一、概述

　　1.1 项目概况

　　现在各地市的大学都普遍存在着校园面积大、场地分散，学生众多，校园周边的环境复杂等特点，随着近年来校园暴力事件和突发事故的增加，传统的人力巡查已不能满足校园安全管理的需求，越来越多的学校开始考虑通过校园网络视频监控系统的实施来建设平安校园。本系统监控采用数模结合的监控方案，前端采用模拟摄像机作为信息采集源，后端采用网络硬盘录像机进行存储，实现模数转换，接入大楼网络，管理便捷，实现简单。

　　1.2 设计原则

　　在本方案设计时，秉承以下设计原则：

　　1. 实用性

　　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求，同时考虑未来发展需求，避免追求系统的超前性，以减少不必要的投资。

　　2. 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. 先进性

　　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，并通过软件升级即可实现更多新功能，充分保护用户的投资。

　　4. 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、易维护性

　　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用。

　　1.3 总体目标

　　基于实际需求要求和设计原则，“数字安防”子系统设计提出以下总体目标：

　　1. 系统采用数模结合方式进行组网;

　　2. 前端采用模拟球机+模拟摄像机+模拟半球;

　　3. 系统采用中心存储;

　　4. 全网内设备的远程状态监控及集中管理功能;

　　5. 授权与安全认证;

　　6. 海量资料存储及检索。

　　1.4 设计依据

　　·《防盗报警控制器通用技术条件》 GB12663-90

　　·《中华人民共和国公安部行业标准》 GA27-92

　　·《民用闭路监控电视系统工程技术规范》 GB50198-94

　　·《安全防范工程费用概预算编制办法》 GA/T 70-94

　　·《视频安防监控系统技术要求》 GA/T367-2001

　　·《安全防范工程程序与要求》 GA/T75-94

　　·《安全防范系统通用图形符号》 GA/T74-2000

　　·《安全防范系统验收细则》 GA 308-2001

　　·《入侵探测器通用技术条件》 GB 10408.1-89

　　·《防盗报警中心控制台》 GB/T 16572-1996

　　·《工业电视系统工程设计规范》 GBJ115-87

　　·《公安部安全技术防范工程标准》

[NextPage]

　　二、系统总体设计

　　2.1系统需求分析

　　根据客户需求及现场实际情况，对本项目需求分析如下：

　　1、 建立一套数模结合的监控方案，前端采用红外枪机摄像机+中速球机+红外半球摄象机+宽动态摄象机;

　　2、 传输方式采用视频线直接将前端数据接入中心进行存储、解码;

　　3、 采用网络硬盘录像机进行集中存储;

　　4、 中心机房布置电视墙服务器控制解码上墙;

　　5、 监控中心布置电视墙进行显示控制，采用数字矩阵解码上墙;

　　2.2系统拓扑图

　　图1监控系统拓扑图

　　2.3系统分析

　　2.3.1硬件部分

　　本系统由前端：模拟红外摄像机、中速球机、红外半球摄象机、宽动态摄象机。监控中心：网络硬盘录像机、解码器、电视墙、电视墙服务器(PC主机+控制软件)、客户端等组成。

　　·摄像机

　　根据监控场所的需要，选择模拟红外摄像机、红外半球、模拟中速球机、宽动态摄象机。采用模拟接入。

　　·网络硬盘录像机

　　根据集中存储、集中管理的设计理念，同时前端接入都为模拟摄像机，选择网络硬盘录像机作为编码存储设备。

　　·解码器

　　以硬解码方式将从前端获取的视频码流解码输出至电视墙。部署1台16路解码器。

　　·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。

　　2.3.2软件部分

　　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、接警处警等功能。

　　2.4系统特点

　　2.4.1成熟可靠

　　采用DVR作为编码存储设备，是该系统的核心设备，经过多年工程项目实践，为目前稳定性最优秀的解决方案之一。它既可帮助用户改造旧有模拟监控系统向数字网络监控系统平滑过渡，又可建造全新的数字网络监控系统。海量数据分布保存在DVR内，该存储策略从根本上减轻用户网络压力，降低用户需要改善网络环境的投资，仅在远程预览回放时才占用网络带宽。DVR压缩录像，录像码流不受网络通断、波动的影响，确保录像文件完整性。

　　2.4.2清晰画质

　　摄像机采用SONY高性能CCD感光芯片，具备高解析度、色彩还原度、饱和度，支持540线及以上超高清画质，保障前端视频源的清晰性。以先进的H.264压缩算法确保监控实时画面、录像画面均最高可达Full D1画质。

　　后端采用海康威视解码器支持输出Full D1画质。

　　因此，从画面采集、压缩编码(网传、存储)、解码上墙整个系统而言，各部分均保证了D1画质，做到了真正地高清晰系统。

　　三、系统详细设计

　　3.1 前端采集部分

　　3.1.1前端摄像机要求

　　前端摄像机是整个安全防范系统的原始信号源，主要负责各个监控点现场视频信号的采集，并将其传输给视频处理设备。监控前端的设计将结合大楼实际监控需要选择合适的产品和技术方法，保障视频监控的效果。

　　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。有些环境下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。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。

　　3.1.2前端摄像机选型

　　红外抢机摄像机：WH-2131-P-IR3

　　主要特性

　　·采用高性能SONY CCD

　　·分辨率高，图像清晰、细腻

　　·低照度，0Lux With IR

　　·支持自动彩转黑功能，实现昼夜监控

　　·符合IP66级防水设计,可靠性高

[NextPage]

　　3.2传输部分

　　3.2.1传输线缆选型

　　监控系统中，视频信号的传输是整个系统非常重要的一环，这部分的造价虽小，但关系到整个监控系统的图像质量和使用效果，因此要选择经济、合理的传输方式。目前，在监控系统中最常用的传输介质是同轴电缆、双绞线、光纤等方式，对于不同场合、不同的传输距离，应选择不同的传输方式。

　　1) 视频监控同轴电缆传输

　　信号传输带宽为50Hz～4MHz，传输距离在200m以内时，可选用SYV75-3同轴电缆;传输距离在500m以内时，可选用SYV75-5同轴电缆。

　　2) 视频双绞线传输

　　视频双绞线基带传输是用5类以上的双绞线，利用平衡传输和差分放大原理。这种传输方式的优点是线缆和设备价格便宜，传输距离相对较远。

　　3) 光缆传输

　　常用的光缆传输是“视频对射频调幅，射频对光信号调幅”的调制解调传输系统。光缆传输技术是远距离传输最有效的方式，传输效果也都公认的好，适于几公里到几十公里以上的远距离视频传输。具体实施为普通视频线、控制信号线(附近监控点)到光端机发射端，通过光缆把视频信号传输到监控中心的光端机的接收机还原成视频信号进行监控和存储;控制信号通过光端机和光缆传输到前端设备，完成对前端云台、变倍镜头、高速智能球、其他联动设备进行控制。

　　根据三种传输方式的特性，在大楼的监控环境下，三类传输方式比较如下：

　　1) 图像质量

　　光纤>同轴电缆>超五类非屏蔽双绞线;

　　2) 传输距离：

　　光纤>超五类非屏蔽双绞线>同轴电缆;

　　3) 传输成本：

　　光纤>超五类非屏蔽双绞线>同轴电缆;

　　4) 施工和维护难度

　　同轴电缆>光纤>超五类非屏蔽双绞线;

　　在本监控系统中，用同轴视频线缆传输方式，将前端数据传输到后端进行存储、解

　　3.3监控中心设计

　　3.3.1监控中心组成

　　监控中心的设计主要包括显示子系统、存储子系统、矩阵控制子系统、服务器、管理设备等。

　　3.3.2显示子系统

　　3.3.2.1显示子系统简介

　　显示控制子系统主要为实现XXX监控中心对全网视频统一调用、控制及显示而设计的，实现对数字视频的远程访问、视频流接收、数字视频的解码显示和大屏幕视频显示控制等功能。以显示电子地图的形式，展示可用的视频资源，通过点击电子地图上视频标识的方式，查看该处的视频，以图形化的操作方式，实现了视频的统一调用及管理。

　　同时，电视墙的具体设计以及选用显示设备的数量应根据中心或平台实时监控的需要、监控系统规模而定，中心或平台应整体布局、按功能分区、保持美观协调。

　　3.3.2.2显示子系统功能

　　大屏可根据用户设置进行1/4/6/9/16画面分割显示，实现对所有监控位及相关设施视频进行统一调用、切换和控制的基本功能，兼容接入原有视频图像;

　　基于电子地图的视频资源展示功能，可以通过电子地图直观显示各视频资源的分布，并可以通过电子地图直接调用相关位置的视频图像;

　　视频轮巡功能，可以对大屏幕指定的显示单元预先设置轮巡列表，人工、自动触发视频轮巡功能;

　　可以通过键盘操作，控制云台置位和摄像机镜头的参数;

　　控制视频解码服务器视频流的连接，从而控制大屏幕显示图像的内容;

　　历史视频检索回放及智能检索，可以根据摄像机的属性、时间等条件检索回放存储的历史视频图像;

　　报警视频联动处置，可立即响应个监控点发送的视频报警信息，对报警视频进行实时查看、处置，并可以选择在大屏幕上显示。

　　3.3.3切换控制子系统

　　3.3.3.1数字矩阵工作方式

　　数字矩阵是数台多路解码器的集合，构成一个输出通道集合，每个输出通道对应一台监视器。解码器分为标清解码器和高清解码器，高清解码器可向下兼容解码标清码流。

　　控制中心向数字矩阵发送相关预览指令，从指定前端获取数据流，解码输出到电视墙。

　　控制中心还能向存储子系统发送检索指令，存储子系统将相关的历史码流推给数字矩阵，解码上墙。

　　单台高清解码器可解码4路HD 720p/200万像素高清码流，实现单画面显示或四分割显示。单台标清解码器可同时解码四路4CIF的视频图像。

　　图2矩阵工作方式示意图

　　3.3.3.2数字矩阵功能

　　·高清解码性能

　　高清解码器支持解码HD 720p、1280*960、1600*1200等多个高清编码格式。为未来高清系统升级已经预留解码资源，可实现无缝升级。标清解码器最高支持解码QCIF/CIF/2CIF/DCIF/4CIF等多个标清编码格式。

　　·全实时解码效果

　　预览和回放时，画面均可达到25fps全实时图像画质，随着系统的不断优化，未来将突破传统的25fps限制，达到更高的帧率，比如50fps。

[NextPage]

　　·优化的解码方式

　　针对数据源不同，可设置更合理的解码方式。当数据源为实时数据流时，可设置为实时性优先以降低延迟;当数据源为回放数据流时，可设置为流畅性优先以获得更清晰流畅的回放效果。

　　·单画面和四画面分割

　　目前业内首推支持高清视频四分割显示，更合理利用大尺寸的高清显示屏。

　　·拖拽操作

　　可将任意高清监控头拖拽至任意高清显示屏解码显示。可将一组监控头拖拽至一组高清显示屏解码显示。

　　·多种轮切效果

　　IP矩阵概念实现基于IP网络的轮切功能。多个高清监控头在1个高清显示屏中自动轮巡切换显示;一组高清监控头在一组高清显示屏中自动轮巡切换显示;轮巡间隔时间可由用户自定义。灵活的切换模式有利于提高监控有效性。

　　3.3.3.3数字矩阵优势

　　·高清图像质量

　　高清数字矩阵可无损地还原出原始编码图像的效果(与模拟系统不同，数字信号经过网络传输后，不会因传输距离、线路质量等因素受到干扰)。在标准的HD 720p分辨率格式下，还原出的模拟图像可实现大于700 TVL以上的图像效果，确保图像显示质量。与此同时，还能解码HD 960p、1600*1200的高清码流。

　　·易于搭建

　　高清数字矩阵采用成熟技术和产品，易于构建和维护;其次，数字解码器的视频输入是通过网络来完成，不涉及大量的模拟信号输入，其安装和管理都非常简便。

　　·易于部署

　　如上所述，高清数字矩阵的视频输入是通过网络来实现的，只要有IP网络的地方都可以部署数字矩阵，不受到信号传输距离的限制。

　　·易于扩展

　　前端高清网络摄像机的码流经过网络传输到高清数字矩阵后，经过解码还原为非压缩信号输出到电视墙。也就是说，只要能够接入网络的视频信号，均可作为数字矩阵的输入端。这与传统的模拟矩阵M×N的架构(例如128进16出矩阵，M=128，N=16)相比，其输入数量几乎是无限制的。

　　·易于管理

　　与模拟系统不同，数字矩阵系统是标准的IP网络模块，可接入统一的视频管理平台进行统一管理，其视频切换策略等均可通过电脑管理界面完成，不受到硬件的物理限制。而且通过管理平台可方便的实现其工作状态管理和在线保活等网管功能。

　　3.3.3.4解码矩阵选型

　　网络解码器：WH-2408-D

　　产品类型：音视频解码器。

　　视频解码标准：支持H.264、MPEG4图像压缩格式

　　视频处理芯片：DSP处理器。

　　型号 WH-2408-D

　　特别说明

　　·WH-2408-D支持16个CIF或8个4CIF或4个720P解码输出，主VGA支持1/2/4/9/16画面分割，其它VGA及BNC支持1/2/4画面分割

　　物理接口

　　① VIDEO OUT、AUDIO OUT 视频、音频输出接口

　　② LINE IN语音对讲输入接口

　　③ LINE OUT 语音对讲输出接口

　　④ AUDIO OUT 1-4音频输出接口

　　⑤ VGA接口

　　⑥ RS-232串行接口

　　⑦ LAN网络接口

　　⑧ RS-485 串行接口

　　⑨ ALARM IN报警输出模块

　　⑩ ALARM OUT报警输入模块

　　⑪ DC 12V电源输入

　　⑫ 接地端

　　3.3.4存储子系统

　　3.3.4.1存储空间计算

　　单个通道24小时存储1天的计算公式∑(GB)=码流大小(Mbps)÷8×3600秒×24小时×1天÷1024。

　　标清D1(720*576)格式：

　　按2Mbps码流计算，存放1天的数据总容量 2Mbps÷8 ×3600秒×24小时 X(1天)÷1024=21GB。

　　39台摄像机15天需要的容量∑(GB)=21GB×15天×39÷1024=12TB

　　存储设备配置

　　该方案配置海康威视DS-8116HF-S网络硬盘录像机进行存储，一共需要配置3台网络硬盘录像机，一块1T硬盘格式化后的容量=1*0.9(格式化损失容量比例)=0.9TB，一共需要配置13块硬盘进行存储。

　　3.3.4.2存储设备选型

　　WH-2316-H-M 网络硬盘录像机

　　主要特征

　　• 所有通道支持D1实时编码

　　• 采用HIKVISION云台控制协议时候，可通过鼠标选定画面任意区域并进行中心缩放

　　• 支持预览图像与回放图像的电子放大

　　• VGA、VIDEO OUT互斥输出

　　• 支持环通输出

　　• 支持多路同步回放

　　• 支持硬盘盘组管理，不同通道可设定不同的录像保存周期

　　• 支持冗余录像