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视频监控解决方案

视频监控解决方案

视频监控系统为生产带来方便,最基本的如在一些较为恶劣的环境下,视频惊恐可以代替人力进行监视控制,他体积小,工作稳定,能够保证安全。而且他不会产生人出现的视觉疲劳等生理缺陷,正常情况下保证成产安全
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需求分析

视频监控安全、智能管理是重点。建设全方位、全天候、高清化、智能化的视频监控,可支持安全管理的需求,实现大场景全景监控,并具有较好的夜晚和对危险部位的智能分析报警应用。其中重点的监控区域有出入口、广场游泳池、配电室,地下车库等。同时系统通过对内部区域的可视化智能监控,实现对人、车、物的统一管理。

应用概述

视频监控应用是安防应用中为重要的组成部分。通过高清甚至超清的视频监控部署,以及AI智能分析实现高清智能监控。同时结合视频智能识别技术,帮助监管安全状况的同时,提升管理效率,达到降本增效的目的。

系统设计

视频监控系统的总体设计思路如下:

  1. 前端设备均采用高清IPC,从而实现高清视频采集,同时为满足前端多种应用场景的不同需求,推荐不同类型、不同功能的IPC
  2. 采用NVR存储模式对实时视频进行分布式存储,实现存储系统的高可靠、高性价比;
  3. 部署模块化、集成化的视频综合平台,结合高清显示大屏实现视频图像、电子地图、电脑信号的上墙显示、拼接控制等功能;同时视频综合平台还配置服务器板卡,为部署平台软件提供必要环境,实现软硬件一体化;
  4. 建立统一的视频信息管理应用平台,实现对系统的统一管理;同时引入视频质量诊断技术,保障系统稳定运行;

系统采用高清视频监控技术,实现视频图像信息的高清采集、高清编码、高清传输、高清存储、高清显示;系统基于IP网络传输技术,提供视频质量诊断等智能分析技术,实现全网调度、管理及智能化应用,为用户提供一套“高清化、网络化、智能化”的视频图像监控系统,满足用户在视频图像业务应用中日益迫切的需求。

建成统一的中心管理平台:通过管理平台实现全网统一的视频资源管理,对前端摄像机、编码器、解码器、控制器等设备进行统一管理,实现远程参数配置与远程控制等;通过管理平台实现全网统一的用户和权限管理,满足系统多用户的监控、管理需求,真正做到“坐阵于中心,掌控千里之外”。

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众多项目设计的实际需求。下图为系统结构图:

 

  1. 前端部分:前端支持多种类型的摄像机接入,本方案配置高清网络枪机、球机等,前端网络摄像机将采集的模拟信号转换成网络数字信号,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。
  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,前端系统通过光纤收发器等网络传输设备将新建前端网络高清摄像机连接至监控中心的接入交换机,再通过接入交换机将网络信号汇聚到中心的核心交换机,监控中心端的接入交换机负责PC工作站和NVR存储等设备的接入。
  3. 监控中心部分:监控中心采用NVR将高清视频图像进行存储,解决数据落地问题;配置视频综合平台,完成视频的解码、拼接;监控中心部署LCD大屏用来将视频进行上墙显示等。系统可将模拟摄像机、网络摄像机和数字摄像机都接入到视频综合平台,实现统一的管理平台、统一的切换控制系统和统一的显示系统,实现对整个系统的统一配置和管理。
  4. 平台部分:应用管理平台部署在视频综合平台的服务器板卡上,形成一体化的配置,应用管理平台可以对高清视频和用户进行统一管控,并且配置PC工作站进行预览、回放、下载等操作。

系统部署

  1. 系统传输网络部署

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

核心层

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,但是对与核心交换机的背板带宽及处理能力要求较高。

接入层

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。接入层需对NVR存储设备的网络接入提供支撑,确保NVR存储设备网络环境安全可靠。

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,通过万兆/千兆光纤链路接入到传输网络中。保证监控中心解码器及客户端的正常适用。

对于网络设计中存在两级架构如下图所示,具体设计这里不做详细介绍。

二级网络结构设计图

  1. 存储子系统部署-NVR

存储子系统采用NVR的存储模式,通过N+1备份方式,实现对视频的存储,提高了系统的可靠性。其中NVR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。

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

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,应以大带宽所能容纳的大接入路数来计算;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大存储容量,以此计算出需要的NVR台数。

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。

存储空间计算

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(TB)

30天存储空(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

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,

 

  1. 视频综合平台设计

一体化设计

  1. 可插入各类输出接口类型的增强型解码板,每个输出接口能输出多路高清视频,进行上墙显示;由于视频综合平台本身集成大屏拼控功能,能进行拼接、开窗、漫游等各类功能。
  2. 可插入各类信号输入板,可将电脑信号输入并切换上墙;除此之外,也可接入模拟、数字(HD-SDI)或光信号的信源接入。
  3. 空余部分槽位,为后期系统扩展等提供方便接口。
  4. 将平台软件模块以X86板插入的形式全部部署在视频综合平台内,无需购置各类服务器,平台各模块借助综合平台高性能的双交换总线技术,高效平稳的运行,无需考虑原先网络压力问题。

链路汇聚LACP设计

链路汇聚说明

由于视频综合平台是整个系统核心,包括流媒体服务器也部署在内,所以核心交换机到视频综合平台之间的网络承载的压力很大。为了保证整体系统稳定高效,设计采用链路汇聚(LACP)功能,在核心交换机和视频综合平台间用两条千兆网线连接,并进行设置。

链路汇聚设计实现两大功能:

  1. 在带宽比较紧张的情况下,可以通过逻辑聚合可以扩展带宽到原链路的2倍;
  2. 在需要对链路进行动态备份的情况下,可以通过配置链路聚合实现同一聚合组各个成员端口之间彼此动态备份,当一条链路出现故障,另一条自动承担故障链路工作,系统正常运行。

视频综合平台主要功能

多种输入/输出

支持网络编码视频输入、VGA信号输入,数字矩阵交换和网络IP矩阵交换输出。

支持DVI/HDMI/VGA接口输出、整机大支持256路D1/128路720P/64路1080P解码输出。

解码上墙

  1. 支持实时视频解码上墙,用户可以用鼠标直接拖拽树形资源上的监控点到解码窗口中,立刻进行该监控点实时视频的解码上墙处理;
  2. 支持历史录像回放视频解码上墙,用户可查询前端设备或中心存储录像,并将播放的录像视频直接拖拽到解码窗口中,立刻进行该监控点当前回放视频的解码上墙功能;
  3. 支持动态解码上墙云台控制功能,在监控点实时视频进行解码上墙时,用户对解码窗口进行选中后,点击云台控制操作盘进行云台控制操作;
  4. 支持多画面分割,解码窗口支持多画面分割,能够支持14916等多种分割模式。

拼控管理

支持大屏拼接功能,系统支持模数混合矩阵接入,能够实现模数混合矩阵解码板大屏拼控功能,通过鼠标框选的方式,快速的将多个独立的解码窗口拼接成一个大屏,适用于高清画面等需要重点监控的视频;

支持开窗漫游功能,大屏拼接后用户可以选择多打开三个漫游窗体,漫游窗体图像可以叠加和自由调节位置和大小,满足更多用户个性化图像解码上墙的需要。

报警上墙

支持单屏报警上墙,用户可以在独立的监视屏或拼接大屏中进行报警上大屏配置,当计划内的报警产生时能够在配置的大屏中进行报警上墙功能,整个配置可按监视屏配置多个报警,各个监视屏可独立配置;

支持报警场景切换,用户可以单独配置一个报警场景,当该报警场景上配置的报警触发时,电视墙自动切换到报警场景中,并进行相应的视频解码上墙显示。

其他功能

视频综合平台集成了视频输入、输出,视频编码、解码,大屏拼接控制、视频开窗、漫游等功能,将原来需要多个设备才能实现的功能集中在一台设备上,从而降低了设备之间连接线缆的成本,减少了故障点,减少了设备空间占用,为整个机房的美观创造了良好条件。

  1. 大屏显示子系统部署

大屏幕显示子系统建设的总体目标是:系统充分考虑到先进性、可靠性、经济性、可扩充性和可维护性等原则,建成一套采用先进成熟的技术、遵循布局设计优良、设备应用合理、界面友好简便、功能有序实用、升级扩展性好的液晶大屏幕拼接系统,以达到满足大屏幕图像和数据显示的需求。

大屏显示子系统不仅包含用来视频图像显示的大屏显示部分,还包括解码控制等产品,本章重点介绍大屏显示子系统中的大屏显示部分,其中以介绍LCD大屏和DLP大屏为主。

根据前章视频综合平台的设计,大屏拼接系统能与视频综合平台无缝对接,获得较好效果,下图为大屏显示子系统结构图。

大屏系统结构图

整个大屏系统可以分为以下几个部分:

前端信号接入部分:的大屏显示子系统支持各类型信号的接入,如模拟摄像机、高清数字摄像机网络摄像机等信号,除接入远端摄像机之外还能接入本地的VGA信号及DVD信号以及有线电视信号等,满足用户所有信号类型的接入。

解码、控制部分:前端摄像机信号接入视频综合平台之后,可由视频综合平台对各种信号进行解码或控制,并输出到大屏显示屏幕上,并可通过在控制主机上安装的拼接控制软件实现对整个大屏显示系统的控制与操作,实现上墙显示信号的选择与控制。

上墙显示部分:上墙显示部分是由LCD、DLP或监视器等组合而成的显示墙,对视频综合平台传输的视频信号进行上墙显示,大屏显示系统支持BNC信号、VGA信号、DVI信号、HDMI信号等多种信号的接入显示,通过控制软件对已选择需要上墙显示的信号进行显示。

 

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