高清网络视频监控系统解决方案

1高清网络视频监控系统解决方案2一、概述1.1背景分析中国制造为世人所熟知，随着产业不断升级，生产技术越来越发达，中国作为真正的世界技术工厂也为时不远。现今，工厂的现代化管理手段越来越丰富，准确性也越来越高，各种先进的技术手段比如视频监控系统，可有效的加强对各种场合，特殊设备以及人员的直观管理，及时、有效的反映重要地点区域的现场情况，增强安全保障措施，同时进一步规范各岗位的生产管理。目前监控系统手段已经从传统的模拟视频监控发展到了高清网络数字视频监控，利用现有的办公网络、企业专网，光纤专网敷设，甚至互联网和无线网络都能够构建工厂的高清网络视频监控系统;与此同时，百万像素网络摄像机的大规模普及也解决了传统模拟视频监控系统清晰度不足的尴尬局面;目前开发的基于低码率、高清画质、多功能等特性的720P、1080P高清网络摄像机与网络视频监控管理平台为不同规模工厂提供了多结构，多用途，良好扩展性的新一代高清视频监控解决方案。1.2需求分析系统主要满足两大部分的需求，一是公共区域安全防范的需要;二是营销区域监控管理的需求。安全防范周界视频监控系统：在店区周界区域部署感红外的固定高清网络枪式摄像机，满足全天候24小时监控。出入口监控：出入口以及其他重要区域的出入口安装高清摄像机。内部：在店区内部部署大范围监控的摄像机，以满足对全局的监控。营销区域管理重要设备监控：在营销区域处安装高清摄像机，对店内销售情况进行监视。其他需求整个系统应该采用模块化、数字化、网络化架构，满足结构简单化和系统可扩展的需求利用平台管理软件来统一管理前后端物理设备和虚拟软件模块，做到模块化3部署、集中化管理的新一代监控功能。视频监控管理平台应能与红外报警系统、消防系统、门禁系统等实现联动，满足协同管理、统一调度。1.3设计原则1.先进性本系统采用先进的、具有前瞻性的视频监控技术，包括130万像素数字高清技术、高清视频编解码技术、视频海量存储和高效检索技术和视频智能分析技术等。同时采用先进的综合视频管理平台，借鉴海量多媒体资料管理系统的经验和技术，不仅实现对高清、标清视频的统一管理，还应实现整个系统设备的运维管理，以及各类视频综合智能化应用。2.可靠性系统设计、设备选型、调试、安装等环节应严格执行国家、行业的有关标准及公安部门有关安全技术防范的要求，贯彻质量条例，采用稳定、可靠的技术设备，确保系统级别的高稳定性和可靠性，满足实际需求，实现全年365天的全天候长期稳定运行。系统中核心的存储设备、重要的服务器及后台服务软件等，支持掉电恢复后设备及软件自动恢复正常连接、断网或网络风暴恢复后设备及软件自动恢复正常连接，启动过程无需过多人工干预。3.安全性系统传输采用专网，充分利用光纤资源，保证视频信息、控制信息网络传输的安全和畅通。同时设备接入、传输采用加密技术，提供网络非法入侵保护和避免信息非法被窃取。4.开放性高清数字摄像机、网络设备、存储设备及软件平台等均应采用开放式的产品或架构，能够提供完整的SDK、API等二次开发环境，满足构建统一的视频管理及应用平台的需要，能满足用户在PC平台及智能手机平台实时在线观看监控视频。5.易管理性、易维护性前端设备支持远程升级和远程故障排除功能，维护便捷，降低系统运维管理成本。同时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4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。6.兼顾现实与发展的原则根据目前实际需求并适当考虑发展，选配各种系统设备的数量、型号等，适当选择通讯光缆等，做到经济性与科学性最佳结合。7.可施工性原则兼顾以上各原则，从实际出发，使系统设计具有可施工性。二、系统设计按照技术领先、结合实际，统一规划、协同部署的指导思想，在实现安全防范的同时，又能通过高清视频监控系统进行集中视频监控管理，同时通过视频传输专网将相关视频资源实现远程联网监控，充分利用计算机、视频压缩、网络通信等领域的稳定的、先进的技术，实现对安全、环境、生产、人物等各类信息资源科学有效的管理和应用，进一步提高安全防范管理工作和生产效率。2.1总体设计系统分为前端监控资源采集、视频传输、后端平台组建、多系统联动建设等几部分，整个系统采用全网络数字视频监控架构，前端都采用高清网络摄像机进行视频采集，通过摄像机的网络端口直接接入到工厂视频传输网络中去，传输到后端进行NVR存储和管理。传输主干网采用内部的局域网或者光纤网，后端通NVRH或者管理平台软件来完成整个视频监控系统的集中预览、控制、管理、存储以及视频分发等功能。实现工厂高清网络视频监控系统集中管理。总体设计严格遵循用户要求和行业规范，满足用户功能需求为主要目的，提高安全防范管理效率。拓扑图如下：52.2前端监控资源采集前端监控资源的采集主要是指现场视频、音频等信息的采集，当然也涉及个别点位有前端报警联动信号的输入。系统设计中前端点位的布置是否合理，以及所采用的设备是否恰当都是整个系统的关键所在。因此本次设计中，前端监控设备根据用户需求分析全部采用高清网络摄像机。通过需求分析我们得知总共约有16多个点位，我们选用基于基于标准的H.264MainProfile@Level4.1算法的百万像素网络摄像机来采集前端视频，根据每个监视区域的范围不同选用合适的高清镜头，它采用130万像素的逐行扫描图像传感器，摄像机采集压缩后的有效分辨率为最高可达1920*1080，1280*720，预览和回放的图像线数也达到了700-1000TVL广播级图像画质，而且动态视频为全实时30帧/秒。由于高清网络摄像机的显示比例为标准的16：9宽屏显示比例，具有比传统模拟摄像机更大的可视范围，而且由于有效像素和分辨率更高，所得到的视频画面比传统模拟摄像机更清晰地效果。同时其他需要动态监视的区域我们设计采用高清网络高速球的方式来组建，如果对监控现场清晰度要求不是很高的区域可以选择采用D1画质的网络高速球来部署，网络高速球是基于标准H.264的D1画6质进行压缩和传输，由于采用了最新的算法和压缩模块，使得整个清晰度也比原来的模拟摄像机加非标H.264算法视频编码器的效果更好。而且和其他网络摄像机摄像机一样，从球机出来就是网络数字信号，通过摄像机本身的标准网络接口就可以直接接入到视频传输网络中去，并入整个监控网络中，实现统一管理;无须再摄像机和后端管理系统中间再增加额外的设备，减少故障环节、简化系统结构。2.3网络传输系统网络传输系统的组建对于高清网络视频监控系统的组建至关重要，如果传输系统不能满足网络视频流的传输要求，那么网络监控也就无从谈起。本系统总共有16多台高清网络摄像机，我们设计每个建筑物内部根据摄像机点位的分布采用双绞线进行汇聚。每路720P高清网络摄像机的推荐传输带宽为2Mbps，标清D1的传输带宽为1Mbps;所以在为视频监控系统划分传输通道时应考虑每个区域汇聚后到中心的传输带宽，同时各个汇聚交换机和监控中心的核心交换设备也应该具备较强的数据交换能力和承载突发多用户大容量的高峰访问能力，以便网络视频数据的快速交换，满足数据访问请求的快速响应。中心核心交换机建议采用背板带宽和包转率较高的千兆交换机来承担。视频监控传输网络可以根据要求与内部局域网规划到一起，或者通过物理设备将两个网络互联起来。这样其他部分就可在获得授权后直接前端摄像机的视频资源。2.4集中监控管理后端设计由于本次系统建设覆盖点位不多，有16个点位，只需两条台8路NVR高清网络视频录像机构成后端存储管理。也可以通过后端管理平台软件集中管理。2.4.1集中用户验证服务设计用户验证服务是整个网络视频监控的核心模块，它完成所有设备信息和用户信息的注册、验证、授权、访问控制等功能。2.4.2集中管理控制对于大型的多级联网视频监控系统，如何有效的对前后端物理设备、虚拟软件模块进行统一管理、控制、信息收集、处理等都是首要考核的条件，VMP管理平台中的集中管理控制模块是针对管理员对系统的配置、操作而设计的。72.4.3存储转发系统针对工厂视频监控的需求分析，我们设计将存储服务和转发服务部署在同一硬件平台上，以满足系统的可靠性和合理性。存储转发系统主要用于完成前端摄像机传回的网络视频数据存储和分发任务，通过存储软件模块和转发软件模块的组合部署同步完成数据的存储和数据分发。存储转发硬件服务器均采用专业服务器，通过双千兆网口负载均衡，提升网络数据吞吐能力，高达4GB大容量内存及时读取，以及RAID5高速硬盘I/O速度，都为整个存储转发系统提供了强有力的资源保障和稳定性保障。存储软件提供多种视频记录方式，如实时流存储、计划备份、报警录像等;流媒体转发提供多种转发模式，如多级转发等。视频存储容量计算公式：1080P高清摄像机：20路*4Mbps*3600s*24H*15天/8/1024/1024=12TB720P高清摄像机：140路*2Mbps*3600s*24H*15天/8/1024/1024=43TB2.4.4监控中心显示系统在监控中心设计采用1台22寸监视器来显示监控图像。支持16画面高清720P高清视频图像的分割显示。2.5设备清单序号名称品牌参数单位数量单价总价1130万高清摄像机大华CMOS1/2.5″130万像素，支持自动光圈控制，0.1LUX/0.02LUX，1个RJ45，10/100M自适应POE供电（可选）台16700112002NVR高清网络视频录像机大华最多支持16路高清的接入管理，支持VGA输出显示台1300030003摄像机护罩及支架大华20套16203204监视器三星22寸液晶监视器台11400140086摄像机电源国产12V个16152407网络交换机TP-LINK千兆自适应监控专用台16506508超五类双绞线国产监控专用米22001.533009电源线国产RVV2*1.0米1001.818010PVC管国产30MM米22000.3660工程施工、调试2000元小计22950元税金1324.2元总计24274.2元四、高清视频监控系统的优势基于720P，1080P等超百万像素的高清网络数字摄像机的网络视频监控系统的整体优势非常明显，这使得在各行业、各领域的视频监控系统工程中变得实实在在，而且所带来的视觉震撼和强大功能是传统网络视频监控系统无法比拟的，其主要优势如下。3.1百万像素的前端视频采集基于标准H.264压缩算法和200万图像传感器百万像素网络摄像机可轻松对监控区域实施清晰的有效的监视，所带来的视觉效果是传统网络视频监控系统无法比拟的。前端摄像机在进行高清视频采集的同时还可通过摄像机本身集成的音视频输入输出、报警输入输出、485控制接口等功能实现音频监听和报警探测器联动、控制等扩展功能。前端摄像机高度集成性和功能性使得百万像素网络摄像机与传统摄像机相比不仅仅是清晰的提升，还有功能上多样化。同时百万像素网络摄像机为全数字化、全网络化，可轻松接入平安城市传输网络中去，并接入到后端管理平台。3.2基于H.264的低码流传输和存储优势目前很多用户甚至包括很多视频监控行业的人士都觉得高清视频监控附加的是高码流的传输压力和存储压力，但我们所采用的720P高清网络摄像机是基于标准的H.264MainProfile@Level4.1算法，在完成720P百万像素全实时成9像的时候只需要1.5-2Mbps的低码流，1080P也只需要4Mbps的码流，这对于工厂等大型系统来说，这样的码流在网络传输上已经非常成熟，因为在传统网络监控系统来说也是需要这样2Mpbs的码流才能满足D1视频效果。同样存储压力也并没有因为前端是高清摄像机而提升，因此我们实现了高清视频监控系统的低码流传输和存储实用性的革命性突破，将高清视频监控系统推向了大规模的实际应用。3.3系统构架灵活高清网络摄像机具备强大的网络功能和功能接口，省去了传统网络视频监控系统的复杂结构，比如不需要单独的视频编码器或者是DVR这些设备，摄像机本身就可利用已有的局域网、光纤专网、城