靠性得到有效保证。
嵌入式NVR多读少些的特性,监控级硬盘即可满足存储需求,同时其硬盘利用率上可以高达98%以上,大大降低存储成本。
嵌入式NVR低功耗的特点,可大大节省UPS投资成本和运营维护成本。
灵活性高
海康威视新一代NVR产品灵活性高,在智能搜索、浓缩播放等智能化功能的基础上可根据不同情况进行灵活运用。
兼容性高
作为专业视频转发存储设备,嵌入式NVR能够兼容大多数网络高清摄像机的接入。
利用率高
嵌入式NVR采用磁盘空间预分配技术、整个系统仅损耗格式化空间,硬盘空间利用率在98%以上。
数据安全性高
通过磁盘预分配技术、文件保护技术、硬盘SMART预警技术和硬盘休眠技术等多种安全技术手段,确保存储数据高安全性。
该设备还支持硬盘分组管理、通道配额设置、冗余录像、重要录像文件保护等机制,在提高数据安全性的同时,可针对实际应用提供更加灵活的配置和管理机制。
适应性高
NVR存储部署方式较为灵活,即可采用分布式存储,又可进行集中存储部署,可以适应不同场景的应用需求。
能耗低
设备采用Ti嵌入式专用视频处理芯片,打造专业的嵌入式NVR,设备运行功耗低;同时,配合硬盘休眠技术,有效降低设备整机功耗。
智能化
整个系统不论是从报警、搜索、回放均能达到智能化,充分解放人力。具体优势如下:
智能接入联动报警:支持SMART IPC接入,可支持区域入侵侦测、越界侦测、音频输入异常、声强突变、人脸侦测、虚焦侦测以及场景变更侦测等多种智能侦测接入及相关报警联动功能;
智能搜索:支持基于智能侦测事件的快速检索;支持基于区域入侵、越界侦测的录像后检索,可在回放中自定义智能规则快速检索,录像搜索随心所欲;
智能回放:录像回放中,有智能侦测等事件发生的录像以正常速度播放;无事件发生的录像自动以16X倍速播放,有效提升录像回放效率;
智能备份:支持基于智能侦测事件(区域入侵、越界、人脸侦测、音频异常等)选择录像文件快速备份,有效提升备份效率;
高清化
整个系统采用SMART NVR+SMART IPC的体系,从视频的采集、视频的传输、视频的浏览、录像文件的回放等均可全面达到高清化,具体优势如下:
高清采集:前端IPC选择SMART IPC,通过智能编码,不仅降低了视频码流,还能在同等图像质量的情况下,获取画面中更多的关键细节,达到了智能高清的效果。
高清接入:NVR最大支持160M输入带宽, 64路高清网络视频接入。
高清转发:NVR最大拥有2个千兆网口,充分满足网络预览、回放以及备份需求,最大支持240M输出带宽。
高清存储:NVR最大支持16个SATA接口,充分满足高清存储所需硬盘空间。
3、设备选型说明
(1)网络视频接入
NVR设备选型的一个主要依据是NVR的网络视频接入能力,要以不超过它的接入能力为前提。通常从2个方面来衡量网络视频接入能力,分别为最大接入路数和最大计入带宽,两个不同角度得出的接入路数要以其中小的数据为准。
海康威视NVR设备包含8路、16路、32路、64路及大路数设备,接入带宽分别为40Mbps、80Mbps、160Mbps和160Mbps,最大支持8路、16路、32路和64路IP通道接入,按照“(主码流+子码流)×路数< 接入带宽”的计算公式,根据不同的接入需求,选择相应路数的设备型号。
(2)存储周期
NVR设备选型的另外一个主要依据是视频存储周期,即在最大接入路数时采用一定规格和一定数量的存储硬盘所能存储的时间。在实际情况下,存储的时间不能大于这个值。
4、解码拼控系统
解码子系统的主要是将前端网络视频监控信号还原成高清数字信号,输出到显示系统进行显示。
根据本次视频监控系统的经济性、适用性、可靠性和高品质的要求,本系统采用多路解码器解码,由LCD显示器组成电视墙实时显示视频监控信号。
显示模式可采用实时显示、轮巡显示、触发解码显示及录像回放等方式显示。
解码显示子系统的主要功能如下:
监控视频资源调用、控制功能,实现对所有监控位及相关设施视频进行统一调用、切换和控制的基本功能;
原有视频资源调用接口功能,提供接入、调用、显示视频图像;
大屏幕多种显示模式设置,支持根据用户需要在大屏幕上设置多种显示模式,实现视频、报警、地理位置等各种信息的展示功能;
基于电子地图的视频资源展示功能,可以通过电子地图直观显示各视频资源的分布,并可以通过电子地图直接调用相关位置的视频图像;
基于列表的视频资源展示功能,提供快捷的视频图像调用操作方式,实现摄像机图像的快速调用;
视频轮巡功能,可以对大屏幕指定的显示单元预先设置轮巡列表,人工、自动触发视频轮巡功能;
摄像机云台的控制功能,可控制摄像机镜头的转动、光圈、变倍、焦距等参数;
可以通过键盘操作,控制摄像机镜头的参数;
视频解码服务器控制功能,控制视频解码服务器视频流的连接,从而控制大屏幕显示图像的内容;
历史视频检索回放及智能检索功能,可以根据摄像机的属性、时间等条件检索回放存储的历史视频图像;
报警视频联动处置功能,可立即响应校园内发送的视频报警信息,对报警视频进行实时查看、处置,并可以选择在大屏幕上显示。
一、项目概述
本次监控建设项目的实施区块是新大地市场,共有5个区块组成。由于市场项目面积大,可能造成了市场内部部分地区无法视频监控的尴尬现象,当发生恶性事件和其他重要案件时都找不到相关的视频资料,给市场人员和管理人员造成了很大的困扰。
为了能够相应国家对市场安全防范系统通用技术要求,提升市场的整体监控水平、提高市场环境的满意度,同时也为管理单位能够更轻松方便的进行市场管理,故为本市场设计一套满足市场实际需求的监控系统。
二、建设目标
本次新大地市场新建视频监控系统按照建设部《智能建筑设计标准》(GB/T 50314-2006)、建设部《全国住宅市场智能化系统示范工程建设要点与技术导则》等有关文件规定以及国家、地方关于加强市场系统信息化建设的指示精神及市场管理中心提出的实际需求,市场视频监控系统的建设本着“低成本、高效率”的原则,以市场内部安防事件的事前防范、事中处理、事后分析提供有效的技术支持为基本要求,建立起“人防部署到位、物防设施完善、技术手段先进、应急处置高效”的集管理、防范、控制于一体的市场安全保障体系,对各类事件做到预知、预判、预防、预警和有效处置,切实加强市场的安全保障能力和应急响应能力。
三、设计依据
海康威视“市场综合安防系统”的设计是深入分析国内各市场在实际项目中积累沉淀的具体设计思路、业务规范的基础上,结合公司在市场行业多年行业解决方案和项目实施的丰厚经验,面向市场安防管理的具体特色需求,提出针对不同市场建设具有鲜明特色的市场综合安防管理系统的整体解决方案。
在解决方案设计过程中,我们按照各部委、地方专业委员会的法律法规、指示精神进行设计,包括但不限于如下重要文件:
《智能建筑设计标准》GB/T 50314-2006
《智能建筑工程质量验收规范》GB50339-2003
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB 50198-1994
《入侵报警系统工程设计规范》B 50394-2007
《视频安防监控系统设计规范》GB 50395-2007
《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
《视频显示系统工程技术规范》GB50464-2008
《安全防范工程程序与要求》GA/T 75-1994
《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
《视频安防监控系统技术要求》GA/T367-2001
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-2011
《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》GA/T 670-2006
《安全防范工程技术规范》GB50348-2004
四、设计原则
本次新大地市场视频监控系统的规划设计以管理部门应用需求为导向,以计算机网络应用技术为手段,以市场管理为目标,能够在事后提供一套完整的视频资料。系统的规划建设遵循以下原则:
先进性
整个监控系统的架构和技术均符合当前信息化技术的发展趋势,在满足实际应用功能的前提下,能够在今后一定时间内保持系统的先进性。
市场综合安防系统采用智能型模块化设计思路,网络通讯采用国际流行的TCP/IP协议,系统服务器通过以太网将系统集成到一个计算机支撑平台上,建立起整个区域的“综合安防管理系统”界面,通过这个统一的界面可以十分方便、简单的实现对系统的监视、控制和管理。当后期有新的系统需要改造或新建时,能够提供相应的软件接口进行开发,节省了后期建设的部分软件成本。
标准性
系统的标准化程度越高、开放性越好,则系统的生命周期越长。控制协议、传输协议、接口协议、视音频编解码、视音频文件格式等均符合相关国家标准或行业标准的规定。
可靠性
系统设计、设备选型等环节都严格贯彻相关质量标准,满足国家有关标准要求,符合国家及行业的有关标准,确保系统能够长期稳定、安全可靠的运行。
实用性
均采用WINDOWS界面,功能完善,友好实用,易于掌握,便于保安人员操作。
兼容性及可扩充性
可提供ODBC和OPC协议集成技术,以使系统真正作到开放性,为后期子系统甚至集成管理系统与其他外部系统集成奠定基础。
系统结构支持TCP/IP,可以在不破坏原有系统结构的情况下,方便的进行系统扩展。
易维护性
在设计时充分考虑系统的易维护性,以确保系统出现故障时能在最短时间内恢复运行。系统具备设备日志记录、远程维护与管理、故障及时告警等功能,以方便日常维护。
可扩展性
在设计上,采用具备良好扩展性的系统接口和模块化设计,当设备需要升级时,系统能实现平滑过渡,方便兼容旧系统。
安全性
系统具有防计算机病毒的能力,有较强的抗干扰能力,具有密码、多级控制级别、撤设防级别,避免出现遭到恶意攻击和数据被非法提取使用的现象,保障系统网络的安全。事件跟踪技术,以便记录下所有的操作行为和状态,供管理和取证之用,并实时更新黑名单。集成管理系统双机热备份,数据库备份以提高数据的安全性。
第二章监控系统设计
一、系统概述
本次新大地市场视频监控系统设计的是一套基于TCP/IP协议,通过市场内部安防局域网传输的网络监控系统。所有设计的监控点位部署在市场内各主干道路和市场内部周界、出入口,按照30~50m的监控距离进行布点设计。做到“人过留影,车过留痕”,达到监控无死角的设计要求。
整套网络视频监控系统由前端部分、传输部分、后端部分、管理平台部分四部分组成。前端部分采用130W像素红外网络摄像机进行前端视频信号的采集;视频信号通过单元楼接入交换机或网络光端机接入市场内部安防局域网进行传输;所有视频数据汇聚到市场物管处的监控中心的核心交换机上,存入中心NVR进行集中存储,另一路通过解码器进行解码上墙显示,并可通过网络键盘和管理软件进行管理控制。
二、网络监控系统
本次采用的网络架构与原先的模拟系统架构相比有着以下几点优势:
1)采用网络高清摄像机,图像效果有显著提高
高清视频监控图像与传统标清视频图像清晰度的直观比较如下图所示:
传统的标清分辨率的图像对于多数的监控场景,基本上无法对细节进行分辨。而当发生案件时,从录像资料中很难对监控现场涉案的人员、物品准确认定,不具备很好的对侦破工作的指导性和法律质证能力。采用高清摄像机获取高清晰度的监控画面,更能清楚地呈现监控原貌。
2)采用网络传输,质量更可靠,施工更方便
本次设计的视频监控系统以网络为平台,采用全新的设计理念,以IP地址来识别所有的监控设备,采用统一的TCP/IP协议来进行图像、声音和数据采集传输。网络数字视频监控采用了网络数字传输信号,没有线缆长度和信号衰减的限制,而网络自身又不受地理区域的限制,因此可实现更广阔区域的监控布局。
3)系统扩展更方便
在一个网络视频监控系统中,只要在技术上采用统一的标准,对于应用的扩展而言,只是增加相同的设备和增加管理上的IP地址而已,对管理而言,增加设备站点只是意味着IP地址的扩充;将型号从模拟转换到数字,在采用统一的协议在网络上传输,对网络解决方案上的用户而言,监看视频画面、录制视频资料、控制传统云台镜头,仅仅是网络在线连接这么简单。
三、系统架构
(1)系统逻辑架构
整个方案从逻辑上可分为视频前端系统、传输网络、监控中心和应用管理平台四部分内容,视频存储、视频解码拼控和大屏显示等内容在监控中心部分进行设计,符合项目设计的实际需求。下图为系统逻辑拓扑图:
系统逻辑结构图
(2)系统物理架构
系统物理结构图
1、前端部分
本次前端部分采用130W像素的网络摄像机(室外网络枪机)。前端网络摄像机将采集的网络信号,按照标准的音视频编码格式及标准的通信协议,可直接接入网络并进行视频图像的传输。
摄像机型号:DS-2CD3T10-I3
主要特性
最高分辨率可达1280×960@ 30 fps,在该分辨率下可输出实时图像
采用ROI等视频压缩技术,压缩比高,且处理非常灵活,超低码率
码流平滑设置,适应不同场景下对图像质量、流畅性的不同要求
支持OSD颜色自选高效阵列红外灯,使用寿命长,照射距离可达30米(I3)/50米(I5
支持smart IR,防止夜间红外过曝
ICR红外滤片式自动切换,实现真正的日夜监控
支持日夜两套参数独立配置
可支持PoE供电功能(选配)
支持3D数字降噪,支持数字宽动态
支持双码流,支持手机监控
支持背光补偿,自动电子快门功能,适应不同监控环境
功能齐全:心跳、镜像等
支持多种智能报警:区域入侵侦测、越界侦测
支持智能后检索,配合NVR支持事件的二次检索分析
支持EZVIZ平台接入
支持NAS、Email、FTP、NTP服务器测试
支持HTTPS,SSH等安全认证,支持创建证书
初始设备开机修改密码,保障密码安全
支持用户登录锁定机制,及密码复杂度提示
符合IP66级防尘防水设计,可靠性高
应用场景
适用于道路、仓库、地下停车场、酒吧、管道、园区等光线较暗或无光照环境且要求高清画质的场所。
2、传输网络部分
传输网络部分主要是对前端接入到核心交换机之间的网络进行设计,前端系统可以选择通过光纤收发器或网络光端机等网络传输设备将新建前端网络高清摄像机连接至各个单元楼层的接入交换机,再通过楼层接入交换机将网络信号汇聚到监控中心的核心交换机中,监控中心端的核心交换机负责解码上墙、NVR集中存储设备、网络报警主机、工作站等设备的接入。
3、监控中心部分
监控中心采用NVR将高清视频图像进行集中存储,解决数据落地问题;配置解码器,完成视频的解码与一般图像拼接;在监控中心部署1台42寸LCD液晶监视器用来将视频进行上墙显示。系统支持将前端所有摄像机通过平台软件控制,实现统一管理、统一切换控制和统一显示。
四、前端设计
1、前端设备技术要求
前端摄像机是整个视频监控系统的原始信号源,主要负责各个监控点现场视频信号的采集,并将其传输给视频处理设备。监控前端的设计将结合市场实际监控需要选择合适的产品和技术方法,保障视频监控的效果。
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。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、宽动态等等。
(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。有些环境下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。
产品型号:DS-7932N
产品介绍
DS-7900N-K4系列为海康威视自主研发的新一代NVR(Net Video Recoder)产品,支持网络视频接入。它融合了多项专利技术,采用了多项IT高新技术,如视音频编解码技术、嵌入式系统技术、存储技术、网络技术和智能技术等。它支持4K超高清显示。它既可作为NVR进行本地独立工作,也可联网组成一个强大的安全防范系统。
DS-7900N-K4系列网络硬盘录像机可广泛应用于金融、公安、部队、电信、交通、电力、教育、水利等领域的安全防范。
功能特性
可接驳符合ONVIF、PSIA、RTSP标准及众多主流厂商(ACTI、ARECONT、AXIS、Bosch、Brickcom、Canon、Panasonic、PELCO、SAMSUNG、SANYO、SONY、Vivotek、ZAVIO)的网络摄像机;
最大支持600万像素高清网络视频的预览、存储与回放;
支持IP设备集中管理,包括IP设备参数配置、信息的导入/导出和升级等功能;
支持最新H.265高效视频编码码流,支持H.265、H.264、MPEG4 IP设备混合接入;
支持HDMI与VGA同源输出,支持HDMI接口4K超高清显示输出,支持VGA接口高清1080p显示输出;
便捷的UI操作界面,支持一键添加IP设备以及一键开启录像功能;
支持录像文件按时间打包;
支持智能搜索、回放及备份功能,有效提高录像检索与回放效率;
支持即时回放功能,在预览画面下对指定通道的当前录像进行回放,并且不影响其他通道预览;
支持最大8/16/16路同步回放和多路同步倒放;
支持硬盘配额和硬盘盘组存储模式,可对不同通道分配不同的录像保存容量或周期;
支持假日录像;
支持4个SATA接口;
支持萤石云服务,可一键配置上网;
支持网络检测(网络流量监控、网络抓包、网络资源统计)功能;
支持GB28181、Ehome协议接入平台。
物理接口
(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。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。
2、前端监控点位选择
市场前端监控点主要集中设置在出入口、通道、地下停车场、单元门厅、电梯厅及电梯轿厢、楼梯间等场所。系统设计时,根据监控点的具体位置、环境、光照等情况,选用不同类型的摄像机。
摄像机选型原则:
序号 位置 清晰度 选型 数量
1 A区一层 高清 高清红外枪型摄像机 34台
2 C区一层 高清 高清红外枪型摄像机 19台
3 C区二层 高清 高清红外枪型摄像机 27台
4 D区一层 高清 高清红外枪型摄像机 24台
5 机房监控 高清 高清红外枪型摄像机 18台
6 合计 高清 高清红外枪型摄像机 台
摄像机布点原则为:保证任何人从任何通道进入市场区域内任何楼层、区域都至少能被摄录一到二次图像记录在案,保证不遗漏,做到无死角、全面受控。
3、前端配套设施
1)支架
监控点根据现场实际情况,可采用立杆安装、抱箍安装、壁挂安装以及吊杆安装等方式。其中抱箍、壁挂支架以及吊杆支架有成套产品,根据现场选择符合要求的产品即可。
2)室外机箱
室外摄像机的供电、信号等需要在室外进行汇集,需用专用的防水箱进行端接。端接箱内部安装架的设计充分考虑设备的安装位置,同时具有防雨、防尘、防高温、防盗等功能。不便于在立杆上部安装设备箱的,在地面设置设备机柜,其设计按照相关的规范标准执行,同时应具有防尘、防雨、防破坏等功能。
3)补光设备
在摄像监控中,为了使夜间得到正常的监控图像,可选择采用一定的补光措施。补光灯的光源通常有LED、金卤灯、高压钠、白炽灯、氙气灯(HID)等。
4)防雷接地
对前端供电和控制部分,需要采取有效的避雷接地措施,充分保障前端的稳定性和可靠性。
前端监控的防雷接地主要从以下三个方面进行:
直击雷防护
在直击雷非防护区的每个视频监控点均配置预放电避雷针,安装于监控点立杆顶部。提前预放电避雷针利用雷云电场周围电场强度向针尖发射高压脉冲特性,提前一定的时间引导雷电放电,不至于使局部雷云电荷积累形成过大的雷击强度,降低监控点雷击接闪强度和电子设备雷击电磁脉冲强度,提高了室外监控点的保护裕度。
供电设施的雷击电磁脉冲防护
电源防雷系统主要是防止雷电波通过电源对前端设备造成危害。为避免高电压经过避雷器对地泄放后的残压或因更大的雷电流在击毁避雷器后继续毁坏后续设备,以及防止线缆遭受二次感应,本系统对前端室外防水箱220V电源进线以及室外防水箱到摄像机的低压电源线路进行避雷接地。220V电源进线避雷标称放电电流不小于10KV,接地线缆建议不小于6mm2。
均压等电位连接技术
等电位连接是将正常不带电(或不带信息)的、未接地或未良好接地的设备金属外壳、电缆的金属外皮、金属构架、金属管线与接地系统作电气连接,防止在这此物件上由于感应雷电高压或接地装置上雷电入地高电位的传递造成对设备内部绝缘、电缆芯线的反击。监控点设备(含电源避雷器、控制信号避雷器)宜采用单点接地方式实现等电位连接,独立接地电阻小于10Ω。
5)POE前端供电
系统设备建议采用POE集中供电,电源质量建议满足下列要求:
稳态电压偏移不大于±2%;
稳态频率偏移不大于±0.2Hz;
电压波形畸变率不大于5%。
本次建议对市场内各监控部分进行区域划分,在每个区域设置电源箱,对区域内的摄像机进行集中供电。
6)传输设备及线缆
前端监控系统中,视频信号的传输是整个系统非常重要的一环,关系到整个监控系统的图像质量和使用效果,因此要选择经济、合理的传输方式。目前,在监控系统中最常用的传输介质是同轴电缆、双绞线、光纤等方式,本方案前端系统以高清网络摄像机为主,大部分为网络传输方式,但是对于不同场合、不同的传输距离,应选择不同的传输方式。
网络双绞线传输
从前端摄像机到接入交换机距离不超过100m的情况下,使用网络双绞线(下面简称网线)来传输,这种传输方式的优点是线缆和设备价格便宜。
五、监控传输网络设计
1、设计概述
监控传输网络的整体设计不仅关系到整个网络系统的性能,还涉及到后续网络系统如何有效地与新技术接轨以及系统的平滑升级等问题。本系统立足于满足高清视频接入、转发、存储、解码等需求,同时选择适合的有发展前途的网络技术,充分满足未来五年监控系统业务的需求。因此首先对监控系统网络的建网思路做一个整体规划,监控网络系统应考虑如下几个方面:
(1)采用新一代、主流网络技术来设计监控网络,新一代网络技术往往能提供更高的性能,而且有更长的产品生命周期,便于维护。
(2)传统的设计方法是按核心层、接入层分级设计,但是随着网络管理技术的进步和发展,网络设计向扁平型方向发展。
(3)监控网络需要按照模块化、结构化的原则设计,便于今后扩充和升级。
(4)针对网络的安全隐患,系统应通过多种安全措施保障系统的安全。
2、设计要求
(1)网络传输协议要求:
系统网络层应支持IP协议,传输层应支持TCP和UDP协议。
(2)媒体传输协议要求:
视音频流在基于IP的网络上传输时应支持RTP/RTCP协议;视音频流的数据封装格式应符合标准要求。
(3)信息传输延迟时间:
当信息(包括视音频信息、控制信息及报警信息等)经由IP网络传输时,端到端的信息延迟时间(包括发送端信息采集、编码、网络传输、信息接收端解码、显示等过程所经历的时间)应满足要求:前端设备与信号直接接入的监控中心相应设备间端到端的信息延迟时间应不大于2s。
前端设备与用户终端设备间端到端的信息延迟时间应不大于4s。
(4)网络传输带宽:
联网系统网络带宽设计满足前端设备接入监控中心、监控中心互联、用户终端接入监控中心的带宽要求,并留有余量。
(5)网络传输质量:
联网系统IP网络的传输质量(如传输时延、包丢失率、包误差率、虚假包率等)应符合如下要求:
网络时延上限值为400ms;
时延抖动上限值为50ms;
丢包率上限值为1×10-3;
包误差率上限值为1×10-4。
六、传输网络设计
1、网络结构设计
监控传输网络系统主要作用是接入各类监控资源,为中心管理平台的各项应用提供基础保障,能够更好的服务于各类用户。网络结构如下图所示:
网络拓扑示意图
(1)核心层
数据中心核心网:核心层主要设备是核心交换机,作为整个网络的大脑,核心交换机的配置性能较高。目前核心交换机一般都具备双电源、双引擎,故核心交换机一般不采用双核心交换机部署方式,但是对核心交换机的背板带宽及处理能力要求较高。
(2)接入层
前端视频资源接入
前端网络采用独立的IP地址网段,完成对前端多只监控设备的互联。前端视频资源通过IP传输网络接入监控中心或者数据机房进行汇聚。前端网络接入目前采用两种常用方式,通常为点对点光纤接入的方式和点对多点的PON接入方式。
用户接入
对于用户端接入交换机部分,需要增加相应的用户接入交换机,提供用户上网服务。监控中心部署接入交换机,通过千兆光纤链路接入到传输网络中。保证监控中心各设备及软件客户端的正常适用。
2、网络IP地址规划
IP地址的合理分配是保证网络顺利运行和网络资源有效利用的关键,要充分考虑到地址空间的合理使用,保证实现最佳的网络地址分配及业务流量的均匀分布。
IP地址空间的分配与合理使用与网络拓扑结构、网络组织及路由有非常密切的关系,将对网络的可用性、可靠性与有效性产生显著影响。因此在对网络IP地址进行规划建设的同时,应充分考虑本地网对IP地址的需求,以满足未来业务发展对IP地址的需求。
IP地址规划原则:
(1)唯一性:一个IP网络中不能有两个主机采用相同的IP地址;这就需要选择一个足够大的IP地址范围,不但能够满足现有的需要,同时能够满足未来网络的扩展。两个不同网络互联时应避免使用同一网段IP地址,以免造成IP地址冲突。
(2)简单性:地址分配应简单易于管理,降低网络扩展的复杂性,简化路由表项。
(3)连续性:连续地址在层次结构网络中易于进行路径叠合,大大缩减路由表,提高路由算法的效率;IP地址分配既要考虑到扩充,又要能做到连续。
(4)可扩展性:地址分配在每一层次上都要留有余量,在网络规模扩展时能保证地址叠合所需的连续性。
(5)灵活性:地址分配应具有灵活性,以满足多种路由策略的优化,充分利用地址空间。
3、网络传输带宽要求
考虑到网络传输过程及其它应用的开销,链路的可用带宽理论值为链路带宽的80%左右,为保障视频图像的高质量传输,带宽使用时建议采用轻载设计,轻载带宽上限控制在链路带宽的50%以内。
(1)核心层交换机到接入交换机的网络采用光模块来传输,带宽需达到千兆以上,原有带宽未达到要求的,增加带宽;
(2)传输设备如光纤收发器到接入交换机之间的带宽建议达到百兆;
(3)传输设备如光纤收发器之间的传输带宽建议达到百兆;
结合项目实际需求,网络带宽规划可做相应调整。
4、网络可靠性设计
网络的可靠性是为了保证视频在传输过程中,重要环节在出现设备损坏或失败时,还能够保证正常传输。网络可靠性主要可从传输链路可靠性、网络设备可靠性两个方面进行设计。
(1)传输链路可靠性
传输链路的可靠性一般通过链路聚合技术来进行保障。链路聚合设计增加了网络的复杂性,但是提高了网络的可靠性,使关键线路上实现了冗余功能。除此之外,链路聚合还可以实现负载均衡。
(2)网络设备可靠性
网络设备的可靠性主要通过关键部件冗余备份、设备冗余备份、传输告警抑制和快速链路故障检测来进行保障。
关键部件冗余备份是指网络设备提供主控、电源等关键部件的1+1冗余备份;另外系统各单板及电源、风扇模块均具有热插拔功能。这些设计使得设备或网络出现严重异常时,系统能够快速地恢复和作出反应,从而提高系统的平均无故障运行时间,尽可能地降低不可靠因素对正常业务的影响。
设备冗余备份是指通过双机虚拟化或虚拟路由器冗余协议等方式实现网络设备的冗余备份。一旦出现设备不可用的情况,可提供动态的故障转移机制,允许网络系统继续正常工作。
传输告警抑制是指对告警进行过滤和抑制,避免网络频繁振荡,因为当接口启动快速检测功能后,告警信息上报速度加快,会引起接口的物理层状态频繁在Up和Down之间切换。
快速链路故障检测是一套全网统一的检测机制,用于快速检测、监控网络中链路或者IP路由的转发连通状况。
5、网络安全性设计
网络安全性方面是保护网络系统中的软件、硬件及数据信息资源,使之免受偶然或恶意的破坏、篡改和泄露,保证网络系统的正常运行、网络服务的不中断。网络安全性设计主要有结构安全、访问控制、安全审计、边界完整性检查、入侵防范和网络设备防护这几方面的内容。
6、网络管理规划
网络管理主要是从网络监控管理、应急操作管理和日常维护管理三个方面对网络管理规划进行简要说明:
(1)网络监控管理
网络系统监控主要是通过网管系统统一进行信息采集和事件呈现,配合网络系统进行实施。
(2)应急操作管理
应急操作管理主要是通过固定的操作流程,通过对故障设备进行主备切换、脱网隔离和旁路等方式快速恢复网络系统的连通性。
(3)日常维护管理
日常维护管理主要包括故障诊断、配置和设备操作等内容,指导网络运维人员的日常维护管理工作。
5、设备选型说明
网络交换机选型主要分为盒式交换机和框式交换机,框式交换机比较适合核心层/汇聚层使用。选型可参考内容如下:
(1)设备性能
主要是参考选型设备自身的参数,参数值(背板带宽、交换机容量、包转发率等参数)越大性能越高。
(2)端口支持
主要是参考选型设备端口数量和端口类型的匹配,例如:
电口选择主要有GE、FE;
光口选择主要有GE、10GE;端口类型有LC、SFP、SFP+、XFP等;
端口数量有4口、8口、12口、24口、48口以及更多。
(3)交换机级别
二层交换机、三层交换机或高性能路由交换机(框式交换机)。
(4)功能性方面
环网保护技术、IP路由支持、组播、MPLS、虚拟化、QOS、配置与维护、安全与管理、增值业务能力等结合实际需求进行综合考虑
(5)扩展性方面
盒式交换机低于框式交换机,扩展能力有限,具体可查看相关设备的官网数据。
(6)可靠性
主要是参考选型设备是否支持双电源、双引擎、协议可靠性方面。
(7)成本原则
主要是参考选型设备一般是功能越多、性能越好、扩展性越强的的交换机成本会越高。
七、监控中心设计
1、系统概述
监控中心是整个项目的核心部分,监控中心的好坏直接决定了整个项目的成败。
本次新大地市场监控中心建设内容具体包括视频存储子系统、视频解码拼控子系统、显示子系统、平台管理软件等,本节主要介绍存储子系统、解码拼控子系统和大屏显示子系统。
(1)系统结构设计
本次监控中心系统结构图如下所示:
监控中心系统结构图
监控中心是整个视频监控系统的核心,实现视频图像资源的汇聚,并对视频图像资源进行统一管理和调度。其中,NVR实现视频图像资源的集中存储及调用,并且支持通过N+1备份模式,确保录像资源的可靠稳定;视频综合平台一体机完成视频解码上墙和图像的拼接控制,并通过网络键盘进行视频切换和控制,通过液晶监视器对高清视频进行展现。
2、存储系统
(1)存储结构设计
本方案存储系统采用NVR模式,其中IPC不与平台直接对接,而是先接入NVR,再通过NVR接入平台。IPC与NVR之间实现了直接对接,而直接对接模式一般采用底层协议而非SDK方式,更有利于提高接入效率。NVR直接获取IPC的音视频直接存在本机上,实现视频直存。
视频存储系统结构设计及视频流向如下图所示:
存储子系统结构图
(2)存储设计原则
对于NVR台数和硬盘数量的设计,需要结合实际情况综合考虑,其中主要可参考“短板优先”的设计原则。
“短板优先”是指在具体项目需求中,在部署NVR数量尽量少的前提下,首先分析接入路数(接入带宽)和存储容量哪个是主要限制项。
假设接入路数为“短板”,以接入路数来优先计算,假设接入带宽为短板,应以最大带宽所能容纳的最大接入路数来计算;对于存储需求很大,接入路数要求不高的情况,可先计算总的存储容量,再计算每台NVR最大存储容量,以此计算出需要的NVR台数。
(3)存储热备设计
“N+1”热备功能是指系统中多台NVR可组成工作集群,通过设置备份主机的方式,保证系统中任意一台NVR网络中断、工作异常的时候,录像数据可靠、完整。
设置一台NVR为热备主机,其他NVR为工作主机。当任意一台工作主机网络中断或工作异常时,热备主机自动接管工作主机的网络视频,开启录像任务;当工作主机恢复正常后,热备主机放弃接管,并将异常期间的录像数据自动回传到工作主机中,保证录像完整、可靠。目前在N+1的配置中,1台备机支持32台工作主机。
(4)存储空间计算
在计算存储空间时需先计算出所有路数存储一定的时间所需的存储总空间,用总路数乘以每路码流大小,再乘以总的存储时间即可算出总的存储空间,在计算过程中保持单位的一致性。下表为分别按照1路每天存储24小时、摄像机按照D1、720P、1080P的分辨率存储不同天数所需的存储空间表,如下表:
序号 分辨率 码流大小 1天存储空间
(TB) 7天存储空间
(TB) 15天存储空间
(TB) 30天存储空间
(TB)
1 D1 1.5Mbps 0.0154 0.1081 0.2317 0.4635
2 720P 2Mbps 0.0206 0.1442 0.3090 0.6180
3 1080P 4Mbps 0.0412 0.2884 0.6180 1.2360
(5)NVR存储亮点
海康威视是国内领先的嵌入式硬盘录像机设备生产厂家,针对安防市场的沉淀和理解,推出了多项符合视频流转发和存储的技术,利用专业性产品和配套系统,提供了高稳定性、高安全性、高可靠性的转发存储系统,在系统灵活性、兼容性、安全性、稳定性、可靠性、冗余性以及设备磁盘利用率、功耗、重量、体积和性价比上,都有非常大的优势。
可靠性高
设备采用嵌入式操作系统,不会因病毒等原因导致无法使用或者异常关机重启,确保系统高可靠性。
嵌入式NVR专用软硬件的特性,决定了其针对应用环境的“量身打造”,环境适应能力更强,更切合于监控行业当前的实际情况(介于民用与工业之间)。
嵌入式NVR采用分布式存储方案,采用就近存储、快速存储、分散存储的策略,保证数据尽可能早的存储,有效规避网络异常等问题,把单点故障的风险降到最低。
该设备支持主辅双操作系统,主系统异常后辅系统立即顶上,保证设备稳定运行。同步降低功耗的同时,提高了运行寿命和稳定性,也增加了环境的适应性。
具备N+1热备功能,通过设置备份主机的方式,保证系统中任意一台NVR网络中断、工作异常的时候,录像数据可靠、完整。
具备ANR断网补录功能,ANR(Automatic Network Replenishment Technology)即自动网络补偿技术,在NVR与网络摄像机之间的网络出现异常的时候,自动启用前端SD卡缓存,将录像保存在网络摄像机SD卡中,网络恢复正常后自动将前端数据同步到NVR中。
性价比高
嵌入式NVR采用分布式存储的模式,图像资源都分布存储在前端,汇聚网络投资成本低,同时数据可靠性得到有效保证。
嵌入式NVR多读少些的特性,监控级硬盘即可满足存储需求,同时其硬盘利用率上可以高达98%以上,大大降低存储成本。
嵌入式NVR低功耗的特点,可大大节省UPS投资成本和运营维护成本。
灵活性高
海康威视新一代NVR产品灵活性高,在智能搜索、浓缩播放等智能化功能的基础上可根据不同情况进行灵活运用。
兼容性高
作为专业视频转发存储设备,嵌入式NVR能够兼容大多数网络高清摄像机的接入。
利用率高
嵌入式NVR采用磁盘空间预分配技术、整个系统仅损耗格式化空间,硬盘空间利用率在98%以上。
数据安全性高
通过磁盘预分配技术、文件保护技术、硬盘SMART预警技术和硬盘休眠技术等多种安全技术手段,确保存储数据高安全性。
该设备还支持硬盘分组管理、通道配额设置、冗余录像、重要录像文件保护等机制,在提高数据安全性的同时,可针对实际应用提供更加灵活的配置和管理机制。
适应性高
NVR存储部署方式较为灵活,即可采用分布式存储,又可进行集中存储部署,可以适应不同场景的应用需求。
能耗低
设备采用Ti嵌入式专用视频处理芯片,打造专业的嵌入式NVR,设备运行功耗低;同时,配合硬盘休眠技术,有效降低设备整机功耗。
智能化
整个系统不论是从报警、搜索、回放均能达到智能化,充分解放人力。具体优势如下:
智能接入联动报警:支持SMART IPC接入,可支持区域入侵侦测、越界侦测、音频输入异常、声强突变、人脸侦测、虚焦侦测以及场景变更侦测等多种智能侦测接入及相关报警联动功能;
智能搜索:支持基于智能侦测事件的快速检索;支持基于区域入侵、越界侦测的录像后检索,可在回放中自定义智能规则快速检索,录像搜索随心所欲;
智能回放:录像回放中,有智能侦测等事件发生的录像以正常速度播放;无事件发生的录像自动以16X倍速播放,有效提升录像回放效率;
智能备份:支持基于智能侦测事件(区域入侵、越界、人脸侦测、音频异常等)选择录像文件快速备份,有效提升备份效率;
高清化
整个系统采用SMART NVR+SMART IPC的体系,从视频的采集、视频的传输、视频的浏览、录像文件的回放等均可全面达到高清化,具体优势如下:
高清采集:前端IPC选择SMART IPC,通过智能编码,不仅降低了视频码流,还能在同等图像质量的情况下,获取画面中更多的关键细节,达到了智能高清的效果。
高清接入:NVR最大支持160M输入带宽, 64路高清网络视频接入。
高清转发:NVR最大拥有2个千兆网口,充分满足网络预览、回放以及备份需求,最大支持240M输出带宽。
高清存储:NVR最大支持16个SATA接口,充分满足高清存储所需硬盘空间。
3、设备选型说明
(1)网络视频接入
NVR设备选型的一个主要依据是NVR的网络视频接入能力,要以不超过它的接入能力为前提。通常从2个方面来衡量网络视频接入能力,分别为最大接入路数和最大计入带宽,两个不同角度得出的接入路数要以其中小的数据为准。
海康威视NVR设备包含8路、16路、32路、64路及大路数设备,接入带宽分别为40Mbps、80Mbps、160Mbps和160Mbps,最大支持8路、16路、32路和64路IP通道接入,按照“(主码流+子码流)×路数< 接入带宽”的计算公式,根据不同的接入需求,选择相应路数的设备型号。
(2)存储周期
NVR设备选型的另外一个主要依据是视频存储周期,即在最大接入路数时采用一定规格和一定数量的存储硬盘所能存储的时间。在实际情况下,存储的时间不能大于这个值。
4、解码拼控系统
解码子系统的主要是将前端网络视频监控信号还原成高清数字信号,输出到显示系统进行显示。
根据本次视频监控系统的经济性、适用性、可靠性和高品质的要求,本系统采用多路解码器解码,由LCD显示器组成电视墙实时显示视频监控信号。
显示模式可采用实时显示、轮巡显示、触发解码显示及录像回放等方式显示。
解码显示子系统的主要功能如下:
监控视频资源调用、控制功能,实现对所有监控位及相关设施视频进行统一调用、切换和控制的基本功能;
原有视频资源调用接口功能,提供接入、调用、显示视频图像;
大屏幕多种显示模式设置,支持根据用户需要在大屏幕上设置多种显示模式,实现视频、报警、地理位置等各种信息的展示功能;
基于电子地图的视频资源展示功能,可以通过电子地图直观显示各视频资源的分布,并可以通过电子地图直接调用相关位置的视频图像;
基于列表的视频资源展示功能,提供快捷的视频图像调用操作方式,实现摄像机图像的快速调用;
视频轮巡功能,可以对大屏幕指定的显示单元预先设置轮巡列表,人工、自动触发视频轮巡功能;
摄像机云台的控制功能,可控制摄像机镜头的转动、光圈、变倍、焦距等参数;
可以通过键盘操作,控制摄像机镜头的参数;
视频解码服务器控制功能,控制视频解码服务器视频流的连接,从而控制大屏幕显示图像的内容;
历史视频检索回放及智能检索功能,可以根据摄像机的属性、时间等条件检索回放存储的历史视频图像;
报警视频联动处置功能,可立即响应校园内发送的视频报警信息,对报警视频进行实时查看、处置,并可以选择在大屏幕上显示。