工厂数字高清监控系统解决方案

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数字高清监控系统解决方案

制作单位：深圳市圣安高科电子有限公司

制作日期：2011年07月30日

目录

一、概述： (4)

二、系统设计原则，设计依据 (5)

1、系统设计原则 (5)

2、系统设计依据 (6)

三、项目需求分析 (6)

四、系统设计整体构架图 (7)

五、系统详细设计描述 (7)

5.1 监控部分 (7)

5.2 网络传输部分 (8)

5.3 监控中心部分 (8)

5.3.1系统组成 (8)

客户端功能： (9)

电视墙功能： (10)

5.3.2.1、系统功能总体介绍 (10)

5.3.2.2、数字监控平台功能介绍 (10)

图像压缩: (10)

图像分辨率: (11)

实时图像调阅: (11)

远程控制: (11)

历史图像提取: (11)

存贮与管理: (12)

图像文件索引: (12)

图像转发: (12)

用户管理与权限管理: (12)

电子地图服务: (12)

系统管理: (12)

5.3.2.3、多级分布式系统的架构 (13)

5.3.2.4虚拟数字矩阵 (13)

5.3.4存储空间的计算 (14)

六、设备清单 (15)

七、主要设备规格描述 (19)

高清网络红外摄像机 (19)

高清网络红外半球摄像机 (20)

高清网络球型云台摄像机 (22)

CMS9000 中心管理服务器 (24)

NVR平台服务器 (25)

数字矩阵工作站 (26)

数字矩阵控制中心 (27)

客户端工作站 (28)

数字矩阵控制键盘 (29)

一、概述：

工厂联网监控系统是现代化管理及安全防范的重要手段，也是传统管理和防范手段的延伸,随着人们对安全越来越重视，除了加强人防，在视频监控方面也提出了更高的要求,高清视频监控系统为此在安全生产方面提供了技术保障手段。

在此背景下，建设一套安全、可靠、技术先进的数字视频监控系统成为必然。圣安高科网络视频监控系统依托于现今网络、图像处理、存储等技术的不断发展，能够提供对整个物流监控中心的快捷、实时的全方位监控，并可以对任意区域进行图像抓拍，历史录像查询等功能。本系统能满足"安全可靠、经济有效、集中管理、容量庞大"的要求，同时尽量不改变和影响"人们的生活习惯"。其最大的意义是创造一个理想的办公空间同时又使货物的安全问题得到了有效的改善和解决。

该监控方案除具有安全防范作用，还可以作为日常管理的辅助工具，有效提高管理效率，可适应21世纪现代办公生活的需求。

本方案根据项目提供的相关文件，并根据项目的实际需求，参照有关国际标准和国家标准，并结合我公司从事过的多个项目所积累的经验，编制出这套技术方案。若对本方案的内容或其它方面有不详尽之处，我们随时欢迎您们的宝贵意见。

二、系统设计原则，设计依据

1、系统设计原则

为了本监控系统的要求，达到对监控点进行全方位的监控以及对安防信息的及时反应，在一定范围内联动警示，通知有关人员做出反应，采取措施，并对相关设备进行集中监控、集中维护和集中管理。本视频监控系统设计遵循以下原则：标准化：整个视频监控系统的设计符合国家标准或国际标准。系统软件、硬件均采用标准化设计，提供开放的接口，可与不同供应商的设备及软件系统互联互通。先进性：所有设备均采用国际上先进的45nm技术的主处理芯片以及先进的H.264压缩技术，保证系统建成后整体达到国际先进、国内领先水平。另外本系统还采用三项关键技术：H.264超低码流视频压缩技术、专有的信道动态适配技术、针对无线信道设计的可靠传输纠错技术；增加了双通道自动平衡协调传输功能。

可靠性：采用嵌入式实时操作系统和专用的硬件结构，性能稳定可靠，保证系统整体的稳定，尤其适合在环境比较复杂、可靠性要求较高的环境中运行。

经济性：系统开发运行平台均采用当今最为通用的各种操作系统和开发工具，充分利用了我们在其他监控领域中成功应用的中间件和模块，大大减少在系统平台方面的投入，具有极高的性价比。

扩展性：系统软、硬件系统采用模块化设计，用户系统升级时，只需要增加前端的服务器。整个系统具有进一步扩展功能的能力，可以很好的适应现代智能管控的需求。保证用户在系统上进行有效的开发和使用，并为今后的发展提供一个良好的环境。

实用性：系统支持用户的网络监控需求，可多用户多画面实时监控、远程控制、集中录像、可连接多种报警设备、报警可定时布防撤防等功能，完全满足用户的监控要求。

灵活性：系统组网灵活，适合在局域网、广域网和无线网络中使用；多个视频监

控系统可以作为子系统组成更大的视频监控系统。

2、系统设计依据

根据用户项目的要求和国家有关法规的要求，我们经过认真研究、分析设计本系统方案。该系统具有性能先进、质量可靠、经济实用等特点，而且该系统具有方便扩展、与其它信息系统实现无缝连接的能力。为实现安防系统的可视化管理奠定了基础。

依据的相关规范包括：

1、《智能建筑设计标准》(GB／T 50314—2000)

2、《建筑智能化系统工程设计标准》（DB32/191-1998）

3、《城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范》（CECS/119-2000）

4、《建筑与建筑群综合面线系统工程设计规范》（GB/T50311-2000）

5、《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）

6、《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB/50198-94)

7、《系统接地的型式及安全技术要求》（GB14050-93）

8、《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）

9、《安全防范工程验收规则》（GA/T308-2001）

10、《工业电视系统工程设计规范》(GBJ 115)

11、《安全检查防范系统通作图形符号》（GA/74-94）

三、项目需求分析

本系统为工厂联网监控方案，共XX个监控点。要求对工厂监控点进行全方位管理监控和存储；且要求通过网络上传到监控中心，前端点设备点的需求：所有摄象机为IP低照度摄象机，夜视效果要好，高清效果，像素为百万及以

上。

四、系统设计整体构架图

根据用户需求及我司产品功能特点，本项目采用全数字化监控系统设计，该系统是如今最先进、可靠和实用的监控形式，也是如今视频监控系统的发展趋势。整个监控系统架构设计如下图所示：

五、系统详细设计描述

整个数字监控系统整体架构，如果按功能可分为三大部分：视频监控部分、网络传输部分和监控中心部分；下面将对各部分做详细描述。

5.1 监控部分

厂区监控重点部位为大门口、大楼出入口、仓库等处，以及生产车间，这些重要的位置选用百万像素高清摄像机，在本地配置客户端电脑进行视频图像存储和视频浏览。摄像机具有双码流功能可以本地高清存储和显示，低码流上传到总监控中心。

5.2 网络传输部分

本监控系统视频信号在内部要通过局域网进行传输，监控中心像机通过专线（每路视频带宽至少为2M）网络上传，此系统全部通过网络传输，抗干扰性强，无损失。

5.3 监控中心部分

监控中心是整个监控系统的“心脏”，所有视频流和相应的指令都由此处理，本章节将对其做系统组成和功能介绍。

5.3.1 系统组成

监控中心由CSV平台目录管理服务器、专用存储设备、电视墙、客户端主机、解码矩阵主机、矩阵控制中心主机及网络交换设备等组成。

目录管理服务器为整个系统的核心管理服务器，主要提供各级用户的认证/授权服务，负责设备入网认证和终端用户接入认证；验证用户的访问权限和优先级，监测和记录用户进行的访问和操作等；验证接入设备的合法性，并注册合法设备。提供单点登录、集中权限管理服务。负责对整个系统的机构、人员、角色、前端设备（编、解码器）、远程报警设备、各种中间服务模块的集中配置管理、前端设备参数的配置、报警策略的指定、报警关联管理、后台服务制定并执行等。该服务器还负责管理其他服务器（数据库服务器、存储转发服务器）的当前运行状态。此服务器作为时钟服务器，通过NTP协议同步系统(各功能服务器、前端编/解码设备)中的时间；数据库存放管理系统平台的数据和用户数据，以及平台内设备参数、工作状态等日志；

专用存储设备结合管理服务器负责视频的存储以及录像资料检索和回放；并负责视频信号转发功能，处理来自客户端的实时查看命令，以及针对热点访问用

于实时视频/录像文件点播的，减少并发访问量，节约网络带宽。同时管理服务器可以利用编、解码器的双码流技术在不影响实时浏览的图像质量时提供减帧存储，以节约存储空间；

客户端功能：

图像浏览及控制功能：系统提供多种屏幕(1、4、6、7、8、9、10、12、13、16)浏览方式，让您无论在何时何地，通过网络实时查看和控制前端云台的上、下、左、右和自动旋转以及镜头的变倍等；并通过解码器将前端视频信号解码上墙，以供大家分析浏览；通过系统的灵活设置，可设置多镜头的单画面巡视或多布局的巡视；

抓拍和即时回放功能：系统提供的此功能帮助你的抓住前端摄像机的重要信息，让稍纵即逝的瞬间能重复再现；

视频存储功能：系统提供根据时间自定义存储计划；同时也提供通过报警录像，即有报警发生时录像；

录像检索、回放功能：系统提供基于快照方式和按时间段方式的两种录像查找、检索功能；基于快照方式的检索功能，使您体验到事半功倍的效果，短时间内能从海量存储资料中找寻到您期望的重要信息；并且系统提供16画面异步回放及4画面同步回放，帮助管理好防区中各个监控的突发事件和实时时间；

报警功能：系统提供干节点的模拟量输入和移动帧测两种输入方式。同时输出多种方式的报警(弹出消息、弹出画面、触发镜头预置位、触发录像以及结合电子地图的双重报警、输出开关量等)；

多级电子地图功能：系统提供的多级电子地图功能直观的显示街道、派出所等的在地图上的分布图，以及街道、派出所等的摄像头图标，用户可以点击摄像头图标观看该摄像机的图像

实时日志功能：帮助您了解前端摄像机视频信号状态及前端报警信息，并显

示用户的登陆全过程

电视墙功能：

一级监控中心的电视墙为16个高清液晶屏,,架设二台CSV数字矩阵工作站与这16个屏连接，再配置一台矩阵控制中心工作站，集中管理控制这二台CSV数字矩阵工作站的视频上墙任意切换。

5.3.2.1、系统功能总体介绍

该软件平台采用“分散控制，集中管理”的两级监控中心架构，并提供第三级的各种接口，可基于电信、移动等各种现有网络资源，实现图像实时监控、录像存储与回放、智能报警联动、用户分权管理、完善的日志管理、数据转发等一系列功能，且与城市其他信息化系统友好融合，完全满足了现代监控高可靠、高安全和全数字化的需求。

网络视频监控系统充分利用视频压缩技术、软件组态技术、多媒体网络等高新技术手段，建设网络视频监控管理系统，实现图像信息的科学管理；建成一套具有高可伸缩性、高可靠性、高安全性、高容错性架构及合理性价比的联动及应急系统平台。

5.3.2.2、数字监控平台功能介绍

网络视频监控系统的功能需求有：

图像压缩:

图像的压缩编码是图像处理的重要环节，常用的图像压缩编解码协议包括ITU-T H.261/H.263/H.264以及ISO MPEG-1/2/4。目前主流的视频监控

图像压缩编码协议主要采用H.264以及MPEG-4协议;

图像分辨率:

目前网络摄像机广泛采用的图像分辨率包括两种：D1、HD。D1的分辨率为720×576，等同于DVD质量，可以提供图像质量较高的现场实时图像，适用于事故救援时的车站视频监控。D1质量的图像在采用MEPG-4或H.264协议进行压缩编码后的码率一般在2Mbps左右。

HD的分辨率主要有1280×720和1920×960两种，可以提供相对高质量的现场实时图像，适用于对监控图像画质要求很高的视频监控。HD质量的图像在采用MEPG-4或H.264协议进行压缩编码后的码率一般在4Mbps左右。

结合业务需求，本工程所采用的图像分辨率同时支持D1以及HD 720P，室外球机的视频监控图像采用D1，而室内等重要区域可以根据业务需求将图像分辨率从D1调整为HD 720P。

实时图像调阅:

按照指定设备、指定信道进行图像的实时调阅，支持点播图像抓拍。

远程控制:

根据控制优先级别允许和限制通过手动或自动操作，对前端设备的各种动作进行遥控。

历史图像提取:

按照指定设备、通道、时间等要素检索历史图像文件并回放。

存贮与管理:

实现图像信息的存贮。图像信息采用分布式存储方式，各级平台可存贮重要事件图像信息、用户远程下载和回放的录像文件。

图像文件索引:

建立索引，形成图像信息数据仓库。授权用户可索引并提取回放相关重要历史图像信息。

图像转发:

支持多级转发服务，应能支持多个用户同时直接访问同一个监控点的图像信息。

用户管理与权限管理:

具有对用户进行授权和认证的功能。用户及权限管理模块应定义用户对设备的操作权限、访问数据的权限和使用程序的权限。

终端用户应有权限获取所辖范围内的历史图像和实时监视图像，当需要获取非管辖范围内的历史图像和实时图像时，需要获得有效授权。

对前端设备进行独占性控制的锁定及解锁功能，锁定和解锁方式可设定。

电子地图服务:

为各级权限终端用户提供摄像机点位的电子地图服务，用户可根据系统加载的多级电子地图，方便直观地定位和查看前端监控点图像。

系统管理:

对系统内图像设备进行管理，采集、监测系统内的监控设备、相关服务器的

运行情况，并能进行故障诊断及定位分析；日志和系统报警功能。

5.3.2.3、多级分布式系统的架构

由于系统采用多级分布式系统进行构建，与传统模拟以及DVR为中心的本地单机版监控系统相比，有着一些不可比拟的优势，同时也具有数字化监控的方便性，提供丰富的系统应用。

系统兼顾了视频信号的存储和传输的数字化功能；

监控平台已经对百万像素以及高清视频的支持；

★支持虚拟矩阵系统，可以方便地设置视频上墙方式，可以进行视频墙布局，通过该布局可以方便地对数字大屏显示内容进行切换和布局管理；

★在进行录像回放时，精细时间条视频回放功能可以通过拖动时间条迅速地播放图像，拖动时间条时，视频无延时；

★视频录像回放时，支持逐帧倒放功能；

系统可以实现报警联动处理能力，规范化处理流程，提高突发事件的应急能力。

5.3.2.4虚拟数字矩阵

数模混合，任意切换，随心所欲

扩展灵活：数字解码工作站支持一机多屏，每个屏幕支持多窗口图像浏览，降低系统成本，轻松实现多镜头浏览。

★虚拟数字矩阵控制中心：通过控制中心统一管理数字解码主机的配置参数、显示模式和轮巡计划，轻松实现大屏图像切换和浏览。

★电视墙布局：根据显示器的空间位置和规格制定各种直观的大屏浏览布局，用于大规模镜头的显示及快速切换。

★电子地图导航：基于电子地图控制显示，轻松将地图上的任意镜头切换到任意屏上，特别适合控制中心双屏应用。

★键盘操作：支持镜头和屏编号，支持键盘(CCTV键盘和PC虚拟键盘)快捷操作。

5.3.4 存储空间的计算

本监控系统录像主要：，一处在本地高清存储，一处标清存储。以下是相应录像时间所需的空间计算：

前端存储计算：

每路天视频图像，在画质720P,码流4Mbps时所需存储空间为：

1路×1天×24小时/天×3600秒/小时×4Mbps÷8÷1024=42.2G 标清CIF，码流512K时所需存储空间为：

1路×1天×24小时/天×3600秒/小时×512Kbps÷8÷1024=5.28G 所以根据录像时间和路数计算所需硬盘数。

六、设备清单

注：以上设备数量可根据实际情况改动，本清单提供数量仅供参考。

七、主要设备规格描述

高清网络红外摄像机

图像传感器

1/3英寸200万像素逐行CMOS传感器、最低照度彩色0.5

Lux@F1.2\黑白0Lux(IR-开启) 视频制式数字COMS

视频扫描逐行

红外参数红外照射距离：50米/80米（夜视机型）

处理器TI达芬奇

IR-Cut支持（夜视机型）

镜头

可配4/6mm/8mm/12mm/16mm/25mm固定光圈镜头，(4mm最佳效果

5米内，6mm最佳效果5-10米内，8mm 10-15米内，12mm 10－20

米内，16mm 20－30米内，25mm 20-40米)视频压缩算法H.264 Main Profile@Level 3.0 / MJPEG可选双码流支持(主码流和子码流)

图像分辨率

主码流： 1280x720、800x480 可选子码流：320 x240、320x176

可选

视频帧率主码流：1~25帧（1280x720），子码流：1~25帧视频压缩码率32Kbps～8Mbps可设

音频压缩算法G.711A或G.711C

语音对讲输出1路，MIC接口

音频输出1路，线性输出

字幕叠加日期时间、叠加用户自定义名称可调

报警输入1路开关量输入，常开常闭可设

报警输出1路开关量输出，120VAC 1A/24VDC 1A

邮件报警支持

FPT协议支持

RTSP协议支持

防水等级符合IP66标准

输入电压DC12V/2.0A

设备功率<12W

高清网络红外半球摄像机

1/3英寸200万像素逐行CMOS传感器、最低照度彩色0.5 图像传感器

Lux@F1.2\黑白0Lux(IR-开启) 视频制式数字COMS

视频扫描逐行