【安防知識網(wǎng)】隨著社會的進(jìn)步，視頻監(jiān)控越來越被廣泛地應(yīng)用到各個領(lǐng)域，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也隨之經(jīng)歷了三個時代，目前以網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、視頻服務(wù)器為代表的第三代網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)取得了長足的發(fā)展，在全球市場占有份額迅速增加，在各地項目中也逐步獲得廣泛應(yīng)用，全國的平安城市、全球眼項目更是掀起了網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用的高潮，進(jìn)入2010年，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品掀起了新一撥的高清浪潮，從今年上半年來的形勢看，“高清元年”并非徒有其名，各公司紛紛推出以高清攝像機(jī)為主的產(chǎn)品，于是，高清就與之前就早已走紅的“網(wǎng)絡(luò)化”強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，“IP高清”成為無往不利的利器。

　　高清的定義

　　首先我們需要了解“標(biāo)清”的缺陷與“高清”的優(yōu)勢。

　　標(biāo)清、高清是引入廣電行業(yè)的清晰度分類方法，PAL制下標(biāo)清的理論分辨率為625線，去消隱后，理論值為575線。而高清，則是指720p或1080i以上的分辨率，從筆者個人角度來看，高清入門的分辨率則應(yīng)為1920×1080p或者1600×1200p。標(biāo)清又分為模擬標(biāo)清和IP標(biāo)清，高清全部為IP化的攝像機(jī)。

　　標(biāo)清系統(tǒng)的缺陷

　　1. 監(jiān)控了全景，就沒有了細(xì)節(jié);

　　2. 推近、放大了某個局部，則漏掉了對全局的監(jiān)控和錄像;

　　3. 轉(zhuǎn)到某一個視角，則漏掉了對其他方位的監(jiān)控和錄像;

　　4. 模擬系統(tǒng)做視頻分析相對較困難，成本較高;

　　高清系統(tǒng)的優(yōu)勢

　　1. 全景+細(xì)節(jié)同時監(jiān)控

　　2. 清晰度高(最低1920×1080p或者1600×1200p)看得清楚，不僅有清晰的宏觀記錄，還有清晰的微觀細(xì)節(jié)，能作為取證材料

　　3. 沒有漏錄、沒有‘沒看到’的時候(相對于標(biāo)清球機(jī)的盲區(qū))

　　4. 一臺高清攝像機(jī)可以抵得上多臺標(biāo)清攝像機(jī)的視角和像素，從某個特定的項目工程上來看，如采用高清機(jī)則可以減少標(biāo)清攝像機(jī)的數(shù)量，相對的降低造價。

　　標(biāo)清與高清對比

　　像素上的對比

　　可以看出，高清入門機(jī)型200萬像素的攝像機(jī)，像素即相當(dāng)于4CIF標(biāo)清機(jī)的5倍，一臺相當(dāng)于5臺。而500萬像素的高清機(jī)更是相當(dāng)于十多臺4CIF標(biāo)清攝像機(jī)。

[nextpage]　　實(shí)際圖象上的對比

　　經(jīng)局部放大后，高清拍攝的由于像素豐富，畫面物體、人體特征依然清晰可辨，可以作為強(qiáng)有力的證據(jù)信息。

　　是否需要盲目跟風(fēng)高清

　　我們是否需要高清?對于這個問題，不同的人會給出不同的答案，就好像在討論是吃桃子好還是喝桃汁好一樣。中國的安防市場，需求永遠(yuǎn)是多種多樣的，很難找到一種單一的共同需求。對于高清的需求也是如此，我們無法肯定所有人都需要高清。但我們注意到部分行業(yè)已經(jīng)出現(xiàn)或正在出現(xiàn)對高清視頻的需求，對此廠家必須提前準(zhǔn)備好應(yīng)對之策。

　　例如金融行業(yè)，該行業(yè)是最早使用CCTV的行業(yè)之一，自2000年進(jìn)行數(shù)字化視頻監(jiān)控改造，10萬像素級別的CIF分辨率就一直是主流分辨率。該分辨率所能提供的圖像清晰度與原來的CCTV系統(tǒng)基本持平?？梢哉f，金融行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)從模擬升級到數(shù)字，清晰度卻沒有跟著升級。作為一個高風(fēng)險行業(yè)，針對金融行業(yè)的犯罪活動從來就沒有停止過，而且具有快速、突發(fā)、隱蔽的特點(diǎn)。如何能夠在關(guān)鍵位置和關(guān)鍵時段快速、準(zhǔn)確捕獲現(xiàn)場的細(xì)節(jié)成為銀行保衛(wèi)部門的一個重要課題。而高清視頻就是最直接的解決手段。近年來有部分銀行已經(jīng)開始探討在監(jiān)控系統(tǒng)中采用IP監(jiān)控方案的可行性，進(jìn)而為過渡到高清監(jiān)控鋪平了道路。

　　又例如公共安全行業(yè)，主要的監(jiān)控場景包括道路治安、公共場所、交通卡口等。其中卡口系統(tǒng)是時下較為熱門的高清應(yīng)用。與普通高清監(jiān)控不同，電子卡口系統(tǒng)重點(diǎn)在高清抓拍，使用的抓拍攝像機(jī)在技術(shù)上與普通的高清IP攝像機(jī)沒有較大的區(qū)別。除此以外，在人員密度、車流密度較大的公共場所監(jiān)控應(yīng)用，現(xiàn)階段采用的是4CIF標(biāo)清分辨率。使用該分辨率在記錄事件發(fā)生經(jīng)過上，信息量基本足夠，但在分辨嫌疑人面部細(xì)節(jié)特征上，還有不足。作為補(bǔ)救，可采用高速球型攝像機(jī)來對局部畫面進(jìn)行放大(鏡頭拉近)，但缺點(diǎn)是需要有專人操作。另外，為了提高系統(tǒng)的智能化程度和降低人工干預(yù)強(qiáng)度，系統(tǒng)中可能考慮適度增加一些視頻智能分析技術(shù)，基于視頻進(jìn)行智能預(yù)警、統(tǒng)計和分析。而智能分析系統(tǒng)的精確度與畫面質(zhì)量、清晰度等因素息息相關(guān)，提高視頻畫面的分辨率，是最為簡單和有效的方法。

　　由上述的分析可以看到，現(xiàn)在的高清監(jiān)控應(yīng)用雖然還沒有大面積鋪開，但一些主要行業(yè)的需求已經(jīng)浮現(xiàn)。除此以外，在交通、文博、文體娛樂、風(fēng)景名勝、水文地質(zhì)、遠(yuǎn)程展示等等專業(yè)領(lǐng)域，高清應(yīng)用的需求也是非常廣闊的。因此現(xiàn)階段廠商的主要任務(wù)除了繼續(xù)改善產(chǎn)品的設(shè)計、品質(zhì)、功能等方面外，更重要的任務(wù)在于充分理解用戶的需求，并在此基礎(chǔ)上提供滿足用戶需求的解決方案體系，而不是單一產(chǎn)品。通過解決方案的合理設(shè)計，充分挖掘高清監(jiān)控的應(yīng)用價值，真正讓用戶體會到物有所值。

[nextpage]　　高清設(shè)備方案選型舉例

　　下面結(jié)合一個實(shí)際工程案例，探討一下IP高清監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計思路，和設(shè)備選型原則。

　　以某飲料生產(chǎn)企業(yè)為例，該企業(yè)廠區(qū)有5個車間，因自身對生產(chǎn)流程監(jiān)控和生產(chǎn)過程對公眾透明開放的需要，搭建一套IP監(jiān)控系統(tǒng)。每個車間約安裝50臺IP高清攝像機(jī)用于對生產(chǎn)流水線的監(jiān)控，車間外圍通道、走廊、動力間、配電間等安裝30臺IP標(biāo)清攝像機(jī)，每個車間就地設(shè)置一個分控中心。整個廠區(qū)設(shè)置一個總控制中心。

　　1前端選擇

　　由于車間面積非常大，生產(chǎn)流水線很長，要想對流水線做到全面監(jiān)控，采用標(biāo)清攝像機(jī)的話，需要安裝非常多的數(shù)量才能全面覆蓋，現(xiàn)采用高清攝像機(jī)，經(jīng)測算需安裝50臺方可達(dá)到要求。且在車間良好的照明情況下，采用COMS攝像機(jī)，能得到非常佳的畫面質(zhì)量。業(yè)主要對流水線上的成品、半成品進(jìn)行監(jiān)控，防止產(chǎn)品在流水線上跳軌和震落，也防止工作人員的“監(jiān)守自盜”，因此對監(jiān)控畫面的實(shí)時性要求非常高。針對這些現(xiàn)場條件和需求，我們決定選用200萬像素1920×1080p的IP攝像機(jī)，其主要性能指標(biāo)和選擇理由為：

　　分辨率：1920×1080，16：9寬頻，能夠提供比4：3更加寬廣的畫面，適合狹長的流水線監(jiān)控，減少攝像機(jī)安裝的數(shù)量。

　　幀率：在1920×1080p下達(dá)到25幀/秒，保證圖象的實(shí)時和連續(xù)性，能充分監(jiān)視到流水線的動態(tài)情況。

　　以下為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

　　上圖中實(shí)線表示百兆鏈路，虛線表示千兆鏈路

　　網(wǎng)絡(luò)的物理鏈路上采用超5類的綜合布線UTP，當(dāng)然能用6類更好。分中心的接入和匯聚在同一個機(jī)柜內(nèi)，因此匯聚與接入的連接直接采用千兆電口即可，無需再增加光模塊。如果接入交換機(jī)放在場地現(xiàn)場，則接入與匯聚可采用千兆多模光纜連接。匯聚與核心連接最好采用萬兆光纖。因廠房較大，某些前端攝像機(jī)距離接入交換機(jī)超過100米，則此段的UTP鏈路改為4芯多模光纖，光纖兩端用100M光纖收發(fā)器，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。

　　傳輸網(wǎng)絡(luò)小結(jié)：由綜合布線和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成，小規(guī)模的項目只要設(shè)二層(接入與核心)即可，本系統(tǒng)因大規(guī)模較大，設(shè)計為三層架構(gòu)(接入、匯聚與核心)，系統(tǒng)速率滿足百兆接入、千兆匯聚、千(萬)兆核心。這是非常成熟的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，任何一個有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)配置和實(shí)施經(jīng)驗(yàn)的工程師都可勝任設(shè)計。

　　2分中心設(shè)計

　　視頻服務(wù)器、存儲設(shè)備、電視墻、視頻工作站均設(shè)置在分中心內(nèi)。

　　視頻服務(wù)器

　　我們這里提到的視頻服務(wù)器與廠家、媒體提到的視頻服務(wù)器(DVS)不一樣，DVS主要功能是對模擬視頻的數(shù)字化編碼，我們這里所說的視頻服務(wù)器主要是對前端攝像機(jī)發(fā)送過來的視頻流進(jìn)行封裝和轉(zhuǎn)發(fā)到存儲設(shè)備上去，同時要響應(yīng)視頻工作站的回放(實(shí)時和錄像)的請求，從存儲設(shè)備中取出對應(yīng)路數(shù)的視頻流，相當(dāng)于是流媒體服務(wù)器。

　　受目前PC架構(gòu)的CPU總資源限制，一般管理視頻流不超過64路，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們建議每臺連接不超過50路。本工程我們設(shè)置管理的是40路，這樣大大的提高了服務(wù)器的穩(wěn)定性，同時也保證了其他終端對服務(wù)器請求響應(yīng)的及時性。

　　服務(wù)器具體選型上應(yīng)采用四核至強(qiáng)處理器(2顆)，2G以上的內(nèi)存。每臺服務(wù)器上配置監(jiān)控視頻管理平臺軟件。

　　服務(wù)器、視頻流及管理平臺工作流程示意圖：

[nextpage]　　存儲設(shè)備

　　目前IP監(jiān)控工程主流的存儲采用IP SAN形式，每臺存儲通過2～4個千兆以太網(wǎng)口掛到IP網(wǎng)上，用于接收視頻服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)過來的視頻流。對于存儲來說，我們最關(guān)心的是容量大小，因?yàn)檫@將關(guān)系到系統(tǒng)的總造價。下面來對高清和標(biāo)清視頻存儲容量進(jìn)行一下計算。

　　單路高清30天存儲時間的容量=3Mbps(平均碼流)×60×60×24×30÷8(小b變大B)÷1024(M變G)÷1024(G變T)=0.93T，為方便計算取1T容量。

　　單路標(biāo)清30天存儲時間的容量=1Mbps(D1畫質(zhì)下的平均碼流)×60×60×24×30÷8(小b變大B)÷1024(M變G)÷1024(G變T)=0.31T，為方便計算取0.3T容量。

　　因此每個車間按50臺高清30臺標(biāo)清，存儲1個月時間來算：

　　總?cè)萘?50×1T+30×0.3T=59T

　　這個59T為全實(shí)時24小時錄像的理論容量，實(shí)際應(yīng)用時考慮到工廠放假、生產(chǎn)線檢修、夜間停工、以及采用移動偵測錄像等策略，實(shí)際容量可以降低很多，采用48T也已經(jīng)足夠了。

　　每個車間80路視頻的總流量=50×3Mbps+30×0.3Mbps=159Mbps

　　總控制中心設(shè)計

　　廠區(qū)設(shè)一個控制中心，對下面的5個車間分中心可以進(jìn)行全面的監(jiān)控和管理，查看實(shí)時圖像和調(diào)用錄像資料。總控中心設(shè)有24塊大屏電視墻，作為全廠生產(chǎn)管理的調(diào)度中心。

　　從前面的分中心架構(gòu)可以看出，每個車間的攝像機(jī)視頻碼流絕大部分已經(jīng)在本地進(jìn)行了存儲和實(shí)現(xiàn)了管理，即使總控制中心不運(yùn)行也不會影響分中心的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果總控中心不調(diào)用、查看分中心的視頻，則總控和分中心之間網(wǎng)絡(luò)的流量基本為0;若總控中心要調(diào)用下面的視頻資料，按單屏單路顯示來計算，最多為32路，以高清碼流為例最多達(dá)32×3=96Mbps。鑒于此，我們認(rèn)為分控中心的匯聚層交換機(jī)到總控的核心交換機(jī)采用千兆鏈路即可，當(dāng)然從長遠(yuǎn)角度來看，布線系統(tǒng)是一次性投資的，主干宜采用萬兆光纜，但目前對于監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用千兆速率就夠用了，這樣也可以降低網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備的造價，畢竟萬兆設(shè)備的價格還是比千兆高許多。

　　32路視頻輸出，配置8臺4路輸出的視頻工作站。另外再設(shè)置6臺指揮調(diào)度工作站，可以對任意路視頻進(jìn)行監(jiān)管、查看。

[nextpage]　　管理平臺的選擇

　　目前市面上能提供視頻監(jiān)控管理平臺軟件的廠商很多，有第三方的也有某硬件廠商配套的。一般來講第三方平臺軟件走的是開放性的道路，全面支持各品牌、各規(guī)格的IP攝像機(jī)，對于業(yè)主和集成商來說，以這樣的第三方平臺為基礎(chǔ)搭建IP監(jiān)控系統(tǒng)顯得非常方便，可以自由選擇各具特色的IP攝像機(jī)品牌產(chǎn)品，整合到系統(tǒng)中去，而不懼各品牌產(chǎn)品不兼容、不能管理。支持IP攝像機(jī)產(chǎn)品越多的平臺軟件，應(yīng)優(yōu)先考慮。

　　可能有些同行和業(yè)主還對IP監(jiān)控系統(tǒng)不是很了解，認(rèn)為IP系統(tǒng)造價投資一定很高，不是一般人所能接收得了的，但是我們通過這樣的案例，并對三種主流架構(gòu)進(jìn)行分析，完全可以顛覆造價貴的概念。

　　請看下表的分析

　　從對比中可以看出，IP標(biāo)清系統(tǒng)并不比模擬系統(tǒng)增加多少造價，在合理選擇設(shè)備、精心搭配下還甚至可以做到造價更低。高清系統(tǒng)受制于攝像機(jī)本身的價位和存儲、軟件的造價，每路的造價尚不經(jīng)濟(jì)，但從可以代替5路標(biāo)清或1臺標(biāo)清球機(jī)角度來看，造價并不高。

　　以上述工程為例，如果車間流水線不采用高清攝像機(jī)，覆蓋同樣的場地選用標(biāo)清攝像機(jī)的數(shù)量會增加3～4倍，其造價同樣會增加很多。

　　而在滿足系統(tǒng)實(shí)際流量、存儲容量的情況下，選擇具有最佳性價比的配置和產(chǎn)品，則是降低IP監(jiān)控系統(tǒng)造價的一個重要手段。

[nextpage]　　影響IP高清監(jiān)控推廣的幾個障礙

　　從目前市場上的現(xiàn)有成熟產(chǎn)品角度來看，IP高清監(jiān)控系統(tǒng)的推廣還存在著幾個缺陷或者障礙。

　　低照度的實(shí)現(xiàn):

　　IP高清攝像機(jī)一般都采用COMS作為感光芯片，COMS最大的缺點(diǎn)是低照度下成像質(zhì)量差，無法實(shí)現(xiàn)CCD那樣的低感光度。因此所有的COMS百萬像素高清攝像機(jī)的致命弱點(diǎn)就是低照度效果差，即使在添加紅外補(bǔ)光燈的情況下，效果依然不如CCD。這個缺陷有待于COMS原理的改進(jìn)，和處理芯片技術(shù)的發(fā)展。

　　高性價比的存儲:

　　阻礙IP高清監(jiān)控系統(tǒng)推廣應(yīng)用的另一個因素就是存儲，而存儲技術(shù)主要又是受制與硬盤存儲容量的提高。若硬盤存儲密度提高若干倍，而價格繼續(xù)走低，每路高清視頻的存儲成本可降到目前DVR存儲價位，則高清系統(tǒng)替代標(biāo)清系統(tǒng)是指日可待。

　　國家行業(yè)規(guī)范不健全:

　　高清監(jiān)控系統(tǒng)沒有相關(guān)的國家設(shè)計、施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

　　用戶的使用慣性:

　　用慣了模擬標(biāo)清，對IP系統(tǒng)的認(rèn)知程度不夠，需要廠家和集成商的大力推廣。

　　IP高清監(jiān)控工程目前最佳的實(shí)踐方式

　　鑒于采用全I(xiàn)P高清監(jiān)控工程投資較大，不是每個業(yè)主都能承受，我們摸索出最佳的實(shí)踐方式為采用標(biāo)清+高清混搭模式，即為以下混合型的架構(gòu)。

　　結(jié)語

　　有句廣告詞叫做“只選對的，不選貴的”，在如今的監(jiān)控方案設(shè)計里，不應(yīng)該盲目跟風(fēng)高清，智能分析等新概念，而應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，選擇最適合的方案來進(jìn)行項目實(shí)施，隨著國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的進(jìn)一步發(fā)展與穩(wěn)定，在不遠(yuǎn)的未來，高清監(jiān)控也會像如今的標(biāo)清監(jiān)控一樣遍布整個監(jiān)控行業(yè)，讓我們攜手共進(jìn)，共創(chuàng)輝煌!