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1、第1章 总体概述1.1前言从模拟到网络、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、及系统管理性差等方面的问题，本方案从系统的先进性、可靠性、实用性等方面出发，推出了一套集前端采集、后端存储及应用管理于一体的网络高清视频监控系统解决方案。1.2现状分析随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控技术也有了长足的发展，从最早模拟监控到数字监控再到现在方兴未艾的网络视频监控，发生了翻天覆地的变化。目前视频监控系统在应用中主要存在如下问题:系统管理性差、功能应用少:系统很难实现对设备的集中管理，不能对系统设备
2、进行远程参数配置、状态检测、用户权限管理等。视频清晰度低、图像质量差:现有的视频监控资源多数是以标清图像为主，整体视频图像质量差，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。系统组网性不强: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，不利于远距离传愉。视频码流大、画面不流畅:用户在预览视频图像时，会经常出现卡、顿等现象，尤其是视频码流高、网络环境差的系统，严重影响用户的业务应用。录像占用空间高、检索效率低:视频图像占用存储空间大，存储成本较高;且录像易丢失，经常查找不到，困扰用户。系统维护不方便、故障响应不及时:系统
3、缺乏对前端设备故障的自动侦测与预警，前端摄像机损坏很长时间也未及时发现。（视频丢失报警）1.3需求说明 根据现状分析发现原先系统存在众多弊病，为解决上述问题，提出以下需求: 1)系统需要有集成平台进行统一管理; 2)系统应达到高清视频的采集、传输、存储、显示: 3)系统需全IP化，从而实现灵活组网，便捷管理; 4)降低视频码率，提高视频预览的效果; 5)系统应具备灵活、可靠的存储方式;1.4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
4、内领先的高清视频监控系统。可靠性:系统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。扩展性:系统采用业界主流的硬件设备，提供标准协议，有良好的兼容性和通用的软硬件接口。第2章 系统总体设计2.1 设计目标 系统采用高清视频监控技术，实现视频图像信息的高清采集、高清编码、高清传输、高清存储、高清显示;系统基于IP网络传输技术，提供视频质量诊断等智能分析技术，实
5、现全网调度、管理及智能化应用，为用户提供一套“高清化、网络化、智能化”的视频图像监控系统，满足用户在视频图像业务应用中日益迫切的需求。本方案主要实现以下目标： 建成统一的中心管理平台:通过管理平台实现全网统一的视频资源管理实现远程参数配置与远程控制等;通过管理平台实现全网统一的用户和权限管理，满足系统多用户的监控、管理需求，真正做到“坐阵于中心，掌控千里之外”。 实现系统高清化与网络化:本方案以建设全高清监控系统为目标，为用户提供更清晰的图像和细节，让视频监控变得更有使用价值;同时以建设全IP监控系统为目标，让用户可通过网络中的任何一台电脑来观看、录制和管理实时的视频信息，且系统组网便利，结构
6、简单，新增监控点或客户端都非常方便。 系统具备以下特征: 系统具备高可靠性、高开放性的特征:通过采用业内成熟、主流的设备来提高系统可靠性，尤其是录像存储的稳定性，另外系统可接入多家厂商家的摄像机、编码器、控制器等设备，能与其他厂家的平台无缝对接。 具备高智能化、低码流的特征:运用智能分析、带有智能功能的摄像机等提高系统智能化水平，同时通过先进的编码技术降低视频码流，减少存储成本和网络成本，减弱对网络的依赖性，提高视频预览的流畅度。 具备快速部署、及时维护的特征:通过采用高集成化、模块化设计的设备提高系统部署效率，减少系统调试周期，系统能及时发现前端监控系统的故障井及时告警，快速响应;2.2 设
7、计思路 本方案的总体设计思路如下: 1）前端设备均采用高清IPC，从而实现高清视频采集，同时为满足前端多种应用场景的不同需求，推荐不同类型、不同功能的IPC; 2）采用NVR存储模式对实时视频进行分布式存储，实现存储系统的高可靠、高性价比; 3）建立统一的视频信息管理应用平台，实现对系统的统一管理;同时引入视频质量诊断技术，保障系统稳定运行;2.3总体结构设计2.3.1 系统逻辑结构 整个方案从逻辑上可分为视频前端系统、网络传输、后端存储和应用管理平台四部分内容。2.3.2 系统物理结构前端部分:前端支持多种类型的摄像机接入，本方案配置高清网络摄像机，前端网络摄像机将采集的模拟信号转换成网络数
8、宇信号，按照标准的音视频编码格式及标准的通信协议，可直接接入网络并进行视频图像的传输。 传偷网络部分:传输网络部分主要是对前端接入到核心交换机之间的网络进行设计，前端系统通过光纤收发器等网络传输设备将新建前端网络高清摄像机连接至监控中心的接入交换机，再通过接入交换机将网络信号汇聚到中心的核心交换机，监控中心端的接入交换机负责PC工作站和NVR存储等设备的接入。 后端存储部分：（简述NVR存储优势）。 平台部分:应用管理平台部署在视频综合平台的服务器板卡上，形成一体化的配置，应用管理平台可以对高清视频和用户进行统一管控，并且配置PC工作站进行预览、回放、下载等操作。2. 4 系统特点 该设计方案
9、是以用户需求为出发点、用户价值为落脚点，并结合产品亮点进行组合设计，该系统的设计具有以下技术特点，总结为“一项维护、两个便利、三类降低、四种效果”，具体如下： 1)有效的系统维护:该方案采用视频质量诊断技术，自动对前端监控点的视频图像是否完好、设备是否在线等进行实时、不间断的检测与报警，及时发现前端系统运行发生的问题，并及时告警通知; 2)系统扩容的便利:采用的是标准化的设备，可接入第三方平台软件;而且平台开放性高，可兼容多家厂商的摄像机、存储等设备;视频综合平台采用模块化设计，设计时留有一定的冗余，方便系统后期的升级与扩容; 3)存储成本的降低:该方案设计采用码流低的摄像机，最大可减少3/4
10、的存储占用空间，降低了存储成本; 4)网络成本的降低:该方案通过采用低码流的网络高清智能摄像机，同等图像质量下，720p码率只需1-2M带宽, 1080p码率只需3-4M带宽， 从而降低了网络成本; 5)良好的视觉效果:系统实现了全高清模式，且可实现对大场景的高清监控，满足用户对高清监控的需求，提高用户的体验度; 6)畅通的预览效果:该套方案通过先进的智能编码技术，有效降低了视频码流，减少了视频预览不流畅等现象; 7)便捷的管理效果:系统实现了全网络监控，满足用户对数字化组网的要求，方便用户对系统网络化管理，轻松做到足不出户就能管控布局。 8)先进的智能效果:该方案采用智能网络摄像机和智能分析
11、技术，体现了高度的智能化水平，可让用户体验丰富的智能效果。第3章 前端系统设计3.1 概述 根据系统设计需求，本方案采用海康威视系列摄像机。海康威视视频监控前端系统可根据不同场景的不同需求，灵活选择合适的前端监控产品，既能满足面定点、路面可控点、出入口、室内等常规场景的监控需求，又能满足制高点、大场景的远距离、大范围和大视场的特殊场景的监控需求。海康威视网络高清摄像机，通过其全新的硬件平台和最优的编码算法，提供最高效的处理能力和最丰富的功能应用，旨在给用户提供更优质的图像效果、更丰富的监控价值、更便捷的操作管理和更完善的维护体系。3.2 前端系统结构设计 前端摄像机选型应根据不同应用场景的不同
12、监控需求，选择不同类型或者不同组合的摄像机，可以选择固定枪机与球机搭配使用、交叉互动原则，以保证监控空间内的无盲区、全覆盖。 针对具体监控点位的实际情况，室外安装时网络传输设备、光纤收发器、防雷器、电源等部署于室外机箱。监控网络摄像机前端部署结构如下图所示:3.3 IPC结构特点3.3.1 散热设计据统计，电子设备的失效率有55%是温度过高引起的。如果摄像机温度低10度的话，产品的使用寿命可以提高一信。海康威视进行精密的散热设计，选用高效的散热材料，使摄像机的温升控制在较低的水平。3.3.2 防水设计海康威视拥有多项专利防水设计，防水性能优越;采用先进.高效防水检测工艺，全系列室外摄像机产品出
13、厂100%检测防水性能。3.3.3 除雾设计需要打开外罩调节镜头的防水型摄像机在湿度高且温差大的环境下，内部可能会起雾凝结;为解决起雾问题，海康威视在摄像机内部装有防水透气膜和干燥剂，能快速有效散走雾气。3.3.4 防虚焦设计 海康威视所有定焦摄像机均采用高效胶质材料点胶锁死，所有变焦摄像机均采用专业校准技术矫正，有效防止镜头虚焦现象出现。3.3.5 防刮擦设计 半球罩刮花后，红外光照射到刮痕处会出现漫反射，造成红外反光。海康威视全系列红外半球采用PC加硬半球罩，具备防刮花功能，有效防止红外半球反光现象。3.4 IPC功能亮点3.4.1 超低照度海康威视摄像机采用业界高端传感器，具备很.高的感
14、光度，在光照条件极差的条件下也可获得色彩还原度较高的画面。3.4.2 强光抑制 在夜间监控车辆道路、出入口等情况下，往往因为车光线太强严重影响视频图像质量，海康威视产品中广泛采用强光抑制技术来解决此种困扰，有效抑制强光点直接照射造成的视频图像模糊，能自动分辨强光点，并对强光点附近区域进行补偿以获得更清晰的图像。3.4.3 高清透雾雾霾天气下，空气中的液滴和固体小颗粒使户外监控的质量降低，图像显得色彩黯淡、对比度低，一些重要目标的细节难以观察，视频监控的实用性受到很大影响。海康威视产品中网络高清摄像机和球机大多具备高清透雾功能，基于大气透射模型，区分图像不同区域与雾浓度进行滤波处理，同时融合图像
15、增强技术与图像复原技术，获得准确、自然的透雾图像。3.4.4 红外增强 针对夜间或光线不好的场景下图像质量差的问题，海康威视推出红外摄像机和红外球机，采用阵列红外灯使红外距离最远可达150米，并结合3D降噪技术可以获得清晰的夜间图像。3.4.5 3D数字降噪 3D数宇降噪功能能够降低弱信一图像的噪波干扰。由于图像噪波的出现是随机的，因此每一帧图像出现的噪波是不相同的。3D数字降噪通过对比相邻的几帧图像，将不重叠的信息(即噪波)自动滤出，从而显示出比较纯净细腻的画面。海康威视产品中广泛采用3D时空域联合降噪处理，结合准确的噪声强度估计算法，在光照理想、噪声较低时图像清晰细节没有损伤，光照不足时噪声明显抑制，图像细节大量保留，有效提
