一套完整的智慧農(nóng)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1 項(xiàng)目概述

隨著國家對農(nóng)業(yè)發(fā)展的重視，以及人們對綠色飲食的關(guān)注，智慧農(nóng)業(yè)成為當(dāng)前備受關(guān)注的生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展手段。作為農(nóng)場園區(qū)的經(jīng)營者最頭疼的問題莫過于兩點(diǎn)：一是所經(jīng)營作物的銷售途徑問題；二是作物的生長狀況及生產(chǎn)過程把控。透過遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控農(nóng)業(yè)園區(qū)的生產(chǎn)過程、生態(tài)環(huán)境、作業(yè)監(jiān)督，更好地指導(dǎo)生產(chǎn)的同時(shí)，也打消了用戶對綠色產(chǎn)品的顧慮，為營銷問題大大的拓展了途徑。多數(shù)經(jīng)營者在園區(qū)安營扎寨日夜守護(hù)著，園區(qū)的規(guī)模越大，在看護(hù)上投入的費(fèi)用和人力也就越多，這就嚴(yán)重制約了農(nóng)業(yè)園區(qū)的發(fā)展和擴(kuò)大。

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)綜合監(jiān)控技術(shù)的突破，利用軟件平臺(tái)和先進(jìn)的硬件設(shè)備，建成支撐現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)綜合管理服務(wù)體系。建設(shè)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)綜合平臺(tái)，覆蓋全農(nóng)場的決策指揮調(diào)度體系。在農(nóng)業(yè)種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、畜禽養(yǎng)殖和大田種植監(jiān)測上廣泛應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)精確感知、精準(zhǔn)操作、精準(zhǔn)管理，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量增加、投入品減少、勞動(dòng)力消耗減少、成本降低、質(zhì)量提高、價(jià)格提升，以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。

本次方案設(shè)計(jì)建立數(shù)字化視頻監(jiān)控，最終實(shí)現(xiàn)所有農(nóng)場的平臺(tái)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度，為智慧農(nóng)業(yè)的科學(xué)種植和安全生產(chǎn)、管理系統(tǒng)提高效率做出貢獻(xiàn)。

1.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用純網(wǎng)絡(luò)模式，前端全部采用網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，信號(hào)通過局域網(wǎng)傳輸，中心存儲(chǔ)則采用CVR網(wǎng)絡(luò)直存方式。中心機(jī)房設(shè)置在監(jiān)控中心旁，內(nèi)部包含了存儲(chǔ)子系統(tǒng)、管理控制子系統(tǒng)和集成聯(lián)動(dòng)等部分，是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心，是軟件平臺(tái)的核心；在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

系統(tǒng)拓?fù)涫疽鈭D

1.2.1 功能說明

全天候監(jiān)控功能：通過安裝的全天候監(jiān)控設(shè)備，全天候24小時(shí)成像，實(shí)時(shí)監(jiān)控辦公樓室內(nèi)外在農(nóng)業(yè)種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖、畜禽養(yǎng)殖、菜蔬大棚、種植周邊等區(qū)域的安全狀況；

高清成像功能：農(nóng)業(yè)試驗(yàn)田需要清晰的監(jiān)控田地農(nóng)苗的長勢、花期、病蟲害，同時(shí)具有試驗(yàn)田整體情況把控和秧苗細(xì)節(jié)監(jiān)視的功能，建議使用大倍數(shù)高清低照球機(jī)。

自動(dòng)跟蹤功能：辦公樓周界和主要路口、室外開闊區(qū)域采用高清智能快速球機(jī)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體后，系統(tǒng)會(huì)停止繼續(xù)執(zhí)行攝像機(jī)的巡邏程序，而對目標(biāo)圖像變焦放大，并跟蹤目標(biāo)，以便將運(yùn)動(dòng)錄像，并發(fā)出報(bào)警。這些動(dòng)作都不需要操作人員的幫助，使操作人員能處理報(bào)警或采取其它行動(dòng)。

前端設(shè)備控制功能：可手動(dòng)控制鏡頭的變倍、聚焦等操作，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)細(xì)致觀察和抓拍的需要；對于室外前端設(shè)備，還可遠(yuǎn)程啟動(dòng)雨刷、燈光等輔助功能。

分級(jí)管理功能：記錄配置客戶端、操作客戶端的信息，包括用戶名、密碼和用戶權(quán)限（系統(tǒng)資源），在客戶端訪問監(jiān)控系統(tǒng)前執(zhí)行登陸驗(yàn)證功能。在辦公樓安防控制中心建設(shè)以C/S為架構(gòu)的管理平臺(tái)，對于遠(yuǎn)程訪問和控制的人員，可以通過授權(quán)登錄WEB客戶端，實(shí)現(xiàn)對攝像機(jī)云臺(tái)、鏡頭的控制和預(yù)覽實(shí)時(shí)圖像、查看錄像資料等功能。

報(bào)警功能：系統(tǒng)對各監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行有效布防，避免人為破壞；當(dāng)發(fā)生斷電、視頻遮擋、視頻丟失等情況時(shí)，現(xiàn)場發(fā)出告警信號(hào)，同時(shí)將報(bào)警信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，使管理人員第一時(shí)間了解現(xiàn)場情況。

聯(lián)動(dòng)功能：監(jiān)控區(qū)域出現(xiàn)任何警情（圖像丟失、遮擋、人員區(qū)域入侵等），都可以設(shè)置后端平臺(tái)聯(lián)動(dòng)計(jì)劃，從而通過聲音、警燈、電視墻彈出圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)告警。做到第一時(shí)間了解現(xiàn)場情況。

集中管理指揮功能：在指揮中心采用綜合管理軟件，實(shí)現(xiàn)對各監(jiān)控點(diǎn)多畫面實(shí)時(shí)監(jiān)控、錄像、控制、報(bào)警處理和權(quán)限分配。

回放查詢功能：有突發(fā)事件可以及時(shí)調(diào)看現(xiàn)場畫面并進(jìn)行實(shí)時(shí)錄像，記錄事件發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)、及時(shí)報(bào)警聯(lián)動(dòng)相關(guān)部門和人員進(jìn)行處理，事后可對事件發(fā)生視頻資料進(jìn)行查詢分析。

電子地圖功能：系統(tǒng)軟件多級(jí)電子地圖，可以將區(qū)域的平面電子地圖以可視化方式呈現(xiàn)每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的安裝位置、報(bào)警點(diǎn)位置、設(shè)備狀態(tài)等，利于操作員方便快捷地調(diào)用視頻圖像。

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測功能：對于系統(tǒng)前端節(jié)點(diǎn)為網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，它們與軟件平臺(tái)之間保持IP通信和心跳?；?，軟件平臺(tái)能實(shí)時(shí)監(jiān)測它們的運(yùn)行狀態(tài)，對工作異常的設(shè)備可發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

1.2.2 點(diǎn)位設(shè)計(jì)

前端設(shè)備技術(shù)要求

前端攝像機(jī)是整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的原始信號(hào)源，主要負(fù)責(zé)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)現(xiàn)場視頻信號(hào)的采集，并將其傳輸給視頻處理設(shè)備。監(jiān)控前端的設(shè)計(jì)將結(jié)合農(nóng)場實(shí)際監(jiān)控需要選擇合適的產(chǎn)品和技術(shù)方法，保障視頻監(jiān)控的效果。

作為監(jiān)控系統(tǒng)的視頻源頭，攝像機(jī)對整套監(jiān)控系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。對攝像機(jī)的基本要求是：圖像清晰真實(shí)、適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境、安裝調(diào)試簡便、承受超低溫。

1、圖像真實(shí)清晰——攝像機(jī)種類很多，其本源是內(nèi)部核心部件“圖像傳感器+數(shù)字處理芯片”，針對不同的行業(yè)有完全不同的優(yōu)化方案。比如：廣播電視系統(tǒng)的圖像處理偏艷麗，這是符合觀眾的視覺需求。相對而言，視頻監(jiān)控系統(tǒng)對圖像的要求是真實(shí)還原，尤其是圖像的色彩應(yīng)與現(xiàn)場一致，比如：植物綠葉的顏色、花的顏色、水質(zhì)的顏色及感觀等。此外鏡頭倍數(shù)也將影響用戶捕獲圖像的景深，廣角取景能獲取全景概況，長焦取景能獲取人臉面部特征，因此，用戶對圖像要求與使用場景密切相關(guān)。當(dāng)然，在特殊場景下還需要特殊功能進(jìn)行匹配，比如：超低照度、寬動(dòng)態(tài)等等。

2、適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境——與硬盤錄像機(jī)、交換機(jī)所處環(huán)境不同，攝像機(jī)一般都置于風(fēng)吹日曬的環(huán)境下，天氣變化都會(huì)影響攝像機(jī)的工作。耐高溫與低溫、抗雷擊、防水防塵等應(yīng)達(dá)到相關(guān)指標(biāo)，攝像機(jī)應(yīng)該能在惡劣環(huán)境下正常工作。有些環(huán)境下室外攝像機(jī)護(hù)罩內(nèi)應(yīng)該有加熱、除濕等裝置，防水防塵級(jí)別應(yīng)該達(dá)到IP66，內(nèi)部電路應(yīng)該具備防浪涌保護(hù)設(shè)計(jì)，抗6000V雷擊。

3、安裝調(diào)試簡便——攝像機(jī)多安裝于難以摘取的位置，因此使用過程中的再度調(diào)試是較麻煩的，增加維護(hù)成本。攝像機(jī)應(yīng)該提供OSD操作菜單供用戶遠(yuǎn)程調(diào)試及參數(shù)修改。此外，建議為攝像機(jī)由UPS集中供電以保證電源潔凈，防止串?dāng)_。

二、前端監(jiān)控點(diǎn)的選擇

根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)的具體位置和現(xiàn)場環(huán)境情況，采用紅外槍機(jī)、寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)、高清智能球型攝像機(jī)和一體化超遠(yuǎn)距離網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)相結(jié)合的方式。

整個(gè)農(nóng)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)監(jiān)視場景的不同，做如下設(shè)計(jì)：

1.2.3 室外大場景——催芽基地

大場景的應(yīng)用，主要為具有開闊視野和需要大范圍呈現(xiàn)監(jiān)控畫面的場景。比如催芽大棚整體環(huán)境，育芽苗圃安全環(huán)境監(jiān)控。育芽期間需要把控整體育芽基地的安全，主要場景包括主要交通干道，大棚的周邊。育芽期間需要全天候監(jiān)控周邊環(huán)境。

配置原則如下：

1.2.4 室外重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域（槍球聯(lián)動(dòng)）

無縫槍球聯(lián)動(dòng)自動(dòng)跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)，主要應(yīng)用于防范等級(jí)較高的場所。正常狀態(tài)下的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)只能兼顧一個(gè)場景，在跟蹤的同時(shí)會(huì)忽略整體場景，容易被”聲東擊西”。槍球聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)很好的解決了針對細(xì)節(jié)自動(dòng)跟蹤放大的問題，槍機(jī)看全景，球機(jī)高速捕捉細(xì)節(jié)。早期的1槍1球聯(lián)動(dòng)無法同時(shí)對多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行同時(shí)跟蹤，為了改善這個(gè)問題，目前我們最多可以支持“1槍4球聯(lián)動(dòng)”，不遺漏任何關(guān)鍵細(xì)節(jié)。

從應(yīng)用的角度，這個(gè)系統(tǒng)不需要服務(wù)器的支撐，完全的智能前置，極大簡化系統(tǒng)配置和成本。

1.2.5 自動(dòng)跟蹤球機(jī)

無縫自動(dòng)跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置的跟蹤觸發(fā)規(guī)則如下圖所示：當(dāng)有移動(dòng)目標(biāo)進(jìn)入該區(qū)域時(shí)，球機(jī)開始對其進(jìn)行跟蹤。

1.2.6 主要路面監(jiān)控

室外路面面固定點(diǎn)推薦采用200萬網(wǎng)絡(luò)高清球型攝像機(jī)，滿足在覆蓋范圍內(nèi)看清過往行人、車輛的行為特征和體貌特征，來對大范圍監(jiān)控區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控。在重要監(jiān)控區(qū)域推薦采用帶有自動(dòng)跟蹤功能的網(wǎng)絡(luò)高清智能球機(jī)，對進(jìn)出人員進(jìn)行自動(dòng)跟蹤。

攝像機(jī)要達(dá)到IP66的防護(hù)等級(jí)，避免在雨天等環(huán)境下因?yàn)橛晁蚧覊m的進(jìn)入；在晚上光線不足的環(huán)境下推薦采用超低照度功能或紅外功能的網(wǎng)絡(luò)高清槍機(jī)，保障夜晚等光線不足環(huán)境下的監(jiān)控圖像質(zhì)量。

路面可控點(diǎn)監(jiān)控效果示例圖

1.2.7 周界監(jiān)控

? 主動(dòng)紅外報(bào)警存在的問題

主動(dòng)紅外報(bào)警系統(tǒng)主要是由主動(dòng)紅外探測器和報(bào)警主機(jī)這兩個(gè)基本部分組成，根據(jù)需要還會(huì)配置計(jì)算機(jī)管理軟件、報(bào)警聯(lián)動(dòng)板、聯(lián)動(dòng)顯示板、報(bào)警打印機(jī)等等。主動(dòng)紅外是指這種報(bào)警探測器本身發(fā)射紅外線束，由發(fā)射端和接收端兩部分組成。存在問題是：

1.當(dāng)夜間100以上較長對射式紅外報(bào)警時(shí)，保安值班人員無法及時(shí)判斷準(zhǔn)確的位置，如果使用攝像機(jī)聯(lián)動(dòng)進(jìn)行抓拍很難做到準(zhǔn)確，往往出事之后靠錄像資料分析可疑人員。

2.如果采用近距離的紅外對射裝置（40米以內(nèi)）同加攝像機(jī)聯(lián)動(dòng)是可以的，但工程造價(jià)和線纜較多，施工難度較大。

3.樹葉遮擋光速時(shí)會(huì)頻繁造成誤報(bào)。誤報(bào)率比較高。

? 智能周界監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢

智能視覺監(jiān)控系統(tǒng)是基于智能視覺分析技術(shù)的監(jiān)控跟蹤系統(tǒng)，它具有穿越警戒面、入侵檢測等功能模塊，可以很好地解決各種環(huán)境下遇到的各種各樣的難題。

不需要一直緊盯屏幕，保安人員只需要在系統(tǒng)告警時(shí)進(jìn)行確認(rèn)即可。避免了保安人員因長時(shí)間觀看屏幕造成疲勞而降低注意力，提高了保安人員實(shí)際監(jiān)控的效果，真正做到7×24全天候監(jiān)控。

所有監(jiān)視屏幕均由攝像機(jī)自動(dòng)進(jìn)行智能監(jiān)控，保安人員只需要對產(chǎn)生告警的攝像機(jī)進(jìn)行確認(rèn)和處理即可。這樣，保安人員的實(shí)際有效監(jiān)控范圍可以提高數(shù)十倍，大大提高了監(jiān)控效率。

可以偵測并記錄出現(xiàn)在監(jiān)控屏幕內(nèi)的徘徊行為。在發(fā)現(xiàn)入侵者之后可以自動(dòng)預(yù)警，這樣，保安人員就可以隨時(shí)掌握著入侵者的行蹤，并在事發(fā)之前進(jìn)行預(yù)防和控制，把損失降到最低。

可設(shè)置“告警觸發(fā)式”傳輸模式——借助計(jì)算機(jī)或嵌入式設(shè)備的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理功能，對視頻圖像中海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行高速分析，過濾掉用戶不關(guān)心的信息，僅僅為監(jiān)控者提供有用的關(guān)鍵信息。只在監(jiān)控到威脅的時(shí)候才占用帶寬，在同等帶寬條件下可以容納更多路監(jiān)控

可設(shè)置“告警觸發(fā)式”錄像模式——只對用戶指定的入侵行為或威脅事件前后過程進(jìn)行錄像，在同等條件下可以存儲(chǔ)更長時(shí)間的錄像，同時(shí)回放翻查錄像效率很高。

? 智能周界監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)

智能視頻監(jiān)控以普通的SMART網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)，除了具備廣為人知的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的優(yōu)勢外，智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)還能為用戶帶來更大收益：

?24x7全天候可靠監(jiān)控：徹底改變以往完全由安全工作人員對監(jiān)控畫面進(jìn)行監(jiān)視和分析的模式，通過嵌入在前端處理設(shè)備中的智能視頻模塊對所監(jiān)控的畫面進(jìn)行不間斷分析;

?大大提高報(bào)警精確度：前端處理設(shè)備集成強(qiáng)大的圖像處理能力，并運(yùn)行高級(jí)智能算法，使用戶可以更加精確的定義安全威脅的特征，有效降低誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象，減少無用數(shù)據(jù)量;

?有效利用和擴(kuò)展視頻資源的用途：對事件和畫面經(jīng)過了智能分析和過濾，僅保留和記錄了有用的信息，使得對事件的分析更為有效和直接。

? 系統(tǒng)功能

1.2.8 室內(nèi)場景

? 室內(nèi)通道場景

樓梯、走廊、電梯、出入口等室內(nèi)固定點(diǎn)監(jiān)控場景，由于夜晚光線較弱，推薦采用200 萬網(wǎng)絡(luò)高清紅外半球或筒機(jī)；電梯內(nèi)空間狹小，推薦采用200 萬網(wǎng)絡(luò)高清迷你小半球；大廳等出入口外部夜晚光線較弱，推薦采用200 萬網(wǎng)絡(luò)高清紅外球機(jī)。

? 室內(nèi)大型場景

門廳、大型辦公區(qū)域、倉庫、一樓大堂等大型室內(nèi)場景，白天或夜晚光線都較弱，推薦采用200 萬網(wǎng)絡(luò)高清紅外球機(jī)，可上下左右旋轉(zhuǎn)并對遠(yuǎn)處細(xì)節(jié)進(jìn)行變倍放大，固定點(diǎn)監(jiān)控推薦使用200 萬網(wǎng)絡(luò)高清紅外筒機(jī)。

注意：如有逆光環(huán)境，如大堂內(nèi)部安裝的對準(zhǔn)大門口或前臺(tái)等場景下，建議部署具備寬動(dòng)態(tài)功能的攝像機(jī)。

? 室內(nèi)小型區(qū)域

會(huì)議室、獨(dú)立辦公室、資料室等小型室內(nèi)區(qū)域，分塊監(jiān)控推薦使用隱蔽美觀的200 萬網(wǎng)絡(luò)高清紅外半球產(chǎn)品，全景監(jiān)控推薦使用600 萬全景魚眼攝像機(jī)，可實(shí)現(xiàn)360 °（吸頂裝）或180 °（壁裝）的全方位監(jiān)控。

1.2.9 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

一、 傳輸方式的類型

視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，視頻信號(hào)的傳輸是整個(gè)系統(tǒng)非常重要的一環(huán)，這部分的造價(jià)雖然所占比重不大，但關(guān)系到整個(gè)視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量和使用效果，因此要選擇合理的傳輸方式。目前，在高清監(jiān)控系統(tǒng)中最常用的傳輸介質(zhì)是雙絞線、光纖等方式。

1)視頻雙絞線傳輸

視頻雙絞線基帶傳輸是用5類以上的雙絞線，利用平衡傳輸和差分放大原理。這種傳輸方式的優(yōu)點(diǎn)是線纜和設(shè)備價(jià)格便宜，傳輸距離相對較遠(yuǎn)。

2)光纜傳輸

光纜傳輸技術(shù)是遠(yuǎn)距離傳輸最有效的方式，傳輸效果也都公認(rèn)的好，適于幾公里到幾十公里以上的遠(yuǎn)距離視頻傳輸。具體實(shí)施是通過光纜把視頻編碼信號(hào)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的匯聚交換機(jī)上進(jìn)行監(jiān)控和存儲(chǔ)；控制信號(hào)通過匯聚交換機(jī)傳輸?shù)角岸嗽O(shè)備，完成對前端高清攝像機(jī)的控制。

根據(jù)兩種傳輸方式的特性，在本案的視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，兩種傳輸方式比較如下：

1)圖像質(zhì)量：光纖>超五類非屏蔽雙絞線；

2)傳輸距離：光纖>超五類非屏蔽雙絞線；

3)布線成本：光纖>超五類非屏蔽雙絞線；

根據(jù)本次監(jiān)控系統(tǒng)的整體構(gòu)架及辦公樓實(shí)地情況，對于不同場合、不同的傳輸距離，選擇不同的傳輸方式。

1、室外場所一般距離監(jiān)控中心較遠(yuǎn)，且因進(jìn)監(jiān)控中心信號(hào)有防雷的要求，宜選用光纖傳輸方式傳輸信號(hào)，有效地避免了視頻信號(hào)受到雷擊和靜電干擾和破壞，確保視頻信號(hào)穩(wěn)定可靠的采集和傳輸；

2、由于本次視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用純網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，因此室內(nèi)的監(jiān)控點(diǎn)只需通過網(wǎng)線接入到就近弱電室的接入交換機(jī)上，距離超出一百米的則可考慮采用光纖傳輸。

3、當(dāng)必須穿越復(fù)雜電磁環(huán)境時(shí)（如附件有大功率電動(dòng)機(jī)）時(shí)，建議采用光纖傳輸方式。

二．田間網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計(jì)WIFI

田間地形環(huán)境較為復(fù)雜且不穩(wěn)定，走有線傳輸施工成本特別大，并且野外的線路破壞可能性比較大。監(jiān)控布點(diǎn)較為分散，綜合以上考慮建議田間和龍蝦養(yǎng)殖區(qū)域采用WIFI覆蓋，電源供電考慮就近取電或者采用風(fēng)光太陽能取電。三、電源及控制信號(hào)傳輸

前端攝像機(jī)建議采用UPS統(tǒng)一供電，UPS供電線路部署到每個(gè)樓棟或室外弱電箱，通過變壓后輸出給前端攝像機(jī)，直流供電線路采用RVV3*1.5。

1.3 監(jiān)控中心系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.3.1 概述

監(jiān)控中心建設(shè)內(nèi)容具體包括視頻存儲(chǔ)子系統(tǒng)、視頻解碼拼控子系統(tǒng)、大屏顯示子系統(tǒng)、平臺(tái)管理軟件等，本章主要介紹存儲(chǔ)子系統(tǒng)、解碼拼控子系統(tǒng)和大屏顯示子系統(tǒng)。

1.3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

監(jiān)控中心系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示：

圖1. 監(jiān)控中心系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

監(jiān)控中心是整個(gè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心，實(shí)現(xiàn)視頻圖像資源的匯聚，并對視頻圖像資源進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度。其中，NVR實(shí)現(xiàn)視頻圖像資源的存儲(chǔ)及調(diào)用，并且通過N+1備份模式，確保錄像資源的可靠穩(wěn)定；視頻綜合平臺(tái)完成視頻解碼上墻和圖像的拼接控制，同時(shí)其在硬件層面支撐管理平臺(tái)，并通過網(wǎng)絡(luò)鍵盤進(jìn)行視頻切換和控制，通過高清大屏對高清視頻進(jìn)行精彩展現(xiàn)。

1.3.3 存儲(chǔ)子系統(tǒng)

存儲(chǔ)子系統(tǒng)采用NVR的存儲(chǔ)模式，通過N+1備份方式，實(shí)現(xiàn)對視頻的存儲(chǔ)，提高了系統(tǒng)的可靠性。其中NVR為?？低曌灾餮邪l(fā)，它融合了多項(xiàng)專利技術(shù)，采用了多項(xiàng)IT高新技術(shù)，如視音頻編解碼技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、存儲(chǔ)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能技術(shù)等。

1.3.3.1 NVR存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

1.3.3.1.1 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本方案存儲(chǔ)系統(tǒng)采用NVR模式，其中IPC不與平臺(tái)直接對接，而是先接入NVR，再通過NVR接入平臺(tái)。IPC與NVR之間實(shí)現(xiàn)了直接對接，而直接對接模式一般采用底層協(xié)議而非SDK方式，更有利于提高接入效率。NVR直接獲取IPC的音視頻直接存在本機(jī)上，實(shí)現(xiàn)視頻直存。

視頻存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及視頻流向如下圖所示：

圖2. 存儲(chǔ)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.3.3.1.2 存儲(chǔ)設(shè)計(jì)原則

對于NVR臺(tái)數(shù)和硬盤數(shù)量的設(shè)計(jì)，需要結(jié)合實(shí)際情況綜合考慮，其中主要可參考“短板優(yōu)先”的設(shè)計(jì)原則。

“短板優(yōu)先”是指在具體項(xiàng)目需求中，在部署NVR數(shù)量盡量少的前提下，首先分析接入路數(shù)（接入帶寬）和存儲(chǔ)容量哪個(gè)是主要限制項(xiàng)。

假設(shè)接入路數(shù)為“短板”，以接入路數(shù)來優(yōu)先計(jì)算，假設(shè)接入帶寬為短板，應(yīng)以最大帶寬所能容納的最大接入路數(shù)來計(jì)算；對于存儲(chǔ)需求很大，接入路數(shù)要求不高的情況，可先計(jì)算總的存儲(chǔ)容量，再計(jì)算每臺(tái)NVR最大存儲(chǔ)容量，以此計(jì)算出需要的NVR臺(tái)數(shù)。

1.3.3.1.3 存儲(chǔ)熱備設(shè)計(jì)

“N+1”熱備功能是指系統(tǒng)中多臺(tái)NVR可組成工作集群，通過設(shè)置備份主機(jī)的方式，保證系統(tǒng)中任意一臺(tái)NVR網(wǎng)絡(luò)中斷、工作異常的時(shí)候，錄像數(shù)據(jù)可靠、完整。

設(shè)置一臺(tái)NVR為熱備主機(jī)，其他NVR為工作主機(jī)。當(dāng)任意一臺(tái)工作主機(jī)網(wǎng)絡(luò)中斷或工作異常時(shí)，熱備主機(jī)自動(dòng)接管工作主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)視頻，開啟錄像任務(wù)；當(dāng)工作主機(jī)恢復(fù)正常后，熱備主機(jī)放棄接管，并將異常期間的錄像數(shù)據(jù)自動(dòng)回傳到工作主機(jī)中，保證錄像完整、可靠。目前在N+1的配置中，1臺(tái)備機(jī)支持32臺(tái)工作主機(jī)。

1.3.3.1.4 存儲(chǔ)空間計(jì)算

在計(jì)算存儲(chǔ)空間時(shí)需先計(jì)算出所有路數(shù)存儲(chǔ)一定的時(shí)間所需的存儲(chǔ)總空間，用總路數(shù)乘以每路碼流大小，再乘以總的存儲(chǔ)時(shí)間即可算出總的存儲(chǔ)空間，在計(jì)算過程中保持單位的一致性。下表為分別按照1路每天存儲(chǔ)24小時(shí)、攝像機(jī)按照D1、720P、1080P的分辨率存儲(chǔ)不同天數(shù)所需的存儲(chǔ)空間表，如下表：

1.3.3.2 NVR 存儲(chǔ)亮點(diǎn)

?？低暿菄鴥?nèi)領(lǐng)先的嵌入式硬盤錄像機(jī)設(shè)備生產(chǎn)廠家，針對安防市場的沉淀和理解，推出了多項(xiàng)符合視頻流轉(zhuǎn)發(fā)和存儲(chǔ)的技術(shù)，利用專業(yè)性產(chǎn)品和配套系統(tǒng)，提供了高穩(wěn)定性、高安全性、高可靠性的轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)系統(tǒng)，在系統(tǒng)靈活性、兼容性、安全性、穩(wěn)定性、可靠性、冗余性以及設(shè)備磁盤利用率、功耗、重量、體積和性價(jià)比上，都有非常大的優(yōu)勢。

1) 可靠性高

設(shè)備采用嵌入式操作系統(tǒng)，不會(huì)因病毒等原因?qū)е聼o法使用或者異常關(guān)機(jī)重啟，確保系統(tǒng)高可靠性。

嵌入式NVR專用軟硬件的特性，決定了其針對應(yīng)用環(huán)境的“量身打造”，環(huán)境適應(yīng)能力更強(qiáng)，更切合于監(jiān)控行業(yè)當(dāng)前的實(shí)際情況（介于民用與工業(yè)之間）。

嵌入式NVR采用分布式存儲(chǔ)方案，采用就近存儲(chǔ)、快速存儲(chǔ)、分散存儲(chǔ)的策略，保證數(shù)據(jù)盡可能早的存儲(chǔ)，有效規(guī)避網(wǎng)絡(luò)異常等問題，把單點(diǎn)故障的風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

該設(shè)備支持主輔雙操作系統(tǒng)，主系統(tǒng)異常后輔系統(tǒng)立即頂上，保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。同步降低功耗的同時(shí)，提高了運(yùn)行壽命和穩(wěn)定性，也增加了環(huán)境的適應(yīng)性。

具備N+1熱備功能，通過設(shè)置備份主機(jī)的方式，保證系統(tǒng)中任意一臺(tái)NVR網(wǎng)絡(luò)中斷、工作異常的時(shí)候，錄像數(shù)據(jù)可靠、完整。

具備ANR斷網(wǎng)補(bǔ)錄功能，ANR(Automatic Network Replenishment Technology)即自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償技術(shù)，在NVR與網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常的時(shí)候，自動(dòng)啟用前端SD卡緩存，將錄像保存在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)SD卡中，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常后自動(dòng)將前端數(shù)據(jù)同步到NVR中。

2) 性價(jià)比高

嵌入式NVR采用分布式存儲(chǔ)的模式，圖像資源都分布存儲(chǔ)在前端，匯聚網(wǎng)絡(luò)投資成本低，同時(shí)數(shù)據(jù)可靠性得到有效保證。

嵌入式NVR多讀少些的特性，監(jiān)控級(jí)硬盤即可滿足存儲(chǔ)需求，同時(shí)其硬盤利用率上可以高達(dá)98%以上，大大降低存儲(chǔ)成本。

嵌入式NVR低功耗的特點(diǎn)，可大大節(jié)省UPS投資成本和運(yùn)營維護(hù)成本。

3) 靈活性高

海康威視新一代NVR產(chǎn)品靈活性高，在智能搜索、濃縮播放等智能化功能的基礎(chǔ)上可根據(jù)不同情況進(jìn)行靈活運(yùn)用。

4) 兼容性高

作為專業(yè)視頻轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)設(shè)備，嵌入式NVR能夠兼容大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)的接入。

5) 利用率高

嵌入式NVR采用磁盤空間預(yù)分配技術(shù)、整個(gè)系統(tǒng)僅損耗格式化空間，硬盤空間利用率在98%以上。

6) 數(shù)據(jù)安全性高

通過磁盤預(yù)分配技術(shù)、文件保護(hù)技術(shù)、硬盤SMART預(yù)警技術(shù)和硬盤休眠技術(shù)等多種安全技術(shù)手段，確保存儲(chǔ)數(shù)據(jù)高安全性。

該設(shè)備還支持硬盤分組管理、通道配額設(shè)置、冗余錄像、重要錄像文件保護(hù)等機(jī)制，在提高數(shù)據(jù)安全性的同時(shí)，可針對實(shí)際應(yīng)用提供更加靈活的配置和管理機(jī)制。

7) 適應(yīng)性高

NVR存儲(chǔ)部署方式較為靈活，即可采用分布式存儲(chǔ)，又可進(jìn)行集中存儲(chǔ)部署，可以適應(yīng)不同場景的應(yīng)用需求。

8) 能耗低

設(shè)備采用Ti嵌入式專用視頻處理芯片，打造專業(yè)的嵌入式NVR，設(shè)備運(yùn)行功耗低；同時(shí)，配合硬盤休眠技術(shù)，有效降低設(shè)備整機(jī)功耗。

1.3.4 解碼拼控子系統(tǒng)

解碼拼控子系統(tǒng)主要是采用?？低曄到y(tǒng)級(jí)的以解碼、控制、拼控等功能集于一體的視頻綜合平臺(tái)來進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足解碼拼控等功能。

視頻綜合平臺(tái)集所有控制解碼設(shè)備于一體，參考ATCA ( Advanced TelecommunicationsComputing Architecture 高級(jí)電信計(jì)算架構(gòu)) 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，支持模擬及數(shù)字視頻的矩陣切換、視頻圖像行為分析、視音頻編解碼、集中存儲(chǔ)管理、網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)預(yù)覽、視頻拼接上墻等功能，是一款集圖像處理、網(wǎng)絡(luò)功能、日志管理、用戶和權(quán)限管理、設(shè)備維護(hù)于一體的電信級(jí)視頻綜合處理交換平臺(tái)，解碼拼控子系統(tǒng)采用視頻綜合各平臺(tái)，性能強(qiáng)大，集成度高。

1.3.4.1 視頻綜合平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.3.4.1.1 一體化設(shè)計(jì)

1) 可插入各類輸出接口類型的增強(qiáng)型解碼板，每個(gè)輸出接口能輸出多路高清視頻，進(jìn)行上墻顯示；由于視頻綜合平臺(tái)本身集成大屏拼控功能，能進(jìn)行拼接、開窗、漫游等各類功能。

2) 可插入各類信號(hào)輸入板，可將電腦信號(hào)輸入并切換上墻；除此之外，也可接入模擬、數(shù)字（HD-SDI）或光信號(hào)的信源接入。

3) 空余部分槽位，為后期系統(tǒng)擴(kuò)展等提供方便接口。

4) 將平臺(tái)軟件模塊以X86板插入的形式全部部署在視頻綜合平臺(tái)內(nèi)，無需購置各類服務(wù)器，平臺(tái)各模塊借助綜合平臺(tái)高性能的雙交換總線技術(shù)，高效平穩(wěn)的運(yùn)行，無需考慮原先網(wǎng)絡(luò)壓力問題。

1.3.4.2 鏈路匯聚（LACP）設(shè)計(jì)

圖3. 鏈路匯聚說明圖

由于視頻綜合平臺(tái)是整個(gè)系統(tǒng)核心，包括流媒體服務(wù)器也部署在內(nèi)，所以核心交換機(jī)到視頻綜合平臺(tái)之間的網(wǎng)絡(luò)承載的壓力很大。為了保證整體系統(tǒng)穩(wěn)定高效，設(shè)計(jì)采用鏈路匯聚（LACP）功能，在核心交換機(jī)和視頻綜合平臺(tái)間用兩條千兆網(wǎng)線連接，并進(jìn)行設(shè)置。

鏈路匯聚設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)兩大功能：

1) 在帶寬比較緊張的情況下，可以通過邏輯聚合可以擴(kuò)展帶寬到原鏈路的2倍；

2) 在需要對鏈路進(jìn)行動(dòng)態(tài)備份的情況下，可以通過配置鏈路聚合實(shí)現(xiàn)同一聚合組各個(gè)成員端口之間彼此動(dòng)態(tài)備份，當(dāng)一條鏈路出現(xiàn)故障，另一條自動(dòng)承擔(dān)故障鏈路工作，系統(tǒng)正常運(yùn)行。

1.3.4.3 視頻綜合平臺(tái)主要功能

1.3.4.3.1 多種輸入/輸出

1）支持網(wǎng)絡(luò)編碼視頻輸入、VGA信號(hào)輸入，數(shù)字矩陣交換和網(wǎng)絡(luò)IP矩陣交換輸出。

2）支持DVI/HDMI/VGA接口輸出、整機(jī)最大支持256路D1/128路720P/64路1080P解碼輸出。

1.3.4.3.2 解碼上墻

1）支持實(shí)時(shí)視頻解碼上墻，用戶可以用鼠標(biāo)直接拖拽樹形資源上的監(jiān)控點(diǎn)到解碼窗口中，立刻進(jìn)行該監(jiān)控點(diǎn)實(shí)時(shí)視頻的解碼上墻處理；

2）支持歷史錄像回放視頻解碼上墻，用戶可查詢前端設(shè)備或中心存儲(chǔ)錄像，并將播放的錄像視頻直接拖拽到解碼窗口中，立刻進(jìn)行該監(jiān)控點(diǎn)當(dāng)前回放視頻的解碼上墻功能；

3）支持動(dòng)態(tài)解碼上墻云臺(tái)控制功能，在監(jiān)控點(diǎn)實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行解碼上墻時(shí)，用戶對解碼窗口進(jìn)行選中后，點(diǎn)擊云臺(tái)控制操作盤進(jìn)行云臺(tái)控制操作；

4）支持多畫面分割，解碼窗口支持多畫面分割，能夠支持1、4、9、16等多種分割模式

1.3.4.3.3 拼控管理

1）支持大屏拼接功能，系統(tǒng)支持模數(shù)混合矩陣接入，能夠?qū)崿F(xiàn)模數(shù)混合矩陣解碼板大屏拼控功能，通過鼠標(biāo)框選的方式，快速的將多個(gè)獨(dú)立的解碼窗口拼接成一個(gè)大屏，適用于高清畫面等需要重點(diǎn)監(jiān)控的視頻；

2）支持開窗漫游功能，大屏拼接后用戶可以選擇最多打開三個(gè)漫游窗體，漫游窗體圖像可以疊加和自由調(diào)節(jié)位置和大小，滿足更多用戶個(gè)性化圖像解碼上墻的需要。

1.3.4.3.4 報(bào)警上墻

1）支持單屏報(bào)警上墻，用戶可以在獨(dú)立的監(jiān)視屏或拼接大屏中進(jìn)行報(bào)警上大屏配置，當(dāng)計(jì)劃內(nèi)的報(bào)警產(chǎn)生時(shí)能夠在配置的大屏中進(jìn)行報(bào)警上墻功能，整個(gè)配置可按監(jiān)視屏配置多個(gè)報(bào)警，各個(gè)監(jiān)視屏可獨(dú)立配置；

2）支持報(bào)警場景切換，用戶可以單獨(dú)配置一個(gè)報(bào)警場景，當(dāng)該報(bào)警場景上配置的報(bào)警觸發(fā)時(shí)，電視墻自動(dòng)切換到報(bào)警場景中，并進(jìn)行相應(yīng)的視頻解碼上墻顯示。

1.3.4.3.5 其他功能

視頻綜合平臺(tái)集成了視頻輸入、輸出，視頻編碼、解碼，大屏拼接控制、視頻開窗、漫游等功能，將原來需要多個(gè)設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)的功能集中在一臺(tái)設(shè)備上，從而降低了設(shè)備之間連接線纜的成本，減少了故障點(diǎn)，減少了設(shè)備空間占用，為整個(gè)機(jī)房的美觀創(chuàng)造了良好條件。

1.3.4.3.6 主要功能效果展示

1.3.4.3.6.1 單屏顯示

組合大屏的每個(gè)單元單獨(dú)顯示一路視頻畫面，每個(gè)單元的視頻信號(hào)可以任意切換

1.3.4.3.6.2 整屏顯示

整個(gè)大屏顯示一路完整的視頻圖像，顯示的圖像可以是復(fù)合視頻（PAL或NTSC）、VGA、S-Video、Ypbpr/YCbCr、DVI。

1.3.4.3.6.3 任意分割組合顯示

以一個(gè)屏為單元可任意1、4、9、16路畫面分割顯示；可以任意幾個(gè)大屏組合顯示一路畫面。

1.3.4.3.6.4 圖像疊加漫游

可以將任意一個(gè)或者多個(gè)信號(hào)疊加到其他信號(hào)之上顯示，并且可以隨意移動(dòng)，進(jìn)行漫游。

1.3.4.3.6.5 圖像半透明混合處理

可將任意一個(gè)信號(hào)疊加到其他信號(hào)（地圖）之上，圖像透明度可調(diào)，即可以看到實(shí)圖像又不覆蓋其他信號(hào)。

1.3.4.3.6.6 圖像拉伸

可將一個(gè)信號(hào)在整個(gè)屏幕墻上隨意縮放