临汾公交公共自行车视频监控解决方案.doc

临汾公交公共自行车视频监控工程实施方案1. 项目概述1.1. 项目需求视频图像监控系统发展至今，解决了最基本的需求即“看得见”的问题。现有的前端摄像机已经由点到面形成了一定的规模，各个控制节点之间也建立了相对完善的联网构架，用户可以在监控中心远程监控实时视频，满足日常的监控管理要求，但是不能满足对每个监控点高清晰的实时监控，现有设备只能到达D1（720576）的分辨率，不能清晰地呈现监控目标的细节和特征，不能满足以视频监控为取证依据的各种应用需求。本方案结合设备领先的视频监控技术，在公共自行车租赁点实施高清视频监控，通过前端部署高清摄像机，将大大提高摄像机图像的分辨率，令图像的细节更加清晰和细腻，视频图像分辩率的提高意味着在同等的环境基础上，能获得比标清摄像机更丰富的信息量，视线所及，细微之处一览无遗，传统摄像机下无法清晰辨认的物体细节等无不纤毫毕现。1.2. 项目情况临汾公交公共自行车智能化管理系统视频监控工程续建是临汾市为了保障公共租赁自行车财产安全，计划建设实施的视频监控项目工程，其中前端计划新建183个服务网点，大约366路监控点，录像在中心机房集中存储。1.3. 设计原则系统建设以“统一规划、统一标准、技术先进、稳定可靠、资源共享、信息安全”为原则，同时又要充分考虑系统的“兼容性、扩展性、经济型”，确保系统的设计和建设满足临汾公共自行车公司管理的全局需求，体现系统的数字化、自动化和智能化的领先水平。1.4. 设计依据临汾公交公共自行车视频监控系统的建设依据国家相关法律规章、国家和行业相关标准、相关研究成果等资料进行规划设计，具体如下：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）城市监控报警联网系统技术标准（GA/T669-2008）跨区域视频监控联网共享技术规范DB33/T 629-2007中华人民共和国公安部行业标准（GA70-94）视频安防监控系统技术要求（GA/T367-2001）民用闭路监视电视系统工程技术规范(GB50198-94)工业电视系统工程设计规范（GBJ115-87）安全防范系统通用图形符号（GA/T75-2000）建筑及建筑群综合布线工程设计规范 （GB/T50311-2000）电视视频通道测试方法（GB3659-83）彩色电视图像质量主观评价方法（GB7401-1987）信息技术开放系统互连网络层安全协议（GB/T 17963）计算机信息系统安全（GA 216.11999）计算机软件开发规范（GB8566-88）安全防范工程程序与要求（GA/T75-94）安全防范工程技术规范(GB 50348-2004)电子计算机机房设计规范(GB50174-93）建筑物防雷设计规范(GB50057-94)建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2004)安全防范系统雷电浪涌防护技术要求(GA/T670-2006)民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92)2. 系统总体设计2.1总体设计思路为了满足自行车租赁点昼夜监控需求，保证全天候预览图像、录像清晰可辨，前端摄像机全部采用室外高清红外枪机，监控系统建设监控点图像全部接入视频监控专网，在公共自行车服务公司监控中心进行24小时实时监控，在中心机房完成录像集中存储，并保证在突发事件发生时，监控中心能够调用前端监控点实时图像进行现场指挥和查询前端监控点录像进行事件核实。系统建设的思路如下：1) 前端自行车租赁点采用高清数字摄像机采集高清视频图像，采用H.264的编码方式，保证1280*960实时预览及回放，最大分辨率可达到1280*960，采集的高清图像经专网光纤链路传回中心机房；2) 在监控中心集中监控管理平台上，通过增加管理服务器授权，对监控专网内的前端设备、存储设备、解码设备、服务器、视频诊断服务器实行集中管理，远程配置；对客户端进行帐户、密码、使用权限的集中分配和管理，对客户端登陆监控系统进行验证；3) 监控中心机房部署流媒体服务器，实现前端视频流的复制转发，用于监控人员实施预览和监控大屏轮询显示；4) 监控中心机房部署存储设备，实现中心集中存储，采用IPSAN+存储服务器的模式，为前端高清摄像机提供存储服务，录像时间为20天；5) 对前端设备接入、网络传输、资源访问等采用有效的安全管理措施，包括信息加密、网络接入控制、访问认证管理等措施，防止监控系统被非法入侵、监控信息被非法窃取和擅改等；6) 本期监控系统建设兼容原有前端设备，解码设备，存储设备，只需增加授权，不需要重新添加中心管理设备，保证了整体系统“稳定性、兼容性、经济性、易维护性”的原则。2.2系统拓扑结构系统拓扑结构图2.3系统功能特点1) 前端高清图像采集高清红外网络摄像机实现高清视频图像采集功能，最大支持960P分辨率，夜间能获得高质量的视频监控效果，确保录像资料能有效记录行人、租还车辆人员、租赁点环境等图像信息，为系统提供有效的分析素材，对系统的建设意义极为重要。2) 低延时远程监控在临汾市整个地区范围内，通过视频监控专网，监控人员能远程监控任意可控监控点的图像，远程配置和修改摄像机参数，可以清晰地查看现场图像。3) 高清图像显示高清网络视频信号通过视频综合平台解码上墙，按一定的分割和轮循规则显示在电视墙上。视频综合平台支持高清视频图像和标清视频图像输出，可兼容现有的标清显示系统。4) 图像存储与共享系统具备高清视频流的存储功能，授权网络用户可以从存储服务器上远程调看、下载视频资料。5) 管理服务功能通过管理服务器，统一管理前端设备、存储设备、视频诊断设备，并为客户端提供流畅的视频流服务，实现全网系统管理和流媒体转发，视频质量判断。6) 报警管理功能系统能管理各种报警事件及其联动处理，并可对报警消息进行确认，提供完善的报警日志管理，以便监控人员对报警事件的事后查询检索；7) 权限管理功能可以添加和删除用户，并可对各级用户的控制权优先级进行管理。8) 系统日志功能系统自动记录系统的操作日志和运行日志。63. 前端视频监控系统3.1监控点根据自行车租赁点实际安装环境，站台停放区长30米（以实际停放41辆自行车计算），宽约3.5米，计划采用两台室外高清红外防水摄像机进行监控，两台摄像机安装在停放区两侧，交叉对射以保证无视频盲点；为了前端系统运行稳定和防止破坏，摄像机附近安装一小型防水箱进行电源和视频转接，视频、电源接线头则放置在室外壁装支架内；或依据现有安装方式进行安装。3.2摄像机配置原则前端摄像机是整个安全防范系统的原始信号源，摄像部分的好坏及它产生图像信号的质量将影响整个系统的质量。本方案中，前端摄像机的配置原则如下：1) 为保证前端图像细节清晰可见，以及整体系统运行稳定，本期使用大华品牌的高清前端设备；2) 摄像机的安装位置在停放区的两侧，交叉对射，可以覆盖需要监控的区域，达到监控区域无视频盲点；3) 摄像机监控范围内不能有遮挡物，以免影响监控效果；4) 由于夜间环境光线明暗程度不同，为保证日夜监控效果，前端摄像机为LED红外补光，低照度下图像质量不损失；5) 摄像机镜头配置应根据监控点具体情况，实际勘测现场后灵活使用。3.3摄像机技术要求1) 视频流数据流向示意图：2) 摄像机传感器应采用1/1.8 Progressive Scan CMOS，最高分辨率可达960P,在该分辨率下可输出实时图像；3) 支持标准H.265，H.264，MJPEG编码,H.265编码类型 Main Profile；4) 最低照度彩色:0.001 Lux，黑白:0.0001 Lux 5) 支持数字降噪功能；6) 具120dB超宽动态；7) 支持5路同时预览；8) 采用高效LED阵列灯,照射距离可达50米9) ICR红外滤片式自动切换10) 支持PoE供电功能11) 支持双码流,支持手机监控12) 符合IP66级防尘防水设计13) 支持背光补偿,自动电子快门功能,适应不同监控环境4. 云存储系统设计视频云存储系统应用于纯视频存储时，主要是承担整个系统内的视频数据写入/读取工作。云存储系统一方面采用了基于云架构的分布式集群设计和虚拟化设计，在系统内部实现了多设备协同工作、性能和资源的虚拟整合，最大限度利用了硬件资源和存储空间。另一方面，通过将云存储的存储功能、管理功能进行打包，通过开放透明的应用接口和简单易用的管理界面，与上层应用平台整合后，为整个安防监控系统提供了高效、可靠的数据存储服务。4.1系统软硬件设计软件设计视频云存储系统主要由四大部件组成：云存储管理软件（CVM），云存储软件（CVS），云存储接入软件（CVA）以及云存储异构软件（ASS）。下面分别介绍四大软件内部结构及功能。视频云存储管理软件CVM视频云存储管理软件：CVM（Cloud Video Manage）整套软件，主要功能包括视频云存储系统内资源管理、存储节点管理、集群管理、策略调度、运维监控等。软件包含六大功能模块，分别为：索引管理模块、调度管理模块、集群管理模块、计划管理模块、资源管理模块、辅助管理模块，整体软件架构如下图所示：CVM软件架构索引管理模块索引管理模块集群化管理集群中的全部管理节点，能并发响应用户的检索、插入、修改和删除操作情况，提供一体化、高并发、快响应的索引服务。同时，索引管理模块提供视频索引、标注索引服务，支持以通道号、时间段、录像类型和锁定状态为条件的视频信息检索服务，支持以通道号和时间段为条件插入、修改、删除和检索标注的功能，以及根据标注关键字检索视频的特色功能。调度管理模块调度管理模块根据集群中设备的负载状况，灵活的调度集群资源为应用业务提供支撑。作为集群系统中的逻辑引擎根据不同的逻辑策略执行不同的调度算法，提供资源分配调度、分散策略调度、循环覆盖调度、录像计划调度等服务。集群管理模块集群管理模块统一管理集群中分布式设备节点，包括管理节点和存储节点。它负责管理节点之间关键信息的实时同步，保证集群中不同管理节点信息的一致性，无差异化的对外提供服务。同时也负责管理存储节点，将存储节点加入到集群中作为存储资源的一部分，集群管理模块维护集群中设备节点的实时状态信息，对外提供设备状态查询接口便于管理和了解集群的整体运行状态信息。计划管理模块计划管理模块负责录像计划的管理、下发、切换，保存监控平台下发的录像计划，调度系统中的录像计划并执行录像计划，当接入服务器异常时负责动态切换录像计划到其它接入服务器。 资源管理模块资源管理模块负责对集群中所有存储设备的存储空间进行统一管理，根据入网存储设备上报的资源信息计算出集群存储总容量和空闲容量，负责创建、删除录像池，为存储业务分配合适的存储资源。同时能动态的调整录像池的大小，弹性的对录像池进行扩容或者缩减，将集群存储空间切分成细小独立的存储单元，再根据用户需要，将很多个存储单元有机组合后虚拟化成录像池对外提供存储服务。辅助管理模块辅助管理模块包含日志管理、运维管理、数据迁移等功能，日志管理为其他模块提供日志打印服务，对外具备日志查询和日志文件下载功能，包含调试日志、事件提示日志、错误日志、告警日志和重要日志。运维管理云视频管理节点的运行参数获取接口，供运维平台获取管理节点的实时运行信息。数据迁移功能对外提供将第三方数据迁移到本视频云存储系统中保存的功能。视频云存储软件CVS视频云存储软件：CVS（Cloud Video Storage）是视频云存储系统中的重要模块，主要负责执行具体的视频数据读写操作。CVS集成在视频云存储节点（CVSN）上，每一台存储设备上都必须装载该软件模块。视频云存储软件（CVS）接受视频云存储管理软件（CVM）的管理，从视频云接入软件（CVA）接收海量视频数据，高效无误的存放在本机指定的数据块中。在一套视频云存储系统中，视频云存储存储管理软件（CVM）会均衡分配多台视频云存储软件（CVS）的业务负载量，使整个系统的读写性能达到最佳。视频云存储软件按照功能模块化设计，整体软件架构如下图所示：CVS软件架构通信模块本模块主要是负责和CVA及CVM进行数据信息的交互，采用多线程并发接收和发送数据的方式，高效完成跨机器的数据交互。运维管理本模块主要是负责和视频云运维软件进行交互，采集系统数据及程序运行数据，并按照特定协议格式发送给视频云运维部件，方便平台对整个云存储系统运行状态进行实时监控，如有故障出现，及时报警提醒相关人员进行处理。视频接入本模块主要是负责处理从CVA传输进来的视频数据，并按分类进行一定的逻辑处理。采用多线程的处理方式，可同时支持数百路的视频数据接入。日志管理本模块主要是负责对CVS的日志进行统一管理，记录一些重要事件，方便事件回溯，对外提供日志查询和日志下载功能。视频文件系统本模块根据视频的特性，定义流式存储结构，主要是负责视频数据的高效读、写。数据库管理本模块主要是负责对CVS系统运行时需要临时存放的一些重要数据进行保存，可以方便的以SQL接口提供插入和查询，简化数据存放和获取的机制。视频云存储接入软件CVA视频云接入软件CVA（Cloud Video Access）也是整个云存储系统的重要组成部分，主要包括录像任务管理、录像服务、设备状态管理和部分流媒体转发服务等功能。视频云接入软件支持定时录像、移动侦测录像和事件录像（如：手动录像），其中事件录像的优先级要高于定时录像和移动侦测录像。视频云接入软件实时检测用户配置的录像计划任务信息表，当接入软件检测到有通道需要执行录像任务时，接入软件首先通知流媒体服务从前端设备读取视频数据，然后根据录像类型执行相关录像。视频云接入软件按照功能模块化设计，软件包括六大功能模块：录像任务管理、流媒体服务、设备状态管理、负载信息管理、录像服务、视频帧分析。整体软件架构如下图所示：CVA软件架构录像任务管理录像任务管理功能主要包括定时录像管理、移动侦测录像管理和事件录像管理等功能。定时录像和移动侦测录像是用户设置的计划录像，事件录像是用户计划外的录像。录像管理功能需要按照用户的需求从前端设备获取视频数据、执行录像、停止录像和停止从前端设备取流等操作。 移动侦测录像，录像管理功能首先需要对前端设备布防，并监控前端设备的报警状态，同时还可以根据用户的需求提前从前端设备获取视频数据，通过预先获取数据流保证了视频的完整性，当接入软件收到前端设备的移动侦测报警命令后，立即执行录像。 事件录像，录像管理功能接收到事件录像命令，首先检索当前通道是否有定时录像或移动侦测录像，如果没有上述两种录像，立即执行录像，事件录像的优先级要高于移动侦测录像和定时录像。流媒体服务流媒体服务主要包括流媒体转发模块和流控制管理模块，流媒体服务具有稳定和高效等特点，整个系统提供持续的视频数据支持。流媒体服务传输视频数据支持RTSP、TCP和UDP协议，可以根据不同环境选择合适当前网络性能的传输方式。流媒体服务视频流转发功能：流媒体服务从前端设备获取到视频流后可以根据用户的需要将视频流转发给多个用户或设备。通过视频转发功能降低了前端设备的压力，节省了网络带宽，极大的提高了系统性能。设备状态管理设备状态管理是云存储接入软件的基础功能，它主要包括监控前端设备状态、布防状态和取视频数据流的状态。 前端设备状态监控：状态管理功能实时获取前端设备的状态，当检测到前端设备异常，接入软件会及时上报。 设备布防状态监控：状态管理功能实时监控前端设备的布防状态，当前端设备布防失败，接入软件会及时上报。 读取视频流状态监控：状态管理功能实时监控流媒体服务的工作状态、如果流媒体服务取视频流时发生异常，接入软件会及时上报。负载信息管理负载信息管理功能主要是接入软件实时监控当前服务器的内存和CPU使用情况，并定时上报当前资源使用信息，云存储管理软件（CVM）根据上报的资源使用信息均衡分配录像计划到云存储接入软件（CVA）。录像服务录像服务包括取流管理模块和执行录像服务模块两个部分。录像服务接收录像任务管理模块下发的录像信令，当录像服务接收到录像任务管理模块开启录像信令后，首先通过取流模块向流媒体服务发送取流信令，然后将流媒体转发的视频数据发送到云视频存储软件为一次录像的开始。当录像服务接收到录像任务管理模块下发的停止录像信令，录像服务首先向流媒体服务发送停止取流的信令，然后通知云视频存储软件停止录像为一次录像的结束。视频帧分析帧分析模块主要是对流媒体服务读取的视频数据进行帧分析，从视频数据中分析出关键帧等信息，为系统提供关键帧查询和关键帧回放提供技术支持。视频云存储异构软件ASS异构存储软件ASS（Asynchronous Storage Service）主要负责接入第三方iSCSI/FC 标准存储设备，软件集成安装在ASSN节点内，具体负责接入第三方iSCSI/FC 存储设备的工作。软件主要由三个模块实现，分别为识别模块、挂载模块和管理模块；主要和CVS交互。通过识别模块和挂载模块实现对第三方标准存储设备的兼容工作。通过管理模块与存储设备以及上层CVS之间进行交互。整体软件架构如下图所示：ASS软件架构识别模块探测到异构设备后获取其相关系统信息，将其视作为存储设备，在设备目录中添加相应节点。挂载模块将新加的设备节点转化为通用存储设备节点，并挂载到软件系统中以备CVS使用。管理模块本模块的功能是：将本机内存储设备和异构设备统一管理，实现设备的加入和退出，以及相关状态的保存和记录。除上述三项软件外，在云存储系统内部实现了运维信息的收集与告警机制。该机制负责对云储存系统内的设备和资源的运行情况进行统一监控，以标准的SNMP协议与将机器运行状态以及产品特性运行指标反馈给运维系统。实现对设备状态实时检测，对异常状态实时报警，如：硬盘丢失、CPU/内存使用率过高、存储空间不足、设备温度过高、管理服务器运行异常、设备下线等。硬件设计大华视频云存储系统由存储管理服务器（存储管理节点CVMN）、存储设备（存储节点CVSN）及异构服务器（第三方存储服务节点ASSN）组成。视频云存储管理节点CVMN视频云存储管理节点：CVMN（Cloud Video Manage Node）在云存储标配服务器上集成安装视频云管理软件CVM（Cloud Video Manger），其主要功能包括视频云存储系统内资源管理、存储节点管理、集群管理、策略调度、运维监控等。根据视频云存储系统的规模情况和可靠性要求管理节点部署可分为：HA部署和集群部署两种模式。其中HA部署模式适用于1024路以内监控前端视频读写规模，通过两台服务器做双机热备；集群部署模式适用于较大型的视频云存储系统，可以进行三台或三台以上配备，集群部署的服务器台数必须是奇数增加。集群部署的优势在于通过视频云存储管理节点内部集群功能将协调各节点设备资源，将用户配置、数据库信息、策略计划进行统一进行调度，整体性能呈现线性增长。同时也增加了系统的可靠性，多台设备的故障不会影响到系统的运行。无论是HA部署模式还是集群部署模式，视频云存储都使用唯一的虚拟IP地址对外提供服务。视频云存储节点CVSN视频云存储节点：CVSN（Cloud Video Storage Node）在存储设备上集成安装视频云存储软件CVS（Cloud Video Storage）和视频云接入软件CVA（Cloud Video Access）作为存储节点。主要是响应视频云存储管理节点（CVMN）和应用层的录像、查询、下载等操作申请，以及管理物理存储设备和空间，视频云存储节点模块具有以下功能： 负责根据接收云存储管理节点下发的录像计划，并根据录像计划向对应的前端摄像头进行取流操作。 负责将接收到的录像数据写入到存储底层或从存储底层读取数据，通过协议接口主要向API提供录像、查询、回放及下载服务。 提供存储设备的状态检测和信息上报功能。 存储底层：使用Raid技术来保证数据安全，支持节能的磁盘休眠功能。第三方存储服务节点ASSN第三方存储服务节点：ASSN（Asynchronous Storage Service Node）在服务器上集成安装异构存储软件ASS（Asynchronous Storage Service）、视频云存储软件CVS（Cloud Video Storage）、视频云接入软件CVA（Cloud Video Access）的接入第三方存储服务节点。其主要功能是通过安装异构软件（ASS）完成对第三方iSCSI/FC 标准存储设备的接入，实现对项目已有资源的兼容性利用。使得第三方存储设备通过ASSN的整合后，具备与CVSN同样的功能。4.2系统物理拓扑视频云存储系统主要由存储管理节点（服务器）和存储节点（物理存储设备）两部分组成。系统内部需要配置的元数据信息由云存储管理服务器统一管理，管理节点还需要负责集群内部的负载均衡，失败替换等管理职能；视频云存储系统可以组建海量的存储资源池，容量分配不受物理硬盘数量的限制；并且存储容量可进行线性在线扩容，性能和容量的扩展都可以通过在线扩展完成。视频云存储物理结构如下图所示：视频云存储物理结构图视频云存储管理节点（CVMN）：部署存储管理服务器，是视频云存储系统的核心节点，作为云存储系统的调度中心负责云存储系统资源管理、索引管理、计划管理、策略调度等。根据项目对存储容量需求、前端支撑数目、性能要求、可靠性要求，存储管理节点可以按照两种方式部署：HA部署、集群部署。视频云存储节点（CVSN）：作为云存储系统业务的具体执行者负责视频数据存储、读取、存储设备管理、存储空间管理等。4.3系统功能设计大华视频云存储系统面向视频应用定制化开发，提供了丰富的功能接口供视频监控管理平台调用，主要功能如下图所示：视频云存储系统功能图视频存储功能功能项功能说明视频录像系统可以按照用户制定的计划保存前端设备采集的录像数据，录像类型、录像头由用户指定，存储开启相关的资源。动态修订录像类型：前端采集视频数据过程中，按报警类型可以修改录像的类型，修改后采集的视频数据即时保存到系统中，并在数据保存类型上得到反映。视频检索用户可以按监控点编号、录像类型、时间组合、锁定、标注等条件查询录像数据。视频回放支持根据编码器名称以及时间段、录像类型对录像数据进行回放。支持根据编码器名称以及时间段对录像数据进行回放时间定位。支持快放、慢放。支持倒序回放。支持I 帧回放。支持手动停止回放。视频下载支持根据编码器名称以及时间段对录像数据进行下载。支持断点续传。视频锁定支持指定的录像片段进行锁定，锁定后的数据不被循环覆盖掉。支持已锁定的录像片段锁定时长到期自动解锁。视频标注对录像数据信息所对应的标签进行打标、存储、备份等操作；对录像等数据信息的标签信息进行查询、检索、筛选工作；对录像等数据信息所对应的标签进行修改、删除等操作。视频删除支持根据监控点编号、录像时间、录像类型删除视频录像。周期覆盖按策略支持按周期、容量进行录像数据的周期覆盖式存储。录像管理功能功能项功能说明录像计划管理关联平台配置好的录像计划，并将录像计划同步到各个存储节点。录像计划执行根据配置要求确定通道和存储地址，负责将录像数据向下层模块的写入操作。移动侦测录像根据设定移动侦测区域自动执行相应的录像任务事件录像根据具体事件执行录像任务，优先级高于定时和移动侦测录像系统管理功能功能项功能说明集群化管理视频录像索引采用集群方式，无单点故障，保证索引数据的安全性。集群采用一级索引管理，能根据用户的各种查询条件（录像类型、锁定类型、报警类型、时间段等）进行快速定位。负载均衡管理集群前端采用虚拟IP技术，对外提供统一的入口IP形式，将集群的访问在集群中根据各种算法进行分摊，降低单个节点的访问压力。后端存储节点压力进行实时监控，当单台存储节点压力过大时能根据智能算法将业务平滑迁移至其他存储节点，达到整个集群间负载均衡目的。虚拟化管理支持将整个存储端统一管理，虚拟化为资源池，且将虚拟资源划分为块进行管理。自动精简管理动态分配存储空间，通过实时的数据录像情况调整和分配系统内存储资源空间，提高系统存储空间利用率。分散存储管理将前端数据通过特定算法，平滑分散至各个存储节点，从而降低大量回放对单台存储节点的压力。存储空间管理支持为摄像机随机分配录像空间，且分配的存储空间可灵活调整，支持摄像机恢复录像时，记录日志。运维管理功能功能项功能说明系统信息获取支持系统信息：版本、CPU、内存、网卡、磁盘等信息的获取。系统故障告警支持系统故障（CPU、内存等超过阈值）主动告警到运维平台。存储设备告警支持设备故障、掉线会主动告警到运维平台。标准协议对接支持标准的SNMP协议对接，采用Mibs文件。4.4系统业务流程视频存储流程视频数据存储：视频监控平台向视频云存储管理节点下发视频录像计划，存储管理节点根据各存储节点的负载状况，给存储节点的接入服务软件同步录像计划。接入服务软件获取录像计划后，直接访问监控点IPC获取到视频数据，再通过调用数据存储软件将数据写入存储节点中。当监控点录像计划发生变更，会及时通知存储管理服务器；由存储管理服务器统一控制并同步给存储节点。存储节点定期向管理服务器获取录像计划，并上报自身状态。存储节点设备之间能够自动进行均衡负载，保证在故障时做到自动切换，不间断的提供视频数据存储服务。详细的视频存储流程如下图所示：视频存储流程流程优点：1、录像数据是直写磁盘方式，优化了读写性能；已经写入存储节点的数据不会受系统和其他设备的影响导致丢失。2、视频数据是分散存储，根据需求将IPC的数据按照算法分散到不同的存储服务器上，提高数据读写的速度，在可靠性和安全性上得到了加强。视频检索流程视频数据检索：视频监控平台检索视频录像信息，视频监控平台向视频云存储系统存储管理服务器发送检索指令，存储管理服务器查询本地数据库直接将检索信息发送到视频监控平台，采用一级检索方式完成整个流程。详细的视频检索流程如下图所示：视频检索流程流程优点：独有的一级索引技术，当视频信息完成存储后立刻在云存储系统管理平台生成一套数据对应的索引表。改进了传统的索引机制，使得读取仅通过一次查询就能够精确定位到存储的数据。视频读取流程视频数据读取：用户通过视频监控平台调用监控点视频时，视频监控平台向视频云存储系统发送获取数据的请求，存储管理服务器转发请求到存储节点，数据从存储节点由数据管理服务软件直接（或转发）送至调用者。详细的视频读取流程如下图所示：视频读取流程流程优点：视频数据是分散存储的，便于数据的快速提取及分析，提高了数据读取的速度，在可靠性和安全性上得到了加强。4.5系统项目设计项目信息收集根据项目规模的大小及具体的项目要求，云存储系统提供满足用户需求的解决方案，因此项目前期沟通一定要做好项目信息的收集整理工作。视频类云存储需搜集的信息：1、 视频数据存储是否采用集中存储的方式、机房的建设情况、网络的规划等。这些信息用于云存储详细方案的设计。因为云存储的部署采用的是集中存储模式，所有设备集中放置在中心机房内。实际项目中可以根据机房、网络的情况设计为单云或者多云的方案。2、 前端路数、码流、存储时间等这些信息主要用于项目存储容量计算、云存储设备数量的计算；其中视频前端的通道数决定了云存储管理服务器的规模和配置；其他信息则用于计算云存储系统的整体容量。3、 第三方平台、前端、存储阵列具体厂商、型号等云存储系统作为大华整体解决方案中的一个部分，主要支撑我司自有产品。对于涉及第三方产品收集具体信息后可以遵从以下原则设计：（1）、第三方平台兼容云存储系统需要进行定制开发，项目中是否开放云存储接口需由武汉研发中心云存储部门确认。（2）、第三方前端直存方案支持标准协议如：Onvif、RTSP、GB/T-28181等；（3）、第三方存储阵列支持标准IP-SAN的接入，但需要增加服务器、增加软件定制费用；4、 定制化功能需求定制化存储需求指的是云存储本身不具备的功能要求，云存储具体功能可见3.3系统功能设计；该部分需要与武汉研发中心云存储部门确认，并收软件定制化费用。云存储设计流程通过对项目信息的收集工作，我们对云存储系统所要承担的工作内容和大致规模有了初步的了解。之后就针对云存储系统中的每个节点单独进行分析和设计，最后输出软硬件清单。整体流程如下：1、 确定云存储的套数；2、 针对每套云存储单独设计；3、 设计每套的云存储管理服务器；4、 设每套的云存储存储设备；5、 列出软硬件清单。在云存储系统的设计方案中，尽可能设计为一套云存储系统。但是由于项目中建设方可提供的机房环境无法保证在一个机房内部署所有的云存储设备，或是网络带宽无法保证前端的数据能集中传输到该机房时，可以根据实际情况设计多个云存储系统。原则是每个机房一套独立的云存储系统。在多云方案中，多套的云存储通过平台进行整合，依然可以提供非常高效、稳定的存储服务。4.6存储容量计算具体容量计算及存储设备数量可参见视频云存储容量计算工具。视频监控录像存储容量视频录像数据包括：监控摄像机全天候定时录像、事件触发录像、手动录像。视频监控系统一般采用H.264 编码算法：共设计了4台24盘的磁盘阵列，保证存储30天。5. 解码拼控子系统解码拼控子系统主要是采用大华系统级的以解码、控制、拼控等功能集于一体的视频综合平台来进行设计，满足解码拼控等功能。视频综合平台集所有控制解码设备于一体，参考ATCA ( Advanced Telecommunications Computing Architecture 高级电信计算架构 ) 标准设计，支持模拟及数字视频的矩阵切换、视频图像行为分析、视音频编解码、集中存储管理、网络实时预览、视频拼接上墙等功能，是一款集图像处理、网络功能、日志管理、用户和权限管理、设备维护于一体的电信级视频综合处理交换平台，解码拼控子系统采用视频综合各平台，性能强大，集成度高。5.1视频综合平台设计一体化设计1) 可插入各类输出接口类型的增强型解码板，每个输出接口能输出多路高清视频，进行上墙显示；由于视频综合平台本身集成大屏拼控功能，能进行拼接、开窗、漫游等各类功能。2) 可插入各类信号输入板，可将电脑信号输入并切换上墙；除此之外，也可接入模拟、数字（HD-SDI）或光信号的信源接入。3) 空余部分槽位，为后期系统扩展等提供方便接口。4) 将平台软件模块以X86板插入的形式全部部署在视频综合平台内，无需购置各类服务器，平台各模块借助综合平台高性能的双交换总线技术，高效平稳的运行，无需考虑原先网络压力问题。链路汇聚（LACP）设计图1. 链路汇聚说明图由于视频综合平台是整个系统核心，包括流媒体服务器也部署在内，所以核心交换机到视频综合平台之间的网络承载的压力很大。为了保证整体系统稳定高效，设计采用链路汇聚（LACP）功能，在核心交换机和视频综合平台间用两条千兆网线连接，并进行设置。链路汇聚设计实现两大功能：1) 在带宽比较紧张的情况下，可以通过逻辑聚合可以扩展带宽到原链路的2倍；2) 在需要对链路进行动态备份的情况下，可以通过配置链路聚合实现同一聚合组各个成员端口之间彼此动态备份，当一条链路出现故障，另一条自动承担故障链路工作，系统正常运行。5.2视频综合平台主要功能多种输入/输出1) 支持网络编码视频输入、VGA信号输入，数字矩阵交换和网络IP矩阵交换输出。2) 支持DVI/HDMI/VGA接口输出、整机最大支持256路D1/128路720P/64路1080P解码输出。解码上墙1) 支持实时视频解码上墙，用户可以用鼠标直接拖拽树形资源上的监控点到解码窗口中，立刻进行该监控点实时视频的解码上墙处理；2) 支持历史录像回放视频解码上墙，用户可查询前端设备或中心存储录像，并将播放的录像视频直接拖拽到解码窗口中，立刻进行该监控点当前回放视频的解码上墙功能；3) 支持动态解码上墙云台控制功能，在监控点实时视频进行解码上墙时，用户对解码窗口进行选中后，点击云台控制操作盘进行云台控制操作；4) 支持多画面分割，解码窗口支持多画面分割，能够支持1、4、9、16等多种分割模式拼控管理1) 支持大屏拼接功能，系统支持模数混合矩阵接入，能够实现模数混合矩阵解码板大屏拼控功能，通过鼠标框选的方式，快速的将多个独立的解码窗口拼接成一个大屏，适用于高清画面等需要重点监控的视频；2) 支持开窗漫游功能，大屏拼接后用户可以选择最多打开三个漫游窗体，漫游窗体图像可以叠加和自由调节位置和大小，满足更多用户个性化图像解码上墙的需要。报警上墙1) 支持单屏报警上墙，用户可以在独立的监视屏或拼接大屏中进行报警上大屏配置，当计划内的报警产生时能够在配置的大屏中进行报警上墙功能，整个配置可按监视屏配置多个报警，各个监视屏可独立配置；2) 支持报警场景切换，用户可以单独配置一个报警场景，当该报警场景上配置的报警触发时，电视墙自动切换到报警场景中，并进行相应的视频解码上墙显示。其他功能视频综合平台集成了视频输入、输出，视频编码、解码，大屏拼接控制、视频开窗、漫游等功能，将原来需要多个设备才能实现的功能集中在一台设备上，从而降低了设备之间连接线缆的成本，减少了故障点，减少了设备空间占用，为整个机房的美观创造了良好条件。5.3主要功能效果展示单屏显示组合大屏的每个单元单独显示一路视频画面，每个单元的视频信号可以任意切换（显示效果如下图所示）。图2. 单屏显示示意图整屏显示整个大屏显示一路完整的视频图像，显示的图像可以是复合视频（PAL或NTSC）、VGA、S-Video、Ypbpr/YCbCr、DVI。图3. 拼接显示示意图任意分割组合显示以一个屏为单元可任意1、4、9、16路画面分割显示；可以任意几个大屏组合显示一路画面。图4. 分割显示示意图图像叠加漫游可以将任意一个或者多个信号叠加到其他信号之上显示，并且可以随意移动，进行漫游。图5. 叠加显示示意图图像半透明混合处理可将任意一个信号叠加到其他信号（地图）之上，图像透明度可调，即可以看到实图像又不覆盖其他信号。图6. 半透明显示示意图图像拉伸可将一个信号在整个屏幕墙上随意缩放。图7. 图像拉伸显示示意图LOGO/OSD显示在不占用视频输入的情况下，可通过网络在任意单元上以任意大小显示任意多幅静止图像，也可以是LOGO信息或地图。可在任意单元任意位置显示适量字库文本信息，文字透明度可调。图8. OSD显示示意图网络抓屏可通过网络将远端电脑的操作界面投射到电视墙上(例如将客户端操作投像到大屏显示)。图9. 网络抓屏显示示意图5.4视频综合平台亮点高性能解码拼控视频综合平台在规划时采用高性能DSP芯片，具备强大的解码能力，单板8个输出接口，具备128路D1或32路1080P的解码资源，只要使用一张板卡就可实现8个屏幕的4画面显示1080P的要求，并可满足16分割显示D1的资源要求，在这点上是同类任何产品单独使用或组合都无法实现的，同时能很好的解决多解码器多分割时出现的问题。四大优势如下：1) 解码、拼接一体化设计，具备强大的解码性能和拼接性能：单块板卡支持32路1080P高清前端解码上墙，并可实现8块大屏的拼接，同时支持32个1080P全高清窗口的漫游漂移等功能。解码板的解码拼接一体化设计也避免了传统解码加拼控结构中解码器输出到拼控器输入的瓶颈。2) 节约成本：解码能力强，能最大限度减少解码器数量，并无需拼控器设备；3) 主码流解码：无需切换到子码流方式进行解码，图像切换时间短，基本无黑屏现象。图10. 4画面显示效果图4) 而在此基础上还能进行多种花式视频显示，如开窗、漫游、组合等任意形式的显示模式。图11. 花式显示模式图全高清电脑信号实时上墙视频综合平台全新VGA输入板采用最先进芯片，支持1080P、1600*1200、1920*1200等多种全高清分辨率输入，并且上墙时采用非压缩的方式，很好的解决了客户的高清电脑视频上墙功能，并且能很好的满足客户实时性的要求。在此基础之上，视频综合平台也具备网络抓屏上墙的模式，用来辅助使用，满足客户多数量、多类型的电脑上墙需求。图12. PC信号全高清实时上墙效果图全方位系统管理功能1) 视频综合平台内嵌平台管理软件，平台管理软件按照标准架构设计。在硬件层面上包含解码功能、电视墙显示功能，在软件层面上包含设备接入服务、报警处理服务、存储管理服务、电视墙管理服务、用户接入服务、用户管理服务等模块，可方便的实现监控系统中除存储外的所有功能。2) 在解决软件兼容性问题方面，内嵌的平台软件与海康的前端摄像机、存储及一体机的硬件功能都完全兼容，并做过长期稳定性测试，保证系统的兼容性和稳定性。3) 并且由于软件内嵌，无需安装调试，只需要配置设备IP，添加前端及配置存储计划，设置电视墙显示模式即可将整个系统管理起来，解决了软件安装调试周期长的问题。4) 软件内嵌也提高了设备的性价比，解决客户建设小型监控系统资金不足的问题。7.5设备选型说明视频综合平台的设备选型主要考虑板卡的配置，可分为三步进行选择：5) 输入板卡的选择；6) 输出板卡的选择7) 机箱选择。首先按输入信号类型选择输入板及数量，然后根据电视墙接口和解码数量选择输出板及数量，最后根据输入板和输出板总数量选择机箱。输入板配置根据不同的视频种类选择相应的视频综合平台输入板卡，尽可能满足监控中心图像汇聚的需求，输入板类型的选择如下表：表1 输入板类型选择列表视频类型输入板卡类型模拟监控视频输入、标清视频会议输入标清编码板计算机视频信号接入（VGA接口）、高清视频会议信号接入（VGA输入）VGA编码板高清电脑视频信号（DVI接口）DVI编码板高清视频会议信号（HDMI输入板）、手持式DV、DVD等HDMI编码板高清数字监控视频信号（SDI接口）SDI编码板光纤数字监控视频信号（光纤接口）光纤编码板网络监控视频信号（IPC）网线接入，无需输入板输出板配置根据屏幕的接口类型和数量选择不同类型的视频综合平台输出板卡，尽可能满足监控中心大屏显示的需求，并且需要2-4个接口冗余。输出板类型的选择如下表：视频类型输入板卡类型模拟监视器、或通过BNC通路向上级共享视频标清解码板电视机、LCD监视器（VGA接口）VGA解码板高清电视墙或监视器（DVI接口）DVI解码板高清电视墙或监视器（HDMI接口）HDMI解码板向上级共享高清数字视频（SDI接口）SDI解码板6. 大屏显示子系统大屏幕显示子系统建设的总体目标是：系统充分考虑到先进性、可靠性、经济性、可扩充性和可维护性等原则，建成一套采用先进成熟的技术、遵循布局设计优良、设备应用合理、界面友好简便、功能有序实用、升级扩展性好的液晶大屏幕拼接系统，以达到满足大屏幕图像和数据显示的需求。6.1大屏显示子系统结构大屏显示子系统不仅包含用来视频图像显示的大屏显示部分，还包括解码控制等产品，本章重点介绍大屏显示子系统中的大屏显示部分，设计3*4的LCD拼接。根据前章视频综合平台的设计，大华大屏拼接系统能与视频综合平台无缝对接，获得最佳效果，下图为大屏显示子系统结构图。图13. 大屏系统结构图整个大屏系统可以分为以下几个部分：前端信号接入部分：大华的大屏显示子系统支持各类型信号的接入，如模拟摄像机、高清数字摄像机网络摄像机等信号，除接入远端摄像机之外还能接入本地的VGA信号及DVD信号以及有线电视信号等，满足用户所有信号类型的接入。解码、控制部分：前端摄像机信号接入视频综合平台之后，可由视频综合平台对各种信号进行解码或控制，并输出到大屏显示屏幕上，并可通过在控制主机上安装的拼接控制软件实现对整个大屏显示系统的控制与操作，实现上墙显示信号的选择与控制。上墙显示部分：上墙显示部分是由LCD、DLP或监视器等组合而成的显示墙，对视频综合平台传输的视频信号进行上墙显示，大屏显示系统支持BNC信号、VGA信号、DVI信号、HDMI信号等多种信号的接入显示，通过控制软件对已选择需要上墙显示的信号进行显示。6.2LCD大屏LCD大屏介绍LCD是液晶显示器（Liquid Crystal Display）的简称，它利用了液晶的电光效应，通过电路控制液晶单元的透射率及反射率，从而产生不同灰度层次及丰富色彩的靓丽图像。液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质，它是一种有机化合物，常态下呈液态，但是它的分子排列却和固体晶体一样非常规则，因此取名液晶，它的另一个特殊性质在于，如果给液晶施加一个电场，会改变它的分子排列，这时如果给它配合偏振光片，它就具有阴止光线通过的作用（在不施加电场时，光线可以顺利透过），如果再配合彩色滤光片，改变加给液晶电压大小，就能改变某一颜色透光量的多少。液晶层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当液晶显示器中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭