一、概述

　　1.1 背景分析

　　中國制造為世人所熟知，隨著產業不斷升級，生產技術越來越發達，中國作為真正的世界技術工廠也為時不遠?，F今，工廠的現代化管理手段越來越豐富，準確性也越來越高，各種先進的技術手段比如視頻監控系統，可有效的加強對各種場合，特殊設備以及人員的直觀管理，及時、有效的反映重要地點區域的現場情況，增強安全保障措施，同時進一步規范各崗位的生產管理。

目前監控系統手段已經從傳統的模擬視頻監控發展到了高清網絡數字視頻監控，利用現有的辦公網絡、企業專網，光纖專網敷設，甚至互聯網和無線網絡都能夠構建工廠的高清網絡視頻監控系統;與此同時，百萬像素網絡攝像機的大規模普及也解決了傳統模擬視頻監控系統清晰度不足的尷尬局面;采時信息的基于低碼率、高清畫質、多功能等特性的720P、1080P高清網絡攝像機與網絡視頻監控管理平臺為不同規模工廠提供了多結構，多用途，良好擴展性的新一代高清視頻監控解決方案。

　　1.2 需求分析

本系統方案設計的依據為：

1、《公安部安全防范工程程序與要求》GA/T 75-94  

2、《安全防范系統通用圖形符號》GA/T 74-2000

3、《公安部安全防范工程費用概預算編制辦法》GA/T 70-94

4、《民用閉路監視電視系統工程技術規范》GB 50198-94

5、《安全防范報警設備安全要求和試驗方法》GB 16796-1997

6、《視頻安防監控系統技術要求》GA/T 367-2001

7、《安全防范系統驗收規則》 GA 308-2001

8、《防盜報警控制器通用技術條件》 GB 12663-2001

9、《入侵報警系統技術要求》 GA/T 368-2001

10、《報警圖像信號有線傳輸裝置》 GB /T 16677-96

11、用戶需求和現場考察書

1.3 設計原則

       基本原則：實用高效、穩定可靠、操作方便、擴展性強、守合規范

1、可靠性——我們在考慮技術先進性和開放性的同時，從系統結構、技術措施、設備性能、系統管理、廠家技術支持及維修能力等方面著手，確保系統運行的可靠性和穩定性，達到最大的平均無故障時間。

2、實用性——以用戶的應用要求和實際使用現場環境，選擇功能相宜、性能穩定的產品，使產品的性能得到最大的應用和發揮，避免華而不實，因器材選用不當而造成浪費。

3、應用性——在保證產品性能質量的前提下， 充分考慮選用便于安裝施工，日常管理操作簡便，易于維護保養的產品。

4、可擴充性——考慮到以后發展的需要， 系統應盡量采用具有系統產品系列，容量與自理能力等多方面的擴充和換代功能。這種擴充不僅充分保護原有投資，而且具有較高的綜合性價比。

5、可操作性——操作簡便、易學易用是系 統設計的發展趨勢，我們無論在設計還是在施工中都必須替用戶著想，盡量降低用戶的使用難度，最大限度地增加自動化程度。

二、系統設計

按照技術領先、結合實際，統一規劃、協同部署的指導思想，在實現工廠安全防范的同時，又能通過高清視頻監控系統對生產環節進行集中視頻監控管理，同時通過視頻傳輸專網將相關視頻資源傳輸到上一級部門實現遠程聯網監控，充分利用計算機、視頻壓縮、網絡通信等領域的穩定的、先進的技術，實現對安全、環境、生產、人物等各類信息資源科學有效的管理和應用，進一步提高工廠的安全防范管理工作和生產效率。

　　2.1 總體設計

系統分為前端監控資源采集、視頻傳輸、后端平臺組建、多系統聯動建設等幾部分，整個系統采用全網絡數字視頻監控架構，前端都采用高清網絡攝像機進行視頻采集，通過攝像機的網絡端口直接接入到工廠視頻傳輸網絡中去，傳輸到后端進行NVR存儲和管理。傳輸主干網采用內部的局域網或者光纖網，后端通NVRH或者管理平臺軟件來完成整個視頻監控系統的集中預覽、控制、管理、存儲以及視頻分發等功能。實現工廠高清網絡視頻監控系統集中管理?？傮w設計嚴格遵循用戶要求和行業規范，滿足用戶功能需求為主要目的，提高安全防范管理效率。拓撲圖如下：

　　2.2 前端監控資源采集

前端監控資源的采集主要是指現場視頻、音頻等信息的采集，當然也涉及個別點位有前端報警聯動信號的輸入。系統設計中前端點位的布置是否合理，以及所采用的設備是否恰當都是整個系統的關鍵所在。

因此本次設計中，前端監控設備根據用戶需求分析全部采用高清網絡攝像機。通過需求分析我們得知總共約有14多個點位，我們選用基于基于標準的H.264 Main Profile @ Level 4.1算法的百萬像素網絡攝像機來采集前端視頻，根據每個監視區域的范圍不同選用合適的高清鏡頭，它采用130萬像素的逐行掃描圖像傳感器，攝像機采集壓縮后的有效分辨率為最高可達1920*1080，1280*720，預覽和回放的圖像線數也達到了700-1000TVL廣播級圖像畫質，而且動態視頻為全實時30幀/秒。

由于高清網絡攝像機的顯示比例為標準的16：9寬屏顯示比例，具有比傳統模擬攝像機更大的可視范圍，而且由于有效像素和分辨率更高，所得到的視頻畫面比傳統模擬攝像機更清晰地效果。同時其他需要動態監視的區域我們設計采用高清網絡高速球的方式來組建，如果對監控現場清晰度要求不是很高的區域可以選擇采用D1畫質的網絡高速球來部署，網絡高速球是基于標準H.264的D1畫質進行壓縮和傳輸，由于采用了最新的算法和壓縮模塊，使得整個清晰度也比原來的模擬攝像機加非標H.264算法視頻編碼器的效果更好。而且和其他網絡攝像機攝像機一樣，從球機出來就是網絡數字信號，通過攝像機本身的標準網絡接口就可以直接接入到視頻傳輸網絡中去，并入整個監控網絡中，實現統一管理;無須再攝像機和后端管理系統中間再增加額外的設備，減少故障環節、簡化系統結構。

　　2.3 網絡傳輸系統

網絡傳輸系統的組建對于高清網絡視頻監控系統的組建至關重要，如果傳輸系統不能滿足網絡視頻流的傳輸要求，那么網絡監控也就無從談起。本系統總共有14多臺高清網絡攝像機，我們設計每個廠區的建筑物內部根據攝像機點位的分布采用雙絞線進行匯聚，較遠區域可以通過光纖主干網進行傳輸。每路720P高清網絡攝像機的推薦傳輸帶寬為2Mbps，標清 D1的傳輸帶寬為1Mbps;所以在為視頻監控系統劃分傳輸通道時應考慮每個區域匯聚后到中心的傳輸帶寬，同時各個廠區匯聚交換機和監控中心的核心交換設備也應該具備較強的數據交換能力和承載突發多用戶大容量的高峰訪問能力，以便網絡視頻數據的快速交換，滿足數據訪問請求的快速響應。中心核心交換機建議采用背板帶寬和包轉率較高的千兆交換機來承擔。視頻監控傳輸網絡可以根據要求與工廠內部局域網規劃到一起，或者通過物理設備將兩個網絡互聯起來。這樣工廠其他部分就可在獲得授權后直接前端攝像機的視頻資源。

　　2.4集中監控管理后端設計

由于本次系統建設覆蓋點位不多，有14個點位，只需兩條臺8路NVR高清網絡視頻錄像機構成后端存儲管理。也可以通過后端管理平臺軟件集中管理。

　　2.4.1 集中用戶驗證服務設計

用戶驗證服務是整個網絡視頻監控的核心模塊，它完成所有設備信息和用戶信息的注冊、驗證、授權、訪問控制等功能。

　　2.4.2 集中管理控制

對于大型的多級聯網視頻監控系統，如何有效的對前后端物理設備、虛擬軟件模塊進行統一管理、控制、信息收集、處理等都是首要考核的條件，VMP管理平臺中的集中管理控制模塊是針對管理員對系統的配置、操作而設計的。

　　2.4.3 存儲轉發系統

　針對工廠視頻監控的需求分析，我們設計將存儲服務和轉發服務部署在同一硬件平臺上，以滿足系統的可靠性和合理性。

　存儲轉發系統主要用于完成前端攝像機傳回的網絡視頻數據存儲和分發任務，通過存儲軟件模塊和轉發軟件模塊的組合部署同步完成數據的存儲和數據分發?！〈鎯D發硬件服務器均采用專業服務器，通過雙千兆網口負載均衡，提升網絡數據吞吐能力，高達4GB大容量內存及時讀取，以及RAID5高速硬盤I/O速度，都為整個存儲轉發系統提供了強有力的資源保障和穩定性保障。存儲軟件提供多種視頻記錄方式，如實時流存儲、計劃備份、報警錄像等;流媒體轉發提供多種轉發模式，如多級轉發等。

　視頻存儲容量計算公式：

　　1080P高清攝像機：20路*4Mbps*3600s*24H*15天/8/1024/1024=12TB

　　720P高清攝像機：140路*2Mbps*3600s*24H*15天/8/1024/1024=43TB

　　2.4.4 電子地圖系統設計

　高清網絡視頻監控系統中，攝像機數量眾多，如果僅僅靠集中管理控制模塊或者是其他監控終端來瀏覽視頻圖像資源和控制前端設備，是不利于發揮集中網絡視頻監控系統的網絡化、數字化、簡單化的基本理念的，只有通過完善的后端管理平臺和操作平臺快速查詢和定位圖像資源才能及時的對所有攝像機覆蓋的區域進行監視，及早發現可疑行為，事發后也能及時切換到現場。因此針對大型網絡視頻監控系統而開發的報警電子地圖模塊解決了上述難題，它通過GIS電子地圖載入，將前端攝像機，乃至前端報警探測器等在電子地圖上進行標注，通過點擊電子地圖上的點位標注圖標調用該點的視頻圖像，而且還可將報警系統集成到一起實現報警聯動提示，當報警點位產生報警信號后會自動聯動附近關聯的攝像機的圖像在電子地圖上彈出進行現實顯示，也可彈出到電視墻上進行顯示。且攝像機本身具備的移動偵測功能也可向中心電子地圖服務器進行聯動提示。在高清網絡視頻監控系統中，通過這些方式在配合前端高清攝像機的清晰圖像可以快速定位某一個點位的攝像機，當發生異常行為后可自動切換該點位的攝像機進行圖像顯示。

在本系統中指揮中心配置一臺報警電子地圖服務器，還可通過大屏顯示系統來顯示，不管從功能上還是從系統的先進性上都會有很好的體現，將所有點位通過地圖形式表現出來，直觀方便，其他分中心可通過客戶端或者是電子地圖軟件模塊向中心下載地圖信息，實現多級地圖聯網監控。

　　2.4.5 監控中心顯示系統

在監控中心設計采用2臺22寸監視器來顯示監控圖像。每臺支持8畫面高清720P高清視頻圖像的分割顯示。