基于TCP/IP传输和高清网络系统架构实现视频监控系统的设计

一、背景

该视频监控系统主要为了更好的观察小区内实际情况，保护小区资产免遭损失，防止外来人员行窃，保护人身安全，对小区实行保安自动化管理。视频监控系统是整个住宅小区安全体系最重要的部分。设置在周界、小区出入口、主干道等处设置摄像机进行视频追踪、自动记录及事后复查。利用技防手段建立起一套功能完善、强大的技术防范体系，满足客户的安防要求，同时配合人员管理，实现人防与技防的统一与协调，以达到安全、高效管理的目的。

本次建设的视频监控系统设计以高清网络系统架构为基础，应用基于计算机网络的多媒体控制管理技术，将监控视频图像的控制、储存、传输、查询纳入计算机网络的统一管理，共同构建实用、效率、快速的安防监控系统体系。为安防监控系统提供先进的技术手段，以保障整个区域的安全。同时结合当今社会信息化、网络化和数字化发展的趋势，提出了基于内部局域网，在其监管范围内建立起一套完整的综合视频监控系统。

本次视频监控系统设计：基于TCP/IP传输的全数字高清网络监控系统，信号线选用CAT6 UTP并在综合布线中预留。数字网络视频信号显示，采用8路网络视频解码器将视频信号显示在电视墙上。网络数字视频存储设备选用NVR存储，录像时间保存30天。

二、系统架构

三、设计说明：

◆ 整个视频监控系统采用网络数字架构形式；

◆ 前端摄像机根据环境地点不同采用相应的高清网络枪式摄像机、高清网络球形摄像机；

◆ 前端网络摄像机采集信号编码压缩成数字IP信号，通过网络传送到监控中心NVR进行存储，由流媒体服务器指向磁盘阵列存储；

◆ 中心配置高清解码器、流媒体服务器、网络视频录像机（NVR）等设备对全局进行管理、多用户访问及存储等要求；

◆ 中心配置的高清解码器，最大同时解码8路1080P网络视频，输出支持DVI、VGA、HDMI三种不同接口，输出画面具备分割方式，可配置1、4画面分割方式；

◆ 网络交换机根据实际需求不同选配百兆、千兆交换机，以实现网络数据的传输冗余交换。

四、系统组成

本系统主要由前端摄像机、传输链路、中心控制/显示部分组成。各监控点的摄像机通过网络把视频图像信号发送给监控中心，通过网络视频录像机（NVR）等设备进行存储，计算机都可以通过客户端对监控视频录像等数据进行查询服务；另一方面通过通过在控制中心设置的显示单元把多路监控图像实时的显示在值班人员的面前。

1、前端视频采集系统

前端视频采集系统其功能为观察、收集信息。前端监控设备可根据用户实际需求，采用基于标准的H.264算法的高清网络摄像机。高清网络摄像机采集压缩后的分辨率达1280*720，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，具有比传统模拟视频更大的可视范围，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。

2、视频传输系统

视频的传输专网是要保证视频流的通畅，就类似于人体的“血脉”，需要保证不被堵塞。主要的设备包括：接入交换机、光纤收发器、汇聚交换机、核心交换机，主干传输光缆，视频接入选用超五类（六类）非屏蔽双绞线。视频传输专网的建设需要考虑带宽、包转发率、背板带宽和组播及QoS技术。视频传输网络如果要求外网访问功能，需要做好安全防病毒措施，在专网系统中还需要增加防火墙。

对于监控的视频质量和接入带宽相对关系来讲，上行384Kbps的带宽，可以传送清晰流畅的CIF分辨率图像，上行512Kbps，可以传送清晰流畅的2CIF分辨率图像，在上行1.5Mbps，可以传送清晰流畅的D1分辨率图像。而高清720P传输的视频带宽约为2.5Mbps-6.6Mbps来算。根据实际相机的数量及带宽选用不同的交换机进行交换传输。

3、中心管理控制系统

监控中心是整个系统的核心，汇接各类监控资源，并进行相应的管理、存储、调用与显示，主要目的是提高安全防范和各级领导决策、指挥调度、取证提供集中应用场所。本系统中心控制设计由三部分组成：

1）、控制部分

本系统的控制部分NVR及高清解码器台组成，主要负责媒体调度和视频转发，中心存储及网络管理和其他应用接口服务等。高清解码器用于视频控制切换上墙的专用设备，控制视频显示、拼接等图像处理功能。

2）、网络存储部分

视频的存储是为了保证历史报警事件的查询，做好事后取证的重要作用。所以图像的分辨率至关重要，后端视频存储的设备主要包括：网络硬盘录像机、视频专用硬盘。设备的稳定性决定系统整体性能，所以后端视频的存储要求基于UNIX操作系统，图像的分辨率必须达到720P（1280*720）以上，保证录像回放细节的清晰度。本次设计由磁盘阵列组成的中心集中式存储方式。

◆ 视频容量存储计算

按单路720P画质、4M/S码流、视频存储30天计算：

单路容量＝3600（秒）×24（小时）×30（天）×1（路）×4M÷1024÷1024÷8=1.24T

151路容量=1.24T×151（路）=187.24，再留有冗余量15%；

总容量=216T

3）、显示部分

图像显示单元由20台26寸监视器，1台60寸监视器组成。

五、系统功能

1、监视器/大屏显示

◆ 可实时显示高质量的图像；

◆ 支持多路组合切换与轮巡画面显示方式；

◆ 利用安装在各点的摄像机，对所有监控区域内的环境进行实时监视；

◆ 可以根据摄像机焦距的变化（变焦摄像机）显示大小不同的画面，并能根据角度的变化（球机）显示各个方位的监视画面。

◆ 图像亮度、色度、对比度及灰度可调；

2、画面切换

可以对监视画面作任意的切换，用户可以切换任意一台摄像机的视频到监视器画面，也可以切换其中一台摄像机视频到任意监视器显示。

3、成组切换

成组切换即将多个视频输入同时切换到多个连续的输出。多个相互独立的组（成组切换），每组包括多个视频输出（每个有一个目标和一个辅助触点动作），可通过手工或作为通用巡视的一部分被调用。

4 、画面轮巡

巡视是一个多台摄像机位置的序列。操作员可随时为巡视定义输出。每个摄像机位置包括一个关联的预置场景、图象和／或辅助触点动作。同一个视频输入可插入到同一个巡视的多个位置上。巡视可正向或反向运行。被监视器划去的视频输入将不显示。

5 、云台控制转动

用户可以控制球机的上下、左右转动，得到不同方位的监控画面，对设备场景起到更好的监控作用。

6 、预置位功能

用户可以对带有预置位的球机或云台设定预置位，用户可以对需要特别观察的点设定预置位（预置位的个数由所选的一体化球机和云台决定），可以设定多个预置位（由具体的矩阵型号决定）。用户可以输入调用预置位命令调看需要监控的预置位画面。用户也可以将预置位编入巡视画面里在监视器显示。

7、录像回放

◆ 提供方便的录像检索、查询手段，可根据时间、地点和报警类型等信息检索并回放图像。

◆ 回放用户交互界面友好，可以直观地为用户反映所查日期一个的录像资料情况，并可以点取播放。用户选择观看的视频为正在录制的文件时可以选择实现为用户打包后播放，可实现录像的按文件、按时段下载功能。

六、系统特点

1、前端设置高清网络摄像机，分辨率最大可达到1280*720P，每秒25帧数全实时，图像清晰自然，网络延时短，可大视角、大范围的监看；

2、高清解码器可实现数据灵活调用和控制，并可实现显示、拼接、等大屏的操作功效；

3、系统采用模块化设计，结构灵活、扩容升级性强。无论前端扩容和中心扩容都可以充分利用前期资源，降低扩容投入成本；

4、系统管理平台，按不同的权限和级别，对同一监控点或同组监控点实现分级控制。具有多级、多权限、多重口令控制。其中本地为最高级，根据口令具有一切操作权限，其他用户的使用权限由指挥中心统一设置，统一管理，在数字平台上实行严格登录和用户权限管理制度。

5、系统的核心硬件设备和管理软件均属自主开发，能够及时提供良好的售后服务，响应用户的特殊需求，针对用户的要求进行功能方面的量身定做。

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