從模擬系統(tǒng)到高清數(shù)字系統(tǒng)——第三代平安城市解決方案

■?韓偉鐘

2010年是行業(yè)高清元年，2011年隨著SDI方案的出現(xiàn)，行業(yè)遍地高清。對于最大的行業(yè)化應(yīng)用——智慧城市建設(shè)來說，高清與模擬系統(tǒng)兼容與集成是個建設(shè)難點，本文將解答。

在平安城市建設(shè)過程中，“高清化”已經(jīng)成為一種必然的發(fā)展趨勢。平安城市視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)由“看得見”的視頻安保系統(tǒng)，全面轉(zhuǎn)向“看清楚”的高清聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，并遵循“建為用，用為戰(zhàn)”的原則，開始了“看明白”的智能化、業(yè)務(wù)實戰(zhàn)化的融合系統(tǒng)建設(shè)。

多樣化的高清需求

不同場景需要不同高清

高清化不簡單是某一種單一高清技術(shù)的應(yīng)用，而是從公安實際業(yè)務(wù)應(yīng)用需求入手，能夠適應(yīng)城市所有掌控面對圖像質(zhì)量高清的需求。整個城市的掌控面，處于復(fù)雜多樣的應(yīng)用“生態(tài)環(huán)境”中，因此高清平安城市系統(tǒng)的建設(shè)需要根據(jù)各個不同應(yīng)用場景的不同特點，選擇各自合適的高清解決方案。

對于社會面應(yīng)用，采用700線模擬高清解決方案，實現(xiàn)960H分辨率，該方案兼具性能與價格優(yōu)勢，可有效提升社會面圖像質(zhì)量。

對于公安自建點位，采用百萬像素IP高清解決方案，實現(xiàn)更高的720P、1080P分辨率，實現(xiàn)城市重點部位的高清系統(tǒng)部署。

對于某些重要點位，對實時性、隨動性有更高要求，則推薦采用HD-SDI高清解決方案，實現(xiàn)1080P無損、無延時、高隨動性的高清系統(tǒng)建設(shè)。

原有多樣化系統(tǒng)需整合

在實際應(yīng)用中，系統(tǒng)中往往是多種技術(shù)體系并存：既有早期建設(shè)的模數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，又有新建的IP高清或HD-SDI全數(shù)字高清系統(tǒng)。在系統(tǒng)建設(shè)過程中，就必須從建設(shè)成本、已建系統(tǒng)利舊、系統(tǒng)整合優(yōu)化等綜合因素出發(fā)，考慮多種監(jiān)控技術(shù)體系如何整合并存，如何實現(xiàn)多種監(jiān)控技術(shù)體系的統(tǒng)一管理、控制和顯示。

在平安城市“高清化”的大背景下，同時還伴隨著“多樣化”的特點，以目前來看，IP高清、HD-SDI高清以及模擬高清都在整個平安城市應(yīng)用中扮演著不同的角色，并且它們會在很長一段時間內(nèi)共同存在?！岸鄻踊钡母咔迥軌驖M足用戶的需求，但同時也對整個解決方案的“中心系統(tǒng)”提出了更高要求：

標(biāo)準(zhǔn)與接口的不一致：由于模擬高清、IP高清、SDI高清在采集、傳輸、顯示、控制等各方面均采用不同的標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)格式、接口，這就導(dǎo)致在中心端完成多種高清系統(tǒng)融合時，就面臨信號采集標(biāo)準(zhǔn)、傳輸顯示接口、應(yīng)用方式不一致的問題。

原有模擬矩陣系統(tǒng)的整合：系統(tǒng)中往往保有大量早期建設(shè)過程中使用的模擬設(shè)備，這些設(shè)備對于用戶來說是有價值的。在新建設(shè)系統(tǒng)高清化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的同時，有必要對原有模擬資源進(jìn)行有效的整合利用的，確保前期投資不浪費(fèi)。

系統(tǒng)性能與擴(kuò)展性要求：平安城市的建設(shè)是一個長期不斷持續(xù)的過程，前端點位會隨著城市的發(fā)展，治安需求的變化不斷增加，所以后端中心系統(tǒng)必須具備可擴(kuò)展性，滿足不斷增長的前端點位的需求。針對城市建設(shè)“多樣化”高清需求挑戰(zhàn)，我們必須首先解決中心多樣化融合的問題。對此，大華股份針對性的開發(fā)出了以DH-M60視頻綜合平臺為核心的第三代平安城市解決方案。

高清系統(tǒng)級聯(lián)及擴(kuò)展

第三代平安城市解決方案核心為DH-M60視頻綜合平臺，其可同時支持模擬視音頻信號、IP網(wǎng)絡(luò)視音頻信號、數(shù)字HD-SDI視頻視音頻信號的接入，通過光纖級聯(lián)板可實現(xiàn)系統(tǒng)的級聯(lián)和擴(kuò)展。

多種不同技術(shù)體系應(yīng)用

根據(jù)不同技術(shù)體系類型不同，可組成豐富的應(yīng)用構(gòu)架，其中較為典型的是：

模擬前端技術(shù)體系

前端模擬攝像機(jī)和拾音器通過模擬視音頻傳輸線路接入視頻綜合平臺視音頻輸入板，模擬視音頻信號經(jīng)數(shù)字化后，通過高速交換背板可向視頻輸出板輸送非壓縮原始視頻數(shù)據(jù)流，進(jìn)行上墻顯示。（見圖1）

IP前端技術(shù)體系

前端IP攝像機(jī)或視頻服務(wù)器等的網(wǎng)絡(luò)視頻流，通過網(wǎng)絡(luò)接入視頻綜合平臺，視頻綜合平臺通過視音頻輸出板輸出視頻圖像，上墻顯示，可支持高清視頻圖像同時解碼上墻顯示。（見圖2）

SDI數(shù)字前端技術(shù)體系

前端攝像機(jī)采用SDI數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，視頻圖像直接輸出未經(jīng)壓縮的原始數(shù)據(jù)流，通過光纖直接接入視頻綜合平臺，實現(xiàn)數(shù)字高清視頻圖像的編碼、矩陣切換、高清顯示輸出等，構(gòu)建一套圖像顯示、切換、控制不依賴網(wǎng)絡(luò)低延時的高清視頻系統(tǒng)。（見圖3）

混合技術(shù)體系

模擬監(jiān)控系統(tǒng)、IP監(jiān)控系統(tǒng)和SDI監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)各具特點，在實際應(yīng)用中，往往會出現(xiàn)多種技術(shù)體系并存的局面。視頻綜合平臺可支持同時接入多種視音頻信號，通過模擬、IP、數(shù)字多種模式的組合，可針對不同需求部署不同監(jiān)控系統(tǒng)，以此滿足用戶對各種視頻技術(shù)的需求，也可以滿足用戶對原有系統(tǒng)與新建系統(tǒng)的整合利用，整合視頻資源，提高管理效率。

圖1：模擬系統(tǒng)應(yīng)用拓?fù)鋱D

圖2：IP系統(tǒng)應(yīng)用拓?fù)鋱D

級聯(lián)與擴(kuò)展設(shè)計

當(dāng)接入數(shù)量規(guī)模超過單臺容量或者需要多級級聯(lián)時，系統(tǒng)可通過IP與光纖級聯(lián)卡兩種方式進(jìn)行擴(kuò)展與級聯(lián)應(yīng)用。

IP擴(kuò)展方式：通過接入統(tǒng)一的IP網(wǎng)絡(luò)，完成對多臺多級M60之間的網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)或擴(kuò)展，實現(xiàn)上級視頻綜合平臺調(diào)閱下級圖像，下級亦可監(jiān)控到上級下發(fā)的圖像。如圖所示，監(jiān)控中心視頻綜合平臺A與視頻綜合平臺B之間采用IP方式擴(kuò)展，當(dāng)監(jiān)控中心視頻綜合平臺A接入的模擬/數(shù)字視頻圖像需要上墻顯示時，需要通過IP網(wǎng)絡(luò)，傳輸?shù)揭曨l綜合平臺B，通過視頻綜合平臺B的解碼輸出板解碼后顯示輸出。當(dāng)上級監(jiān)控中心，需要調(diào)看視頻綜合平臺A和視頻綜合平臺B接入的模擬和數(shù)字視頻圖像時，也需要通過IP網(wǎng)絡(luò)傳輸后經(jīng)視頻綜合平臺C解碼輸出。IP級聯(lián)擴(kuò)展方式的優(yōu)勢包括實現(xiàn)方式簡單，不需要額外投資，成本低，利用現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)級聯(lián)。此外，可以靈活部署，在帶寬滿足要求的前提下，視頻綜合平臺可以部署在任意網(wǎng)絡(luò)位置。

光纖級聯(lián)擴(kuò)展方式：另外，通過配置光纖級聯(lián)卡，可實現(xiàn)上下級之間無損非壓縮圖像的上傳與下發(fā)，實現(xiàn)多級級聯(lián)應(yīng)用。光纖級聯(lián)擴(kuò)展方式將一級監(jiān)控平臺視頻綜合平臺作為主控級聯(lián)設(shè)備，下屬其他視頻綜合平臺通過光纖接入到一級平臺。二級平臺調(diào)看三級平臺圖像需要通過一級視頻綜合平臺轉(zhuǎn)發(fā)。相比IP級聯(lián)擴(kuò)展方式，光纖級聯(lián)擴(kuò)展方式的視頻綜合平臺之間采用數(shù)字傳輸，比IP傳輸具有更低的延時特點，實時性好。光纖傳輸采用單獨(dú)的光纖組網(wǎng)，不依賴外部網(wǎng)絡(luò)和傳輸設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、可靠性更有保障。光纖具有高帶寬性能，適合傳輸非壓縮的高清、低延時的視頻圖像。

原有模擬系統(tǒng)的整合方式

目前的系統(tǒng)中往往保有大量早期平安城市建設(shè)過程中使用的模擬設(shè)備，這些設(shè)備對于用戶來說是有價值的。在新建設(shè)系統(tǒng)高清化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的同時，有必要對原有模擬資源進(jìn)行有效的整合利用的，確保前期投資不浪費(fèi)。根據(jù)整合方式的不同，分為以下三種整合方式：

整合方式一

保留模擬矩陣與電視墻的整合方式：保留原有模擬矩陣系統(tǒng)和原有電視墻大屏幕，實現(xiàn)原有模擬圖像與高清圖像統(tǒng)一整合上電視墻。視頻綜合平臺配置模擬BNC輸出板與模擬矩陣輸入板對接，實現(xiàn)視頻綜合平臺與模擬矩陣視頻源的對接。通過矩陣接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備，與模擬矩陣系統(tǒng)通過協(xié)議對接方式，模擬矩陣系統(tǒng)可與視頻綜合平臺實現(xiàn)互聯(lián)互控，實現(xiàn)視頻綜合平臺高清圖像輸出至模擬矩陣上墻顯示，完成模擬矩陣與高清系統(tǒng)的整合對接。

整合方式二

保留原模擬矩陣的整合方式：保留原有模擬矩陣系統(tǒng)，采用新建電視墻大屏幕，實現(xiàn)原有模擬圖像與高清圖像統(tǒng)一整合上新電視墻。視頻綜合平臺配置模擬BNC輸入板與模擬矩陣輸出板對接，實現(xiàn)視頻源的對接。再通過矩陣接入網(wǎng)關(guān)設(shè)備，M60 與模擬矩陣系統(tǒng)協(xié)議對接，與模擬矩陣系統(tǒng)實現(xiàn)互聯(lián)互控，M60可切換、控制模擬矩陣的輸出通道至視頻綜合平臺的輸入端，完成模擬矩陣與高清系統(tǒng)的整合對接。

整合方式三

原有模擬系統(tǒng)數(shù)字化整合方式：針對某些模擬視頻路數(shù)較少的系統(tǒng)，采用M60模擬輸入板實現(xiàn)模擬圖像的接入與編碼，并采用新建電視墻大屏幕實行上墻顯示，以此完成原有模擬圖像與高清圖像統(tǒng)一整合上新電視墻。

系統(tǒng)功能

編解碼系統(tǒng)配置和管理：編碼子系統(tǒng)遠(yuǎn)程參數(shù)配置界面可配置顯示設(shè)置、視頻參數(shù)、錄像計劃、移動偵測、遮擋報警、鍵盤管理、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置及用戶管理等相關(guān)信息。解碼子系統(tǒng)遠(yuǎn)程參數(shù)配置界面可配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、串口參數(shù)、異常參數(shù)、用戶管理等信息。

視頻資源設(shè)備整合：可將硬盤錄像機(jī)、視頻服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、網(wǎng)絡(luò)快球等視頻資源設(shè)備添加到系統(tǒng)設(shè)備列表中。通過軟件管理，將這些視頻資源設(shè)備的通道由視頻綜合平臺解碼子系統(tǒng)切換到電視墻輸出，可進(jìn)行設(shè)備的預(yù)覽、配置、回放等相關(guān)操作，從而進(jìn)行各設(shè)備的統(tǒng)一解碼上墻顯示和管理。

圖3：SDI系統(tǒng)應(yīng)用拓?fù)鋱D

圖4：混合系統(tǒng)應(yīng)用拓?fù)鋱D

電視墻管理：通過對視頻綜合平臺視音頻輸出板輸出方式配置，可實現(xiàn)圖像切換上墻，視頻通道可選擇輸出接口類型、分辨率、畫面分割模式，可對電視墻控制窗口進(jìn)行自定義的位置配置和大小管理，可與實際電視墻的樣子相符合，以便于直觀地進(jìn)行電視墻控制操作。圖像解碼的同時，可以對聲音輸出、云臺、鏡頭進(jìn)行控制，設(shè)定輪循解碼規(guī)則，可進(jìn)行圖像抓拍、錄像等操作。

高清圖像無損大屏幕拼接顯示：傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)圖像在中心端上墻需要經(jīng)過多個設(shè)備，從視頻分配器、矩陣、解碼器再到大屏幕拼接處理器，M60憑借強(qiáng)大的軟硬件性能視頻輸出板具備大屏幕拼接功能，能夠?qū)崿F(xiàn)高清圖像無損拼接顯示上墻。

圖像預(yù)覽功能：通過客戶端軟件可實現(xiàn)視頻圖像預(yù)覽，支持多畫面分割，支持多畫面輪循預(yù)覽。圖像預(yù)覽時，可對云臺、鏡頭等進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作，實現(xiàn)圖像抓拍、錄像等功能。

集中存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能：配置IP SAN實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲和管理，M60可對存儲于IPSAN上的錄像文件進(jìn)行流媒體轉(zhuǎn)發(fā)滿足客戶端遠(yuǎn)程回放調(diào)用請求，同樣支持經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至視頻綜合平臺加以解碼，從而實現(xiàn)回放上墻。

存儲流：模擬攝像機(jī)及IPC視頻流，由視頻綜合平臺通過ISCSI協(xié)議，以文件塊的方式直寫到IPSAN存儲系統(tǒng)上。

實時流：視頻綜合平臺內(nèi)部交換獲取前端實時視頻流，將實時視頻流轉(zhuǎn)發(fā)給各個客戶端。

回放流：客戶端向視頻綜合平臺發(fā)起回放請求，視頻綜合平臺根據(jù)文件索引信息查詢到符合條件的錄像文件列表，并進(jìn)行排序從IPSAN讀取錄像片段。

結(jié)束語

平安城市系統(tǒng)經(jīng)歷了多年的建設(shè)與發(fā)展，早期公安用戶基于對自身業(yè)務(wù)的理解建設(shè)系統(tǒng)多以模擬攝像機(jī)+矩陣為的數(shù)模體系為主，這套模數(shù)體系符合公安系統(tǒng)層級化的業(yè)務(wù)應(yīng)用需求，應(yīng)用多年系統(tǒng)成熟、穩(wěn)定、可靠。但隨著視頻技術(shù)的不斷發(fā)展，SDI高清、IP高清、模擬高清各種新技術(shù)層出不窮，眼花繚亂，在如此眾多的新技術(shù)面前如何選擇非常關(guān)鍵。高清化是平安城市系統(tǒng)發(fā)展過程中的一條必經(jīng)之路。由于平安城市業(yè)務(wù)需求與應(yīng)用場景非常復(fù)雜，高清必然是多樣化的。如何幫助用戶更好地面對多樣化的高清，做出更好的選擇，這就是M60解決方案存在的價值。