网络高清视频监控系统标准化解决方案杭州海康威视系统技术有限公司目录第一章概述 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 需求分析 (1)1.3 设计原则 (2)1.4 设计依据 (2)第二章系统设计 (4)2.1 总体结构设计 (4)2.2 前端子系统设计 (5)2.3 传输网络设计 (6)2.4 监控中心设计 (7)2.4.1 存储设备 (7)2.4.2 显示大屏 (9)2.4.3 解码拼控管理 (11)第三章系统功能介绍 (15)3.1 系统管理功能 (15)3.2 系统业务功能 (18)第四章系统优势分析 (21)第一章概述1.1 设计背景从模拟到网络，从标清到高清，随着安防监控技术的不断发展，用户对监控系统的要求越来越高。
为了解决监控系统的视频图像分辨率低、存储可靠性差、视频上墙显示复杂及系统管理性能差等方面的问题，海康威视从系统的先进性、可靠性、实用性、经济性、扩展性等方面出发，推出了一套集前端采集、后端存储、上墙显示及应用管理于一体的网络高清视频监控系统标准化解决方案。
1.2 需求分析经过近几年的努力，以视频监控为核心的安防体系建设取得了显著的成绩，在提高防控管理方面发挥了积极作用。
但同时我们也应该清晰地认识到前期视频监控产品普遍存在一些不足，制约了视频资源的共享和应用业务的整合，限制了防控体系技术的发展，主要表现在以下几个方面：系统结构复杂：系统管理、解码、拼控、上墙等功能实现非常复杂，涉及多个设备，占用较多空间，不便于部署和维护。
系统运行维护：系统设备数量和种类繁多，不利于快速部署，增加了故障几率；缺乏对前端设备故障的自动侦测与预警，无法及时掌握前端摄像机损坏情况。
系统组网性能：模拟监控系统的组网和应用受地域限制的影响较大，管理性和资源共享性较差；另外系统的扩展性和灵活性较差，不利于远距离传输。
系统智能化：传统视频监控系统难以对事件提前防控和及时响应，事后对海量存储信息的检索采用纯人工方式，效率低下。
视频成像质量：由于缺乏系统性考虑，现有的视频监控系统在采集、传输、存储及显示中的某些环节容易出现高清化瓶颈，导致最终显示质量不高，只能解决“看得见”，无法实现“看得清”，降低了视频资源的使用价值。
视频码流：视频码流高，占用较大网络带宽和存储空间，预览时容易出现卡、顿等现象，存储成本较高。
针对当前监控系统存在的问题，归纳出以下需求：1）系统需要有中心平台进行统一管理，涵盖全方位的系统管理功能；2）实现高清视频解码、拼接控制、大屏显示、平台管理等功能的一体化，监控中心设备组网结构清晰简单，便于维护；3）系统需全IP网络化，从而实现灵活组网，便捷管理；4）系统具备智能化属性，能对事件作出及时响应，事后检索效率高。
5）系统应满足高清视频的采集、传输、存储及显示，实现端到端的高清；6）降低视频码率，提高视频预览的效果，降低存储成本。
1.3 设计原则本系统以先进性、可靠性、实用性、经济性、扩展性为基本原则，具体如下：先进性：采用成熟、主流的设备构建系统，系统建设充分利用当前最新的视音频、数据、网络等技术，充分兼顾需求和技术的不断变化，建设业内领先的高清视频监控系统。
可靠性：系统硬件采用电信级专业设备，对关键设备采取冗余备份措施，软件采用模块化、分层隔离的设计思想，确保整个系统长期稳定运行。
实用性：系统的设计突出应用，以现实需求为导向，以有效应用为核心，以技术建设与工作机制的同步协调为保障，确保系统能有效服务于用户的工作需要。
经济性：系统整体配置性能高，价格合理，建设成本和投入较低，同时方案考虑原有监控系统的利旧。
扩展性：系统采用业界主流的硬件设备，提供标准协议，具有良好的兼容性和通用的软硬件接口，可以全面兼容主流厂商的设备，并能为其他系统提供接口。
1.4 设计依据1）《以太网100BASE-T/1000 BASE-T标准》2）《GB/T 通信光缆系统》3）《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T 28181-2011）4）《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）5）《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）6）《安全防范系统验收规则》（GA308/2001）7）《安全防范系统通用图形符号》（GA/T75-2000）8）《视频安防监控系统技术要求》（GA/T367-2001）9）《工业电视系统工程设计规范》（GB 50115-2009）第 二 章 系统设计2.1 总体结构设计网络高清方案由前端子系统和监控中心两大部分组成，其中前端子系统在各个点位部署高清网络摄像机及相应配套设备，监控中心主要部署存储设备、显示大屏、视频综合管理一体机、核心交换机、客户端PC 等设备。
此外，传输网络为前端子系统与监控中心的信息传输提供通道，主要包括光纤收发器、EPON 设备和接入交换机等。
监控中心网络高清方案物理拓扑如下图所示：图1. 网络高清方案物理拓扑图显示主机ONU 高清网络半球高清网络球机高清网络枪机ONU高清网络枪机核心交换机显示大屏控制键盘客户端接入交换机高清网络球机高清网络枪机存储设备2.2 前端子系统设计前端子系统可根据不同场景的不同需求，灵活选择具备一定功能的IPC，以实现最优的视频监控效果。
海康威视IPC系列产品可实现超低照度、强光抑制、高清透雾、防红外过曝、3D数字降噪、超宽动态等功能，能在各种特定场景及环境下采集清晰的图像。
此外，海康威视SMART IPC系列产品在传统IPC产品基础上，具备智能编码、智能侦测、智能控制功能，通过先进的编码技术、图像感知与处理技术等在保障甚至提高监控图像质量的前提下，大幅度降低视频码流，使得在有限的网络带宽条件下传输高质量视频图像数据，并且通过丰富实用的智能功通满足不同的监控要求，提升视频监控系统的智能化水平。
不同场景下IPC推荐选型：1）室内场景➢楼梯/走廊/电梯/出入口等室内通道：推荐采用高清红外半球或筒机。
➢地下停车库/篮球场/办公区域/仓库等室内大型区域：推荐采用高清红外球机/半球或筒机。
➢会议室/独立办公室/资料室等室内小型区域：推荐采用高清红外半球。
2）室外场景➢广场/码头/机场等室外大场景：推荐采用高清红外球机或高清全景鱼眼摄像机。
➢路面监控：推荐采用超低照度或红外高清枪机或球机。
➢楼顶/塔顶/山顶等制高点监控：推荐采用具有透雾功能的一体化云台或红外高清球机。
前端配套设施：1）支架及立杆监控点根据现场实际情况，可采用立杆安装、抱箍安装、壁挂安装以及吊杆安装等方式。
其中抱箍、壁挂支架以及吊杆支架有成套产品，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。
安装在室外的摄像机，当可借助建筑物附着安装时，选用相应的安装支架来安装；若无合适的建筑物供附着安装，则需要选用视频监控专用立杆，安装高度应不低于。
2） 室外机箱室外摄像机的供电，信号等需要在室外进行采集，需用专用的防水箱进行端接。
端接箱内部安装架的设计充分考虑设备的安装位置，同时具有防雨、防尘、防高温、防盗等功能。
不便于在立杆上部安装设备箱的，在地面设置设备机柜，其设计按照相关的规范标准执行，同时应具有防尘、防雨、防破坏等功能。
3） 补光设备在视频监控中，为了使夜间得到清晰的监控图像，可选择采用一定的补光措施。
补光灯的光源通常有LED 、金卤灯、高压钠、白炽灯，疝气灯等。
2.3 传输网络设计传输网络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，更好地服务客户。
传输网络结构如下图所示：图2. 传输网络结构示意图ONU高清网络半球高清网络枪机ONU高清网络枪机核心交换机接入交换机高清网络枪机高清网络球机高清网络球机1）网线直接接入：当前端IPC距离交换机小于100m时，可采用以太网线直接将前端IPC接入交换机。
2）光纤接入：当前端IPC距离交换机大于100m时，可采用一对光纤收发器实现点对点接入或者采用EPON实现点对多点接入。
考虑到网络传输过程及其他应用的开销，链路的可用带宽理论上为链路带宽的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。
1）核心交换机到接入交换机的网络采用光纤传输，带宽建议达到千兆；2）OLT到交核心换机之间的带宽需达到千兆；3）一对光纤收发器之间，光纤收发器到接入交换机之间的带宽建议达到百兆。
2.4 监控中心设计监控中心是整个视频监控系统的核心，部署存储设备、显示大屏、视频综合管理一体机、核心交换机、客户端等设备，可以实现视频存储、解码拼控、大屏显示、平台管理等功能。
2.4.1存储设备存储设备主要用于视频数据的存储，本方案视频存储子系统结构设计及视频流向如下图所示：图3. 视频存储子系统结构图存储子系统采取的存储策略为：在监控中心部署存储设备进行集中存储，实时存储前端采集的信息，存储周期为30天。
综合考虑系统建设需求及成本，本方案存储设备推荐采用CVR 或者支持128/256路的大路数NVR 设备。
本系统存储设备集录像管理、存储和转发功能于一体，并支持N+1整机热备、ANR 断网补录、RAID 扇区冗余等功能，整体建设成本低、系统可靠性高、数据可靠性高。
此外，存储设备集成了流媒体转发功能，支持从前端IPC 直接取流录像，平台和客户端可以直接从存储设备中取流实现预览和回看，在中小型项目中客户并发数不大时无需单独配置存储服务器和流媒体服务器，降低了系统建设成本，也节省了前端子系统与监控中心之间的主干带宽需求。
本系统前端均采用高清网络摄像机，支持 High Profile 编码，采用ROI 等高性能的视频压缩技术，压缩比更高，且处理非常灵活，在低码流下可以保持较高的图像质量，并极大节省视频存储空间，相同画质下的存储空间可节省一半以上。
1080p 清晰度的视频码流可以降到3~4M ；720p 清晰度的视频码流可以降到1~2M 。
1路720P 、1080P 分辨率摄像机每天存储24小时，存储不同天数所需的存储空间计算如下表所示：显示主机控制键盘客户端核心交换机显示大屏高清网络球机高清网络枪机高清网络半球高清网络一体机子系统存储设备表1 摄像机存储空间计算表格2.4.2 显示大屏监控中心可采用46或55英寸LCD 拼接屏组成M （行）×N （列）的拼接大屏作为显示幕墙，不仅可以显示前端设备采集的画面、GIS 系统图形、报警信息，其他应用软件界面等，还能接入本地的VGA 信号、DVD 信号以及有线电视信号，满足用户各种信号类型的接入需求。
图4. 大屏显示结构示意图显示大屏支持BNC 、VGA 、DVI 、HDMI 等多种接口，通过控制软件对需要上墙显示的信号进行显示，通过视频综合管理一体机可实现信号的实时预览、视频拼接显示、任意分割、开窗漫游、图像叠加、图像拉伸缩放等一系列功能。
