[信息与通信]法院百万高清网络数字监控方案.doc

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1、眉山市东坡区人民法院眉山市东坡区人民法院 新新 建建 数数 字字 高高 清清 监监 控控 系系 统统 设设 计计 方方 案案 书书 二零一一年七月二零一一年七月 2 第第 1 部分部分 概述概述3 1.1 设计单位简介3 1.2 概述 .5 1.3 设计原则5 1.4 总体目标6 1.5 设计依据6 第第 2 部分部分 系统总体设计系统总体设计8 2.1 综述 .8 第第 3 部分部分 数字高清与模拟摄像机的对比数字高清与模拟摄像机的对比9 第第 4 部分部分 系统详细设计系统详细设计 15 4.1 需求分析15 4.2 系统原理图15 4.3 图像采集16 4.4 压缩编码17 4.5 传输

2、系统19 4.6 高清解码盒24 4.7 软件平台25 4.8 系统特点30 第第 5 部分部分 设备选型设备选型32 第第 6 部分部分 项目管理与工程实施项目管理与工程实施.39 6.1 项目实施准备39 6.2 施工管理50 6.3 项目管理59 6.4 人员培训64 6.5 系统运行及维护64 6.6 售后服务67 3 第 1 部分 概述 1.1 设计单位简介 公司作风公司作风: :思必求新、事必求实、言必求信、行必求果 公司方针：公司方针：以人为本、以德育人 营销理念：营销理念：产品零缺陷、服务零距离 经营理念：经营理念：更新、更好、更强、更大 服务理念：服务理念：为用户实现价值最大

3、化 眉山市新力网络有限公司成立于 2005 年 7 月，公司座落于眉山市东坡区。是集电脑销 售、网络工程、安防工程、网站建设、软件开发、IDC 经营等的一体化 IT 企业。拥有员工 40 多人。主要由行政部、财务部、网吧业务部、门市部、企事业单位业务部、安防事业部、 IDC 事业部等部门和多个具体的组组成。拥有四川安全技术防范设计，安装，维修叁级资 质 我们秉承经营多元化、产品多样化、服务专业化的原则，正努力向中大型 IT 企业发展。 努力为网吧业主、政府部门、企业单位、个体用户等众多类型用户提供更全面、更及时服 务，利用用户最少的投入为其创造更大的价值、满足用户最大的需求。公司先后承接了眉

4、山地区数百个大大小小的网吧、单位的网络和相关办公设备的建设和改造，并受到了业内 人士和所服务的企事业单位一致的好评和认可。在网吧技术服务行业，公司目前为全眉山 市 50%的网吧提供所有的硬件软件服务，市场占有率为全市第一。 公司一直注重在品牌的规划及产品导入中，不断的注入新的元素。通过努力，凭借自 身丰富的经验和雄厚的技术力量与各方人士精诚合作，公司目前开发出鸿兴网络磁盘管理 系统和网吧之家（）网站在全国进行销售和推广。同时公司目前是上 市公司杭州顺网科技股份有限公司的网维大师眉山地区独家代理，重庆智多信息发展有限 公司 IKEEPER 网吧安全管理系统眉山地区独家代理，ACER 显示器、映泰

5、主板、瑞势内存的 眉山地区独家代理，三星笔记本、DELL 服务器笔记本台式机、华为网络设备、IBM 服务器、 BENQ 投影仪、深圳亿维锐创数字视频监控等产品的眉山地区指定销售商。公司凭借诚实守 信的经营信条，一直和各产品厂家代理商保持着良好的合作信誉。 诚信为本、实力为先、秀出完美自我，我们一直追求能让您满意的产品品质和服务。 4 我们相信有您的支持我们会做的更好 5 眉山市新力网络有限公司组织结构图眉山市新力网络有限公司组织结构图 总经理 企事业单 位业务部 门市部网吧业务 部 东坡区网 吧业务组 乐山、康定、 青神、丹陵 网吧业务 组 彭山网吧 业务组 仁寿网吧 业务组 安防事业 部 I

6、DC 事业 部 行政部 IDC 经营 管理 软件网站 开发 财务部 巴黎春天 门市部 数码城三 星专卖店 6 1.2 概述 近年来，随着人们对司法的安全、透明、公正的期望值不断提高，对安防产品的需求 也在不断的提出新的要求。随着计算机网络通信技术和安防技术的的高速发展,监控产品也 从最初的模拟黑白、模拟彩色、模拟高清到今天已进入百万高清全数字系列，百万高清全 数字系列产品从根本上改变原来模拟高清监控产品所存在的缺陷和管理平台的不足，更多 的在成本的控制及系统的结构上为用户进行简化，整个系统简单明了，用户可以在维修、 维护上省时省力，每台摄像机就相当一台数码照像机，接上电脑靠软件就可以对图象进行

7、 处理，办公楼的智能管理就是利用现代建筑技术及现代计算机、通信、控制等高新技术， 把物业管理、安全防范、信息服务(远程监控、远程管理)等系统集成在一起，并通过传输 网络接驳至监控管理中心，为各种需求提供更加清晰和完整的资料数据。 根据东坡区人民法院提出的安全防范要求，为了确保法院的安全以及保证办事过程的 公正与公平，在意外情况发生时，避免事态扩大，及时得到控制，利用百万高清全数字系 列监控的设计确保满足法院目前的需要，同时节约成本。 1.3 设计原则 根据招标文件技术部分要求，在本方案设计时，将秉承以下设计原则： 1)实实用性用性 依照用户要求，坚持实用性为主的原则，本系统将完全满足各项安防需

8、求，同时考虑 未来发展需求，避免追求系统的超前性和系统的落后性，以减少不必要的投资和重复投资。 2)可靠性、安全性可靠性、安全性 参照大量已建成的安防监控系统，借鉴其中的精华部分，为系统高可靠性的总体设计 提供现实依据，选用的设备自身将具备高可靠性、高安全性，高达数万小时的平均无故障 时间，并为关键设备、关键部件设计冗余备份。同时，选用安全机制健全、安全级别高的 平台辅佐系统搭建。 3)先先进进性性 本系统设计遵循系统工程的设计准则，通过科学合理地设计，既防止片面追求某一高 指标，又充分体现系统的先进性，最大程度地采用成熟、可继承、具备广阔发展前景的先 进技术，使系统能在未来数年内不落后，并通

9、过软件升级即可实现更多新功能，充分保护 7 用户的投资。 4)开放性开放性 本系统设计将采用标准化设计，严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准，确保系 统之间的透明性和互通互联，并充分考虑与其它监控系统的连接。在设计和设备选型时， 将科学预测未来扩容需求，进行余量设计。 5)易管理性、易易管理性、易维护维护性性 本系统将采用全中文、图形化软件平台实现整个监控系统管理与维护。可自动检测系 统中任何一台设备的运行状态，并示出详细参数，以辅佐管理人员及时准确地判断和解决 问题。采用稳定易用的硬件和软件，完全不需借助任何专用维护工具，既降低了对管理人 员进行专业知识的培训费用，又节省了日常频繁地维护费

10、用。 1.4 总体目标 基于工程技术要求和设计原则， “视频监控系统”设计提出以下总体目标： 1)图像监控 2)多级监控 3)全网内设备的远程状态监控及集中管理功能 4)授权与安全认证 5)海量资料存储及检索 6)全网内报警信息管理 7)语音对讲系统 8)报警与视频监控联动 1.5 设计依据 东坡区法院监控工程的技术要求 四川省社会公共安全部安全技术防范工程标准 智能建筑设计标准 GB/T50314-2000 智能建筑工程质量验收规范 GB 50339-2003 建筑智能化系统工程实施及验收规范 DB32/366-99 民用建筑电气设计规范 JGJ/T16-92 中国人民共和国公共安全行业标准

11、 GA/T70-94 中国人民共和国公共安全行业标准 GA/T75-94 民用闭路监视电视系统工程技术规范 GB50198-94 8 安全防范系统验收细则 GA 308-2001 安全防范系统通用图形符号 GA/T 74-2000 安全防范工程程序与要求 GA/T75-94 安全防范工程技术规范 GB50348-2004 电子计算机机房设计规范 GB50174-93 电子计算机场地通用规范 GB/T 2887-2000 民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92 工业电视系统工程设计规范GBJ115-87 电视监控工程程序与要求GA/T 75-94 电视监控工程费用概预算编制办法GA/T 70-

12、94 防盗报警控制器通用技术条件GB12663-90 民用闭路电视监控系统工程技术规范GB50198-94 中华人民共和国公安部行业标准GA27-92 四川省社会公共安全技术防范 9 第 2 部分 系统总体设计 2.1 综述 本系统设计方案的技术要点、功能和产品选型均满足建设项目技术规范书 ，并依照 系统建设的相关标准进行设计。 2.1.1 硬件部分硬件部分 本系统采用两级控制方式，一级监控管理中心设在东坡区人民法院二楼总监控中心， 二级监控中心设在领导办公室、重要职能部门，为领导提供实时数据。 本系统由前端数字摄像机、前端全数字工控录像服务器、POE 模块、交换机组成。 摄像机摄像机 根据法

13、院的具体情况，我们选用 YW7100HR-S 型摄像机，该摄像机具有 IP66 的防雨 等级，适合全天候的露天和室内环境监控。 客户端客户端 用于对监控系统的日常操作端，登陆管理服务器，获取相关设备信息，完成预览、控 制、回放、接警、处警等操作。 POE 模块 交换机 2.1.2 软软件部分件部分 由于监控系统组网结构日渐复杂，覆盖范围也变广，需要软件平台进行统一管理。平 台的物理载体是管理服务器、流媒体服务器、解码服务器、控制端（客户端软件） 。建设项 目共计 3 台服务器，同时承担显示输出、存储服务、流媒体服务以及管理服务，经过科学 估算扩容容量，管理服务器的接入数量已经采用余量设计(不增

14、加服务器的情况下，最多支 持 48 路监控)，符合用户后期扩展需要，可直接将未来扩展的设备添加至管理服务器即可， 无缝衔接。 软件平台能实现设备管理、图像预览、云镜控制、录像及回放、用户及权限管理 。 10 第 3 部分 数字高清与模拟摄像机的对比 什么是模拟摄像机？什么是模拟摄像机？ 模拟摄像机模拟摄像机：前端采用隔行扫描感光器将光信号转换成模拟电信号，接着由 DSP 进 行 A/D 转换与色彩处理后，再做 D/A 转换，最后调制成 PAL/NTSC 制式电视标准视频信 号输出。 什么是传统的网络摄像机？什么是传统的网络摄像机？ 传统的网络摄像机也就是模拟摄像机内部嵌入了视频服务器的 IP

15、模块，也就是“模拟 摄像机+单路视频服务器” ，它的画质和模拟摄像机一样，无法超越数字摄像机。 什么是数字摄像机？什么是数字摄像机？ 数字摄像机，前端多数采用的是百万像素 CMOS 感光器，由百万像素 CMOS 将光信 号转换成数字信号，然后由 DSP 进行图像处理与压缩，最后将压缩视频通过网络输出 。 注：亿维锐创的百万高清摄像机就是采用了数码相机里 500 万像素感光器与 DSP，制成了 安防行业摄像机，让安防监控的画质如数码相机般清晰。 1.清晰度对比清晰度对比 彩色模拟摄像机采集垂直分辨率，由于在制定电视制式时考虑到视频带宽和其他技术 条件的限制，PAL 制式下 625 扫描线，包括了

16、 50 行左右的逆程线，实际有效扫描线为 575 线，目前最高达到 540 线左右已经是极限了，分辨率上比较，模拟摄像机接入后端监控录 像设备，分辨率最高为 4CIF 或 D1，约 40 万像素， 11 而数字摄像机则可以高达百万像素。 2.扫描方式对比扫描方式对比 数字高清摄像机采用逐行扫描，每一帧图像均是由电子束顺序地一行接着一行连续扫描 而成。而模拟摄像机则采用隔行扫描，隔行扫描的行扫描频率为逐行扫描时的一半,隔行扫 描会带来许多缺点，如会产生行间闪烁效应、边沿锯齿化等不良效应.隔行扫描会导致运动 画面清晰度降低 。 假如开车的就是盗车贼，那么快速运动下状况下，隔行扫描根本无法录下盗贼的

17、任何特征。 3.视频处理对比视频处理对比 模拟摄像机输出模拟视频信号到后端 DVR 等设备。DVR 通过最前端的 DECODE（采集芯 片）将模拟信号转成数字信号，首先得到的是 half D1 分辨率画面, 那么 DVR 常常用的比 较多的是 CIF 和 D1 的分辨率，那么 D1 和 CIF 的分辨率是怎么形成的，会给清晰度带来怎 样的影响？ 分辨率简称分辨率像素 D1720 X 576 (704X576) Half D1720 X 288 CIF352 X 288 QCIF176 X 144 说明：704X576(4CIF)是由 D1 画面各在左右裁剪掉 8 个像素形成，通常 4CIF 也

18、常常被称 为 D1。 D1 : D1 是由两幅不同时刻奇场与偶场的 Half D1（720X288)分辨率画面组合而成，如果画 面静止,接收了 2 副奇偶场(Half D1)画面 ,从而拼成(D1)的画面,不会有不良影响.但是一旦画 面有运动物体,一副 D1 采用两幅不同时刻的 Half D1 拼成，会有严重锯齿现象,为了消除锯 齿,所以就要对 D1 画面做反交错图象加工处理 ,在加工的过程中会大大损伤视频清晰度， 导致 D1 清晰度远低于理论值。 12 CIF : CIF 的画面是由 Half D1 将横向的 720 压缩一半形成 352,从而得到 352X288，CIF 画 面的形成过程视

19、频损伤较少，这就是为什么常常有人说 D1 清晰比 CIF 高的不明显。正因如此市场上的 DVR 还是以 CIF 录像占主流。 D1 的弊端与烦恼的弊端与烦恼 1. D1 录像的码流与硬盘消耗量是 CIF 的 4 倍左右，几乎与 720P 数字高清相当。 2. 压缩 D1 画面所消耗的 DSP 资源也是 CIF 的 4 倍左右 3. D1 硬压缩卡或 DVR 主机的成本与价格是 CIF 硬压卡或 DVR 主机的 3-4 倍 D1 比 CIF 画质提升不大,但付出的代价是惨重. 而数字摄像机的 720P 只比 D1 高了 1.6 倍,画质却能感觉到巨大提升 数字摄象机的视频处理数字摄象机的视频处理

20、 数字摄像机采用逐行扫描，后端是完整的一帧接一帧图像采集.它无需将不同时刻奇偶 场画面拼接合成视频，无需为了消除锯齿进行视频的反交错处理，清晰度没有受到损伤， 数字摄像机最后输出给后端混合 DVRPDVRPC 电脑的是已经压缩过的数字视频，无需视 频采集芯片再进行 A/D 转换，直接由后端设备存储起来，不需要占用不需要占用 CPU 或或 DSP 资源去资源去 压缩视频了压缩视频了，从而节省了处理器资源，减低了对后端设备的配置要求。 4.色彩还原度对比色彩还原度对比 模拟摄像机模拟摄像机输出的是复合模拟视频信号，当信号传输到后端 DVR 等设备时，DVR 前 端的视频采集芯片，除了模数转换，还要

21、进行梳状滤波处理，也就是亮色分离，由于色度 信号和高频的亮度信号占用了相同的频带，所以，在采集芯片中将它们分开比较困难，很 难还原出与原始视频一致的色彩，导致画面容易出现杂色与斑点画面容易出现杂色与斑点，而数字摄像机就不会有 这种烦恼，色彩可以做到更加逼真。 5. 模数转换对比模数转换对比 通过下面的模拟与数字摄像机工作原理图对比 13 通过前面的模拟与数字摄像机工作原理对比，我们发现，模拟摄像机自感光器视频输出后， 最终到达 DVR 等后端主机设备，总共要发生 3 次模数之间转换，而每次转换都会导致画 面质量下降。 数字摄像机的前端感光器输出为数字信号，后面不发生反复 AD 转换，而是直接压

22、缩与处 理无视频损伤。 6.布线对比布线对比 传统模拟摄像机如果集成了 PTZ 等控制与声音，那么在布线方面就非常繁琐。视频线， 音频线，电源线，控制线都是独立的，布线工作量大，并且布线成本高，而数字网络高清 摄像机则可以将视频线，音频线，电源线，控制线 4 合为 1，采用一根网线传输，布线简 单，同时大大降低了布线成本与难度。 7.视频传输对比视频传输对比 传统模拟摄像机输出为模拟信号，长距离传输容易衰减，并且易受到电磁干扰，图像质量 受影响。而数字高清摄像机则以数字信号方式传输，无论是多长的传输距离，传输过程都 没有干扰烦恼与衰减，视频传输无损伤。 14 无干扰 对比总结对比总结 监控摄像

23、机分析对比监控摄像机分析对比 IP 系统系统模拟系统模拟系统 成本成本 安装简便，节约布线；安装简便，节约布线； 运作费用，中心控制，硬盘记录，运作费用，中心控制，硬盘记录， 通过网络存储，集中维护与操作；通过网络存储，集中维护与操作； 系统拓展，在网络上直接加网络摄系统拓展，在网络上直接加网络摄 像机像机 同轴线，安装困难；同轴线，安装困难； 运作费用，本地录像，模拟磁带记录，在运作费用，本地录像，模拟磁带记录，在 前端各点维护与操作，常换磁带；前端各点维护与操作，常换磁带； 系统扩展工程庞大。系统扩展工程庞大。 系统扩展系统扩展单一系统可覆盖广阔区域；单一系统可覆盖广阔区域； 便于拓展，只

24、要便于拓展，只要“接入和使用接入和使用” 点对点；点对点； 系统连接复杂混乱。系统连接复杂混乱。 用户接入用户接入通过网络远程接入监控通过网络远程接入监控无远程接入，本地监控无远程接入，本地监控 运作和管理运作和管理远程监视和控制；远程监视和控制；无远程监视和控制；无远程监视和控制； 摄像机品种 数字摄像机 模拟摄像机 传统网络摄像机 最高分辨率 百万像素 D1/CIF 清晰度 高 较低 最低 扫描方式 逐行扫描 隔行扫描 电视制式 无 PAL/NTSC 混色现象 无，亮色完全分离 色彩与亮度信号混杂，产生色斑 视频输出 RJ45 数字视频输出 BNC 模拟视频输出 RJ45 数字视频输出 A

25、D 转换 1 次（感光器内部） 3 次 4 次 传输干扰 无 有 无 布线 易 难 易 线材成本 低 高 低 后端录像设备 混合 DVR,PDVR, NVR,PC DVR,DVS,NVR NVR,PC 15 IP 监控系统与模拟系统对比监控系统与模拟系统对比 技术优势：技术优势： 网络无缝连接，可多人通过上网电脑或手机同时浏览，监看不受时间、地点的限 制； 数字化系统，画质清晰，远超 CCTV 系统的图像品质，分辨率最高可达到 19201080 的顶级高清效果； 监控功能强大，并可集成智能辨识、搜索及分析等功能强大的高科技技术； 录像文件管理及存储容易，可同时支持异地备份； 准 IPV6 技术

26、，安装简单容易，可根据需要选择无线网络或网络供电； 利用目前成熟的网络基础，无需增加额外的布线，大大降低总体综合成本； 通过网络远程记录（硬盘磁带）通过网络远程记录（硬盘磁带）使用模拟磁带在前端记录和维护使用模拟磁带在前端记录和维护 质量质量图像记录无衰减；图像记录无衰减； 使用数据库，记录数据便于检索；使用数据库，记录数据便于检索； 远距离传输图像信号损失很少。远距离传输图像信号损失很少。 图像记录有损失；图像记录有损失； 远距离传输图像信号损失大。远距离传输图像信号损失大。 智能智能用软件处理数字信号实现不同应用用软件处理数字信号实现不同应用无无 模拟摄像机网络摄像机数字高清摄像机 图像传

27、感器CCDCCD+DSPCOMS+DSP 成本低高中 网络功能无法远程控制管理可以实现远程控制管理可以实现远程控制管理 智能无软件处理数字信号实现 不同应用 软件处理数字信号实现不 同应用 安装安装需要视频，音频， 电源线 网线传输网线 传输，支持 POE 供电 扩展性扩展性差，费用很大可实现扩展可实现扩展 视频压缩格式无MPEG-4/H.264MPEG-4/H.264 视频分辨率水平最高 600 线（一 般 420 线550 线） 水平最高 600 线（一般 420 线550 线） 19201080(1080 高清)或 1280720(高清) 最低照度彩色 0.7-0.01 Lux彩色 0.

28、7-0.01 Lux彩色 1.0LUX 特殊环境摄像机 宽动态，强光抑制摄 像机 宽动态，强光抑制摄像 机 无 扫描制式隔行隔行逐行 DSP无海思，安霸，飞利浦TI 的芯片 16 操作简单，扩充及整合性高； 系统稳定，功能更新及系统升级简单方便，并可远程升级； 17 第 4 部分 系统详细设计 4.1 需求分析 1)能对管辖监控点的各个位置进行实行监控。 2)两级联网，权限由总中心统一分配。 3)能够进行数据传输、处理的同时完成通信、组网功能。 4)可在客户监控中心或客户端灵活设立数字矩阵，实现监控管辖监控网点的实时监控。 5)采用标准化的模块结构，软件的实用性、兼容性、扩展性、灵活性、可靠性

29、等基本的 网络管理系统要求。 6)领导观摩指挥功能，出现紧急事件后，领导可以在领导指挥席通过监控系统对现场进 行全面的观察，并指挥现场应对。 4.2 系统原理图 百万高清上墙解决方案系统图一 18 4.3 图像采集 作为监控系统的视频源头，摄像机对整套监控系统起着至关重要的作用。对摄像机的 基本要求是：图像清晰真实、适应复杂环境、安装调试简便。 1)图像真实清晰摄像机种类很多，其本源是内部核心部件“图像传感器+数字 处理芯片” ，针对不同的行业有完全不同的优化方案。比如：广播电视系统的图像 处理偏艳丽，这是符合观众的视觉需求。相对而言，视频监控系统对图像的要求 是真实还原，尤其是图像的色彩应与

30、现场一致，比如：人的肤色、衣着颜色、车 辆颜色等。其次，图像清晰度主要取决于图像传感器线数，线数越高，图像解析 力越高，能获取更多的图像细节。此外镜头倍数也将影响用户捕获图像的景深， 广角取景能获取全景概况，长焦取景能获取人脸面部特征，因此，用户对图像要 求与使用场景密切相关。当然，在特殊场景下还需要特殊功能进行匹配，比如： 超低照度、逆光等等。 2)适应复杂环境与硬盘录像机、交换机所处环境不同，摄像机一般都置于风吹 日晒的环境下，天气变化都会影响摄像机的工作。耐高温、抗雷击、防水防尘等 应达到相关指标，摄像机应该能在恶劣环境下正常工作。室外摄像机护罩内应该 有加热、除湿等装置，防水防尘级别应

31、该达到 IP66，内部电路应该具备防浪涌保 护设计，抗 3000V 雷击。 3)安装调试简便摄像机多安装于难以摘取的位置，因此使用过程中的再度调试 是较麻烦的，增加维护成本。比如：摄像机安装倒像。摄像机应该提供 OSD 操 作菜单供用户远程调试及参数修改。此外，建议为摄像机由 UPS 集中供电以保证 电源洁净，防止串扰。 4.3.1 摄像机点位配置 监控点监控点数量数量备注备注 117*一楼 17 个带音频全数字摄像机 217*二楼 17 个带音频全数字摄像机 317*三楼 17 个带音频全数字摄像机 417*四楼 17 个带音频全数字摄像机 517*五楼 17 个带音频全数字摄像机 19 4

32、.3.2 高清摄像机 本项目我们推荐选用 YW7100HR-S 型摄像机，具体参数如下： IP66 防雨等级，带红外线功能，适合全天候工作。 Hi3512 处理器 内置 200 万像素 CMOS 传感器 支持 720P(1280*720)分辨率 全实时 PAL 25fps，NTSC 30fps 标准 H.264 Main Profile level3 视频算法/ MJPEG 可选 码流范围：1Mbps8Mbps(H.264)/1Mbps16Mbps(MJPEG 音频对讲、语音广播 内置 SD 卡，可最大支持 32GBSD 卡存储 选配 1 个 RS485 接口， 选配 1 路开关量输入，1 路

33、开关量输出 可选配无线 WIFI 为监控场所实现 24 小时全状态监控。 支持 POE 供电模式 4.4 压缩编码 4.4.1 比较压缩算法的方法 亿维锐创是业界第一家为全数字工控主机引入 H.264 编码算法的厂家，基于对监控行 业逐渐深刻的认识，我们针对监控本身的诸多特点对编码算法进行持续优化。考究产品的 压缩编码能力可以从以下三个方面一窥究竟： 1.超低压缩码率可能目前大部分用户都不太在意超低码率下压缩编码，原因是 大家在持续提升图像质量而不断增加码率。但是不可否认手机监控已经走入我们 的生活，在手机屏仅支持 QCIF 画质、无线通信带宽紧缺的现在，能以 64Kbps 甚 至 56Kbp

34、s 作 QCIF 编码实现手机监控，是一种技术实力的体现。任何一部 IPC 的 子码流均可通过网络直接送往用户手机，实现手机监控。 2.主流压缩码率按照逻辑辨证法看待事物，实现同样画质的图像，谁的消耗少 20 证明谁的技术更胜一筹。在保证 FULL D1 图像解析度的条件下，使码流更低是追 求的目标，而且还需使得 DSP 运算能承受代码的复杂度。对用户而言，呈现的回 放分辨率是 FULL D1，而需要超过 2Mbps 甚至 8Mbps 的码流显然是在浪费网络 带宽和存储空间。可以利用 1.5Mbps 码流编码出 FULL D1 画质，而我们向上支持 到 8Mbps 的码流是为未来高清编码作预留

35、。 3.高清压缩码率目前亿维锐创提供的 130 万像素网络摄像机就体现了全实时高 清压缩编码的实力。相对于 FULL D1 画质，图像尺寸和分辨率提升约一倍，码流 应该需要 4Mbps，经过对 MPEG4 编码算法的不断优化，目前利用 3Mbps 码流可 完成百万像素全实时编码。 综上所述，评价一种产品的编码能力并不能仅从编码码率、图像分辨率去片面比较， 而是需要综合考量的。 4.4.2 压缩编码特点 经典架构经典架构 我们选择 RISC 芯片（ARM）完成主控，DSP 芯片完成编码运算。选用的 ARM 归属于 E MPU（嵌入式微处理器） ，针对监控系统的专有性对保留其相关功能，裁剪 无用功

36、能，大幅减小系统体积和功耗。相对于某些基于 CISC 或者通用 CPU，在工作 温度、抗电磁干扰能力、可靠性等方面都做了增强，具备体积小、重量轻、成本低、 可靠性高等优点。 视频流编码要求编码芯片能胜任连续数据流的处理及高精度复杂运算，因此 DSP 器件是最优的选择。对系统结构和指令进行特殊设计，编码效率高、执行速度快。 业界首创的双码流技术业界首创的双码流技术 针对国内网络建设相对落后的环境，为了在录像数据和网传码流之间取得平衡， 我们开发了双码流技术。DSP 对同一路图像进行两次编码，主码流用于录像，选择高 分辨率、全帧率、最优图像质量，子码流用于网传，选择普通分辨率、非实时、普通 图像质

37、量。通过这样的设计，可以不需要用户去改建现有网络，省去额外的网络投资， 当然，该方式源于目前绝大多数用户实时监控的时间录像回放的时间，且实时监 控的强度要求不高。当并发访问数量激增时，任何设备都会出现瓶颈，没有哪个厂商 可以逃脱，但是我们采用了更能让用户放心的处理策略，即录像网传，主码流子 码流，简而言之，CPU 运转是优先保证录像的，确保有清晰完整的录像文件是可追溯 的。 若用户对实时监控的要求很高，也有充足的网络带宽满足全实时 FULL D1 监控的 21 需求，那么直接网传主码流即可。 动态编码技术动态编码技术 目前支持在编码过程中动态修改编码参数，而不需要重启设备，由此而衍生的 “事件

38、压缩”功能让用户更满意。据统计，监控录像有 80%属于无用数据，其中绝大 部分是录制静态画面，在过去以变码率方式来降低存储量。 “事件压缩”更加符合用户 需求，即用户希望“有用数据”是清晰的，对“无用数据”的清晰度要求不高。在判 决何谓“有用数据”时，经统计我们认为报警触发的录像、移动侦测触发的录像，以 及未来智能分析报警触发的录像是“有用数据” ，因此利用“事件压缩”功能， “普通 数据”采用低分辨率、低码率进行录像， “有用数据”采用高分辨率、高码率进行录像， 编码参数的改变由设备自动完成。在录像质量和存储空间之间做了最好权衡。 4.5 传输系统 传输系统包括模拟传输系统和数字传输网络。前

39、者指各监控点的摄像机与全数字工控 主机之间的互联，由于 IP 监控的兴起，这部分的问题往往容易被忽视；后者指“全数字工 控主机交换设备监控中心”途径 IP 网络的传输过程。本着提升监控系统水平的原 则，以客观的角度阐述监控系统对传输系统的要求，以帮助用户充分利用现有设备、节约 投资。本系统全部采用数字网络传输系统： 4.5.1 数字传输网络 随着联网监控需求的兴起，模拟系统联网的局限性凸显出来，基于 IP 网的联网监控成 为主流趋势。与模拟传输系统相比，IP 网络受干扰的可能性较小，因此 IP 网综合布线在此 不再累述，请参见工程商的综合布线文档。下文将描述网络视频监控系统对网络提出的要 求，

40、以及部分与用户息息相关的网络技术对网络视频监控的影响。 带宽和吞吐量带宽和吞吐量 对网络视频监控而言，带宽是最基本的要求，带宽表示运输数据的电路容量，通常以 比特/秒来表示。考虑 IP 包涉及包头包尾开销，按 25%计算，单路 CIF 画质按 512Kbps0.75=683Kbps 预留带宽，单路 D1 画质按 1.5Mbps0.75=2Mbps 预留带宽，若 用户采用非对称传输方式（如 ADSL） ，带宽指上行带宽。 【例】若用户将建设 500 路监控系统，每路支持 D1 画质（2Mbps 码流） 。若采用网络集中 存储，将至少规划万兆核心交换机，这将会给用户带来巨大的网络投资，因此我们不建

41、议 用户采用网络集中存储。 22 除带宽量化要求以外，IP 网采用包交换的固有缺陷是逻辑链路、带宽争用，网络下载 等业务占据大量网络带宽，网络流量突然增大导致关键数据无法及时传输，交换机的交换 能力不能保障正常通讯，视频监控数据包大量丢失，视频图像出现马赛克、画面停顿。我 们建议用户将监控系统与业务系统物理隔离或者逻辑隔离，交换设备应具备带宽管理等 QoS 策略，确保为监控系统提供可靠的网络链路和带宽。可避免突发流量导致的监控画面 失真、设备掉线、马赛克画面、响应迟缓、帧丢失等等。 但是用户似乎忽视了一个问题，在带宽保证的前提下，传输质量不一定就高，根源就 是交换设备的吞吐量，指单位时间内无错

42、误传送的数据量，单位是分组/秒（pps） 。典型模 型如下： 实际测试环境下，当负载超过容量（带宽）时，吞吐量下降，TCP 包重传次数加大， 网络节点出现拥塞，丢包率上升，恶性循环，因此在选择交换设备时，吞吐量依旧是一个 需要注意的参数。 网络延迟和时间抖动网络延迟和时间抖动 数据包延迟不一致，将导致图像与声音不同步。而数据流的包丢失和包失序将导致图 像与声音抖动。当丢包率为 1%时，图像可能出现“发虚”现象，声音开始出现停顿；当达 到 2%3%丢包率时或 200ms 的时间抖动将导致视频信号无法传输。 上述问题是用户在使用过程经常受困的，造成“延迟”的因素有： 设备延迟：编码设备的编码延迟、

43、交换设备的交换延迟、解码设备的解码延迟。 发送延迟：编码设备将数字数据放到传输线上的所需时间。 传播延迟：信号在电缆或光纤中传输延迟，其传输速度约为真空中传播速度的 2/3。 可以看出，仅仅标称某一部分的延迟很小并不能完全决定整体延迟，因此，我们愿意 配合用户调节编码延迟、解码延迟，而用户自身应注意交换设备及交换链路的延迟。但减 小延迟在网络拥塞时将损失视频流畅性，因而建议用户根据自身具体使用要求进行多方面 23 同步调节，以达到理想要求，迷信“优秀的网络设备无所不能”并非可选之举，实事求是 的态度和为用户着想的理念更容易赢得尊重。 网络设计及规划网络设计及规划 一个良好的网络设计和长期规划将

44、对持续的视频监控系统产生深远影响。网络至下而 上建设应该是具备层次化的，能清晰明了地辨别接入层设备、会聚层设备、核心层设备。 网络平面应该是折叠式的，分支与分支之间的建设是相同的，以便维护人员到任何一个点 都能迅速开展配置维护工作。网络核心层部分应该是具备冗余的，以防止断链后服务器停 止响应。出于安全考虑，网络设计是应该没有后门的，以防止恶意侵袭。网络规模是可扩 展的，新入设备只影响与其挂接的交换设备，规模扩展至 23 倍，核心设备是无需变更的。 网传性能网传性能 亿维锐创是业界第一家为全数字工控主机加载网络功能的厂商，即 Net 全数字工控主 机是全数字工控主机和 DVS 的复合体。每台 N

45、et 全数字工控主机提供一个 100M/1000M 全双工/自适应以太电口（RJ45） ，我们建议用户选用 STP 屏蔽双绞线连接交换设备。随着 视频监控网络化的日益广泛，我们在不断革新网络传输性能，目前更新的软件将网口吞吐 量从 24Mbps 提升到 64Mbps，并且研发工程师还在不断优化。如同交换设备一样，从上图 可知，过量突发访问将导致设备压力，我们的应对策略是：系统资源优先保证 Net 全数字 工控主机的本地录像，如果系统资源不足，会降低网传性能。选择这样的策略是出于现阶 段录像对监控系统重要性是首要的，而且我们相信用户能很好的接受这样的策略。 组播技术组播技术 为了解决突发访问量与

46、设备压力之间的矛盾，我们提供两种解决办法：组播和流媒体 传输，二者均有各自优缺点。 单播传输方式典型示意图如下所示： 网络压力集中在数据源段，提供服务的设备承受最大负荷，因此若并发请求激增（触 24 发条件） ，将导致 Net 全数字工控主机的响应能力降低，用户直观感受是图像质量不能满 足要求。组播技术的出现很好地解决了这个问题。组播传输方式典型示意图如下所示： 对比单播示意图，我们清晰地看到每条传输链路上同样的数据流只传输一路。它控制 网络流量，充分减轻服务器的负荷，减少网络中的冗余流量。从某种角度来讲，组播技术 是最优的传输方式，但是深入其实质不难发现在目前的网络环境中，组播只是一个“看上

47、 去很美”的技术。因为： 1)组播采用“尽力投递”的方式，基于 UDP 传输，报文丢失是不可避免的，组播应 用程序不能依赖组播网络进行可靠性保证。表现形式为视频图像出现马赛克。 2)不具备拥塞避免机制，缺少 TCP 窗口机制和慢启动机制。表现形式为控制球机延 迟很大。 3)类似 Assert 机制和 SPT 切换机制可能会造成数据包的重复。表现形式为同一幅图 像出现两次。 4)组播协议某时会造成报文到达的次序错乱。表现形式为后一幅图像先呈现。 为了防止组播流全网泛滥及平均三分钟一次的剪枝过程（PIM-DM 协议自身固有缺陷） ， 大部分厂家都选择了 PIM-SM 组播协议。PIM-SM 工作原

48、理示意图如下所示： 25 从上图不难看出客户端的请求经过 RP 转向数据源，而数据流也必须从数据源流经 RP 点再发送给客户端，因此 PIM-SM 中一个重要点在于“会聚点（RP） ”的选举，RP 点的可点的可 靠性更成为隐患，一旦靠性更成为隐患，一旦 RP 宕机，所有访问将失效宕机，所有访问将失效。 为了提高 RP 点可靠性，大部分厂家在网络中选取若干 RP 点，再配合 Anycast RP 对 RP 点实现备份和负载分担。如下图所示： 但是该方式只适合单域组播只适合单域组播，而监控系统往往是多域的，还伴随用户目前的网络设备网络设备 并不完全支持组播技术。并不完全支持组播技术。为了解决该问题

49、，往往需要配合隧道（MBGP&MSDP） ，适用于 骨干网不支持组播技术的环境，促使组播流量对骨干网络是透明的，如下图所示： 26 可是缺点在于 RP 节点之间既要支持节点之间既要支持 PIM-SM，还要支持，还要支持 MBGP 和和 MSDP 隧道，配隧道，配 置和管理繁琐，对设备要求高，需要用户购买昂贵的网络设备！置和管理繁琐，对设备要求高，需要用户购买昂贵的网络设备！为了解决这个问题，大部 分厂家选择 PIM-SM 和隧道（PIM-DM）的互作用，它不再要求骨干网络支持 PIM- SM、MBGP 和 MSDP。如下图所示： 很遗憾，又回到起点问题：RP 节点之间的组播流量以 PIM-DM 方式传输，将定期扩将定期扩 散，造成骨干网络的带宽浪费。散，造成骨干网络的带宽浪费。 综上所述，虽然我们的设备能很好的支持组播，但是在用户