数字矩阵网络视频监控设计方案

1、数字矩阵网络视频网络视频监控系统设计方案（2011年8月）本方案根据项目提供的相关文件，并根据项目的实际需求，参照有关国际标准和国家标准，并结合我公司从事过的多个项目所积累的经验，编制出这套技术方案。若对本方案的内容或其它方面有不详尽之处，我们随时欢迎您们的宝贵意见。目 录第1章 概述31.1 项目背景31.2 监控系统需求分析31.2.1 是否具备明确的系统组建31.3 是否具备合理的网络结构41.3.1 是否具备完善的安全管理41.3.2 是否具备流畅的数字矩阵切换操作51.3.3 基于流媒体分发技术的视频浏览和存储回放51.3.4 压缩算法、图像质量、系统延时6第2章 系统总体结构设计7

2、2.1 分布式集中监控系统拓扑结构图全面覆盖，重点监控72.2 中央集中监控系统拓扑结构图全面监控，统一管理82.3 方案特色9第3章 设备功能参数103.1 单机840入64出10000G存储VGA数字矩阵103.2 JSUP统一操作平台功能特性12第4章 主控设备成本及清单144.1 分布式集中监控系统主控设备成本及清单144.2 中央集中监控系统主控设备成本及清单154.3 两种方案成本分析16第5章 方案小结17概述项目背景本工程项目是加强各网吧/场所安全管理而建设的一套视频监控系统。本视频监控系统工程的范围包括乐山市33个分场所，312个实时图像。系统（前端）现有设备：共33台平台监

3、控主机.其中海康威视8路主机29台，海康威视16路主机3台, 海康威视32路主机1台,77寸日立交互式电子白板3台，音视频监控系统由各地系统单元接入总公司监控管理中心组成。系统传输采用电信E1信号传输。监控系统需求分析如何选择“数字化系统” 以下四个步骤，不但可用于从各色数字化产品及解决方案中区分出“数字化系统”，同时也是衡量“数字化系统”品质的指标：因此，方案的设计必须在以下几个方面得到保证：是否具备明确的系统组建 数字化系统对设备的资源配置有较高的要求，而数字化产品的系统资源，如CPU处理能力往往相当有限。视频编码、视频解码、录像存储、视频显示操作、系统设置及安全管理，是数字化系统的主要功

4、能，各项功能均占用相当高的系统资源。若将多项甚至所有功能集中于单个设备完成，不但各功能所分配到的资源相对低、效果相对差，而且若多项功能同时启动，设备的负载急剧提高，较易引起阻塞甚至死机。 因此，数字化系统必须由多个系统设备组成，各设备仅完成其所属功能。“专有设备专门化使用”，这便是明确组建的含义。 是否具备合理的网络结构 各种异构网络接入条件存在差异性，表现在带宽、时延、误码率等方面。为保证视频流在传输的过程中的实时性、连续性和平稳性，需根据网络的当前状况自适应调节视频的码率、质量，以适应当前的网络环境。视频监控的城域和广域互联都必须采用这种自适应视频传输机制以适应目前公安专网或公网的实际网络

5、环境。目前的自适应网络传输可以分为基于发送方的、基于接收方的以及混合控制的速率调整方式。也可以采用动态多码率技术，使视频流的码率能够根据带宽的不同而相应变化。数字化系统的视频流属于高带宽信号，传输时要求网络具备足够的带宽资源及交换能力。然而目前的监控系统，其视频量往往达到百余路甚至几百路，而用户对图像质量的追求（如4CIF25IPS）再次加剧了视频流的带宽占用。如此数量庞大的高带宽信号传输于网络，若不进行有效的带宽管理，对任何类型的网络都将是一场灾难！ 合理的网络结构，可通过划分VLAN等方式，对视频流进行“围堵”。将高数量高带宽视频流限制于VLAN内，而各VLAN间仅传输有限数量及带宽的视频

6、流，以保障系统主干网的通畅。是否具备完善的安全管理 监控系统亦称为闭路电视系统（CCTV），原因在于其系统资源是闭合的，非开放的。然而，网络是相对开放的资源，病毒、黑客等都会对网络及其资源造成严重破坏。数字化系统既然建设于网络环境，如何保持其必要的闭合性，这便是“安全管理”所关注的问题。 系统要求能够实现在监控中心对监控资源的集中控制、管理和监视等功能，通过授权方式实现用户终端的权限控制。系统中所有注册用户根据权限、所在机构的不同组成树状的管理结构，用户根据级别访问不同内容的视频资源。其中高级别权限用户可以随时掌控其权限范围内用户的客户端使用情况，并对可疑用户进行远程封杀管理。用户之间根据业务

7、需求，也可提供临时的授权，使低级别或其余机构的用户跨级访问非权限范围内的视频资源。这种基于权限的纵深式管理机制使平台的管理更加灵活、方便。是否具备流畅的数字矩阵切换操作 “监控系统”发展至今已有相当长的历史。其间，系统的规模、结构及功能曾经过多次变革及提升。可以发现，无论监控系统如何进化发展，其本质并未改变监控系统实质为切换显示系统，而其他诸如编程、联动、集成等都是在此基础上的附加，目的使监控系统功能更强大。因此，切换操作是否便捷、是否流畅、是否简单易控，是判断一套监控系统本质性能的关键。 传统的模拟系统，其切换显示只需利用键盘即可完成。其操作流程的简单快捷，已经广泛受到全球各类用户的青睐与认

8、定。目前，不少数字化系统采用图形化界面，通过鼠标拖曳实现切换操作，其用户操作体验与模拟系统相比，不可否认地缺乏流畅性，且较易因用户误操作而引起系统故障。数字化系统拥有如模拟系统般流畅的操作体验，这不但是系统本质的坚持，更是广大用户的强烈需求。 基于流媒体分发技术的视频浏览和存储回放前端设备的媒体发布是城市联网监控系统的瓶颈之一。前端设备带宽有限，一般只有1Mb-10Mb，多路用户（5至10路）并发访问就会发生网络拥塞而传统的流媒体系统能够支持1000路以上并发视频播放，并且可通过消除抖动和图像后处理保证客户端的视频质量，将流媒体技术应用到视频监控系统中将极大提高系统的媒体发布能力。通常是将网络

9、摄像机作为流媒体的前端，流媒体系统作为视频传输的载体，充分利用流媒体系统的传输优势，扩展系统的容量，容纳上千、上万用户的并发访问。同时平台的存储系统也可以通过流媒体服务器的点播能力实现。诸如存储网络的读写，视频文件的检索和发布等功能都可以借助流媒体服务器强大的转发能力完成。压缩算法、图像质量、系统延时 作为数字化系统，在满足以上几个必要条件：明确的系统组建、合理的网络结构、完善的安全管理及流畅的切换操作，再去考察其数字化效果才存在意义。 系统总体结构设计分布式集中监控系统拓扑结构图全面覆盖，重点监控中央集中监控系统拓扑结构图全面监控，统一管理方案特色目前，该视频监控联网系统分两级监控中心，一级

10、监控中心是市分公司监控中心。二级是场所本地监控。根据甲方的要求，方案为中央集中监控方案，实行全面监控，统一管理。先是33个场所直接通过E1专线上传到省总公司控制中心进行统一管理以及集中存储，分公司通过从总公司通过反向线路下载视频，同样采取数字矩阵来实现对场所的分控。总的原则是在省总公司实现每个分公司都有个视频窗口来轮循切换显示其视频，每个场所都能同时显示路视频，存储分为本地与中心两级存储方式。整个系统采取数字矩阵系统通过专网来实现实时视频与历史视频的切换调看上电视墙，达到视频重点监控与统一控制管理。系统数字矩阵系统采用电信级专业流媒体技术分发视频数据，保证视频监控画面流畅。这样，从省总公司至市

11、分公司，建设成一个的星型结构视频监控管理网络，简化了空间、人力、设备等等资源占用，实行全过程、全方位、全天候的高效实时的监控，为整个营业场所的安全管理提供强有力的技术保障，服务于场所工作。设备功能参数单机840入64出10000G存储VGA数字矩阵产品简介 : VGA大屏网络数字矩阵是一款专业为大规模网络集中监控系统量身订制的电信级服务器产品，不仅拥有画面拼接，画面分割， 流媒体转发等功能，而且还具有多种切换模式，网络集中录像存储，远程录像回放，多机网络级联等功能，同时还有广泛的兼容性，能与不同厂家的数字系统设备进行无缝联接，实现网络数字流媒体视频实时流畅控制切换，集中管理。产品功能特性：多画

12、面拼接功能专业四屏拼接,即四拼接屏显示单画面功能, 高清图像分辩率2560*2048多画面分割功能四路HDMI/DVI/VGA数字信号输出,支持21寸/42寸/50寸/100寸电脑显示器,液晶电视,等离子电视,DLP拼接屏,投影仪等设备,每屏支持1/4/9/16/25/49画面分割 流媒体一对多转发功能100M/1000M网络/光纤接口。单通道视频1对64的转发功能,即1路视频同时支持64个不同分控点同时进行访问控制。多种切换模式功能256组群组切换,1024组同步切换,2048组程序切换,4096路以上报警联动切换, 8192路音视频的自由切换。平均切换响应时向低于200ms,平均视频延迟时

13、间小于600ms网络集中录像存储把网络上各个分散视频进行集中录像存储，标配1000G存储空间, 800W以上专业电源,支持10TB(10个1000G)以上存储空间,即64路视频45天以上全实时录像。多机无缝并联及多分控串联支持多机无缝并行级联,组成M*N的64个屏幕1024个窗口输出的大型网络电视墙,即任意视频输入可切换到任意屏幕输出。支持64个以上分控电视墙的串行级联,即多个分控可以串行到总控电视墙,组成多级网络监控系统。所见即所得操作方式行业领先的所见即所得的操作方式，通过JSUP统一操作平台远程操作电视墙上所有屏幕及前端高速球等设备，支持多个网络键盘进行远程切换及控制。多厂家、多设备兼容

14、支持海康、大华、等多个厂家的多个设备接入，如视频服务器、网络摄像机、网络高速球、硬盘录像机、板卡等,支持多个厂家网络视频会议的互动控制。设备参数：型号IPDVR320V16音视频输入312路输入，可同时管理模拟视频和数字视频，二者融为一体，无管理和控制区别。音视频输出16路输出，每路可手动/自动/程序/同步/群组切换输出分屏显示模式支持1、4、9、16画面分割方式远程监看/回放分辨率CIF（352*288）系统功能显示输出提供16路的数字音视频输出。远程切换可远程执行群组切换、同步切换、程序切换等各种切换功能。最多支持64个分点电视墙切换所有全网路中来自于多级或多个监控中心的上1000路视频，

15、并同时进行高速球等控制。切换限制可执行256组群组切换，各群组支持512个同步，各同步支持1024个单切换。支持512组程序切换，各程序支持1024个单切换。报警联动支持单报警16对以上的切换。球机控制远程高速球及云台控制，光亮光暗，远焦，近焦，预置位设置等功能。主控副控主控与副控功能不受地理条件的限制，可以远程网络执行主控与副控权限。录像存储可根据网络结构灵活采用集中式或分布式存储，也可采用多级存储结构，确保录像数据的绝对安全。根据需求可实现高达三个月以上的海量存储功能。录像回放可远程回放到电视墙，操作非常方便。即不仅实现了模拟矩阵想看哪路就看哪路的实时视频，更重要的是能实现想看哪路什么时候

16、的视频都可以的超强功能。检索方式按录像通道、时间进行自由检索字符叠加系统自带系统时间、日期、运行状态、摄像机标题屏幕显示等字符。摄像编号支持两种编码模式，多系统有多台矩阵时，可以全部摄像机统一编号识别，也可以矩阵号加摄像机号来编码识别。报警输入报警来自于网络报警主机或通过串口转接的普通报警主机到PC上组成后台报警主机的服务器程序，独立于视频输入与输出的数字矩阵而存在，全网络统一编号与全网络联动切换。通过网络也可以方便的接入110等异 构系统中的报警信号。报警输出同报警输入一样，报警输出是全网统一的编号机制，可以全网联动报警输出，而且可以通过网络方便的输出报警信号到其它异构系统中，比如邮件或短信

17、。报警联动报警输入全网统一编号，报警输出全网统一编号，报警输入的来源广泛，报警输出的形式多样，报警联动也就能发挥它更优越的特性。比较典型的功能有全网移动帧测报警联动输出，报警联动同步切换。级联实现多种异构系统的互联。前端可以局部集中后再向上级联，完全打破了模拟矩阵受限于单个机箱体的局限。而多个矩阵的级联可以连续统一统号，实现全网交叉切换，完全实现无缝拼接。网络接口RJ45 10/100M以太网接口，TCP/IP/UDP协议控制功能除网络键盘外，兼容RJ45矩阵键盘操作电源功率400W环境温度工作温度：-3050；工作湿度： 90%重 量20KG尺 寸555*435*160（mm） 统一操作平台

18、功能特性产品简介 :在大规模的监控系统中，过于分散的存储系统不仅建设与维护成本非常高，在功能与性能方面也较难满足要求，目前PC式DVR的单机数量不仅局限于PCI插槽的数量，而且也局限于硬盘位的多少。嵌入式DVR则因受嵌入式芯片的限制，不仅硬盘接口的数量跟不上，而且速度也无法满足要求。嵌入式DVR一般采用IDE接口，一般在8个硬盘位，较少有SATA或SATAII的接口。如果硬盘数增多，在结构、散热、功热等方面都会有较大的限制。系统的IPV5000是一款完全自主设备的安防专用的存储设备，相当于一台大容量的式磁盘阵列既满足了大容量的存储需求及较低的成本需求，也完美的解决了分布式监控系统中分散存储带来

19、的许多不便，如小带宽环境实时预览与回放冲突的问题。单4U机箱带16个硬盘位,支持16TB的海量存储,按512Kbps/1路计算, 16TB最多可实现100路视频1个月的存储,完全满足超长时间的存储要求。IPV312配备了两个超大功率的服务器电源，两个大涡流风扇及四个小风扇，充分保证了16个硬盘的稳定工作及散热。专业的SATA300M的阵列卡及专业设计的RAIDO+1，对网络视频的应用作了许多优化。采用存储与流媒体一体化设计，不仅实现了视频数据的存储，而且实现了实时视频数据或历史视频数据的一对多转发或回放，在任意地点的监控中心可同时调用任意地点任意时间的任意视频。实现目前大规模跨区域的集团公司多

20、个监控中心的远程视频监控系统的需求。产品功能特性：采用存储与流媒体一体化设计，千兆网口及2G-4G以上的分发Buffer，充分保证网络带宽，大幅度减少中央骨干网络的网络压力。最大支持单机16TB存储，含16 个SATAII 3Gbps硬盘位以及双电源接口，并且具有RAID阵列功能。采用标准的TCP/UDP输入及输出，前端能接入海康，大华，郎驰等主流厂家的硬盘录像机 (DVR)、视频服务器 (DVS)、网络摄像机 (IPCAM) ，后端向JSUP同一操作平台及IPV6000数字矩阵提供码流，是数字矩阵里最核心的交换功能的实现体。单机最大支持100路CIF（25FPS）、40路D1（25FPS）视

21、频输入，共4000组左右的SESSION，因为采用流媒体与存储一体化的方式，如100路输入则节省了100组用于存储的会话。充分利用了系统资源。含DVS/DVR/IP摄像机/IP路由以及网关功能,将与访问网络相隔离，对监控网进行多片区物理切割。不仅实现了视音频流的一对多的转发，而且实现PTZ控制、报警信息的一对多或多对多的转发、PTZ协议的扩充。实现JSUP统一操作平台端定制的群组切换，同步切换，程序切换等数字矩阵特有的各种功能。采用分布式组件结构，媒体流级联的功能，独家实现了完美的多路数以至于上千路D1视频媒体流的转发。采用动态虚拟结构，各媒体流可以通过简单配置实现增加或减少各媒体流所管辖的DVR、DVS。支持计划录像、循环录像及录像回放功能。主控设备成本及清单中央集中监控系统主控设备成本及清单序号设备名称性能参数数量单价总价个省总公司控制中心IPDVR312V16大屏型数字矩阵单机4个VGA接口，带