高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控在智能建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

文｜ 金三立視頻科技（深圳）有限公司

高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控在智能建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

文｜ 金三立視頻科技（深圳）有限公司

當(dāng)前，建筑物智能化程度隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而逐步提高；網(wǎng)絡(luò)化程度不斷提高的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在智能建筑中的作用更是日益突出，不僅方便了智能建筑各子系統(tǒng)的對接，而且能為智能建筑提供多地遠(yuǎn)程實時監(jiān)控，大大減少了以往在建筑管理上的人員冗余。同時，智能建筑監(jiān)控對高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的使用也越來越普遍。高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有畫質(zhì)高、準(zhǔn)確、實時和信息內(nèi)容豐富的特點；作為一種防范能力較強(qiáng)的綜合系統(tǒng)，能夠為建筑環(huán)境安全的管理和智能建筑各系統(tǒng)的集成提供技術(shù)支持。

本文將以萬國數(shù)據(jù)上海數(shù)據(jù)中心高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控整體解決方案為例，對智能建筑高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)在實際項目中的組建，以及其具有的功能進(jìn)行介紹。

1 項目需求及系統(tǒng)構(gòu)成

萬國數(shù)據(jù)上海數(shù)據(jù)中心不同于普通的建筑群體，其要求基礎(chǔ)設(shè)施能實現(xiàn)高效管理，降低運(yùn)行成本，提高數(shù)據(jù)中心的可用性。因此該項目共設(shè)計兩套監(jiān)控系統(tǒng)，一套為安保監(jiān)控系統(tǒng)，主要用于對建筑群的樓道、樓梯口、電梯大廳、電梯轎廂和周界等區(qū)域?qū)嵭?4小時全方位無盲點監(jiān)控；一套為設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，主要對變配電、UPS、電池組、發(fā)電機(jī)、精密空調(diào)、新風(fēng)機(jī)組以及溫濕度、漏水檢測設(shè)備等關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行24小時全方位監(jiān)控。兩套系統(tǒng)前端均采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，后端使用E-NVS嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理平臺進(jìn)行管理、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)，采用高清視頻解碼服務(wù)器上電視墻顯示。為便于后期管理，系統(tǒng)軟件將系統(tǒng)設(shè)置為由總控和分控構(gòu)成的大型網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。

監(jiān)控中心設(shè)置一套由69塊46寸超窄邊拼接屏和19臺高清解碼服務(wù)器組成的高清電視墻，實現(xiàn)了任意畫面的瀏覽、輪巡、組合等功能。所使用的液晶拼接屏的接縫小于6.7mm，支持單屏多路信號、整屏一路信號及任意組合顯示方式。在高清解碼服務(wù)器的配合下，電視墻既可進(jìn)行單個VGA口九畫面高清圖像解碼分割輸出，也可進(jìn)行兩個VGA口每個五畫面的高清圖像解碼分割輸出。同時，在前端采集感知層的配合下，整個監(jiān)控中心能真正實現(xiàn)高清的監(jiān)控畫面。前端采集感知層由720p、1080p網(wǎng)絡(luò)高清高速球型攝像機(jī)、高清紅外網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、高清網(wǎng)絡(luò)槍型攝像機(jī)等組成。所有攝像機(jī)均采用標(biāo)準(zhǔn)的H.264壓縮方式編碼，支持雙碼流；用戶可根據(jù)需要選擇不同的視頻碼流用于傳輸、存儲和瀏覽。此外，所有的網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)均提供了SDK開發(fā)包，便于進(jìn)行二次開發(fā)，實現(xiàn)更多功能；并且均能適應(yīng)LAN、Wi-Fi、3G等多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，傳輸高質(zhì)量圖像。在報警功能上，前端的網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)能支持多種報警聯(lián)動，包括聲光報警、信息提示、自動錄像抓拍、E-mail發(fā)送功能等。

2 系統(tǒng)平臺功能

萬國數(shù)據(jù)上海數(shù)據(jù)中心監(jiān)控系統(tǒng)采用的嵌入式中心服務(wù)平臺包含三個功能模塊：接入服務(wù)模塊、轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)模塊和錄像服務(wù)模塊。其中接入服務(wù)模塊負(fù)責(zé)整個域系統(tǒng)里的用戶和設(shè)備的注冊接入及信令控制，轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)模塊負(fù)責(zé)處理流媒體的負(fù)載、分發(fā)，錄像服務(wù)模塊負(fù)責(zé)對前端視頻的中心網(wǎng)絡(luò)存儲及點播服務(wù)。該平臺具有以下功能特點。

（1）雙碼流功能

雙碼流功能的作用是解決存儲及不同用戶訪問網(wǎng)絡(luò)視頻時，因網(wǎng)絡(luò)帶寬不同造成碼率只能按最低需求進(jìn)行設(shè)置的問題。萬國數(shù)據(jù)上海數(shù)據(jù)中心監(jiān)控系統(tǒng)的中心平臺和前端設(shè)備均支持雙碼流，能夠適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對視頻瀏覽和存儲的要求。用戶可以根據(jù)自已的需要，在實時瀏覽或者存儲時選擇高清畫質(zhì)或者低碼率方式。兩種方式可以同時使用，選擇哪一種方式取決于網(wǎng)絡(luò)帶寬及存儲容量大小，用戶可以更加靈活地對系統(tǒng)進(jìn)行管理。

（2）磁盤管理功能

萬國數(shù)據(jù)上海數(shù)據(jù)中心監(jiān)控系統(tǒng)的嵌入式平臺服務(wù)器可以使用RAID進(jìn)行硬盤管理，單機(jī)最大可支持16個SATA硬盤，并具有熱備功能，即使有兩塊硬盤同時損壞，數(shù)據(jù)也不會丟失。

（3）客戶端功能

萬國數(shù)據(jù)上海數(shù)據(jù)中心監(jiān)控系統(tǒng)的嵌入式平臺客戶端主要有兩種類型：管理客戶端、企業(yè)客戶端。

管理客戶端是整個嵌入式平臺系統(tǒng)的中心配置管理模塊，供系統(tǒng)管理員使用，負(fù)責(zé)對整個系統(tǒng)平臺進(jìn)行機(jī)構(gòu)劃分、設(shè)備配置、轉(zhuǎn)發(fā)負(fù)載、中心錄像，以及用戶權(quán)限、虛擬告警防區(qū)管理等操作。而企業(yè)客戶端軟件是系統(tǒng)交付用戶的最終操作軟件，也是整個系統(tǒng)功能展示的主要平臺，是用戶使用最頻繁的軟件。整套軟件包含實時監(jiān)控、錄像回放、電視墻切換、報警及電子地圖管理等幾大主要模塊，其中實時監(jiān)控模塊具有系統(tǒng)登陸、視頻瀏覽、云鏡控制、參數(shù)管理、語音呼叫、I/O控制等多項業(yè)務(wù)功能。通過用戶權(quán)限的管理，平臺將對各使用用戶進(jìn)行功能授權(quán)，根據(jù)不同需求給予客戶不同級別的功能授權(quán)（如云臺控制、錄像查詢、設(shè)備管理等）。

萬國數(shù)據(jù)上海數(shù)據(jù)中心的嵌入式視頻系統(tǒng)客戶端瀏覽軟件可以實現(xiàn)對前端設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控管理，包括基本的業(yè)務(wù)配置、設(shè)備管理、云鏡控制、報警顯示和音視頻實況瀏覽、點播回放、輪循切換等。E-NVS可以為Web客戶端訪問提供視頻點播功能，將存儲于E-NVS中的錄像文件轉(zhuǎn)換為流格式以便本地和遠(yuǎn)程公網(wǎng)用戶點播訪問。E-NVS通過路由器映射到公網(wǎng)上，并通過授權(quán)實現(xiàn)遠(yuǎn)程的管理或圖像查看等功能。

（4）數(shù)字矩陣功能

萬國數(shù)據(jù)上海數(shù)據(jù)中心監(jiān)控系統(tǒng)采用的高清解碼服務(wù)器，可以通過客戶端及專業(yè)鍵盤、鼠標(biāo)或Web實現(xiàn)對E-NVS系統(tǒng)的解碼輸出控制，主機(jī)支持單路九畫面720p解碼或兩路四畫面720p解碼；控制方式包括點對點切換、組切換、群切換和計劃切換等，可實現(xiàn)數(shù)字矩陣的功能。

（5）電視墻管理功能

傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)只能在小范圍內(nèi)實現(xiàn)電視墻功能，且無法支持遠(yuǎn)程監(jiān)控，電視墻屏幕數(shù)量也受限于矩陣的能力。

而萬國數(shù)據(jù)上海數(shù)據(jù)中心采用的E-NVS系統(tǒng)使用解碼器將視頻流解碼上墻顯示，可實現(xiàn)單路視頻切換、巡回切換、群組切換、球機(jī)控制等電視墻功能。一套E-NVS系統(tǒng)可遠(yuǎn)程管理多個電視墻，可通過擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)帶寬與解碼服務(wù)器無限制地擴(kuò)充電視墻屏幕數(shù)量，輕易實現(xiàn)多地遠(yuǎn)程分控。

（6）球機(jī)3D定位功能

當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時，如果網(wǎng)絡(luò)有延時，同時控制球機(jī)云臺旋轉(zhuǎn)和鏡頭變倍來進(jìn)行定位就會比較困難。為了規(guī)避網(wǎng)絡(luò)延時帶來的控制定位問題，萬國數(shù)據(jù)上海數(shù)據(jù)中心監(jiān)控系統(tǒng)通過結(jié)合高速球型攝像機(jī)的特點，實現(xiàn)了利用鼠標(biāo)進(jìn)行3D虛框放大的快速定位功能，保證了云臺、鏡頭控制的精確、快速。

（7）電子地圖功能

報警電子地圖作為企業(yè)客戶端的一個功能模塊，可通過工具欄快捷按鈕調(diào)用。當(dāng)有告警發(fā)生時，系統(tǒng)將做相應(yīng)的告警聯(lián)動處理，如彈出視頻窗口、發(fā)出聲音提示、調(diào)用云臺預(yù)制位等。

（8）遠(yuǎn)程參數(shù)設(shè)置、程序升級功能

萬國數(shù)據(jù)上海數(shù)據(jù)中心監(jiān)控系統(tǒng)的客戶端可以查詢前端設(shè)備的編碼參數(shù)、云臺設(shè)置、顯示參數(shù)、版本信息等，并對其進(jìn)行修改；在有程序更新時，可以對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程升級。

3 解決方案特點

萬國數(shù)據(jù)上海數(shù)據(jù)中心高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控整體解決方案在技術(shù)方面有如下特點：

（1）高清網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品均采用H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。H.264是由ITU-T視頻編碼專家組（VCEG）和ISO/IEC動態(tài)圖像專家組（MPEG）聯(lián)合組成的聯(lián)合視頻組（JVT）提出的高度壓縮數(shù)字視頻編解碼器標(biāo)準(zhǔn)。H.264在同等圖像質(zhì)量下的壓縮效率比以往的壓縮標(biāo)準(zhǔn)提高了兩倍以上，具有壓縮比高、碼率低、圖像質(zhì)量高、容錯能力強(qiáng)、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性良好等特點。H.264最大的優(yōu)勢是具有很高的數(shù)據(jù)壓縮比率，在同等圖像質(zhì)量的條件下，H.264的壓縮比是MPEG-4的1.5～2倍，且能將視頻文件大小壓縮為原始大小的1/102。而由于這種大壓縮比是基于低碼率的條件實現(xiàn)的，H.264能夠在減少傳輸帶寬的同時實現(xiàn)720p、1080p的高清視頻分辨率。

（2）存儲安全，擴(kuò)容簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定。E-NVS嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻管理平臺通過集嵌入式服務(wù)器、嵌入式中心管理軟件、大容量磁盤陣列等于一體，實現(xiàn)了在簡化系統(tǒng)搭建流程的同時，支持海量存儲容量的擴(kuò)展。為了保障大量傳輸數(shù)據(jù)的安全性，E-NVS磁盤支持多種RAID方式和熱備份功能（如RAID 5可以支持一塊硬盤損壞的冗余特性）。另外，整套系統(tǒng)會配備E-NVS主機(jī)和備用機(jī)，二者之間通過心跳線關(guān)聯(lián)，雙重保障數(shù)據(jù)安全。整套操作系統(tǒng)采用Linux操作系統(tǒng)，可防止系統(tǒng)因受外界攻擊而癱瘓。

（3）平臺提供SDK接口，方便系統(tǒng)的二次開發(fā)和升級管理。

（4）采用高清解碼，保證了解碼顯示效果如臨現(xiàn)場，實現(xiàn)了真正意義上的網(wǎng)絡(luò)高清。所采用的高清解碼服務(wù)器支持VGA和HDMI端口輸出，解碼路數(shù)至少支持一路1080p、三路720p。