銀行大廈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計探討

李智勇

（中機(jī)中聯(lián)工程有限公司建筑二所，重慶 400039）

0 前言

隨著社會的發(fā)展，人們對監(jiān)控的需求越來越多。目前小區(qū)監(jiān)控、商場監(jiān)控及辦公樓監(jiān)控等都是建筑必需的組成部分，有效保障了人身及財產(chǎn)安全[1]。

最早的監(jiān)控系統(tǒng)是上世紀(jì)80年代第一代CCTV傳統(tǒng)閉路監(jiān)控系統(tǒng)；第二代監(jiān)控系統(tǒng)是DVR監(jiān)控系統(tǒng)，即半模擬-半數(shù)字系統(tǒng)；第三代監(jiān)控系統(tǒng)是全數(shù)字化的IP監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)隨著數(shù)字化的發(fā)展而發(fā)展，把數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化融入監(jiān)控系統(tǒng)中[2]。

目前第三代數(shù)字化IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)在許多方面也面臨著問題，如媒體分發(fā)、錄像存儲、并發(fā)調(diào)度、計費(fèi)、分級、業(yè)務(wù)融合等。基于以上出現(xiàn)的問題，可預(yù)見未來的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該是解決上述問題后更加完美的系統(tǒng)?？梢宰龅脚c其他視頻業(yè)務(wù)如IPTV進(jìn)行視頻分發(fā)，分布式與中心式結(jié)合進(jìn)行分類錄像存儲，考慮優(yōu)先權(quán)限及分配機(jī)制下不沖突的并發(fā)調(diào)度，考慮全網(wǎng)不同運(yùn)營支撐、用戶控制、內(nèi)容分配、業(yè)務(wù)管理要求進(jìn)行視頻監(jiān)控分級控制，最后就是與其他業(yè)務(wù)融合，資源互通共享及交叉調(diào)用[3]。

1 監(jiān)控系統(tǒng)的比較

監(jiān)控系統(tǒng)最重要的設(shè)備就是攝像機(jī)，影響著監(jiān)控成像效果。CCTV模擬閉路監(jiān)控系統(tǒng)采用的是模擬攝像機(jī)，IP數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)采用的是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，兩者內(nèi)部構(gòu)成及原理差別很大。

模擬攝像機(jī)的前端通過隔行掃描感光器接受圖像使光信號轉(zhuǎn)換為模擬電信號，再通過A/D，D/A轉(zhuǎn)換及圖像處理，最后把信號調(diào)制成后端監(jiān)控屏所需的標(biāo)準(zhǔn)視頻信號輸出。

數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的感光器和模擬攝像機(jī)不一樣，多數(shù)采用的是百萬像素或更大的CMOS等感光器，把進(jìn)入攝像機(jī)的光信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再通過壓縮及圖像處理，把數(shù)字信號通過數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的方式傳輸?shù)胶蠖吮O(jiān)控屏上。720P、1080P高清攝像機(jī)，比起模擬攝像機(jī)，大大提高了成像質(zhì)量。但是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)尤其是高清攝像機(jī)的成本較高，隨著數(shù)字?jǐn)z像機(jī)發(fā)展這么多年，成本也降低了不少，已逐漸接近于模擬攝像機(jī)成本。

模擬監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)采用的線纜和中繼設(shè)備不一樣。模擬監(jiān)控系統(tǒng)線纜普遍采用的是一根SYV75-5同軸電纜作為視頻傳輸線加一根RVV2X1.0電源線。SYV75-5同軸電纜，即128編國標(biāo)線，理論上可以傳輸500m，在實(shí)際工程設(shè)計中限制在300m內(nèi)，一般200m內(nèi)比較穩(wěn)定，當(dāng)超過200m時采用中繼器光端機(jī)或放大器，但現(xiàn)在一般都不用放大器了，再通過光端機(jī)用光纖傳輸至監(jiān)控機(jī)房終端。無論模擬攝像機(jī)和數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，都可以有兩種供電方式，一種是采用24V直供，一種是220V帶適配器，前端轉(zhuǎn)換成24V，有的攝像機(jī)自帶適配器。球機(jī)需要24V電源，槍機(jī)需要12V電源。若采用直供方式，如果線路較長，考慮到衰竭，槍機(jī)需配13.6V電源。RVV2X1.0電源線在工程設(shè)計中傳輸距離控制在300m內(nèi)。如果超過300m，可以加大線截面，采用RVV2X1.5電源線，其能傳輸400～500m遠(yuǎn)，但從成本上考慮不合適。一般在工程中，超過300m，就采用第二種供電方式，用220V線纜傳輸?shù)角岸嗽龠m配器降壓。數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)還有種供電方式，采用POE交換機(jī)通過UTP-5e超五類網(wǎng)線供電給數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，但POE交換機(jī)每個端口的電壓輸出只有16V左右，不能用于24V球機(jī)。數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)視頻傳輸采用的是交換機(jī)加網(wǎng)線傳輸，從監(jiān)控機(jī)房引出一根光纖到交換機(jī)上，從交換機(jī)引出UTP-5e超五類網(wǎng)線到數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，網(wǎng)線的傳輸距離較短，規(guī)范要求最大傳輸距離為90m，一般工程中80m內(nèi)信號比較穩(wěn)定。有云臺控制的攝像機(jī)，如戶外自動變焦的攝像機(jī)，需單獨(dú)的云臺控制線，戶外也可手動變焦，現(xiàn)場去調(diào)，就不需要控制線了。

模擬監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的終端設(shè)備組成和功能也有很大的差別。模擬監(jiān)控系統(tǒng)一般需要視頻分配器和矩陣主機(jī)上電視墻顯示，小系統(tǒng)沒必要用矩陣，直接上墻，幾百路的大系統(tǒng)才采用。矩陣主機(jī)輸入攝像頭數(shù)、視頻路數(shù)，輸出顯示電視個數(shù)。視頻分配器的作用是把視頻信號一分為二，一路給矩陣主機(jī)，一路給硬盤錄像機(jī)，模擬系統(tǒng)硬盤錄像機(jī)多為16路、2M的標(biāo)清碼流，而數(shù)字系統(tǒng)高清720P,1080P分別為4M、8M碼流，顯然清晰度高于模擬系統(tǒng)，且模擬系統(tǒng)無分屏功能。IP數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)采用的是雙碼流，可同時在4M的720P的大屏幕上和2M的D1的手機(jī)上顯示，或720P實(shí)時顯示，D1存儲，節(jié)約空間。第二代DVR監(jiān)控系統(tǒng)不同之處，是DVR監(jiān)控系統(tǒng)既用模擬系統(tǒng)的硬盤錄像機(jī)進(jìn)行存儲，也能跟數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)一樣進(jìn)行畫面最大16分屏，但輪巡只能同一DVR輪巡，而數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)可以隨意輪巡。數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)很多，可與其他安防系統(tǒng)聯(lián)動，如報警聯(lián)動，自動彈出報警點(diǎn)攝像機(jī)畫面，可加個視頻分析服務(wù)器，對室外攝像機(jī)越界、奔跑等常規(guī)分析，以及快速人臉識別尋找跟蹤等。數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)還有個比較大的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)字化帶來的可擴(kuò)展性。

通過簡單的比較得出，成本低、功能要求不高的小系統(tǒng)適合用模擬系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)。但現(xiàn)今中大型小區(qū)監(jiān)控建議還是采用小型IP監(jiān)控系統(tǒng)比較經(jīng)濟(jì)，雖然單個IP攝像機(jī)成本略高于模擬攝像機(jī)，終端設(shè)備交換機(jī)、服務(wù)器等成本略高于矩陣、視頻分配器等，但考慮到模擬采用SYV-75-5同軸電纜，成本在10元/m，而數(shù)字采用的網(wǎng)線價格就低多了，成本在3～4元/m，同軸電纜需單獨(dú)敷設(shè)管線，而網(wǎng)線可與電源線共管線，人工費(fèi)用也減少了很多。若一個點(diǎn)位按60m線來計算，若有100多個監(jiān)控點(diǎn)位，則成本已經(jīng)低于模擬系統(tǒng)，且能享受到數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)諸多的優(yōu)點(diǎn)。

2 銀行大廈監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計實(shí)例

本次設(shè)計的銀行大廈為大型辦公建筑，地上33層雙子塔，地下4層，總建筑面積約10萬方?？紤]到銀行為金融行業(yè)，需按照金融行業(yè)安防標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，再加上銀行有其諸多特殊的總行要求、各部門要求，因此設(shè)計方案較一般大型辦公建筑有其特別之處。

首先銀行大廈要求做一整套的智能化設(shè)計，自然監(jiān)控系統(tǒng)屬于智能化中的一個子系統(tǒng)，肯定采用的是IP監(jiān)控系統(tǒng)，才能與其他智能化子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動、資源共享等。然后因考慮到銀行大廈的特殊性，里面的財務(wù)安全特別重要，對安防的要求特別高，所以整個銀行大廈的監(jiān)控系統(tǒng)采用了獨(dú)立的光纖系統(tǒng)，不與其他系統(tǒng)共用光纖，各層弱電間的交換機(jī)也是完全獨(dú)立的，謹(jǐn)防在不被允許的情況下，被其他系統(tǒng)或外來信號所干擾、侵入系統(tǒng)。而且視頻存儲服務(wù)器、視頻存儲擴(kuò)展柜、數(shù)據(jù)管理服務(wù)器及流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器等均放置于首層的安防監(jiān)控室（保安室）內(nèi)，沒有放在公用的網(wǎng)絡(luò)機(jī)房中。

除大廈周界、主出入口采用1080P高清攝像機(jī)外，其他室內(nèi)大多采用720P高清攝像機(jī)，視頻標(biāo)準(zhǔn)：4CIF/25幀/2M碼流，720P/25幀/4M碼流，1080P/25幀/8M碼流，共計306個攝像機(jī)。

一層室外攝像機(jī)均加裝有防水罩或護(hù)板，用于防水。一層室外攝像機(jī)采用立桿3.5m安裝，位于大廈周界靠邊緣的四個角上，每個角均安裝有2臺成90°角的紅外一體槍機(jī)，構(gòu)成4個面每個面均有2臺攝像機(jī)左右對著監(jiān)控，形成對大廈的完全包圍。同時桿的位置做了詳細(xì)的考慮，最大限度地降低了對外界環(huán)境美觀的不良影響。若不立桿，而是在大廈墻上靠墻四周敷設(shè)，則攝像機(jī)太過顯眼，大大影響大廈的整體美觀。在實(shí)際工程設(shè)計中，一般室外攝像機(jī)多選用5～50mm鏡頭，現(xiàn)場調(diào)試焦距，完全覆蓋大廈周界監(jiān)控的同時，也降低了采用云臺控制攝像機(jī)的成本。在設(shè)計中，室外攝像機(jī)需做防雷處理，本項(xiàng)目采用的是天線引下到地下2.5m一組五根鍍鋅管加扁鋼。室外攝像機(jī)用于傳輸視頻的網(wǎng)線及電源線埋地通過地下車庫交換機(jī)引入，且用鋼管共管敷設(shè)。交換機(jī)再通過4芯多模室內(nèi)光纜引入1層保安室的光纜接入交換機(jī)。室外攝像機(jī)不同之處，可用于室外越界分析等常規(guī)分析功能，但越界分析需要一臺高性能的PC電腦，一臺PC最多只能同時做4路的視頻分析，本項(xiàng)目外界攝像機(jī)有8臺，故需2臺高性能PC作為視頻分析服務(wù)器，安裝于電視墻下面的機(jī)架式機(jī)柜中。

銀行大廈首層中央大廳空高有3層15m高，面積有1430m2，若采用一般的3～12mm室內(nèi)720P攝像機(jī)能看清楚人臉的距離最多50m，故并不適用，因此中央大廳的監(jiān)控采用了特殊的組合處理。正對門進(jìn)門5m遠(yuǎn)處，吊裝1臺寬動態(tài)攝像機(jī)，鏡頭采用3～8mm手動變焦自動光圈，3個門均設(shè)有1臺寬動態(tài)攝像機(jī)。 寬動態(tài)攝像機(jī)的作用是可用于光源變化大的場所，出入口的光源變化就比較大，里面的成像芯片不同于一般攝像機(jī)，可對光源的變化進(jìn)行自我調(diào)整。通過寬動態(tài)攝像機(jī)對出入口進(jìn)行了完全監(jiān)控，再在中央大廳四角高度3.5m處靠墻支架安裝4臺鏡頭為4.7～94mm，20倍光學(xué)變焦的彩色快球攝像機(jī)，完全地對面積超大的中央大廳里面進(jìn)行無死角監(jiān)控。

銀行塔樓部分在端部設(shè)攝像機(jī)就比較容易保證無死角，每個走廊均設(shè)有720P室內(nèi)攝像機(jī)，為保證監(jiān)控人臉清晰度高，設(shè)計時凡超過30m處均又增加了一臺攝像機(jī)，電梯廳端部及樓梯間出入口處也均設(shè)有一臺攝像機(jī)。攝像機(jī)均采用UTP-5e網(wǎng)線傳輸視頻信號，接入本層或鄰層弱電間內(nèi)交換機(jī)中，網(wǎng)線敷設(shè)長度均控制在90m內(nèi)，與電源線共鋼管敷設(shè)。電源線在弱電間用UPS供電，再通過電源適配器轉(zhuǎn)換，整個大廈弱電間的監(jiān)控UPS由首層保安室UPS引來。銀行塔樓是辦公區(qū)域的必經(jīng)之處，其監(jiān)控必須做到萬無一失，避免任何突發(fā)情況，因此也做了特殊的處理。塔樓走廊、電梯廳、樓梯間出入口處的攝像機(jī)與旁邊的照明系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)動控制，若出現(xiàn)異常情況，旁邊的照明系統(tǒng)迅速點(diǎn)亮所有燈源，特別是半夜燈亮的不多的情況，攝像機(jī)就能最清楚的看到異常情況。因?yàn)榇髲B有33層，所以13層和26層為避難層，也需要對其進(jìn)行監(jiān)控，若出事，可遠(yuǎn)程監(jiān)控避難層人的情況。

電梯監(jiān)控因隨行電纜，網(wǎng)線容易被折斷，故不能用網(wǎng)線，只能用D1模擬攝像機(jī)，通過SYV-75-5同軸電纜接入機(jī)房層弱電間的16路編碼器，再接入交換機(jī)中，電梯攝像機(jī)的電源由電梯轎廂供電，同樣也是采用電源適配器由220V轉(zhuǎn)換成12V。不同之處是電梯電源線采用的是KVV2X1.5，而不是普通的RVV2X1.0。電梯內(nèi)攝像機(jī)均不帶紅外，常亮。電梯監(jiān)控有可采集出入電梯人員面貌的功能，并顯示層數(shù)、時間。

車庫的監(jiān)控主要是對車道及人、車出入口及電梯口的監(jiān)控，特別注意是車庫的攝像機(jī)方向是迎著車入車庫的方向，這樣比較容易監(jiān)控到車的正面，同樣也是采用的720P槍機(jī)，間隔30m布置。而且盡量靠墻傾斜布置，這樣可監(jiān)控到車位部分。而且攝像機(jī)角度范圍與鏡頭焦距成反比，攝像機(jī)距離與鏡頭焦距成正比。如鏡頭焦距3.6mm時，可看清20m遠(yuǎn)，鏡頭焦距4mm時，可看清30m遠(yuǎn)；50m處，鏡頭焦距12mm時能看清人臉，鏡頭焦距8mm時，只能看到人，看不清臉。故30m間隔布置時，鏡頭焦距調(diào)為4～8mm，角度大約60°，最為合適，監(jiān)控車道的同時，可監(jiān)控到車位。

在銀行大廈比較重要的設(shè)備機(jī)房里面也必須設(shè)有攝像監(jiān)控，如電信機(jī)房、開閉所、配電房等，為了保障重要設(shè)備的丟失，以及可遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備房火災(zāi)及事故停電情況，采用紅外一體式攝像機(jī)，與火災(zāi)報警系統(tǒng)及樓控系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動，自動彈出設(shè)備房現(xiàn)場監(jiān)控畫面。

大廈每層的數(shù)據(jù)管理間也有監(jiān)控，是因?yàn)閿?shù)據(jù)管理間里有綜合布線機(jī)柜，掌控著每層各部門所有數(shù)據(jù)、電話信息資料，若被人入侵，損失會很嚴(yán)重。銀行大廈還有其特殊的部門也需要24小時嚴(yán)加防范監(jiān)控，如運(yùn)營部清算中心機(jī)房、重要空白憑證機(jī)房、封閉制卡室、檔案室、銀行庫房、票據(jù)部等，還有評標(biāo)室需要攝像機(jī)加拾音器，拾音器的音頻線直接接入槍機(jī)中。這些都體現(xiàn)了銀行的特殊性，監(jiān)控需要特殊處理。

監(jiān)控系統(tǒng)的終端監(jiān)控設(shè)備均放在首層保安室內(nèi)。終端監(jiān)控設(shè)備大致結(jié)構(gòu)：遠(yuǎn)端攝像機(jī)均通過層交換機(jī)經(jīng)光纖接入保安室交換機(jī)，視頻監(jiān)控管理電腦及視頻存儲服務(wù)器、視頻存儲擴(kuò)展柜、視頻管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)管理服務(wù)器、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器接入保安室交換機(jī)，且電視墻通過VGA線接入解碼PC，解碼PC再通過網(wǎng)線接入此交換機(jī)。高性能的解碼PC電腦比解碼器性能更強(qiáng)，通常用于大型項(xiàng)目中，而解碼器為模擬系統(tǒng)至數(shù)字系統(tǒng)的過渡性產(chǎn)品。保安室交換機(jī)為千兆接入線速轉(zhuǎn)發(fā)能力的核心交換機(jī)，不至于造成傳輸數(shù)據(jù)擁堵丟失。存儲硬盤采用的3TB/個，因2TB和3TB的性價比差不多，用3TB還能節(jié)約硬盤空間，而監(jiān)控方面4TB很少用，性價比低。銀行的特殊性，其存儲是按2個月進(jìn)行一次清零，硬盤總?cè)萘繛?03TB，硬盤數(shù)量為301個，而且一個存儲服務(wù)器或擴(kuò)展柜可以裝24個硬盤，一般一個存儲服務(wù)器配一個擴(kuò)展柜成套配置，加上預(yù)留的容量，故一共有7套存儲服務(wù)器加擴(kuò)展柜。視頻管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)管理服務(wù)器、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器均自帶軟件。視頻管理服務(wù)器的作用是可以授權(quán)用戶在任意一臺終端PC或手機(jī)上對監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行配置，智能調(diào)度和管理監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中的各種資源，使可監(jiān)控的范圍更廣，可容納的設(shè)備更多，同時具有更好的可擴(kuò)展性和可管理性。當(dāng)不在銀行大廈時，也能在家或在異地通過授權(quán)軟件用PC或手機(jī)對自己辦公室周邊或整個銀行大廈進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。數(shù)據(jù)管理服務(wù)器其實(shí)就是監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，負(fù)責(zé)監(jiān)控數(shù)據(jù)的查詢、更新、事務(wù)管理、索引、高速緩存、查詢優(yōu)化、安全及多用戶存取控制等。流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器主要是為多用戶同時訪問某一畫面時，提供組播和轉(zhuǎn)發(fā)的功能，采用組播流組播協(xié)議。

銀行大廈電視墻采用的是三星3X7，46寸的液晶拼接屏，有專門的視頻拼接處理器及拼接軟件，三星的液晶拼接屏間隙僅為5mm，1.5m遠(yuǎn)處完全看不出有明顯的間隙，效果極佳。21臺46寸顯示器每臺可以最多做16路分屏，完全滿足306路視頻同時輸出的要求。同時可用PC軟件進(jìn)行靈活排序，全網(wǎng)或部分視頻輪巡，報警視頻畫面自動彈出顯示，以及電子地圖顯示等，這些都是IP監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢。

3 結(jié)論

目前設(shè)計的銀行大廈全數(shù)字化IP監(jiān)控系統(tǒng)融合于智能化系統(tǒng)中，與其他系統(tǒng)分享資源、交互聯(lián)動，比起第一代模擬監(jiān)控系統(tǒng)功能更多，安防效果也大大的提高了，但是還是存在許多不足的地方，在媒體分發(fā)、錄像存儲、并發(fā)調(diào)度、計費(fèi)、分級、業(yè)務(wù)融合等方面都可以有改進(jìn)發(fā)展的空間。隨著建筑智能化技術(shù)的發(fā)展，IP監(jiān)控技術(shù)也會得到相應(yīng)的發(fā)展[4]。

[1]劉富強(qiáng).數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].工礦自動化，2003（03）.

[2]小糯.淺談IP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)優(yōu)勢及發(fā)展[J].網(wǎng)絡(luò)與信息，2009（04）：40.

[3]王杉.中國視頻監(jiān)控現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢[J].通訊世界.2009（09）.

[4]駱云志.視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展綜述[J].兵工自動化，2009.