XX建设集团联网监控系统方案

X X建设集团
大型联网远程监控系统
总
体
设
计
方
案
书
河北明天科技有限公司
目录
第1章前言 (2)
1.1概述 (2)
1.2需求分析 (2)
1.3设计原则 (3)
1.4设计依据 (4)
第2章系统整体方案设计 (5)
2.1整个系统拓扑图 (5)
2.2系统特色 (6)
2.3矩阵切换功能 (6)
2.4新一代云存储解决方案 (7)
2.4.1 高清大联网监控的系统瓶颈 (8)
2.4.2 带宽解决方案 (8)
2.4.3 多厂家低码流视频转码 (9)
2.4.4 视频监控专用云存储策略 (10)
2.4.5 云存储的应用与增强 (12)
2.4.6 云存储与IPSAN的对比 (12)
2.4.7 总结 (13)
2.5 联动报警解决方案 (13)
第3章系统功能介绍 (15)
3.1 高度的开放性 (15)
3.2 图像画质 (15)
3.3 多级存储 (16)
3.4 多级电视墙显示 (16)
3.5 高度智能化、自动化的音视频监管环境 (16)
3.6 解码显示 (17)
3.7 多人查看 (18)
3.8 小结 (18)
第4章设计方案涉及主要设备技术参数 (19)
4.1 JSD6HPLL系列网络高清云数字矩阵 (19)
4.2 低码流服务器 (22)
4.3 VES系列960H视频编码器 (23)
4.4 IPK-04四维矩阵控制键盘 (25)
4.5 JSUP统一操作平台 (25)
第5章典型工程案例 (28)
第1章前言
1.1 概述
通过十多年的发展与进步，视频技术作为“眼见为实”重要手段，简单的“防火防盗”的安防作用已经趋近于饱和，但它作为“监督与管理”的监控作用却只处于萌芽状态。

它们虽然都是需要通过视频技术实现，但安防作用主要是本大楼或是本单位的保安等安保人员使用，我们通常叫它为“视频报警系统”。

而监控作用却是远程的管理人员使用，后者的技术范围相对要广得多了，我们通常叫它为“远程联网监控系统”。

从另一个角度，摄像头的安装工作已经趋近于饱和，而如何让这些已经装好的摄像头发挥更大的价值，即“视频应用领域”却只是刚刚开始。

这个领域更关心的不再是简单的能不能看到视频，而是如何让更多的人在基于公网或是专网的远程环境下看到视频，实现“看得见的企业管理”。

视频的接入数量也因突破了本地物理线路的限制，从独立的几十路的子系统，通过成几十上百个子系统的联网，成为了上万路的海量系统。

在大规模的远程联网监控系统中，我们在系统设计中考虑的重点不再是通过更省钱的线材或是摄像机来降低建设成本，因为在本系统中前端的摄像机早已经安装完成。

但我们不能装了非常多的屏幕看到视频却是不清晰的图像，不能装了非常多的硬盘但接入的视频是断线的。

或是天马行空的采用了一些高精尖的技术，甲方却无法支付每个月几十上百万的昂贵的带宽租用费用。

所以我们考虑的重点在于如何在相对有限的运营成本的前提下，让整个系统的使用频率更高，全面提升它的可用性。

1.2 需求分析
本项目是针对 XX 建设集团各工地要求而设计一套视频联网监控和监督系统。

本系统主要以单个工地为单位，每个工地设置 N 路摄像机信号进行监控，本项目主要是对这些视频上传到集团总部进行统一集中监控和监督管理。

本项目主要是在前端工地到集团总部的监控平台，把安保防区的所有视频上传到总部监控中心进行集中显示或存储（集中存储前提条件是各工地上传带宽2M以上），集团总部的监控中心由 N 台监视器或拼接屏组成屏幕墙，需要把各工地所有上传的视
频进行切换显示，我们配备了网络HDMI数字矩阵对上传来的视频进行存储和显示，并且每个屏幕可以多画面（1、4、9、16）显示。

这些数字矩阵可以把前端点上传的视频进行存储，同时可以显示，这样就基本满足了每个工地上传视频的显示和存储要求，如果个别工地的视频比较多，可以进行同步，群组，程序等方式进行切换显示。

在由各工地到集团总部监控中心的所有视频都是通过网络把视频传输到监控中心，这其中最需要解决的是上传网络带宽的问题，在这里我们使用了低码流上传服务器进行视频传输（低码流上传服务器原理单独介绍）。

只需要每个点配置一个普通ADSL电信带宽，512K上行就可以把4路左右的D1视频全部传输到集团总部进行显示和存储，同时进行报警联动，报警的同时，自动调取周边摄像头切换上屏显示。

1.3 设计原则
（1）标准化
结构体系满足EIA/TIA568、IEEE 802、EIA-569、EIA-606、ISO/IEC11801 等标准。

（2）实用性
系统的各子系统，包括数据、语音、视频、控制等都满足国际标准，具备友好的用户界面，管理功能完善，方便实用。

（3）灵活性
系统中的任何一部分的联接都是灵活的，即从物理布线，到数据通讯，语音通讯，视频通讯、监控设备的联接都不受物理位置和这些设备类型的限制。

（4）扩展性
由于这些基础设施（材料、部件、通讯设备）都采用国际标准，因此，无论计算机设备、通讯设备、控制设备随技术如何发展，将来都可很方便地将这些设备联到系统中，对于系统的扩容及各部分调整带来很多方便性。

（5）安全性
数字智能化网络监控系统最大特点之一就是利用现有的，成熟的计算机存储技术存储来自网络摄像机传送的数字图像。

一方面保证了高效，可靠的存储，另一方面易于存储的扩展，从而组成更大的存储空间。

结合JSD的数字矩阵专业管理软件，不仅轻易存储来自网络摄像机采集到的数字图像，而且提供强大的录像检索，可以迅速检索到发生事件时段的录像资料。

为处理事件提供强有力的图像证据资料。

（6）模块化
所有用于连接这些设备的适配件都是标准件，并且形成一定的功能模块，如各个采集终端作为一个独立的运作单元，其自身可以实现音视频的采集、压缩、传输等功能。

作为独立模块运作对系统的扩展来说非常方便。

（7）可靠性
在系统设计中除选用符合国际通用标准的、技术上成熟的名牌产品以确保其可靠性外。

还在设计中根据其功能、重要性等分别采用冗余、容错等技术，确保系统的长期稳定运行。

在本系统的设计中，对各子系统的可靠性作了充分考虑，具有高效、快速的故障自诊断和自恢复功能。

（8）成熟性、兼容性
本系统设计中优选成熟、稳定、运行良好、技术可靠的设备。

系统设计布置各种先进的监控设备，可方便地接入网络视频服务器，系统具有良好的兼容性。

1.4 设计依据
◆《智能建筑设计标准》(GB／T 50314—2000)
◆《建筑智能化系统工程设计标准》（DB32/191-1998）
◆《城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范》（CECS/119-2000）
◆《建筑与建筑群综合面线系统工程设计规范》（GB/T50311-2000）
◆《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）
◆《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB/50198-94)
◆《系统接地的型式及安全技术要求》（GB14050-93）
◆《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）
◆《安全防范工程验收规则》（GA/T308-2001）
◆《工业电视系统工程设计规范》(GBJ 115)
◆《安全检查防范系统通作图形符号》（GA/74-94）
◆《消防联动控制设备通用技术条件》（GB 16806—1997）
◆《火灾自动报警设计规范》（GB50116-98）
第2章系统整体方案设计2.1 整个系统拓扑图
集团总部监控中心主要是把各工地的视频调到监控中心来显示，其中主要由HDMI 的数字矩阵和高清拼接屏幕组成。

同时可以显示多路视频，可以对1024路以上视频进行切换显示。

单个拼接屏幕可以任意显示各工地的任意一路画面，也可以1，4,9,16画面分割显示。

2.2 系统特色
(1)行业领先的视频压缩法，将多个厂家各种设备的原始码流转码成超低带宽的码流。

512K上行带宽可以同时上传4路D1，2M专线可并行上传4路1080P，8路720P，16路D1，32路CIF的流畅视频，至少保留原始视频80%的画质效果。

(2)采用专业的图形处理服务器芯片，单机同时解码高达100路以上CIF，72路以上D1，36路以上720P，24路以上1080P。

实现单电视墙同时显示512路以上，整系统多级电视墙进行集中显示的目标。

(3)单机支持24T/48T/72T的海量存储，加上超低码流的优势，实现重点视频三年，所有视频一年的集中存储要求。

支持按盘轮巡，一键回看，前后文件冗余录像，N+1多机冗余录像等存储功能。

(4)支持专业的群组、同步、程序、定时及报警联动等矩阵切换功能。

在成千上万路视频的联网项目中，矩阵切换功能可以实现如何让重点的视频在相对有限的大屏及显示窗口中得到重点监控。

(5)采用拼接屏或多块小屏加中间大屏的方式建立集团公司的形象墙，可以外接电脑/DVD信号，展现PPT/宣传片/视频会议，通过联网数字矩阵进行统一的管理与操作，让电视墙不再是监控墙。

(6)通过灵活的二次配置，让系统在使用过程中不断的调整运行策略，以适应集团公司快速发展的需要。

把视频数据变成比财务数据更重要的运营管理手段，而不是停留在给保安看的层面。

2.3 矩阵切换功能
模拟矩阵曾在32路以上，到上千路的视频监控中起到举足轻重的作用，它最主要的功能就是视频管理的作用，就是在项目实施的时候根据现场的需求进行了二次编程
后，系统在不操作的情况下也能根据预定的各种切换实现最大程度的管理。

数字系统中的平台软件虽然也是起到管理的作用，但是基于信息系统也是就基于电脑的管理，鼠标键盘在动就能管，不动了就不能管了。

我们的数字矩阵是基于模拟矩阵的功能逻辑进行研发的，所有的模拟矩阵功能逻辑原封不动的保留了下来，比如定时切换、同步切换、群组切换、程序切换、及报警联动切换等自动切换及手动切换功能。

同时对其中各个功能逻辑都做较大幅度的升级，比如我们实现在定时的同步切换，定时的群组切换，预设固定窗口的程序切换，报警联动多组切换等模拟矩阵所不能企及的。

同时对各种切换都可以实现上万组数据的保存，完全脱离了模拟矩阵局限于几十或是几百组切换保存的限制。

它是基于网络数字技术的，自然也就不会受限于模拟矩阵单机或是机器中单片机的影响了，而是可以通过普通网络交换机就可以无缝的实现多机或是多级的跨机切换。

同时数字矩阵也将平台软件的基于ＩＰ，基于设备的操作，高度抽象为一台超级矩阵，不管前端是位于何处，不管前端是高标清画质，不管前端是哪个厂家的，只需要知道我们要调哪一路视频到哪一个窗口。

只需要知道我们要完成调哪一批或是让系统执行在何种工作状态下，系统就会如我们所愿自动去执行各种设定好的预案去运行，但也丝毫不影响我们人工的切换及随时的报警联动切换。

2.4 新一代云存储解决方案
存储是视频系统中的核心设备，传统的DVR、NVR、IPSAN、FCSAN、DAS、NAS、iSCSI 等相关存储设备都是基于本地的，直接通过网线、光纤、ESATA线设备相连接。

但本系统却是基于公网，而且是基于网络视频监控的集中存储，所以我们需要采用新一代的云存储技术。

我们需要对整个系统各种视频进行转码，进入统一的云存储平台，采用基于视频这个特殊的应用领域所需的云存储策略进行存储，最后要将云存储服务器中的视频文件能在数字矩阵上回放上电视墙。

同时云存储服务器还实现了流媒体转发的作用，前端转码后的标准视频流只需上传一路视频到云存储服务器就行了。

这样才能在相当有限的带宽情况下，实现上万路视频的海量集中存储。

2.4.1 高清大联网监控的系统瓶颈
大型联网监控行业过去十年从模拟到数字化、网络化、智能化的进化与发展，现在已经初具规模，形成了上千亿的市场容量。

从图像采集，到视频压缩，到存储显示，各个环节都一直保持着不断突破与创新。

在大部分自主布线的应用中，可以说是随心所欲，畅通无阻。

但在这个联网监控的应用领域中，因为走的是公网或是专网结构，它占用的是512Kbps的上传带宽，而非8M或是10M的下载带宽，所以它成了大型联网监控系统最大的瓶颈。

监控行业难题：如何用最低的码流传输存储解码最清晰的的图像。

从十年前1Mbps的ADSL，到今天的8Mbps，虽然下载带宽提升了8倍，但上传带宽依然只有可怜的512Kbps。

电信光网城市的普及，拨号光纤给人们带来了巨大的希望，但不管是10M的光纤还是100M的光纤，上行依然只有2M。

3G的普及虽然以高传输速度作为主要的宣传手段，但高达500元每月的封顶流量就只有15GB，如果全天候上网，平均每秒只能是48.5Kb，而2G时代的EDGE平均的速度就高达80Kbps以上。

有线的上行带宽，无线的实时平均上传带宽，在实时视频传输的时候就变得非常的微小了。

在局域网的应用环境中，按最低的带宽计算，CIF图像是512Kbps，D1(960H)图像是1024Kbps(正常2048kbps)，720P图像是2048Kbps(正常4096kbps)。

这意味着ADSL 正常情况下最多只能上传一路CIF图像，拨号光纤最多上传一路720P图像，3G在全天候的传输方案中基本就不可行。

像石油、银行这些场合，最前端一级一般是2M的点对点专线到上一级，也就是最多传１路720P、２路D1(960H)图像。

到地级市一级也最多就是10M专线，省一级最多就是100M专线。

能同时上传或是下载的带宽都是非常有限的，这就使得要在各地级市、各省或是总部等管理机构通过大型电视墙进行集中实时现场管理的可行性相当低。

2.4.2 带宽解决方案
为了解决联网监控中基于低上传带宽的多路视频图像传输问题，宙视达公司潜心国内外多个技术实力较强的企业进行研发，借鉴于H.265但比它更为优秀的压缩算法，及前端960H的采集，后端专业的数字矩阵切换解码，并进行统一的拼接控制，设计了一套完整的多级联网解决方案。

不仅非常有效的解决了超低码流视频压缩的问题，而且把整个联网监控在各个项目可能会遇到的各种问题都解决了。

宙视达大型联网监控系统
CIF画质从常规的 512Kb下降到64Kb， D1(960H)画质从1024Kb下降到128Kb-160Kb，720P画质从4096Kb下降到 256Kb-400Kb， 1080P 从8192Kb下降到512Kb-640Kb。

这意味ADSL 512Kb的上传带宽可以同时传8路CIF，4路D1(960H)，2路720P，1路1080P。

例如电信拨号20M（5M）下行的光纤有2M上传带宽，深圳的月租是500多块一个月，可以同时传32路CIF，16路D1(960H)，8路720P，4路1080P。

而中心这边100M下行的，深圳的月租是999元一个月，那么可以从外边同时传回1600路CIF，800路D1(960H)，400路720P，200路1080P。

不管是运营费用的承受能力，还是带宽的能承载路数对最终用户的接受度来说都是达到了非常满意的角度。

2.4.3 多厂家低码流视频转码
经过这么多年的发展，这些联网监控的各分点往往是已经建好了的，而且还是模拟的占多数，高清的占少数。

那么我们走网络一般的想法就会考虑从录像机的网口上取，但在实际项目中各个录像机厂家的接口协议不一样，功能也不一样。

特别是很多银行专用的工控式录像机，有一些行业应用性的功能在里边，不能换软件，也不能换机器。

所以如何接入几十上百个厂家的视频是个较大的难题。

我们研发了一系列的带环通的编码产品解决了这个问题，通过配套的前端带环通的编码设备，可以接入任何模拟视频信号。

同时通过最新的960H编码画质，让原来的模拟视频进一步提升画质。

通过带ONVIF协议的NVR，可以最大程度的接入大部分已经建成的或是计划建设的高清与标清网络视频信号，做到最大程度的开放性接入。

通过带环通的编码接入模拟摄像机信号或是通过ONVIF协议的NVR接入高清网络摄像机信号，或是直接通过各家的SDK进行兼容的方式，都必须经过转码才能实现统一的标准的超低码流的视频流，这是进入有限带宽的公网或是专网的云存储服务器端的的必
要前提。

2.4.4 视频监控专用云存储策略
JSD云存储服务器是网络数字视频监控系统环节中的服务器级产品，流媒体技术的高低直接影响到网络视频众多效果的好坏，采用电信级专业网络实时流媒体技术，不仅解决了在网络视频里多个分控同时访问同一路视频时的“瓶颈”问题，而且做到对视频切换的实时性、流畅性的要求。

在存储方面解决了IPSAN应用于高清录像时硬盘使用寿命，磁盘碎片，磁头调度等方面水土不服的问题。

结合多厂家兼容，集中存储功能，及报警广播等安防行业的专用功能，是一款安防行业的专业级流媒体，是大型网络视频监控系统中不可缺少的核心产品。

◆按盘轮巡
采用全新的按盘轮巡策略，让硬盘不再支离破碎，IPSAN采用大分区方式，分区满了就只能采用删除文件的方式，长时间录像后就会产生大量的磁盘碎片，删除文件及读写文件的速度都会不断缓慢下来。

本产品采用按盘轮巡的方式，存满一个盘，就跳转下一个盘，所有硬盘存满后再格式化前面的盘，删除文件不再需要占用硬盘时间，同时完全解决了磁盘碎片问题，写入文件时一直处于理想状态，读取文件的速度也是最快的，因为一直只有一块盘在工作，而其余盘则处于休眠状态，延长了硬盘的使用寿命，同时也减少了电源的使用频率，使电源老化速度减慢，间接的稳定保护了硬盘供电，实现多
重措施延长硬盘使用寿命。

◆采用块状写入，让磁头不再东奔西跑
1路1080P高达8M码流，以太网上标准包大小为1500字节，HK等IPC厂家会发出4096字节大小的包，每少256个包，64路则高达16384个数据包，如果采用传统的平台软件加IPSAN，收到一个包写入一次的话，就会在64个不同的位置让一块或多块磁盘来回奔跑1.6万次，磁头理论转速是7200转，相当于什么都不干，来回跑都不够速度。

存储矩阵采用块状写入方式，一次写入128kbyte或256kbyte，就是每少4-8次写入即可。

这个技术优势不仅直接延长了硬盘使用寿命，而且也很大程度提升了并行输入路数，存储矩阵在IPSAN之后成为了集中存储真正在监控行业的替代性技术。

◆行业独创的一键回看功能
我们在实际的项目应用中发现，30秒之前的录像内容是最有效的，主要补充监控人员的反应意识有一定延迟的不足。

NVR及IPSAN的录像回放功能受制于最小打包文件的限制，只能回放半个小时以前的录像。

回放时要进入界面输入时间段选择视频等系列动作，并且将录像取回来才能进行回放，整个过程相对比较繁琐且费时，这就已经错过了这个操作需要的最佳时间。

我们实现了录像回看功能实现了，当发现刚才某个摄像机有什么异常，就能矩阵键盘以最快的方式切换到回看，并且可以持续到开始回看的时间点之后，确认后再通过矩阵键盘切换回放实时视频，或是两个窗口实时与回看同时进行
◆ 72TB网络磁盘存储阵列功能，采用冗余录像，让文件衔接不再掉链子
存储与流媒体一体化设计，支持计划录像、循环录像、移动帧测录像及录像回放功能。

单机72TB存储，含24个3000G以内SATAII硬盘位。

4-8秒冗余录像，给前后两个文件断线重连及跨天、跨月、跨年的关键时候上了双保险，确保不出现遗漏录像数据
◆实时流媒体一对多网络转发功能
采用电信多媒体交换机的核心即实时流媒体(Realtime Stream)技术，实现了大容量网络视频数据的实时转发，突破了安防行业普遍采用的文件流媒体 (File Stream)高达四秒延时的局限，达到了电信级在600毫秒以内的行业要求标准，同时也实现了PTZ 的一对多控制、报警信号的一对多广播
◆双网口网络负载平衡，多机联网全交叉矩阵切换功能
采用标准的TCP/IP输入及输出，双1000M网口，既可实现内外网的隔离，也可以实现网络负载平衡，通过多个子网解决300路以上高清视频需要万兆核心交换机的问题。

通过交换机进行多机联网全交叉矩阵切换，实现256入256出(16屏)，512入512出(32屏)等超大型联网监控系统。

含IP路由以及网关功能，将前端IPC与后端访问网络相隔离，对监控网进行多片区物理切割，大幅度减少中央骨干网络的网络压力，减少网络风暴的出现，充分保证骨干网络的稳定性
2.4.5 云存储的应用与增强
云存储的应用部分，就是如何将进入云存储服务器的实时视频数据或是历史视频数据（录像数据）进行应用，这个系统我们主要是通过数字矩阵从云存储服务器上取得实时视频进行视频的解码与显示，同时也可以通过数字矩阵将云存储服务器上的视频进行回放上电视墙。

也可以通过网络中任何一个云播放软件在授权的情况下进行回放，或是分控软件通过云存储的实时流转发功能进行视频的预览。

可选通过IPHONE及三星等android系统相关手机客户端进行实时预览。

所有的后端应用，都无须再次占用前端的带宽，只需取回一次码流，即可进行高达16个以上中心本地或是远程的访问，充分的发挥了云存储的技术优势。

2.4.6 云存储与IPSAN的对比
2.4.7 总结
多级联网监控系统中的存储已经不再是普通监控的存储解决方案了，一台NVR通过公网加几路高清的视频，看似可行的，其实视频根本就传不回来，这样的技术解决方案是根本不可行的。

IP SAN或是任何增强的IPSAN，即使取回了视频流进行存储，但数字矩阵要解码显示，电脑或是手机的多个客户端要看视频，带宽也是不够的。

所以云存储才是这个应用领域里量身定制的解决方案，前端有多厂家兼容的低码流视频转码方案，后端有数字矩阵进行实时或是历史视频的云存储应用方案，形成了完整的整体解决方案。

2.5 联动报警解决方案
报警输入方式的多样性
1、采用摄像机直接接入，网络摄像机自带报警端口接入
2、采用专业的机架式报警主机，集中采集
3、其他异构报警系统接入，如门禁、IP电话及110等异构系统接入
报警联动方式的多样性
1、报警联动输出通过与数字矩阵的完美配合，实现多个视频联动、多个预置位调用的联动功能。

2、支持报警联动切换、文字提示、语音提示、地图显示、警铃输出及通过SDK 或通讯协议驱动的第三方报警输出
可选多用户层次化地图显示
1、实现报警点与周边相关摄像头的统一布点设置，设置后，可实现多组视频切换、多个预置点的调用及多个报警点输出的驱动，让设置更为合理。

2、通过多用户预定某路报警，然后再广播给其中多个布防用户的方式来实现同一报警点多级地图显示的目标
3、可选定制开发百度多级地图。