高清网络监控方案

一．系统概述

现代城市里娱乐场所日渐增多，各种各样的娱乐休闲场所为大众提供了放松游玩的去处，丰富了市民的业余文化生活同时也给城市经济的发展起了很大的推动促进作用。但与此同时，各大娱乐场所也由于其营业性质的公众性、消费群体的复杂性而给城市的治安管理和消防工作带来了众多的隐患和不利因素。一些娱乐场所设施陈旧、设备老化，还有一些娱乐场所鱼龙混杂，治安事件频频发生。因此，加大和严格对城市中各大娱乐场所的治安（消防）监管力度已经成为广大公安消防部门日常工作中的重点和要点。从对每家娱乐场所派驻保安到派出所和联防人员的定点巡逻，从经常性的治安消防检查到每周甚至每日的营业报告等等都体现出公安及消防部门对娱乐场所安全防范工作的重视和落实。但城市中各大娱乐场所分布离散，线多面广，而公安部门又存在相对警力不足，各种任务繁重，人员配备不齐等客观因素，往往是一个派出所或分局下辖上百家娱乐场所，这样就使得对娱乐场所的日常安全监管工作在很多时候显得力不从心、欲管不能，特别是一旦有突发、多点的安全事件发生就更显得调度不力，处理纷乱。因此，对城市中娱乐场所的监管工作已经比以往任何时候都需要更先进和实用的方法、手段和技术去更新和完善其职责。

2014年3月1日实施的《娱乐场所管理条例》，更充分说明我国娱乐场所电视监控系统的安装，已经刻不容缓。如今电视监控系统作为一种现代的管理手段，在社会治安的运做中扮演着愈来愈重要的角色，这也是社会进步和时代发展的必然趋势。目前3C技术（计算机、通讯、控制）已完全和电视监控融为一体，隔千里却又近在咫尺。电视监控系统的安装，除了可以减轻管理人员的劳动强度，对安全防范工作也是一种强化，在企业的发展中将起到锦上添花的效果。设计中我们将遵循以下原则：

（1）先进性充分依靠我们的技术优势，采用国际先进的数字化视频压缩、解压、存储技术以及最可靠的ＣＣＤ摄像机科技成果，使该系统在相当长的时间内与科技发展相适应，并使系统具有强大的发展潜力。

（2）可靠性所有采用的技术与产品，都是已经被证明为成熟的而且面向工程是稳定的，在工程方案的设计中也必须考虑工程中所有可能遇到的情况，避开造成不稳定性的可能。

（3）实用性和便利性在满足使用环境和使用有功能要求的基础上，采用实用的方案，特别是功能操作方法力求简便，软件界面力求友好，数据处理、管理模式均采用模块化。

（4）可扩容性和经济性为满足今后发展的需要，系统在使用的产品系统容量及处理能力，未来技术发展方面具有很强的兼容性。各种终端设备可以直接互换，黑白、彩色兼容，制式兼容。传输技术可以直接面向计算机网络发展的各种传输媒介及远程信息共享。在以后升级过程中简便、经济而能不淘汰已有设备，不增加基础设备的成本。

（5）标准化和结构化该系统是一个整体综合的智能化系统，在系统设计中着重技术的标准化和器材的结构化、模块化。从整体系统的完善上也体现了标准化的思想，在工程施工中力求简单、快捷、准确度高、成功率高、工程效率高。

二．设计依据

中华人民共和国《娱乐场所管理条例》

●电视系统工程设计规范（JGT1.5-87）

●民用建筑电气设计规范（JGT/T16-92）

●营业场所风险等级和防护级别设计规范（GA/T38-92）

●彩色电视图像质量主观评价方法（GB7401-87）

●安全防范系统通用图形符号（GA/T74-94）

●软件工程国家标准（GTB856）

●建筑电气安装工程质量检验评定标准（GBJ303-88）

●安全防范工程费用预算编制办法（GA/T70-94）

●所有计算机硬件系统均需符合下述标准：

●电磁学规范：FCC Class B 或 CISPR 22 Class B

●安全规范：UL Listed(美国) 或 EN 60950 (国际)

●GA/75-94 安全防范工程程序和要求

●GA/70-94 安全防范工程费用概、预算定额

●JGJ/T 16-92 民用建筑电气设计规范

●DBJ08-47-95 智能建筑设计标准

●GB/T5019-94 民用闭路监控电视系统工程技术设计规范

2.1设计目标

系统采用海康卫视400万高清视频监控技术，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。

本方案主要实现以下目标：实现系统高清化与网络化：本方案以建设全高清监控系统为目标，为用户提供更清晰的图像和细节，让视频监控变得更有使用价值；同时以建设全IP监控系统为目标，让用户可通过网络中的任何一台电脑来观看、录制和管理实时的视频信息，且系统组网便利，结构简单，新增监控点或客户端都非常方便。系统具备以下特征：系统具备高可靠性、高开放性的特征：通过采用业内成熟、主流的设备来提高系统可靠性，尤其是录像存储的稳定性，另外系统可接入其他厂家的摄像机、编码器、控制器等设备，能与其他厂家的平台无缝对接；具备高智能化、低码流的特征：运用智能分析、带有智能功能的摄像机等提高系统智能化水平，同时通过先进的编码技术降低视频码流，减少存储成本和网络成本，减弱对网络的依赖性，提高视频预览的流畅度；具备快速部署、及时维护的特征：通过采用高集成化、模块化设计的设备提高系统部署效率，减少系统调试周期，系统能及时发现前端监控系统的故障并及时告警，快速相应；具备高度整合、充分利旧的特征：新建系统能与原有系统高度整合、无缝对接，能充分利用原有监控资源，避免前期投资的浪费。

2.2 设计思路

本方案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；

5) 充分考虑原有系统利旧，实现新老系统的无缝对接，降低成本，减少资源浪费。

2.3 总体结构设计

2.3.1 系统逻辑结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。另外，方案对系统利旧方面进行了简单说明，符合众多项目设计的实际需求。下图为系统拓扑图：

系统逻辑结构图

系统物理结构图

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。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。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。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。

2.4 用户价值体现

该系统是以用户需求为出发点、用户价值为落脚点，并结合海康威视产品亮点进行组合设计，该系统的设计可带来以下几点用户价值，总结为“一项维护、两个便利、三类降低、四种效果”，具体如下：

1) 有效的系统维护：该方案采用视频质量诊断技术，自动对前端监控点的视频图像是否完好、设备是否在线等进行实时、不间断的检测与报警，及时发现前端系统运行发生的问题，并及时告警通知，避免因有效保障系统高质量运行；

2) 系统部署的便利：该方案实现了软件与硬件部署的一体化、视频解码与上墙显示的一体化及网络、模拟、数字视频信号可集中处理的一体化，方便安装调试，减少了部署时间；

3) 系统扩容的便利：采用的是标准化的设备，可接入第三方平台软件；而且平台开放

性高，可兼容其他厂家的摄像机、存储等设备；视频综合平台采用模块化设计，设计时留有一定的冗余，方便系统后期的升级与扩容；

4) 存储成本的降低：该方案设计采用码流低的摄像机，最大可减少3/4的存储占用空间，降低了存储成本；

5) 网络成本的降低：该方案通过采用低码流的网络高清智能摄像机，同等图像质量下，720p码率只需1~2M，1080p码率只需3~4M，从而降低了网络开销，降低了网络成本；

6) 系统功耗的降低：从前端摄像机到存储NVR都采用新技术降低了功耗，从整体上降低了功耗，达到节能减排的效果；特别是NVR设备选用TI专用视频处理芯片、磁盘休眠技术等，有效降低整机功耗；

7) 良好的视觉效果：系统实现了全高清模式，且可实现对大场景的高清监控，满足用户对高清监控的需求，提高用户的体验度；

8) 畅通的预览效果：该套方案通过先进的智能编码技术，有效降低了视频码流，减少了视频预览不流畅等现象；

9) 便捷的管理效果：系统实现了全网络监控，满足用户对数字化组网的要求，方便用户对系统网络化管理，轻松做到足不出户就能管控管局；

10) 先进的智能效果：该套方案采用智能网络摄像机、智能球机和智能分析技术，体现了高度的智能化水平，可让用户体验丰富的智能效果。

第3章前端系统设计

3.1 概述海康威视监控前端系统可根据不同场景的不同需求，灵活选择合适的前

端监控产品，既能满足路面固定点、路面可控点、出入口、室内等常规场景的监控需求，又能满足制高点、大场景的远距离、大范围和大视场的特殊场景的监控需求。海康威视网络高清摄像机，通过其全新的硬件平台和最优的编码算法，提供最高效的处理能力和最丰富的功能应用，旨在给用户提供更优质的图像效果、更丰富的监控价值、更便捷的操作管理和更完善的维护体系。

3.2 前端系统结构设计

前端摄像机选型应根据不同应用场景的不同监控需求，选择不同类型或者不同组合的摄像机，可以选择固定枪机与球机搭配使用、交叉互动原则，以保证监控空间内的无盲区、全覆盖，同时根据实际需要配置前端基础配套设备如设备箱以及视频传输设备和线缆。针对具体监控点位的实际情况，网络传输设备部署于弱电井内。监控网络摄像机前端部署结构如下图所示：

3.3前端设备产品选型：

海康威视DS-2CD3T45D-I8 400万像素红外摄像机介绍：

型号

型号DS-2CD3T45D-I8

名称

400万1/3" CMOS红外防水ICR日夜型筒型网

络摄像机

摄像机

传感器类型1/3" Progressive Scan CMOS

最小照度

0.07 Lux @(F1.2,AGC ON), 0 Lux with IR

0.1 Lux @(F1.4,AGC ON), 0 Lux with IR

快门1/3秒至1/100,000秒

镜头

4mm, 水平视场角:76.5°(6mm,8mm,12mm,16mm(I3

无)可选)

日夜转换模式ICR红外滤片式

宽动态范围数字宽动态

数字降噪3D 数字降噪

压缩标准

视频压缩标准H.265 / H.264 / MJPEG

H.265编码类型Main Profile

H.264 编码类型BaseLine Profile / Main Profile

压缩输出码率32 Kbps~8Mbps

图像

最大图像尺寸2560×1440

帧率50Hz: 25fps

（2560 ×1440,1920 ×1080,1280 ×720)

图像设置走廊模式,饱和度,亮度,对比度,锐度通过客户端或者浏览器可调

背光补偿支持,可选择区域

感兴趣区域ROI支持双码流分别设置1个固定区域

网络功能接口

协议

ONVIF,PSIA,CGI,ISAPI

智能

报警

移动侦测,动态分析,遮挡报警,网线断,IP地址冲突,存储器满,

存储器错

智能

报警

越界侦测,区域入侵侦测

支持

协议

TCP/IP,ICMP,HTTP,HTTPS,FTP,DHCP,DNS,DDNS,RTP,RTSP,RTCP, PPPoE,NTP,UPnP,SMTP,SNMP,IGMP,802.1X,QoS,IPv6,Bonjour 通用

功能

防闪烁,双码流,心跳,镜像,密码保护,视频遮盖,水印技术,

匿名访问,IP 地址过滤

接口通讯接口1个RJ45 10M / 100M 自适应以太网口

一般规范工作温度和湿度-30℃~60℃,湿度小于95%(无凝结) 电源供应DC12V ，不支持POE

功耗I3：6W MAX；

防护等级IP66

尺寸（mm）194.04×93.85×89.52

重量1000g

备注*须另备DC12V圆口电源

红外照射距离I8：80米；

海康卫视400万红外高清半球含音频：DS-2CD3145FD-IS介绍

通用

功能

防闪烁,双码流,心跳,镜像,密码保护,视频遮盖,水印

接口通讯接口1个 RJ45 10M / 100M 自适应以太网口

Wi-Fi 性能指

标无线标准IEEE802.11b, 802.11g, 802.11n

频率范围 2.4 GHz ~ 2.4835 GHz

信道带宽支持20/40MHz

安全

64/128-bit WEP, WPA/WPA2,

WPA-PSK/WPA2-PSK, WPS

传输速率11b: 11Mbps 11g: 54Mbp 11n: 上限150Mbps 传输距离50米（无遮挡无干扰,因环境而异）

一般规范工作温度和湿度-30℃~60℃,湿度小于95%(无凝结)

电源供应

DC12V / PoE(802.3af)

(-D型号不支持PoE)

安装方式桌面安装、吸顶安装

功耗5W MAX（当ICR切换时 7W）

防暴等级IK10

防护等级IP66

红外照射距离-I:10-30米

尺寸（mm）82.4×111

重量500g

备注

*须另备DC12V Φ5.5mm圆头电源

*“-S”表示具有1对音频输入（Line in）/输

出接口（插线式）、1对报警输入/输出（三极

管：超过100毫安建议加继电器）接口

拍摄效果图

3.4 前端配套设施

1）支架监控点根据现场选择符合要求的产品即可。室内摄像机的安装固定，根据摄像机型号和现场情况可采用壁装、吊装及角装等多种形式的安装支架，安装高度不低于2.5m。2）前端供电鉴于娱乐城的特殊性，系统设备建议采用分散供电，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%。

3）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。

4）摄像机摆放方式原则上所有摄像机呈横向或扇形排列，高度保持一致。实际操作时，要综合考虑拍摄环境、摄像机数量、镜头视场角等因素并根据调试结果来摆放摄像机。

8）前端基础配套设施

摄像机的拍摄距离及成像范围

第4章监控传输网络设计

4.1 概述

网络的整体设计不仅关系到整个网络系统的性能，还涉及到未来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。

4.2 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应能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。

4.3 传输网络设计

4.3.1 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：

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，但是对与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。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。

2) 尽管在不同的汇聚设备上使用相同的VLAN并不冲突，但是不允许这样的做法，会对后期的维护和故障的排除造成很大的困难。

3) 如果建设网络所使用的设备不能直接在端口上配置互联用的IP地址，需要绑定相应的VLAN的话，还需要单独划分出来一大段VLAN资源用于设备互联，强烈建议全网设备互联用VLAN按照链路去划分，每条链路使用一个互联VLAN。

4.3.2 路由总体规划

路由分为静态路由和动态路由，根据项目实际情况进行选择。静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是简单、高效、可靠。在所有的路由中，静态路由优先级最高。当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。动态路由是网络中的路由器之间相互通信，传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的过程。它能实时地适应网络结构的变化。动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的网络。其中最常用的动态路由是OSPF (Open Shortest Path First开放式最短路径优先）协议。

4.3.3 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。