高清數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)在大型購物中心項(xiàng)目中的應(yīng)用

許 波

（上海汽車工業(yè)活動(dòng)中心有限公司，上海 201822）

1 前言

現(xiàn)代大型購物中心的功能趨向多樣化， 并且常常與其他功能設(shè)施形成多功能綜合體。 它不僅滿足購物需要，而且也滿足文化、娛樂和餐飲等需求，創(chuàng)造了“一站式商城”這個(gè)集購物娛樂于一體的發(fā)展概念。 因此，我們所面臨的大型購物中心監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，往往要考慮它面積大、功能分區(qū)多、人流擁擠的特點(diǎn)，具體到系統(tǒng)的選型，高清數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)以其開放性、良好的擴(kuò)展性和高度集成等特點(diǎn)能夠滿足大型購物中心安防監(jiān)控的需求。 本文以某大型購物中心項(xiàng)目為例進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。

2 概述

結(jié)合相關(guān)政府職能單位對(duì)技防的有關(guān)技術(shù)規(guī)范和要求后綜合考慮，我們認(rèn)為大型購物中心的安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先選用高清數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)。

某大型購物中心為多層建筑，分期實(shí)施，設(shè)計(jì)IP 攝像機(jī)數(shù)量為200 個(gè)， 前端攝像機(jī)主要選用網(wǎng)絡(luò)高清寬動(dòng)態(tài)攝像機(jī)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和監(jiān)控要求，選用吸頂半球式、槍式以及一體化快球。 各點(diǎn)位的高清攝像機(jī)實(shí)時(shí)采集視頻圖像并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過網(wǎng)絡(luò)匯接至各層弱電間（房）的接入層交換機(jī)；然后通過接入層交換機(jī)的上聯(lián)口經(jīng)由光纖線路或者六類千兆線路傳輸至中心總控機(jī)房的核心交換機(jī)。

中心總控機(jī)房實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)視、切換控制、抓拍、數(shù)字編碼、錄像存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)共享，實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻安防系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)及處理。 中心利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)字硬盤錄像機(jī)（NVR）實(shí)現(xiàn)對(duì)前端數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的本地錄像保存。 每路數(shù)字視頻信號(hào)傳輸兩路視頻流回監(jiān)控中心，一路為低畫質(zhì)預(yù)覽、顯示數(shù)據(jù)流，該路視頻流進(jìn)入視頻管理平臺(tái)的流媒體服務(wù)器進(jìn)行復(fù)制，然后利用內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)分發(fā)給遠(yuǎn)端客戶端電腦；第二路為高清視頻存儲(chǔ)流，直接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)數(shù)字硬盤錄像機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)。

視頻管理平臺(tái)具備與其他安防系統(tǒng)互聯(lián)的接口， 提供符合國際標(biāo)準(zhǔn)的B/S 集成接口，如WEBSERVICE 接口，可實(shí)現(xiàn)與區(qū)域聯(lián)網(wǎng)報(bào)警系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)以及停車管理系統(tǒng)的互聯(lián)，發(fā)生報(bào)警時(shí)能實(shí)現(xiàn)集成聯(lián)動(dòng)。

3 高清數(shù)字系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）百萬級(jí)像素畫質(zhì)。 網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)采用高清晰逐行掃描CMOS 傳感器提供百萬像素畫質(zhì)， 清晰度可達(dá)720P(1280*720 分辨率)/1080P（1920*1080）分辨率，更寬廣的視角，更清晰的細(xì)節(jié)，有效避免隔行掃描所產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)模糊和圖像撕裂等問題，同時(shí)為準(zhǔn)確的智能分析提供基礎(chǔ)。

（2）POE 以太網(wǎng)供電。 目前大多數(shù)的IP 攝像機(jī)均支持IEEE802.3afPoE 以太網(wǎng)供電方式，利用一根UTP 線纜傳送音視頻信號(hào)、控制信號(hào)、供電電源等，大大降低施工成本和施工難度，節(jié)約客戶投資。

（3）系統(tǒng)先進(jìn)性。 系統(tǒng)采用先進(jìn)的視頻監(jiān)控技術(shù)，包括數(shù)字高清技術(shù)、視頻編解碼技術(shù)、海量信息檢索技術(shù)以及智能分析技術(shù)等，同時(shí)利用先進(jìn)的綜合視頻監(jiān)控軟件管理平臺(tái)，不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)音視頻數(shù)字信號(hào)的統(tǒng)一管理，還可實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)維管理，以及各類視頻綜合智能化應(yīng)用。

（4）安全性保障。 系統(tǒng)的遠(yuǎn)程瀏覽采用WEB 方式，采用用戶安全認(rèn)證和分級(jí)權(quán)限設(shè)置，同時(shí)系統(tǒng)采用高性能硬件防火墻或者網(wǎng)閘，保障監(jiān)控平臺(tái)不受非法入侵、惡意攻擊、病毒感染等，前端數(shù)字視頻可加密傳輸比模擬視頻更安全。

（5）開放的平臺(tái)。 整個(gè)系統(tǒng)采用開放式的設(shè)備或架構(gòu)，能夠提供完整的SDK、API 等二次開發(fā)環(huán)境， 實(shí)現(xiàn)與其它子系統(tǒng)的無縫融合和聯(lián)動(dòng)工作。

（6）易管理性和易維護(hù)性。 系統(tǒng)可自動(dòng)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)中任何一臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和詳細(xì)參數(shù)，以便管理人員迅速判斷故障及解決問題，同時(shí)系統(tǒng)支持遠(yuǎn)程升級(jí)和故障排除功能，維護(hù)便捷，降低系統(tǒng)運(yùn)維管理成本。

（7）穩(wěn)定性要求。 穩(wěn)定性是一個(gè)系統(tǒng)工程的基本要求，高清數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)為全I(xiàn)P 架構(gòu)，在設(shè)計(jì)時(shí)，往往會(huì)考慮建立視頻監(jiān)控專網(wǎng)，只有音視頻流和相關(guān)的控制流在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)在邏輯和物理上的相對(duì)獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的專網(wǎng)專用，同時(shí)大部分設(shè)備具有自我診斷和自我修復(fù)的功能，并采取了冗余和故障轉(zhuǎn)移技術(shù)，避免網(wǎng)絡(luò)瓶頸和單點(diǎn)故障，使系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。

4 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

4.1 系統(tǒng)組成

在系統(tǒng)的組成上， 高清數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)一樣，均包含：視頻采集部分；網(wǎng)絡(luò)傳輸部分；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分；顯示控制部分；綜合視頻監(jiān)控管理平臺(tái)。

4.2 系統(tǒng)原理圖

4.3 視頻采集部分

本期大型購物中心項(xiàng)目建設(shè)共約200 個(gè)監(jiān)控點(diǎn)。 一般設(shè)計(jì)以下幾種用途攝像機(jī)。

（1）出入口攝像機(jī)。 大型購物中心的出入口及門店出入口是人員通過的主要場(chǎng)所，需在每個(gè)門口設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)，安裝攝像機(jī)時(shí)需要考慮夜晚的特殊情況，并且要求監(jiān)控點(diǎn)要看清楚進(jìn)出人員的樣貌，系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄出入人員信息，需滿足安防系統(tǒng)無盲區(qū)覆蓋的要求。

（2）收銀區(qū)域監(jiān)控?cái)z像機(jī)。 收銀區(qū)域監(jiān)控目標(biāo)明確、光線變化不大，效果要求清晰，需要不間斷的錄像。

（3）貨架區(qū)域監(jiān)控?cái)z像機(jī)。 貨架區(qū)域監(jiān)控目標(biāo)明確、光線變化相對(duì)不大，效果相對(duì)要求比較清晰。

（4）倉庫及停車場(chǎng)監(jiān)控?cái)z像機(jī)。 倉庫及停車場(chǎng)監(jiān)控目標(biāo)范圍比較廣、光線變化也比較大，效果相對(duì)要求比較清晰，需滿足安防系統(tǒng)無盲區(qū)覆蓋的要求。

4.4 網(wǎng)絡(luò)傳輸部分

整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸部分由前端設(shè)備的接入層和中心總控機(jī)房的核心層兩層構(gòu)成。

接入層從前端攝像機(jī)網(wǎng)卡端口一直到接入層交換機(jī)，整體按照每路圖像清晰度不小于720P， 實(shí)際碼流不小于3Mbps設(shè)計(jì)，每個(gè)樓面放置一臺(tái)接入層交換機(jī)，平均每臺(tái)接入層交換機(jī)將接入15 路視頻，將來可能擴(kuò)展到20 路。 考慮到需要上傳兩股碼流，一路為高清的主碼流、一路為低質(zhì)量的子碼流，每個(gè)攝像機(jī)需要占用5Mbps 左右的碼流帶寬，故每樓層的接入層交換機(jī)所負(fù)載的總視頻帶寬的流量為80Mbps～120Mbps。 同時(shí)考慮到弱電間與中心機(jī)房的距離較遠(yuǎn)， 可能存在共用路由的情況，需要考慮附加其它交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)流量，因此上聯(lián)鏈路設(shè)計(jì)成千兆光纖傳輸。

核心層從弱電間接入層交換機(jī)上聯(lián)端口一直到中心總控機(jī)房的主交換機(jī)。 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系中有約200 路視頻，因此以此處按照1000Mbps 計(jì)算網(wǎng)絡(luò)理論應(yīng)用量，同時(shí)考慮到存儲(chǔ)部分，因此主交換機(jī)選擇24 口全千兆光纖交換機(jī)二臺(tái)，互為備份。

冗余鏈路設(shè)計(jì)：

在設(shè)計(jì)接入層交換機(jī)與核心層交換機(jī)之間的傳輸線路部分，我們考慮到傳輸?shù)目煽啃裕x擇了冗余架構(gòu)。 線路敷設(shè)的過程中，敷設(shè)2 路單芯光纖，可以實(shí)現(xiàn)線路的冷備份，當(dāng)鏈路發(fā)生故障時(shí)可以快速手動(dòng)切換備份鏈路以確保傳輸。

4.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分

隨著安全防范系統(tǒng)建設(shè)的不斷推進(jìn)， 針對(duì)視頻數(shù)據(jù)的建設(shè)和應(yīng)用，轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)之一，無論是存儲(chǔ)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性、歷史數(shù)據(jù)的回放以及機(jī)房空間均是需要重點(diǎn)考慮的。

嵌入式NVR 廠商針對(duì)安防市場(chǎng)的沉淀和理解，推出了多項(xiàng)符合視頻流轉(zhuǎn)發(fā)和存儲(chǔ)的技術(shù)， 利用專業(yè)性產(chǎn)品和配套系統(tǒng)，提供了高穩(wěn)定性、高安全性、高可靠性的轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)系統(tǒng)，在系統(tǒng)兼容性、安全性、穩(wěn)定性、可靠性、冗余性以及設(shè)備磁盤利用率、功耗、重量、體積和性價(jià)比上，都有非常大的優(yōu)勢(shì)。

故在本設(shè)計(jì)中，選用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)（NVR）作為前端數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的后端存儲(chǔ)設(shè)備，同時(shí)其存儲(chǔ)容量配置滿足保存30 天的要求。

4.6 顯示控制部分

遵循相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的要求， 同時(shí)結(jié)合實(shí)際使用需求及場(chǎng)地情況，設(shè)計(jì)如下：（1）電視墻設(shè)計(jì)由17 塊屏幕組成，其中中間3*3 共計(jì)9 塊46 寸拼接屏，用于單畫面切換顯示，其余8 塊21 寸液晶監(jiān)視器部署在大屏兩側(cè)，作為多畫面（4 分割）畫面輪巡切換顯示。 （2）設(shè)置17 路視頻解碼單元，一對(duì)一方式。（3） 每套視頻管理工作站不僅可以在自己的VGA 顯示器上顯示與控制系統(tǒng)中的任意圖像，也可以控制系統(tǒng)中的任意一個(gè)視頻解碼單元，實(shí)現(xiàn)數(shù)字式視頻矩陣管理。 （4）每套視頻管理工作站都可以通過電腦鼠標(biāo)與鍵盤實(shí)現(xiàn)對(duì)任意攝像機(jī)圖像的控制與管理。 （5）在中心總控機(jī)房設(shè)置三維搖桿鍵盤，通過三維搖桿鍵盤，可以非常方便地將前端的任意一路攝像機(jī)切換到任意一路大屏監(jiān)視器上，并可以方便地控制PTZ。

4.7 綜合視頻監(jiān)控管理平臺(tái)

綜合視頻監(jiān)控管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有視頻圖像信號(hào)的集中管理，實(shí)現(xiàn)各個(gè)廠商設(shè)備的無縫聯(lián)網(wǎng)，保證信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量，提供視頻資源的高效檢索功能，實(shí)現(xiàn)信息共享。

管理平臺(tái)支持單播、組播流轉(zhuǎn)發(fā)，支持雙碼流，提供二次開 發(fā)SDK， 支 持DAS、IP-SAN、NAS， 支 持MPEG4、H.264、MJPEG 等圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)和AAC、PCM、G.7XX 等音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。

（1）平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)。 平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)從根本上決定了系統(tǒng)所能提供的業(yè)務(wù)服務(wù)的規(guī)模和水平， 基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的J2EE 平臺(tái)和SOA 面向服務(wù)的架構(gòu)， 是當(dāng)前幾乎所有的企業(yè)級(jí)業(yè)務(wù)平臺(tái)所普遍采用的，被反復(fù)證明是目前最強(qiáng)壯、最高效、最具伸縮性和業(yè)務(wù)擴(kuò)展能力的平臺(tái)架構(gòu)之一。

本次設(shè)計(jì)采用的監(jiān)控軟件平臺(tái)采用在J2EE 三層體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上構(gòu)筑的面向業(yè)務(wù)的四層體系結(jié)構(gòu)。

（2）平臺(tái)功能設(shè)計(jì)。 中心總控機(jī)房是某大型購物中心的指揮調(diào)度中心，同時(shí)也是特殊情況下的應(yīng)急指揮中心。 它實(shí)施整個(gè)購物中心指揮并行使監(jiān)督管理職能，承擔(dān)運(yùn)行指揮、信息服務(wù)和應(yīng)急救援兩大系統(tǒng)的職責(zé)。 數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)中，指揮中心通過工作站和鍵盤，調(diào)用所有的攝像機(jī)并進(jìn)行控制，也可以調(diào)用這些攝像機(jī)的錄像回放，為運(yùn)行管理及特殊情況的應(yīng)急指揮提供手段和幫助。

數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置統(tǒng)一的管理數(shù)據(jù)庫， 記錄所有系統(tǒng)設(shè)備的詳細(xì)參數(shù)，用戶管理設(shè)置數(shù)據(jù)，電子地圖，PTZ 協(xié)議，日志文件等信息，系統(tǒng)功能集數(shù)字視頻操作系統(tǒng)、數(shù)字視頻顯示軟件、存儲(chǔ)管理軟件、中央存儲(chǔ)管理與圖像回放為一體，構(gòu)成統(tǒng)一平臺(tái)，在此平臺(tái)上，通過對(duì)不同用戶權(quán)限的劃分，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)管理功能、圖像的任意調(diào)用及控制，錄像及錄像的調(diào)用回放等功能。

主要功能設(shè)計(jì)如下：1）C/S 客戶端： 提供給系統(tǒng)管理員使用，最多支持四屏顯示，提供實(shí)時(shí)監(jiān)看、檢索回放、電子地圖、系統(tǒng)管理和電視墻控制等功能。 2）實(shí)時(shí)監(jiān)看：提供樹形結(jié)構(gòu)的監(jiān)看設(shè)備顯示和云臺(tái)PTZ 控制，支持指定區(qū)域進(jìn)行搖攝、傾斜和變焦，云臺(tái)預(yù)置位管理及巡航方案制訂，雙向語音對(duì)講，報(bào)警事件展現(xiàn)及處理等功能。 3）電子地圖：從總體上反映安防前端設(shè)備的空間分布，實(shí)現(xiàn)基于電子地圖的各監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和基本信息采集，觀看實(shí)時(shí)視頻、查看實(shí)時(shí)信息（日志及報(bào)警）等。 4）檢索回放：提供多級(jí)約束條件（包含智能標(biāo)簽等）檢索方式，用于錄像的檢索和回放，采用獨(dú)特的時(shí)間條回放模式，可通過智能分析插件提供針對(duì)錄像視頻的多種智能分析功能。5）系統(tǒng)管理：包括設(shè)備管理、設(shè)備巡檢、電子地圖管理、計(jì)劃管理、報(bào)警管理、服務(wù)器管理、用戶管理等功能。 6）電視墻控制：用于配置電視墻展示的視頻通道。 提供視頻分組輪巡的控制，配合電視墻服務(wù)器將視頻流解碼輸出到液晶大屏/投影機(jī)/監(jiān)視器等顯示設(shè)備上顯示，每路輸出接口可分割多個(gè)監(jiān)控畫面，支持告警信息呈現(xiàn)、電子地圖、電視墻拼接、矩陣切換等功能。

5 總結(jié)

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展， 購物中心建設(shè)行業(yè)在我國方興未艾，各地項(xiàng)目興建如火如荼，如何更好的保障購物中心運(yùn)營時(shí)期的人員和財(cái)產(chǎn)安全，有效預(yù)防犯罪，成為日益急迫的問題。 高清數(shù)字監(jiān)控以其更為清晰的畫質(zhì)、成熟的技術(shù)、先進(jìn)的體系架構(gòu)成為大型購物中心安防系統(tǒng)建設(shè)的首選，為平安城市的建設(shè)，構(gòu)建和諧社會(huì)提供了強(qiáng)有力的手段。