平安城市高清网络视频监控解决方案

第一章概述众所周知，视频监控系统的发展大致经历了三个阶段。在2000年以前，主要是以模拟设备为主，含摄像机和磁带录像机的全模拟电视监控系统，称为第一代模拟监控系统；2000年以后到现在，随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和压缩处理，利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示，从而大大提高了图像质量，由于传输依旧采用传统的模拟视频电缆，所以就叫着第二代半模拟半数字本地视频监控系统。从2004年开始，随着网络带宽的提高和成本的降低、硬盘容量的加大和中心存储成本的降低，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，由于它从摄像机或网络视频服务器下来就直接进入网络，而且依靠强大的平台软件实施管理，所以称为第三代全网络视频监控管理系统，但第三代网络视频监控还是摆脱不了清晰度的限制。随着技术不断的发展更新，时值今日，正当网络监控引领整个监控行业的深刻变革时，高清网络视频监控也同时吹响了号角。在安防监控行业领域里，百万像素乃至两百万像素分辨率的纯数字网络摄像机的诞生标志着高清监控时代的真正来临。高清不在遥远，高清就在眼前。以百万像素，超低码流，强大网络功能，真正双码流为标志的高清网络数字摄像机是我公司的战略产品，为了推动高清数字视频监控在重要安防领域的应用，我公司将和大家一起讨论高清网络数字摄像机在“平安城市”的实际应用解决方案。第二章行业背景分析平安城市的的主体部分是视频监控系统，随着第一批平安城市的建设到今天，平安城市的视频解决架构也历经了几次变革，从最初的矩阵开始到DVR，再到网络编码器，一直到今天我们要讨论的高清网络视频监控解决方案，每次变革都为安防行业注入了新鲜的血液和强劲的发展动力。平安城市是一个庞大而且巨复杂的视频处理系统，不管是从规模上还是技术上要求都非常高，从中小城市到大型城市，成百上千，甚至上万的摄像机进行联网处理是件非常不容易的事情，从技术上涉及到音视频的采集、传输、存储、管理、共享等环节，也涉及到通其他安全防范系统的联动等；目前的主要的大中小城市的高速网络通信网已经逐步完善保证了大容量数据的高速传输，而且随着计算机技术和软件工程技术的发展也使得后端存储、管理以及应用层等有了可靠的保障，但到目前为止，前端的图像采集还是有个致命的弱点，就是清晰度始终满足不了平安城市视频监控的要求。目前在监控行业内普遍采用的视频分辨率标准有CIF(352*288)、DCIF(512*384)、D1（704*576）等，每当相关机构在进行实时监控、事后录像查证时最头疼的是只能看得到但是看不清楚，更不用说细节特征了。所以高清晰的视频图像采集是安防领域众多用户最迫切的需求。针对以上的一些分析，我公司紧随视频监控行业发展的脉搏，深入了解用户最迫切的需求，运用我公司掌握的核心技术和多年来在视频监控领域积累宝贵研发经验，集中力量研发出了新一代用于安防行业的720P、1080P高清网络数字摄像机。它的诞生标志着在国内安防行业里有了真正意义上的高清视频监控解决方案，打破了国外厂商一直以来的技术垄断，为我国视频监控行业的发展做出了巨大贡献。第三章整体解决思路“平安城市”高清网络视频监控系统主要由涉及到音视频的采集、传输、存储、管理、共享等环节。整个解决方案可分为前端监控资源采集、监控资源接入、联网集中管理平台、图像资源存储以及图像资源共享平台建设等部分进行详细设计。每个环节的解决方案都围绕着高清网络视频监控这一概念和新思路进行深入的探讨；从这些层面对高清网络数字摄像机在“平安城市”中的实际应用进行详细阐述，使大家对高清网络视频监控有清晰的理解，以及在“平安城市”中实际应用的可行性有最直接的判定。本解决方案将针对某平安城市的重点区域进行高清网络视频监控部署，该平安城市有21个派出所，总共500个高清视频覆盖点位，通过运营商的光纤传输资源将500个点位的高清网络视频信号进行汇聚和传输，以及承载各个派出所和其他相关部门的业务访问需求。整个系统采用统一集中管理与多点访问的方式来进行架构，实现资源整合的最大化和平台管理的集中化等要求。第四章高清网络视频监控系统设计4.1平安城市系统架构高清网络视频“平安城市”系统的架构一般是按区域进行划分，比如各个派出所辖区，并成立分中心，本解决方案针对某城市的高清点位覆盖区域进行汇聚，各区域的网络摄像机通过电信光线传输资源汇聚到分中心，通过分中心与总中心的主干专网将监控资源传输回总中心，在总中心完成视频存储、转发以及图像浏览等视频处理；然后各派出所分中心通过专线到总中心的业务承载平台进行访问；各派出所和其他部门通过IP视频专网到总中心的用户验证目录服务器进行授权验证，合法用可获取相关视频资源以及访问存储服务器调取录像资料等。4.1.1平安城市网络视频监控系统的组成序号名称型号说明视频前端编码设备1高清网络摄像机高清720P百万像素，1080P两百万像素管理服务中心端1用户&目录管理整个联网集中管理平台用户、设备配置，权限优先级管理2管理&控制浏览、PTZ控制、对讲、远程参数设定、设备巡检3报警&电子地图报警信息搜集、应答、转发、联动、布撤防4虚拟网络矩阵视频浏览，数字解码控制5单路解码器解码数字视频信号，还原成模拟1080P及以下分辨率高清视频信号上电视墙6网络视频集中存储同步集中存储、异步分散备份7流媒体视频转发中心视频转发交换及网络负载均衡8集中存储服务器器16盘位大容量存储，支持最大21TB海量存储分控客户端9监控客户端C/S的浏览和PTZ分控10其他视频业务终端4.1.2平安城市网络视频监控平台拓扑图4.2前端监控资源采集平台设计前端监控资源采集主要是指现场的视频图像采集，除此之外还可能包括音频采集和报警探测器的信号接入等。我公司的高清网络数字摄像机比如720P，1080P等可具备百万或者是两百万像素的视频采集编码能力，通过目前最先进的H.264编码标准和我公司核心的视频编码优化算法解决了高清视频图像和低码流共存的视频采集编码的难题；而且前端的高清网络数字摄像机具备音频输入输出接口以及1组报警输入输出接口，可实现现场监听、双向语音对讲、探测器联动等辅助监控功能，这些所有信号都通过网络摄像机进行编码后转换成网络数字信号进行传输；而且前端高清网络摄像机具备其高度集成化设计满足了平安城市中不同监控区域的多样性要求。某平安城市高清网络视频监控系统针对目前平安城市建设的现状，大胆运用最新最先进的监控设备和管理平台，对全城区的重点交通路口、街道、重点公共场所、政府机关单位等地方部署高清网络数字摄像机实施高清视频监控。高清摄像机的部署还涉及到镜头的选用，本次解决方案全部采用固定监控，镜头可根据监控场合进行选择。光线变化较大的地方可采用自动光圈镜头，需要大范围监控的地方可选用广角镜头，需要进行重点细节监控的目标采用大焦距镜头进行近距离监控。具体如何选用可根据现场的实际情况进行选择，高清摄像机选配镜头还要注意一点的是建议选择1/2寸的百万像素镜头。4.3高清网络摄像机的接入对于“平安城市”工程来说，前端各个点位的高清网络摄像机接入不是难题，目前像中国电信等通信运营商都有丰富的传输资源和高覆盖率的汇聚节点。由于我公司的高清网络数字摄像机具有在低码率下进行实时高清视频编码的特点，并不会对传输资源产生过高的要求，就目前来说传统D1分辨率的网络视频监控每个点需要占用≥1Mbps的带宽，而我们的高清网络数字摄像机只要有不小于2Mbps的带宽就可以传输30帧/s、720线逐行扫描的实时高清视频信号。这个特色功能无疑是我们的高清网络数字摄像机能够走向实际应用的一个重要原因之一。高清网络数字摄像机具备的10/100Mbps自适应RJ45端口可以和任何标准的网络接入设备进行对接，而且其内置的强大的网络功能满足了“平安城市”等大型网络视频监控系统的管理需求，同时也满足了其架构的灵活性的要求。4.4集中管理平台解决方案联网集中管理是网络视频监控的一个重要功能之一，在高清网络视频监控系统中同样如此。联网管理在一般可分为集中管理认证和多级多终端访问，数量众多的网络摄像机直接通过传输系统传回到“平安城市”指挥中心汇聚并进行集中管理，而其他下属片区的派出所分中心和其他相关的单位需要得到授权后到指挥中心访问“平安城市”系统的相关服务器并获取资源。由于视频数据流的传输特性不仅考网络交换设备的性能，更对为整个系统提供各种服务的管理平台服务器的性能是个考验，因此一套性能可靠的、服务功能强大的、基于模块化的高清网络视频集中管理平台是“平安城市”高清网络视频监控系统工程最重要的组成部分之一。集中管理平台需要对整个网络视频监控系统进行有效管理，同时能够承载各种不同的业务访问需求；集中联网管理平台的示意图如下：上述示意图主要对整个高清网络视频各个组成部分进行了一个划定，其中集中管理平台的主要组成部分有用户目录管理服务器、集中管理控制服务器、流媒体转发服务器、集中存储服务器以及报警电子地图服务器等，这些服务器各自担承载相关的监控服务功能，并通过有效的模块化机制进行信息交换，完成前端设备管理以及视频数据的处理等任务。各个模块可根据各自服务功能的不同可以灵活部署在相关硬件服务器上，下面将对每个服务器所承载的服务功能和部署进行阐述。4.4.1用户验证目录服务用户目录管理服务模块是大中型网络视频监控平台系统中最重要一个核心组件，平台中的集中管理控制的模块、其他服务模块以及相关业务终端都要到用户验证目录服务模块这里进行用户访问认证、授权和获取信息参数。它可承担设备（或节点）的目录树管理服务，前端节点所有的摄像机、报警器和后端监视器统一编号；还提供用户和用户组的设定、浏览许可和权限分配，以及整个系统的冲突检测。管理中心是基于用户验证为核心的系统，某个用户的权限和优先级一旦设定，则此用户不论是在网络中的哪个地方登录，也不论使用IE、客户端或是管理中心登录，或者是通过视频转发，那么它的权限都是相同的。同时每个前端网点的本地验证可以根据需要是否受联网监控中心的管理。大型联网系统中，中心用户验证目录管理服务器一般采用专业服务器来实施，这样可以保证用户验证目录管理服务器的稳定运行。用户验证目录管理服务器和其他服务器之间的关系如下图所示：在“平安城市”系统中，涉及到海量前端设备管理和海量用户访问等信息交换，作为核心组成部分，用户目录管理服务器应当采用单独的专业级服务器进行部署，同时还可通过双机热备等方式来提升用户目录管理服务器的可靠性和稳定性。4.4.2集中管理控制服务集中管理&控制服务器,主要作为整套系统的一个管理控制服务器，通过这台服务器可以对前端设备以及其他后端平台服务器模块进行工作状态和网络状态的监测；可对前端设备和其他软件模块进行远程参数配置、维护和升级的任务；也能够和前端摄像机进行双向语音对讲和监听等；可调用任意一个点位的图像以及其他辅助管理服务器功能。这台服务器在整个系统中的也可被看做是一台视频设备网络管理服务器，这台服务器负责一系列综合性的服务功能和管理功能，在大型高清视频联网监控系统中，集中管理控制服务器是必不可少的，但一般部署一台这样的服务器就可以，如果随着系统的扩容或者是服务需求越来越大的时候，可以进行副控服务器扩展，增加更多操作人员来进行管理和控制，特别是“平安城市”这类系统，可能会涉及到众多的二、三级分中心，这些分中心也需要针对各自区域的设备进行控制和一些常规管理等，所以管理控制服务器可根据不同的业务功能需求进行配置。目前本解决方案设计在平安城市指挥中心配置一台集中管理控制服务器。4.4.3高清视频集中存储“平安城市”对存储要求比较高，主要包括对存储服务器性能的考验、多路数集中存储容量的扩展、存储设备长时间连续读写的稳定性等方面。近年来存储技术高速发展，存储设备价格不断下降，专业存储系统具备了在视频监控行业广泛应用的基础，而且我公司根据目前网络视频监控，特别是高清网络视频监控系统的需求所配置的企业级的视频专用存储服务器满足了“平安城市”高清网络视频监控系统的存储要求。4.4.3.1存储容量分析如果