【安防知識網(wǎng)】隨著社會的進步，視頻監(jiān)控越來越被廣泛地應用到各個領域，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也隨之經(jīng)歷了三個時代，目前以網(wǎng)絡攝像機、視頻服務器為代表的第三代網(wǎng)絡視頻監(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用，全國的平安城市、全球眼項目更是掀起了網(wǎng)絡視頻應用的高潮，進入2010年，網(wǎng)絡產(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為主的產(chǎn)品，于是，高清就與之前就早已走紅的“網(wǎng)絡化”強強聯(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“標清”的缺陷與“高清”的優(yōu)勢。

　　標清、高清是引入廣電行業(yè)的清晰度分類方法，PAL制下標清的理論分辨率為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為1920×1080p或者1600×1200p。標清又分為模擬標清和IP標清，高清全部為IP化的攝像機。

　　標清系統(tǒng)的缺陷

　　1. 監(jiān)控了全景，就沒有了細節(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(相對于標清球機的盲區(qū))

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

　　標清與高清對比

　　像素上的對比

　　可以看出，高清入門機型200萬像素的攝像機，像素即相當于4CIF標清機的5倍，一臺相當于5臺。而500萬像素的高清機更是相當于十多臺4CIF標清攝像機。

[nextpage]　　實際圖象上的對比

　　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，可以作為強有力的證據(jù)信息。

　　是否需要盲目跟風高清

　　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備好應對之策。

　　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。如何能夠在關鍵位置和關鍵時段快速、準確捕獲現(xiàn)場的細節(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用。與普通高清監(jiān)控不同，電子卡口系統(tǒng)重點在高清抓拍，使用的抓拍攝像機在技術上與普通的高清IP攝像機沒有較大的區(qū)別。除此以外，在人員密度、車流密度較大的公共場所監(jiān)控應用，現(xiàn)階段采用的是4CIF標清分辨率。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節(jié)特征上，還有不足。作為補救，可采用高速球型攝像機來對局部畫面進行放大(鏡頭拉近)，但缺點是需要有專人操作。另外，為了提高系統(tǒng)的智能化程度和降低人工干預強度，系統(tǒng)中可能考慮適度增加一些視頻智能分析技術，基于視頻進行智能預警、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，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、風景名勝、水文地質(zhì)、遠程展示等等專業(yè)領域，高清應用的需求也是非常廣闊的。因此現(xiàn)階段廠商的主要任務除了繼續(xù)改善產(chǎn)品的設計、品質(zhì)、功能等方面外，更重要的任務在于充分理解用戶的需求，并在此基礎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計，充分挖掘高清監(jiān)控的應用價值，真正讓用戶體會到物有所值。

[nextpage]　　高清設備方案選型舉例

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

　　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標清攝像機，每個車間就地設置一個分控中心。整個廠區(qū)設置一個總控制中心。

　　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，采用標清攝像機的話，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，經(jīng)測算需安裝50臺方可達到要求。且在車間良好的照明情況下，采用COMS攝像機，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，其主要性能指標和選擇理由為：

　　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，減少攝像機安裝的數(shù)量。

　　幀率：在1920×1080p下達到25幀/秒，保證圖象的實時和連續(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)絡拓撲圖

　　上圖中實線表示百兆鏈路，虛線表示千兆鏈路

　　網(wǎng)絡的物理鏈路上采用超5類的綜合布線UTP，當然能用6類更好。分中心的接入和匯聚在同一個機柜內(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，某些前端攝像機距離接入交換機超過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，進行光電轉(zhuǎn)換。

　　傳輸網(wǎng)絡小結(jié)：由綜合布線和網(wǎng)絡交換機組成，小規(guī)模的項目只要設二層(接入與核心)即可，本系統(tǒng)因大規(guī)模較大，設計為三層架構(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)絡架構，任何一個有網(wǎng)絡系統(tǒng)配置和實施經(jīng)驗的工程師都可勝任設計。

　　2分中心設計

　　視頻服務器、存儲設備、電視墻、視頻工作站均設置在分中心內(nèi)。

　　視頻服務器

　　我們這里提到的視頻服務器與廠家、媒體提到的視頻服務器(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器主要是對前端攝像機發(fā)送過來的視頻流進行封裝和轉(zhuǎn)發(fā)到存儲設備上去，同時要響應視頻工作站的回放(實時和錄像)的請求，從存儲設備中取出對應路數(shù)的視頻流，相當于是流媒體服務器。

　　受目前PC架構的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。本工程我們設置管理的是40路，這樣大大的提高了服務器的穩(wěn)定性，同時也保證了其他終端對服務器請求響應的及時性。

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

　　服務器、視頻流及管理平臺工作流程示意圖：

[nextpage]　　存儲設備

　　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，用于接收視頻服務器轉(zhuǎn)發(fā)過來的視頻流。對于存儲來說，我們最關心的是容量大小，因為這將關系到系統(tǒng)的總造價。下面來對高清和標清視頻存儲容量進行一下計算。

　　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為全實時24小時錄像的理論容量，實際應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

　　總控制中心設計

　　廠區(qū)設一個控制中心，對下面的5個車間分中心可以進行全面的監(jiān)控和管理，查看實時圖像和調(diào)用錄像資料?？偪刂行脑O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可以看出，每個車間的攝像機視頻碼流絕大部分已經(jīng)在本地進行了存儲和實現(xiàn)了管理，即使總控制中心不運行也不會影響分中心的正常運轉(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32×3=96Mbps。鑒于此，我們認為分控中心的匯聚層交換機到總控的核心交換機采用千兆鏈路即可，當然從長遠角度來看，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)的應用千兆速率就夠用了，這樣也可以降低網(wǎng)絡交換設備的造價，畢竟萬兆設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。另外再設置6臺指揮調(diào)度工作站，可以對任意路視頻進行監(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，對于業(yè)主和集成商來說，以這樣的第三方平臺為基礎搭建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攝像機產(chǎn)品越多的平臺軟件，應優(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，并對三種主流架構進行分析，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標清系統(tǒng)并不比模擬系統(tǒng)增加多少造價，在合理選擇設備、精心搭配下還甚至可以做到造價更低。高清系統(tǒng)受制于攝像機本身的價位和存儲、軟件的造價，每路的造價尚不經(jīng)濟，但從可以代替5路標清或1臺標清球機角度來看，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，覆蓋同樣的場地選用標清攝像機的數(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。

　　低照度的實現(xiàn):

　　IP高清攝像機一般都采用COMS作為感光芯片，COMS最大的缺點是低照度下成像質(zhì)量差，無法實現(xiàn)CCD那樣的低感光度。因此所有的COMS百萬像素高清攝像機的致命弱點就是低照度效果差，即使在添加紅外補光燈的情況下，效果依然不如CCD。這個缺陷有待于COMS原理的改進，和處理芯片技術的發(fā)展。

　　高性價比的存儲:

　　阻礙IP高清監(jiān)控系統(tǒng)推廣應用的另一個因素就是存儲，而存儲技術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)沒有相關的國家設計、施工驗收標準和規(guī)范。

　　用戶的使用慣性:

　　用慣了模擬標清，對IP系統(tǒng)的認知程度不夠，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踐方式

　　鑒于采用全IP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踐方式為采用標清+高清混搭模式，即為以下混合型的架構。

　　結(jié)語

　　有句廣告詞叫做“只選對的，不選貴的”，在如今的監(jiān)控方案設計里，不應該盲目跟風高清，智能分析等新概念，而應該根據(jù)實際情況，選擇最適合的方案來進行項目實施，隨著國內(nèi)網(wǎng)絡環(huán)境的進一步發(fā)展與穩(wěn)定，在不遠的未來，高清監(jiān)控也會像如今的標清監(jiān)控一樣遍布整個監(jiān)控行業(yè)，讓我們攜手共進，共創(chuàng)輝煌!