城市高清网络视频监控系统
一、概述
随着2004年底第一批平安城市的建设到今天，视频监控系统历经多次变革转换，已经全面步入数字化、网络化、高清化、智能化的阶段，众多安防行业知名厂商都已经或者准备好了推出具备自己特色的高清网络视频监控解决方案。传统的前端模拟摄像机加网络视频编码设备的方式注定将会被逐步淘汰。这其中的主要因素有前端摄像机清晰度的限制，也有后端压缩设备的压缩分辨率难以继续在原有方案上得到较大的提升，许多终端用户也一直在寻找更清晰的、更智能化的、更简单化的视频监控系统解决方案。
基于较强的研发实力和技术积累，在众多的城市视频监控项目应用中，德兰正创公司根据用户这一需求不断探索总结，开发出了一系列的高清网络摄像机。高清化、数字化、网络化的摄像机出现在视频监控领域的舞台上，所带来的视觉上的震撼效果在以前的视频监控系统中是不可想象的。同时智能分析厂商也迅速抓住了这一机遇，开始将自己的分析模块整合到高清视频监控系统中，高清摄像机给智能分析提供了比传统画质高出几倍的清晰图像源，使得智能分析的准确性以及功能性都将得到更广泛的认同。相信在不久的将来，高清网络智能摄像机将会出现在大街小巷，屋里屋外了。
高清网络视频监控所带来的革命性冲击，将视频监控行业带上了一个新的台阶，城市视频监控系统作为一个巨复杂的系统，其终极目标也是高清化、网络化、智能化，而百万像素网络视频监控系统将改变传统平安城市视频监控的系统结构模式。现就德兰正创公司2010年在某城市实施的高清网络监控实际案例来分析城市高清网络视频监控系统的解决方案。
二、某城市高清网络视频监控项目背景
某平安城市的重点区域进行高清网络视频监控部署，该平安城市有21个派出所，总共500个高清视频覆盖点位，通过运营商的光纤传输资源将500个点位的高清网络视频信号进行汇聚和传输，以及承载各个派出所和其他相关部门的业务访问需求。整个系统采用统一集中管理与多点访问的方式来进行架构，实现资源整合的最大化和平台管理的集中化等要求。整个解决方案可分为前端监控资源采集、监控资源接入、联网集中管理平台、图像资源存储以及图像资源共享平台建设等部分进行详细设计。
三、高清网络视频监控系统设计
1、平安城市系统架构
高清网络视频“平安城市”系统的架构按区域进行划分，比如各个派出所辖区，并成立分中心，本解决方案针对某城市的高清点位覆盖区域进行汇聚，各区域的网络摄像机通过电信光线传输资源汇聚到分中心，通过分中心与总中心的主干专网将监控资源传输回总中心，在总中心完成视频存储、转发以及图像浏览等视频处理；然后各派出所分中心通过专线到总中心的业务承载平台进行访问；各派出所和其他部门通过IP视频专网到总中心的用户验证目录服务器进行授权验证，合法用可获取相关视频资源以及访问存储服务器调取录像资料等。
高清网络视频监控系统拓扑图
2、前端监控资源采集平台设计
前端监控资源采集主要是指现场的视频图像采集，除此之外还可能包括音频采集和报警探测器的信号接入等。德兰正创数字技术有限公司的高清网络数字摄像机比如720P，1080P等可具备百万或者是两百万像素的视频采集编码能力，通过目前最先进的H.264编码标准和我公司核心的视频编码优化算法解决了高清视频图像和低码流共存的视频采集编码的难题；而且前端的高清网络数字摄像机具备音频输入输出接口以及1组报警输入输出接口，可实现现场监听、双向语音对讲、探测器联动等辅助监控功能，这些所有信号都通过网络摄像机进行编码后转换成网络数字信号进行传输；而且前端高清网络摄像机具备其高度集成化设计满足了平安城市中不同监控区域的多样性要求。
某平安城市高清网络视频监控系统针对目前平安城市建设的现状，大胆运用最新最先进的监控设备和管理平台，对全城区的重点交通路口、街道、重点公共场所、政府机关单位等地方部署高清网络数字摄像机实施高清视频监控。高清摄像机的部署还涉及到镜头的选用，本次解决方案全部采用固定监控，镜头可根据监控场合进行选择。光线变化较大的地方可采用自动光圈镜头，需要大范围监控的地方可选用广角镜头，需要进行重点细节监控的目标采用大焦距镜头进行近距离监控。具体如何选用可根据现场的实际情况进行选择，高清摄像机选配镜头还要注意一点的是建议选择1/2寸的百万像素镜头。
3、高清网络摄像机的接入
对于“平安城市”工程来说，前端各个点位的高清网络摄像机接入不是难题，目前像中国电信等通信运营商都有丰富的传输资源和高覆盖率的汇聚节点。由于德兰正创公司的高清网络数字摄像机具有在低码率下进行实时高清视频编码的特点，并不会对传输资源产生过高的要求，就目前来说传统D1分辨率的网络视频监控每个点需要占用≥1Mbps的带宽，而我们的高清网络数字摄像机只要有不小于2Mbps的带宽就可以传输30帧/秒、720线逐行扫描的实时高清视频信号。这个特色功能无疑是我们的高清网络数字摄像机能够走向实际应用的一个重要原因之一。高清网络数字摄像机具备的10/100Mbps自适应RJ45端口可以和任何标准的网络接入设备进行对接，而且其内置的强大的网络功能满足了“平安城市”等大型网络视频监控系统的管理需求，同时也满足了其架构的灵活性的要求。
4、集中管理平台解决方案
联网集中管理是网络视频监控的一个重要功能之一，在高清网络视频监控系统中同样如此。联网管理在一般可分为集中管理认证和多级多终端访问，数量众多的网络摄像机直接通过传输系统传回到“平安城市”指挥中心汇聚并进行集中管理，而其他下属片区的派出所分中心和其他相关的单位需要得到授权后到指挥中心访问“平安城市”系统的相关服务器并获取资源。
由于视频数据流的传输特性不仅考网络交换设备的性能，更对为整个系统提供各种服务的管理平台服务器的性能是个考验，因此一套性能可靠的、服务功能强大的、基于模块化的高清网络视频集中管理平台是“平安城市”高清网络视频监控系统工程最重要的组成部分之一。德兰正创公司VMC视频集中管理平台需要对整个网络视频监控系统进行有效管理，同时能够承载各种不同的业务访问需求；集中联网管理平台的示意图如下：
5、用户验证目录服务
用户目录管理服务模块是大中型网络视频监控平台系统中最重要一个核心组件，平台中的集中管理控制的模块、其他服务模块以及相关业务终端都要到用户验证目录服务模块这里进行用户访问认证、授权和获取信息参数。它可承担设备（或节点）的目录树管理服务，前端节点所有的摄像机、报警器和后端监视器统一编号；还提供用户和用户组的设定、浏览许可和权限分配， 以及整个系统的冲突检测。管理中心是基于用户验证为核心的系统，某个用户的权限和优先级一旦设定，则此用户不论是在网络中的哪个地方登录，也不论使用IE、客户端或是管理中心登录，或者是通过视频转发，那么它的权限都是相同的。同时每个前端网点的本地验证可以根据需要是否受联网监控中心的管理。大型联网系统中，中心用户验证目录管理服务器一般采用专业服务器来实施，这样可以保证用户验证目录管理服务器的稳定运行。
6、集中管理控制服务
集中管理&控制服务器,主要作为整套系统的一个管理控制服务器，通过这台服务器可以对前端设备以及其他后端平台服务器模块进行工作状态和网络状态的监测；可对前端设备和其他软件模块进行远程参数配置、维护和升级的任务；也能够和前端摄像机进行双向语音对讲和监听等；可调用任意一个点位的图像以及其他辅助管理服务器功能。目前本解决方案设计在平安城市指挥中心配置一台集中管理控制服务器。
7、高清视频集中存储
德兰正创公司根据是高清网络视频监控系统的需求所配置的企业级的视频专用存储服务器IPSAN满足了“平安城市”高清网络视频监控系统的存储要求。
8、流媒体转发服务
对于高清网络视频监控系统来说，如何解决多路数视频管理、多用户访问、多业务终端承载一直是网络视频面临的难题，德兰正创公司针对网络视频监控的特点，结合多年来从事网络视频监控的宝贵经验，成功推出了稳定性极强的高清网络视频流媒体转发服务模块，将这个转发服务模块部署到网络服务性能比较高的专业服务器上，可提供大型网络视频监控系统的视频数据访问服务，一般4核处理器，双千兆网卡负载均衡，3GB以上内存级别的专业服务器的网络吞吐能力在600Mbps左右，理论上可实现峰值300路高清视频转发服务，当然我们不建议服务器一直满负荷运行，时间一长肯定会造成系统不稳定，因此我们建议每台转发服务器的同时并发数控制在150路是比较合理的解决办法。
9、报警电子地图服务
在平安城市系统中，摄像机数量众多，节点众多，而且覆盖区域广泛，如果仅仅靠集中管理控制模块或者是其他监控终端来浏览视频图像资源和控制前端设备，是不利于发挥平安城市网络视频监控系统的网络化、数字化、简单化的基本理念的，需要通过GIS电子地图载入，将前端摄像机，乃至前端报警探测器等在电子地图上进行标注，通过点击电子地图上的点位标注图标调用该点的视频图像，而且还可报警系统集成到一起也可实现前端探测器报警点提示，并且能够自动联动附近关联的摄像机的图像在电子地图上进行现实显示；且摄像机本身具备的移动侦测功能也可向中心电子地图服务器进行联动提示。在高清网络视频监控系统中，通过这些方式在配合前端高清摄像机的清晰图像可以快速定位某一个点位的摄像机，当发生可疑行为后可自动切换该点位的摄像机进行图像显示，而且由于采用的高清摄像机，可以对被监视区域进行清晰的监控和录像存储，杜绝传统网络视频的监控系统的预览还可能看得清楚，但回放却经常让人头疼的尴尬局面。在平安城市系统的指挥中心配置一台报警电子地图服务器，还可通过大屏显示系统来显示，不管从功能上还是从系统的先进性上都会有很好的体现。
10、网络虚拟数字矩阵服务
网络虚拟数字矩阵可实现视频连接、轮巡、任意监控点音视频的实时调用、多路视频组切和轮巡、远程PTZ云镜控制、报警视频切换强大的矩阵功能。
四、资源共享平台建设
资源共享平台即“平安城市”指挥中心各个监控终端比如显示系统、客户端终端、其他业务终端、图像资源在专网上传输到各辖区分中心以及其他相关机构等。
1、显示系统
整个系统采用全数字架构，如果从节约成本和显示灵活性等方面考虑可直接采用网络虚拟数字矩阵的方式来实现电视墙显示系统，数字矩阵在前面有介绍就是直接采用PC服务器进行数字视频软解码，通过软件的方式实现多画面显示和切换，轮循等功能；当然也可配置高清视频解码器将高清数字视频信号还原成高清模拟色差分量信号送到支持高清分辨率的液晶电视机进行显示，也可由这二者结合来组成；还可采用支持高清分辨率的拼接墙显示技术来扩展显示系统。
2、监控终端
监控终端主要是平安城市指挥中心一些其他的操作人员通过PC客户端进行图像调用，资料检索以及其他方面的操作的终端服务器。
3、分中心以及其他机构访问
为了能让公安系统、政府机构以及其他的执法机构等更多的用户访问平安城市系统，德兰正创公司的高清网络视频监控管理平台提供C/S或者是B/S两种访问接入模式，两者都通过网络接入设备与平安城市系统专网接驳，通过平安城市系统指挥中心授权后，进行远程登陆访问，获取与该授权用户相关的信息资源。C/S模式具有丰富的操作功能和良好的人机界面，智能引导式操作，保证各分中心和其他机构的友好访问和进行快速资源查找定位。
