工業(yè)園區(qū)數(shù)字高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文/潘仲毅

工業(yè)園區(qū)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是園區(qū)面積較大，監(jiān)控點(diǎn)分散，樓距較遠(yuǎn)，而大樓內(nèi)攝像機(jī)數(shù)量比較集中，適宜采用數(shù)字模式，系統(tǒng)采取分布結(jié)構(gòu)，所有監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)在IP網(wǎng)絡(luò)中傳輸，監(jiān)控中心可以設(shè)置在網(wǎng)絡(luò)的任何部位，可以設(shè)置多個(gè)分控。采用高清攝像機(jī)獲取高清晰度的監(jiān)控畫面，更能清楚地呈現(xiàn)監(jiān)控原貌，監(jiān)控目標(biāo)覆蓋范圍更廣、提高監(jiān)控效能，高清攝像機(jī)能實(shí)現(xiàn)數(shù)字PTZ功能，有利于圖像識(shí)別和智能視頻分析的應(yīng)用。

以下以XX工業(yè)園區(qū)為例談?wù)劰I(yè)園區(qū)高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)。

1　系統(tǒng)概述

XX工業(yè)園區(qū)占地面積30萬(wàn)平方米，共有40棟大樓，為對(duì)整個(gè)園區(qū)進(jìn)行監(jiān)控，提升園區(qū)形象，為入駐園區(qū)的企業(yè)提供良好的辦公壞境，擬建設(shè)一套高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2　系統(tǒng)目標(biāo)

構(gòu)建一套以視頻綜合平臺(tái)為核心的視頻監(jiān)控系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)高清混合的高質(zhì)量監(jiān)控效果；提供海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)防丟失機(jī)制；

建設(shè)數(shù)字化監(jiān)控中心；

建成的系統(tǒng)具備高可管理性、高可擴(kuò)展性、易維護(hù)易升級(jí)。

3　系統(tǒng)定位

全數(shù)字高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)我們提出以下定位：

（1）高起點(diǎn)的設(shè)計(jì)系統(tǒng)，系統(tǒng)具有先進(jìn)性和可持續(xù)發(fā)展特性；

（2）強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的實(shí)戰(zhàn)性，一切圍繞用戶業(yè)務(wù)和安全防范展開(kāi)，系統(tǒng)服務(wù)于實(shí)戰(zhàn)；

（3）強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，將報(bào)警系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，在一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)動(dòng)的功能；

（4）強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)資源的共享，讓本次建設(shè)的系統(tǒng)成為一個(gè)立體的、多層次的、全方位的、具備防御層概念的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，開(kāi)放式平臺(tái)為系統(tǒng)資源二次利用、共享提供基石；

圖1　

（5）強(qiáng)調(diào)錄像圖像畫面的有效性和實(shí)時(shí)監(jiān)控的有效跟蹤；

（6）強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和簡(jiǎn)單操作性；

（7）確保系統(tǒng)是一個(gè)安全可靠的信息系統(tǒng)。

4　系統(tǒng)架構(gòu)

集成網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)按安防規(guī)范分作幾個(gè)部分：采集部分（網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)）、傳輸部分（光纖、視頻專網(wǎng)、光纖收發(fā)器）、解碼部分（機(jī)架式解碼器）、存儲(chǔ)部分（網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、存儲(chǔ)服務(wù)器）和管理控制部分（中心服務(wù)模塊、流媒體模塊、客戶端），并單獨(dú)設(shè)計(jì)一個(gè)報(bào)警服務(wù)模塊來(lái)接收、轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)警信號(hào)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

5　系統(tǒng)設(shè)計(jì)

5.1　硬件部分

本系統(tǒng)采用二級(jí)管理方式，一級(jí)監(jiān)控管理中心設(shè)在園區(qū)管理中心，將核心的平臺(tái)管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器和存儲(chǔ)服務(wù)器存放在機(jī)房中心，設(shè)置電視墻、視頻工作站，二級(jí)監(jiān)控管理中心設(shè)在各個(gè)辦公樓值班室。于領(lǐng)導(dǎo)辦公室、重要智能部門設(shè)置分控。

本系統(tǒng)由前端攝像機(jī)、存儲(chǔ)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、機(jī)架式解碼器、流媒體服務(wù)器、管理服務(wù)器、客戶端和電視墻組成。

5.1.1攝像機(jī)

工廠的監(jiān)控系統(tǒng)主要對(duì)室外主要出入口、室外停車場(chǎng)、室外走道、室外圍墻、室內(nèi)地下停車場(chǎng)、室內(nèi)走道、周界、室內(nèi)樓梯間、各個(gè)重要的車間、電梯廳以及以及廠區(qū)主、次出入口等場(chǎng)所進(jìn)行監(jiān)控。

5.1.2流媒體服務(wù)器

為了減小網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)對(duì)前端設(shè)備（高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)）的壓力，解除前端設(shè)備網(wǎng)口的訪問(wèn)限制?？紤]流媒體服務(wù)器自身處理能力，單臺(tái)最大處理路數(shù)以及物理布局確定服務(wù)器數(shù)量。

5.1.3網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)

采用支持國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)iSCSI/NFS傳輸協(xié)議的磁盤陣列作為核心存儲(chǔ)設(shè)備，因此，網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)可分為兩種模式以適應(yīng)更廣泛的需求。網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)能以NFS傳輸協(xié)議直接將視頻數(shù)據(jù)寫入磁盤陣列（NVR方式）。也可在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與磁盤陣列之間加載存儲(chǔ)服務(wù)器，存儲(chǔ)服務(wù)器從網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)獲取視頻碼流以后，以iSCSI傳輸協(xié)議將其寫入磁盤陣列（IPSAN方式）。

5.1.4機(jī)架式解碼器

采用機(jī)架式式解碼器構(gòu)建數(shù)字矩陣，由它們將網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的視頻數(shù)據(jù)解碼輸出到電視墻顯示，能全面支持解碼QCIF、CIF、2CIF、4CIF、720P多種分辨率的圖像，兼具傳統(tǒng)模擬矩陣的切換、輪巡等功能?？刂婆_(tái)的操控客戶端（或/和）控制鍵盤能完成：調(diào)看實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像，回放錄像文件，切換電視墻的顯示方式等等。

5.1.5管理服務(wù)器

作為“數(shù)字安防”平臺(tái)的大腦，所有設(shè)備信息均注冊(cè)保存在管理服務(wù)器內(nèi)。設(shè)備訪問(wèn)權(quán)限、用戶使用權(quán)限均由管理服務(wù)器分配。它維系整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。

5.1.6客戶端

用于對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的日常操作端，登陸管理服務(wù)器，獲取相關(guān)設(shè)備信息，完成預(yù)覽、控制、回放、接警、處警等操作。

5.2　軟件部分

由于監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)日漸復(fù)雜，覆蓋范圍也變廣，需要軟件平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一管理。平臺(tái)的物理載體是管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、解碼服務(wù)器、控制端（客戶端軟件）。

管理服務(wù)器對(duì)全網(wǎng)監(jiān)控設(shè)備和服務(wù)器實(shí)行統(tǒng)一的注冊(cè)管理功能，包括對(duì)前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的巡檢、配置、維護(hù)，工作異常的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)將在平臺(tái)產(chǎn)生報(bào)警；監(jiān)視存儲(chǔ)系統(tǒng)的工作狀態(tài)，監(jiān)視電視墻服務(wù)器的工作狀態(tài)，設(shè)備工作異常產(chǎn)生報(bào)警信息，并產(chǎn)生相關(guān)的日志；管理控制中心和客戶端的登陸用戶名/密碼，并為每個(gè)用戶分配對(duì)應(yīng)的權(quán)限，用戶只能在授權(quán)范圍內(nèi)操控監(jiān)控資源。流媒體服務(wù)器將視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給分控客戶端使用；控制（配置客戶端）對(duì)整套網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)執(zhí)行配置操作。操作位部分由多臺(tái)PC客戶端組成，主要用于監(jiān)控、追溯歷史視頻資料。

軟件平臺(tái)能實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理、圖像預(yù)覽、云鏡控制、錄像及回放、用戶及權(quán)限管理、接警處警等功能。

5.3　與其它系統(tǒng)融合

系統(tǒng)間融合通常包括門禁、報(bào)警、視頻監(jiān)控、中心指揮系統(tǒng)的相互融合。據(jù)用戶需求開(kāi)放平臺(tái)相應(yīng)API函數(shù)接口，提供相關(guān)產(chǎn)品SDK開(kāi)發(fā)包（包括硬件、軟件），以便用戶根據(jù)需要進(jìn)行系統(tǒng)間互聯(lián)互通的開(kāi)發(fā)工作。

6　高清視頻監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)

6.1　圖像清晰度更高、細(xì)節(jié)更加清楚

傳統(tǒng)的標(biāo)清分辨率的圖像對(duì)于多數(shù)的監(jiān)控場(chǎng)景，基本上無(wú)法對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行分辨。而當(dāng)發(fā)生案件時(shí)，從錄像資料中很難對(duì)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)涉案的人員、物品準(zhǔn)確認(rèn)定，不具備很好的對(duì)偵破工作的指導(dǎo)性和法律質(zhì)證能力。采用高清攝像機(jī)獲取高清晰度的監(jiān)控畫面，更能清楚地呈現(xiàn)監(jiān)控原貌。

6.2　監(jiān)控目標(biāo)覆蓋范圍更廣、提高監(jiān)控效能

在高清監(jiān)控技術(shù)構(gòu)架下，單臺(tái)高清攝像機(jī)能夠相當(dāng)于幾臺(tái)普通攝像機(jī)的監(jiān)控覆蓋面，且圖像分辨率更高、信息量更豐富，因此采用高清監(jiān)控可以非常有效的縮減系統(tǒng)規(guī)模，節(jié)省傳輸鏈路和設(shè)備，從而減少總體建設(shè)成本，高清監(jiān)控技術(shù)將推動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)用向著集約化、效能化轉(zhuǎn)變。一臺(tái)高清攝像機(jī)即可實(shí)現(xiàn)原先需要多個(gè)攝像機(jī)才能達(dá)到的功能。

6.3　高清攝像機(jī)能實(shí)現(xiàn)數(shù)字PTZ功能

高清攝像機(jī)不僅提升了圖像清晰度，使得數(shù)字PTZ功能得以體現(xiàn)，也就是在整幅大圖像中對(duì)某個(gè)局部細(xì)節(jié)進(jìn)行放大或移動(dòng)。而且這種大范圍整幅圖像監(jiān)控拍攝，不會(huì)錯(cuò)過(guò)監(jiān)控范圍內(nèi)的任何情況，給日后的調(diào)閱查證提供了有效手段。同時(shí)由于數(shù)字PTZ方式?jīng)]有機(jī)械移動(dòng)部件，設(shè)備也更經(jīng)久耐用。

6.4　有利于圖像識(shí)別和智能視頻分析的應(yīng)用

圖像識(shí)別和智能分析技術(shù)一直未能得到業(yè)界普遍期待的大規(guī)模應(yīng)用，主要原因是識(shí)別的精確度離用戶的期待還有不小的差距，而圖像的分辨率則是影響識(shí)別精確度的主要因素。高清攝像機(jī)圖像信息高清攝像機(jī)采用先進(jìn)的感光器使圖像細(xì)節(jié)更加清晰、更加細(xì)膩，逐行掃描方式可以給我們提供更好的圖像質(zhì)量，有效解決了隔行掃描帶來(lái)的梳狀模糊現(xiàn)象，給智能分析等應(yīng)用提供了有利的前提條件。

7　結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字化高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究在國(guó)內(nèi)處于快速成長(zhǎng)期，采用高清視頻監(jiān)控技術(shù)提高了系統(tǒng)監(jiān)控圖像的清晰度，提升了監(jiān)視質(zhì)量，充分利用信息技術(shù)發(fā)展的新成果，通過(guò)信息化手段大大提高工業(yè)園區(qū)的監(jiān)控管理。