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1、新一代云数字矩阵及云存储服务器-高清大联网系统中的“核动力引擎”一、前言随着视频监控不断的普及，视频不再只是辅助安全与防范的技术手段，而且成为了监控与管理的有效手段。随着信息系统的不断发展，财务数据已经不再是公司运营管理的唯一手段，各级领导更加希望通过视频技术对经营现场进行监督与管理，眼见为实的原始需求快速的催生了视频在运营管理中的应用。对于大型企事业单位，众多的分支机构的情况，就不再局限于局域网内的视频查看，更希望对外地的现场进行实时的管理。比如多个建筑工地、养殖基地、驾校等培训基地、物业的联网管理、多个商场、加盟店、多个分公司的联网管理。本身分布式层级化结构的银行、部队、石油销售公司。本城
2、区的公网结构安保运营、非公益平安城市、平安农村，基于 3G 无线技术的环境检测等无人执守系统。二、视频应用领域的诞生随着高清摄像头的“百姓价”时代的到来，我们已经能达到看清人的基本目标了。可是整套系统如果还是简单停留在给保安看的阶段，那么系统的价值就只发挥它最基本的防火与防盗等基本功能，而我们更需要的是发挥它监控与管理等视频应用领域的功能。视频应用泛指将已经装好的摄像头的作用全方位的发挥出来，相当于监控行业的增值服务。早在 2007 年，宙视达数字矩阵应用于龙华富士康监控中心时，使用单位负责人就曾说过，花几百万装个监控给保安看并不能充分发挥这套系统的作用。如果能通过数字矩阵给各级管理人员来看视
3、频，它的附加价值才能发挥出来。2009 年，东风汽车厂及吉利汽车厂，让整个城市的多个分厂的指挥调度变得零距离，监控电视墙不再是装在保安室而是生产指挥调度室。2010 年，河南中石油销售公司，14 套电视墙承担了千里眼的作用，完全杜绝了加油站管理的各种漏洞。 2011 年，中建八局遍布全国的 100 多个工地的监控管理，不再是一个神话。2012 年，四川全省的十八个监狱上万路视频的联网监控，成就了一个奇迹。这些案例都是对视频应用最好的阐释，视频的建设虽然会伴随着高清的到来而迎来一轮发展高峰，但视频应用却是一个永无止境的新的市场蓝海。而大联网是视频应用领域的高速公路，只有完成了大联网，才能实现高层
4、次的视频应用。三、 “反监控”的诞生随着监控技术不断进入民用市场，农村的大爷们都认识到了摄像头的作用，随之而来是犯罪份子也认识到了摄像头的作用。经过一些炮灰的尝试，及“内线人员”的指引，或是部分人员本身有监控行业的从业经验，他们在犯罪的同时会不断的积累反监控的能力。 随着监控技术的提升，反监控的能力也在不断提升，对前端录像或是监控设备进行转移或是毁坏的事件越来越多，从而让联网监控逐渐步入主流监控市场。联网监控主要是对前端的视频进行集中存储与集中显示，使得在设备毁坏或是转移之前，已经为远程的监控人员所察觉，并已经做了远程的录像，让反监控的措施失去作用，加大技防力度。四、高清大联网监控的系统瓶颈大
5、型联网监控行业过去十年从模拟到数字化、网络化、智能化的进化与发展，现在已经初具规模，形成了上千亿的市场容量。从图像采集，到视频压缩，到存储显示，各个环节都一直保持着不断突破与创新。在大部分自主布线的应用中，可以说是随心所欲，畅通无阻。但在这个联网监控的应用领域中，因为走的是公网或是专网结构，它占用的是 512Kbps 的上传带宽，而非 8M 或是 10M 的下载带宽，所以它成了大型联网监控系统最大的瓶颈。监控行业难题：如何用最低的码流传输存储解码最清晰的的图像。从十年前 1Mbps 的 ADSL，到今天的 8Mbps，虽然下载带提升了 8 倍，但上传带宽依然只有可怜的 512Kbps。电信光网
6、城市的普及，拨号光纤给人们带来了巨大的希望，但不管是10M 的光纤还是 100M 的光纤，上行依然只有 2M。3G 的普及虽然以高传输速度作为主要的宣传手段，但高达 500 元每月的封顶流量就只有 15GB，如果全天候上网，平均每秒只能是48.5Kb，而 2G 时代的 EDGE 平均的速度就高达 80Kbps 以上。有线的上行带宽，无线的实时平均上传带宽，在实时视频传输的时候就变得非常的微小了。在局域网的应用环境中，按最低的带宽计算，CIF 图像是 512Kbps，D1(960H)图像是1024Kbps(正常 2048kbps)，720P 图像是 2048Kbps(正常 4096kbps)。这
7、意味着 ADSL 正常情况下最多只能上传一路 CIF 图像，拨号光纤最多上传一路 720P 图像，3G 在全天候的传输方案中基本就不可行。像石油、银行这些场合，最前端一级一般是 2M 的点对点专线到上一级，也就是最多传路 720P、路 D1(960H)图像。到地级市一级也最多就是 10M 专线，省一级最多就是 100M 专线。能同时上传或是下载的带宽都是非常有限的，这就使得要在各地级市、各省或是总部等管理机构通过大型电视墙进行集中实时现场管理的可行性相当低。五、带宽解决方案为了解决联网监控中基于低上传带宽的多路视频图像传输问题，宙视达公司潜心国内外多个技术实力较强的企业进行研发，借鉴于 H.2
8、65 但比它更为优秀的压缩算法，及前端 960H的采集，后端专业的数字矩阵切换解码，并进行统一的拼接控制，设计了一套完整的多级联网解决方案。不仅非常有效的解决了超低码流视频压缩的问题，而且把整个联网监控在各个项目可能会遇到的各种问题都解决了。宙视达大型联网监控系统画质 原始主码流 宙视达码流 存储的空间（1 路/天） 2 兆上行带宽专线可上传视频数量CIF 512Kb 64Kb 64 兆 31 路D1/960H 1024Kb 128Kb-160Kb 128 兆/160 兆 16 路720P 4096Kb 256Kb-400Kb 256 兆/400 兆 8 路1080P 8192Kb 512Kb
9、-640Kb 512 兆/640 兆 4 路CIF 画质从常规的 512Kb 下降到 64Kb， D1(960H)画质从 1024Kb 下降到 128Kb-160Kb，720P 画质从 4096Kb 下降到 256Kb-400Kb， 1080P 从 8192Kb 下降到 512Kb-640Kb。这意味 ADSL 512Kb 的上传带宽可以同时传 8 路 CIF，4 路 D1(960H)，2 路 720P，1 路 1080P。电信拨号 20M（5M）下行的光纤有 2M 上传带宽，深圳的月租是 500 多块一个月，可以同时传 32 路 CIF，16 路 D1(960H)，8 路 720P，4 路
10、1080P。而中心这边 100M 下行的，深圳的月租是 999 元一个月，那么可以从外边同时传回 1600 路 CIF，800 路 D1(960H)，400 路720P，200 路 1080P。不管是运营费用的承受能力，还是带宽的能承载路数对最终用户的接受度来说都是达到了非常满意的角度。对于 3G 上传或是 3G 下载的应用领域来讲，5G 每月的流量 200 元的费用是一个正常能接受的范围。当然这个流量是按字节来计算的，所以相当于一个月有 40Gbit 的流量,每天1365Mbit 的流量。而一个小时的相对流量为 CIF 64Kb*3600/1024=225Mbit，D1(960H) 128K
11、b*3600/1024=450Mbit，720P 256Kb*3600/1024=900Mbit，1080P 512Kb*3600/1024=1800Mbit。也就是说 CIF 平均每天可以看 6 个小时，D1(960H)可以看 3 个小时，720P 可以看 1.5 个小时，1080P 可以看 45 分钟。500 元封顶的流量是 15GB，相当于在这个基础上再乘 3 倍，那么 CIF画质可以 18 个小时看，D1(960H)的可以 9 个小时看，720P 的可以 4.5 个小时看，1080P 的可以 2 小时看。这在无人执守的项目中，也是完全可以接受的范围了。对于专网来说，比如中石油项目油站
12、2M 码流能上行 16 路 D1(960H)/8 路 720P 已经完全能满足要求了，地级中心至少是 10M 的专线，就是能同时看 80 路 D1(960H)/40 路 720P，就是 8+1=9 块屏各屏显示 4 路 720P 或是 9 路 D1(960H)。我们一个地级中心可以出 2-3 台矩阵及1-2 台流媒体服务器，分别管理 512-1024 路左右的图像接入。省级中心 100M 专线，可以实现 32-64 屏以上大型电视墙的视频显示，48*16=768 路 D1(960H) 或 48*9=432 路 720P 同时显示，通过多台流媒体协助管理可以轻松实现 2 万路以上的管理与显示。总
13、中心可以实现 64-128 块大屏的显示，可以实现 10 万路以上规模的大型联网监控系统，同时显示 2048 路或是1152 路以上的同时显示，实际带宽在 300M 左右就能完全满足了。六、整体解决方案优势综上所述在 3G 监控，公网监控，及专网监控三个领域都实现了我们所期望的联网监控的目标，接近于全部集中存储或是集中显示的目标。但联网监控中要解决的问题不仅只是这个低带宽的问题，还有多厂家接入，多级存储，切换管理，拼接控制等各个环节的问题、 高度的开放性 经过这么多年的发展，这些联网监控的各分点往往是已经建好了的，而且还是模拟的占多数，高清的占少数。那么我们走网络一般的想法就会考虑从录像机的网
14、口上取，但在实际项目中各个录像机厂家的接口协议不一样，功能也不一样。特别是很多银行专用的工控式录像机，有一些行业应用性的功能在里边，不能换软件，也不能换机器。所以如何接入几十上百个厂家的视频是个较大的难题。我们研发了一系列的带环通的编码产品解决了这个问题，通过配套的前端带环通的编码设备，可以接入任何模拟视频信号。同时通过最新的 960H 编码画质，让原来的模拟视频进一步提升画质。通过带 ONVIF 协议的 NVR，可以最大程度的接入大部分已经建成的或是计划建设的高清与标清网络视频信号，做到最大程度的开放性接入。、 图像画质的问题超低码流的压缩虽然能满足传输带宽的要求，但却提高了编解码性能的要求
15、。依赖于编码或是高清摄像机的前端设备进行高性能的压缩较难实现，我们在前端采用了视频转换服务器将本地的高码流原始视频实时转换成超低码流的视频，分为单机处理 100 路D1(960H)/60 路 720P 左右的专业型及处理 32 路 D1(960H)，16 路 720P 左右的 MINI 型两个设备。为了保证大部分模拟前端在进行二次压缩后，图像画质依然能在电视墙上显示还能接受的范围，我们对前端的编码设备进行了改进。一般的模拟信号最高只能转换为D1(960H)的标清信号，但我们将 D1(704*576)画质升级到了 960H(960*576)画质，即提高了 30%。经过二次压缩后，依然还是 960
16、H，但整体画质会下到比 D1 差一点，比 CIF 好一点这个样子，基本上就可以接受了。、 多级存储问题因为现场管理的加强，那么在项目运行的过程中，经常出现前端人员损坏设备的情况，专业一点的将录像设备都一并取走或是损坏，那么就无从取证了。多级联网不仅要解决实时查看的问题，而且要解决多级录像的问题。通过超低码流的压缩，我们将实时视频全部取回到各分中心或是总中心，再进行录像。这时的录像存储空间是相当少的，2 个 2000G 的硬盘，可以录 100 路 D1(960H)视频一个月的时间，所以可以进行长达半年或是一年的录像。同时，为了实现更高要求的录像保存，我们在编码器中还可以装入一块硬盘。装在离模拟摄像机比较近的地方，那么既不在现场，也不在前端监控室。非专业人员也可以不告知有这一级的存储在，那么这一级录像也不会因为断网什么原因而失去，也不会因为健控中心的设备被破坏而失去。而且它可以采用移动帧测，及越界报警等智能录像方式。录像时间也是相当长的，而且可以根据事件进行查找录像。在关键的时候，这样的录像能最终让系统发挥着“非常”的作用。
