视频监控系统技术建议书模板

XXX
高清视频监控系统技术建议书
2016.02
目录
1.工程概述3
1.1.工程建立背景3
1.2.工程建立目标3
1.3.工程建立原那么4
1.4.设计标准4
1.5.工程建立难点分析5
2.系统总体设计7
2.1.系统架构选择7
2.1.1.架构概述7
2.1.2.全交换技术与流媒体比照7
2.2.系统架构图13
2.3.系统架构设计说明14
3.前端子系统设计15
3.1.前端采集局部设计15
3.1.1.前端性能设计15
3.1.2.点位分布设计15
3.1.网络传输设计16
3.1.1.视频码流传输带宽16
3.1.2.网络传输难点分析以及解决方案16
3.2.摄像机选型介绍17
3.2.1.产品特点17
4.存储子系统设计18
4.1.系统概述18
4.2.存储系统分析18
4.3.流媒体转存方式的弊端19
4.4.裸数据块直存原理20
4.5.一秒不丢解决方案24
4.6.存储容量计算24
4.7.存储产品介绍25
4.7.1.产品特点25
5.管理平台设计26
5.1.平台根本要求26
5.2.平台主要组成模块27
5.2.1.中心管理效劳模块27
5.2.2.数据库效劳模块28
5.2.3.流媒体效劳模块28
5.2.4.存储管理效劳模块28
5.2.5.存储效劳器28
5.2.
6.报警管理效劳模块28
5.2.7.设备接入效劳模块29
5.2.8.联网效劳模块29
5.2.9.视频检索效劳模块29
5.3.平台根底功能29
5.3.1.实时监控29
5.3.2.录像回放30
5.3.3.综合查询31
5.3.4.信息公告31
5.3.5.设备管理31
5.4.平台增强功能31
5.4.1.预案管理31
5.4.2.用户管理32
5.4.3.权限管理32
5.4.4.网络对讲32
5.4.5.告警处理32
5.4.
6.存储管理33
5.4.7.告警管理33
5.4.8.日志管理33
5.4.9.时钟同步33
5.4.10.任务方案34
6.系统特色35
6.1.水平解析度高，实现图像高清晰35
6.2.H.264 High profile编码，节约存储本钱35
6.3.网络自适应，保障录像实时流畅35
6.4.眩光抑制，保障图像不曝光36
6.5.夜间弱光环境，保障图像无噪点36
6.6.iSCSI块直存，保障录像一秒不丧失36
6.7.智能切片，实现录像快速检索36
6.8.开放融合的系统平台，实现与第三方业务系统联动37
1. 工程概述
1.1. 工程建立背景
XXX处于长株潭三市中心结合点，从长沙、株洲、湘潭三市中心区出发，均可在25至30分钟内到达。

聚集湖南地区规模最大、经营品类最全的奥莱品牌直营店，减少中间商环节，确保全年可享最低折扣；同时保证100%正品经营，让您精打细算过奢侈生活；配套设施的一应俱全，更为人们提供吃喝玩乐购的一条龙效劳，拥有停车位3000多个。

如今，XXX已然成为长沙又一标志性建筑。

随着商场规模扩大，商场的安防工作日益重要，如何更好的对商场内的各种工作做到更好的平安防范，建立一个平安购物公园，除了加强日常巡逻、保卫工作外，视频监控将是一个十分有力的手段，可到达7*24小时巡逻的效果。

为提高保卫力度及进一步提高员工、客户人身平安及商户财产平安等，能够对可能发生的事情进展事先预防、告警，已经发生的事件进展事后分析、查证。

商场拟先改造更换200个模拟监控点及新建一套标准、开放的高清网络监控系统，并与之前模拟监控系统并行使用，从而实现XXX区域的高清全覆盖监管。

1.2. 工程建立目标
具体建立目标如下：
〔1〕XXX商场现有1000个模拟监控点位，本次拟将其中200个点位模拟摄像机改造更换为高清网络摄像机。

〔2〕新建一套高清智能网络监控系统，所有200个前端采用200W像素高清网络摄像机。

通过高清视频监控系统来对商场区域进展事前防范，有效监管，提高处警效率，并能够进展事后追踪处理。

〔3〕采用基于IP技术网络的视频监控系统来建立系统，既保证整个系统的平安，又能发挥网络无所不在的优势。

〔4〕所有监控点位接入现有监控中心，采用NVR作为存储设备，基于ISCIS协议，前端采集的实时视频图像，通过支持iSCSI协议的网络摄像机，将监控图像直接打包
成iSCSI数据包采用裸数据块的方式直接写入NVR盘阵。

所有监控录像存储30天。

1.3. 工程建立原那么
本工程方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约本钱的原那么。

在采
用成熟技术和适用装备的根底上，充分考虑系统功能与性能的先进性和长远开展，确
保系统高效运行，实现资源共享。

确保建成后的系统兼容性强、平安可靠、便于扩展
和维护。

其具有以下原那么：
〔1〕先进性：在理念、架构、技术，设计等方面要具有一定的先进性、前瞻性，在充分考虑技术先进性的同时，尽量采用成熟技术。

〔2〕平安性：视频监控平台是监控系统的核心组件，也是平安保卫工作的重要手段，对平安性要求较高。

因此在设计和实施过程中要充分考虑平安性管理，保障接入的平安性、设备平安性、应用的平安性。

〔3〕可扩展性：视频监控系统是一个循序渐进、不断扩大的过程，监控系统平台充分考虑一定时期内监控需求的开展和变化，采用科学合理的构造，支持扩展和集成，同时接口能够进展二次开发，满足后续的业务扩展需求。

〔4〕灵活性：能够在包括管理范围、管理功能、管理数量、展现方式等方面提供灵活、多样的扩展能力。

可灵活地设计、灵活的前端接入。

1.4. 设计标准
系统规划设计必须按照国际、国家和本地区的有关标准和标准进展。

本设计将依
据和参照以下的设计标准和要求进展：
➢?平安防范工程技术标准?〔GB 50348-2004〕；
➢?平安防范工程程序与要求?〔GA/T75-94〕；
➢?平安防范系统验收规那么?〔GA308-2001〕；
➢?平安防范系统通用图形符号?〔GA/T74-2000〕；
➢?平安防范系统?〔DB33/T334-2001〕；
➢?平安防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求?〔GB/T28181-2011〕；
➢?民用闭路电视监控系统工程技术标准?〔GB50198-94〕；
➢?工业电视系统工程设计标准?〔GBJ115-87〕；
➢?音频、视频及类似电子设备平安要求?〔GB8898-2001〕；
➢?测量、控制和试验室用电气设备的平安要求? (GB4793-2001)；
➢?信息技术设备的平安?〔GB4943-2001〕；
➢EIA/TIA568A，EIA/TIA569A国际电子工业协会通信线缆、通讯路径和空间标准
➢ISO/ICE/IS11801构造化布线标准
➢ISO TCP/IP协议标准
➢ISO/IEC 13818 MPEG-2协议标准
➢ISO IGMP/CGMP协议标准
➢10BASE-T，100BASE-TX 标准 IEEE802.3，IEEE802.3U
➢?中华人民共和国通信行业标准?〔YD/T926〕
➢?电视系统视频指标?CCTR RECOMMENDATION 472-3
➢?电气指标标准?ELA-422 ELA-485
➢?电子设备雷击保护导那么?GB7450-87
1.5. 工程建立难点分析
在本次视频监控系统建立中过程中，需考虑以下细节，以保证系统可靠性和易用性。

1、合理的系统架构问题：
监控系统架构的合理性，保障了整个系统后续的业务扩展和稳定性，是否能设计一种先进的架构采用可靠的技术，能保障录像一秒不丧失，能消除效劳器的性能瓶颈，即使视频管理效劳器宕机也不影响视频录像的存储和上墙查看，海量的数据检索能否到达快速检索和回放。

2.、监控摄像机的夜间监控图像质量问题：
监控系统点位分布于室内及室外环境中，在夜晚或光照条件不好的环境下，如何保证监控摄像机获取到清晰可用的图像质量。

3、设备的环境适应性问题：
在防雷、防水、防尘和上下温环境、网络波动的适应性上，应该具备专用的设计防护。

4、可靠存储的问题：
存储系统是视频监控的核心局部之一，要求保证一秒钟的录像都不丧失，如何通过合理的设计，保证任一秒钟图像都能可靠存储，在庞大的存储数据面前如何做视频数据的秒级检索。

2. 系统总体设计
2.1. 系统架构选择
2.1.1. 架构概述
目前监控厂商主流的解决方案有“IP流媒体〞和“IP全交换〞两种架构。

IP流媒体架构对流媒体效劳器架构下的软件、效劳器设计提出了很高的要求，特别是在海量视频监控联网环境下，大容量视频访问和存储要求流媒体效劳器具备高可靠集群设计，实现负载均衡。

一旦流媒体效劳器宕机，整个监控系统瘫痪。

“IP全交换〞架构和“IP流媒体〞架构最大的不同在于，对海量视频的转发处理由高性能交换机通过组播协议来承载，具体的说，那么是由实时视频访问用户所在的交换机来负责高清视频的复制分发，在主干网上同一路视频只占用一路带宽，交换机的整体架构在可靠性和分发效率上要远远高于流媒体效劳器架构。

2.1.2. 全交换技术与流媒体比照
IP全交换技术与IP流媒体比照方下：
鉴于技术的先进性和可靠性，本次设计采用IP全交换架构的解决方案。

2.2. 系统架构图 监控IP 网络
存储设备客户端解码器核心交换机
客户端
此次XXX 高清网络视频监控系统建立，采用200万像素1080P 高清摄像机进展前端建立，共改造建立前端点位200个。

本期监控系统的所要实现的具体功能为：
1．在商场部署高清摄像机进展实时监控，并将视频通过专设线路传输到监控中心。

2．部署存储系统，采用高可靠的NVR 存储设备对视频信号进展同步数字存储，以
便日后随时调看。

3、前端摄像机选用IP网络摄像机，可以通过双绞线或者光纤直接连接至各接入层交换机当中；网络系统采用二级架构，接入层交换机连接至核心交换机当中；
4、监控系统通过IP网络实现互联，所有设备只需要就近接入到监控专网当中，就可以被数据中心的管理效劳器集中管理。

基于IP网络实现灵活的应用，在网络可达的环境增加监控客户端，就可以高效便捷的建立新分控中心。

5、在前端设备的接入：可以根据设备所处的环境灵活选择。

近距离100米范围内可以通过网线直接接入，远距离超过100米可以采用光纤+光电转换器的方式接入。

2.3. 系统架构设计说明
此次监控系统可分为监控中心、监控点两个主要局部。

监控中心是业务控制核心和设备机房中心，主要承当工作人员监控指挥工作和设备安装部署；前端监控局部实现教室摄像头的图像采集、编码，以及监控数据的接入、会聚和上传。

整体监控系统逻辑上分为平台设备、网络设备、监控中心应用系统、扩展应用系统、前端视频编码设备、后端视频解码设备。

如上图，整个系统基于网络设备搭建的传输系统；监控平台设备包括核心功能控制效劳器、存储系统等，实现对整个系统的配置、管理、控制和数据存储。

同时平台还提供开放接口，便于与第三方扩展应用系统进展对接开发应用；监控中心通过管理客户端和大屏的显示设备实现对监控系统的控制和监管。

对于各个监控点，可以纳入整个平台进展统一建立。

视频监控系统由统一的监控管理平台进展操作、管理和维护，采用全IP构架设计，前端监控点监控数字图像通过监控专网输到监控中心，进展24小时实时录像存储和轮巡显示；
前端采用高清晰摄像机，在前端监控点实现图像采集和编码；前端高清视频图像通过视频专网接入监控中心；监控的每一路图像能够实现高质量1080P浏览及存储回放，建立一套完善的网络集中存储，视频图像的保存时间为存储30天。

3. 前端子系统设计
本次设计的监控系统由前端采集、传输、存储、平台管理等局部组成，各局部介绍如下：
3.1. 前端采集局部设计
作为大量前端监控点部署设备，IPC必须采用高性能设备：采用嵌入式构造设计，稳定可靠；具备工业防护设计，符合监控系统部署要求；提供强大的图像编码能力，保障高质量的图像效果；支持标准的通信协议和视频编码方式。

3.1.1. 前端性能设计
1〕为提高前端视频采集系统稳定性，所有摄像机供电电压统一DC12V或者POE供电，考虑到局部点位电压不稳定，所有摄像机满足±25%电压范围变化。

2〕摄像机支持宽温工作，考虑到湖南地区的全年气温变化较大、湿度高，本次设计中，前端摄像机工作温度满足-30℃-60℃的范围。

3〕本次设计中前端摄像机支持IP66防护等级，实现下雨不挂水迹，温差不起水雾，内部不吸灰尘，提高了摄像机寿命和方便了后期维护，能有效保障图像的清晰度。

4〕在本次监控系统中，为了实现夜间良好的监控质量，采用高清红外一体机进展图像的采集；同时为了保障图像的清晰流程，摄像机必须具有很高的网络自适应能力，能在5%的网络丢包情况下，仍能保障图像质量不受影响。

具体设备性能详见设备选型设计。

3.1.2. 点位分布设计
本次XXX高清网络视频监控系统建立，拟改造更换200个监控点，以便直观地了解和掌握监控区域的动态情况，弥补人防缺乏等情况发生。

一旦有人身和财产平安受到威胁，能够及时调查取证，增强威慑力，提高商场安保中心的管理水平。

点位分布如下：
监控系统点位表
3.1. 网络传输设计
3.1.1. 视频码流传输带宽
此次工程采用H.264 High Profile编码方式，1080P采用2Mbps码流进展传输。

3.1.2. 网络传输难点分析以及解决方案
在监控系统的网络传输局部，是一个很重要的环节，它直接影响到整个监控系统的图像显示效果以及存储的高效性和平安性。

在大规模的监控点位下，保证图像不卡顿，不丧失，录像清晰完整。

IP监控线路采用新建立的IP传输网。

设计如下：
网络接入方式：
1、以太网电口接入
在室内考虑到摄像机离交换机距离较近，采用以太网电口进展接入。

3.2. 摄像机选型介绍
根据环境需求，本次设计在商场区域，根据需要选择最适合视场角的红外一体机。

同时为了保障夜间图像质量，摄像机采用200万像图像传感器，支持1080P(1920*1080)最大30 帧/秒，摄像机必须夜间红外补光，并具有Smart IR功能,能根据画面亮度及时调整红外灯强度以防止红外过曝，导致图像模糊；
3.2.1. 产品特点
光学特性
自动日夜转换功能(ICR)，实现日夜监控
高清光学玻璃视窗，透光率提升6%，更适合高清监控应用
采用红外增透面板，提升红外透光率
3D降噪，画质干净整洁
编码特性
H.264编码，高效图像压缩
三码流套餐能力，满足不同带宽及帧率的实时流、存储流需求，支持手机监控
9:16走廊模式，纵向场景下有效监控区域提升一倍
网络特性
支持PoE供电〔可选〕，更多供电选择
支持Onvif，国际标准协议
品质构造
宽温设计，温度范围-30℃~60℃
宽压保护，容忍电压波动±25%
4KV防雷，提供平安保障
IP66防护等级，更长使用寿命
4. 存储子系统设计
4.1. 系统概述
存储设计首要考虑的问题是录像一秒不丢。

录像的意义在于案发事后取证能够快速准确的定位。

如果事故的录像不能及时快速找到或者丧失，那么对于视频监控系统来说，是不可想象的。

本次存储系统设计中，采用NVR作为存储设备，基于ISCIS协议，前端采集的实时视频监控图像，通过支持iSCSI协议的网络摄像机，将监控图像直接打包成iSCSI数据包采用数据块的方式直接写入NVR盘阵。

设计中所有监控点位接入监控中心集中存储存储30天；
4.2. 存储系统分析
在视频监控的存储系统建立中，必须考虑影像数据的保密性和对网络带宽的影像，监控录像数字化采用分布式存储集中管理的网络存储技术已经成为主流应用模式。

IP智能监控存储系统，采用专业标准的存储设备，进展分布式存储集中管理数据存储模式，有如下优点：
1、存储系统的性能
由于存储系统不仅要支持多路摄像头的监控数据为并发实时顺序写入，同时要满足多级监控中心对同一数据源的多路并发随机读取，对于存储系统带宽、持续写性能、控制器处理性能要求很高。

存储设备的控制性能、持续读写带宽必须需随着摄像头数量的增加和存储容量的扩展而同步提升，以满足监控系统的带宽、性能需要。

2、数据平安的保障
采用标准、专业存储设备集中存储监控录像，保障监控数据平安、系统平安。

存储容量不受限制，存储系统采用分布式存储集中管理设计，配合虚拟化技术无限扩展能力，监控录像保存周期和保存数量可随需延长。

解决方案对数据平安进展多重保护：硬盘级别，存储设备级别。

存储系统采用SATA硬盘，其平安性远高于IDE硬盘，可保障监控数据的平安性，事后监控、调阅、调查有充分保障。

硬盘可实现RAID 5冗余技术进展保护，采用热备
盘进展二级保护，即使有一块硬盘出现故障，也能即使利用热备硬盘恢复数据，进一步保障监控数据的平安性。

为了保证系统网络存储数据的可靠性，提高存储的效率和减少存储的中间环节，存储系统完全支持前端网络摄像机/编码器直接通过iSCSI协议将压缩的数字视频信息以数据块的形式直接写入存储盘阵上。

本工程网络摄像机IPC直接通过iSCSI协议将压缩的数字视频信息以裸数据块的方式写入到监控中心的存储磁盘盘阵列上。

3、快速精准的检索
采用数据块指针纪录技术，实现历史影像资料的基于指针数据库的检索，检索效率相对基于影像基于文件检索速度从数十分钟提高秒级，同时指针数据库考虑考虑对录像文件的采取防篡改或完整性检查措施；支持按图像来源、纪录时间、报警事件类别等多种方式对存储的图像数据进展检索，支持多用户同时并发访问同一数据源。

存储的数据同时客户端的随时下载的，读取，当用户需要查看存储阵列中已保存的视频监控数据时，可通过授权的视频监控客户端直接点播相应位置的视频监控数据进展历史图像的查看。

4.3. 流媒体转存方式的弊端
存储设备在业界有着非常广泛的使用，大都是采用文件或者是数据库等构造化的数据形式，但是监控视频存储采用传统的文件形式，特别是面对高清视频存储时，并不是很适宜的。

因为采用文件形式对视频数据进展存储，只是把DVR的存储模式简单的移植到了专业的存储设备上来，DVR受限于较低的处理能力，为了便于对本来就不多的录像数据进展管理，自然而然的就采用了性能效率都不太高但是消耗处理资源很少的文件系统，这样，一般的监控厂家就一脉相承的把文件存储方式转移到了集中存储中来了。

文件存储方式不适合高清模式下监控视频存储主要表达在以下几点：
这是由监控视频的特点决定的，与传统的文档数据、数据库数据不同，高清监控视频“无头无尾〞，随时间的延续线性增加，属于非构造性数据，以流的模式存在。

强行将“高清流〞切片成一个一个的文件形式，会带来这样那样的问题：
第一：容易形成图像丧失。

假设以5分钟的图像为一个文件，那么假设当存储到2分钟的时候，系统发生故障，已经存入的2分钟历史图像由于并没有形成一个完整的文件〔还需要3分钟的图像存储才能形成一个完整文件〕，并没有存入存储设备中去，这样就丧失了2分钟的历史图像，往往是这2分钟内发生的事件导致了故障的发生，却没有记录下来，这是监控系统无法容忍的。

第二、录像的查询效率低下。

如果需要马上知道当前时间前一瞬间发生了什么事件，但是由于没有到达文件形成的时间长度，所以无法立即查看当前录像。

解决这类问题的直接方法是缩短文件的时间段，比方1分钟一个文件，甚至半分钟、15秒一个文件，这样就会带来另外一个问题，形成大量的磁盘碎片，浪费大量的空间——我们知道PC机中的小文件越多，空间浪费就越严重。

而且在调用存储录像的时候，需要频繁的翻开关闭文件，降低了读取效率，写入也存在同样的效率问题。

作为非构造化数据的高清监控视频，我们把它进展纯粹的非构造化存储——就象传统录像带存储一样，用流的方式进展记录——怎么样呢？这样又会带来检索的问题，如果以流的方式存储，那么磁盘空间就无法索引，只能通过时间进展线性检索。

如果是磁带存储，那这样做是唯一的方法，而磁盘是可以通过“磁盘、磁道、簇〞进展三维检索的，通过时间来进展线性检索就极大的降低了检索效率，造成了资源浪费。

第三、流媒体效劳器成为整个系统瓶颈
文件格式的存储大局部都是由流媒体效劳器转存的方式进展的。

单台流媒体效劳器的硬盘配置是有限的，不能无限扩展及延伸，所以单台流媒体效劳器的处理性能是一定的，和前端码流成反比，即前端码流越小，流媒体效劳器能处理的路数越大，当前端码流步入高清时代时，单台流媒体效劳转存的录像那么变小，当整个系统中的前端路数一定是，码流越大，流媒体效劳器的处理路数越少，那么配置的台数约多，带来的商务本钱压力越大。

4.4. 裸数据块直存原理
“块直存〞提高监控存储的数据管理效率。

其创新性主要表达在：
创造性的采用了“时间索引+块数据〞的专用数据构造，抛弃了传统的
文件系统，提高监控数据的管理效率。

创造性的采用了基于iSCSI协议的NVR直存技术，抛弃了传统的流媒体效劳器，简化系统架构。

以下就它的各层含义加以分析。

第一，监控专用数据构造。

“块直存〞的数据管理方式抛弃了传统的文件系统，采用底层的数据块作为根本的存储单元，同时创造性的采用了一种专用于监控存储的专用数据构造，通过数据块+专用数据构造两局部相结合，来实现对监控存储的构造化管理。

通过深入分析文件系统的设计机制可以发现，监控数据丧失的根本原因是对元数据的过度依赖，元数据类似于这些录像数据的组织关系。

录像数据丧失的绝大局部原因并不是磁盘介质上的数据消失了，而是因为这些散落在磁盘介质上的数据的“组织关系〞被破坏了〔比方文件系统中病毒、异常断电导致文件损坏等〕。

那么，如果能脱离文件系统，把数据及其“组织关系〞统一管理起来，让每个摄像机的录像数据高度自治，甚至可以基于录像数据重构出数据的“组织关系〞，自然就能解决因文件系统损坏而带来的录像数据丧失的问题。

进一步的分析和研究监控系统中的音视频数据发现，监控数据具有以下特征：
1〕任何两个摄像机之间的录像数据在组织上都不具有相关性；
2〕摄像机的录像数据可以基于I帧组来进展组织，在一定的预置条件下每个I帧组的大小非常接近；
3〕摄像机的录像数据与时间高度相关，且具有绝对唯一的映射关系，完全可以使用严格递增的时间来作为录像数据的索引。

以上分析说明，基于文件系统的非构造化数据管理方式已不适合，而应该采用构造化的监控数据管理机制，以此彻底防止文件系统对系统带来的不利影响。

这种新的数据构造采用I帧组作为监控数据的最小组织单元，时间作为每个数据单元的索引，并且把索引和数据保存在一个完全独立的逻辑存储空间上，这就是“块直存〞的根本原理，如下列图所示。