基于PON 技術(shù)的視頻監(jiān)控在城郊公園的應(yīng)用

陳 琳

（湖南省建筑設(shè)計(jì)院有限公司，長沙410012）

0 前言

某城郊公園規(guī)劃總面積約41.33hm2；視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控管理中心、傳輸網(wǎng)絡(luò)、攝像機(jī)、供電電源系統(tǒng)組成。 本項(xiàng)目中系統(tǒng)傳輸采用目前最先進(jìn)的無源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將各終端監(jiān)控視頻傳送至公園監(jiān)控中心，實(shí)時(shí)顯示并進(jìn)行圖像分析，自動(dòng)報(bào)警，提升了城郊公園的技防水平，以便有效應(yīng)對公園防火、安全等方面的突發(fā)事件。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

本案例視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)是打造一個(gè)安全、舒適的城郊公園，提供現(xiàn)代化的管理及服務(wù)。

（1）安全：完善的安全保衛(wèi)工作，提高公園景區(qū)整體管理水平，降低管理人員勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省公園建設(shè)及運(yùn)營成本。

（2）舒適：建設(shè)信息化服務(wù)平臺(tái)，為公園管理者提供快捷、有效的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

（3）現(xiàn)代化管理和服務(wù)：以現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托，建設(shè)技術(shù)先進(jìn)、擴(kuò)展性強(qiáng)、功能完善的現(xiàn)代化、數(shù)字化的視頻監(jiān)控管控平臺(tái)，將安例打造為一個(gè)較高水平的智能化城郊公園。

2 系統(tǒng)方案對比

PON 技術(shù)是一點(diǎn)到多點(diǎn)的光纖接入技術(shù)，由光線路終端（OLT）、光網(wǎng)絡(luò)單元（ONU）及光配線網(wǎng)（ODN）組成，為單纖雙向系統(tǒng)。

通過表1 可以看出，基于PON 網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的技術(shù)方案在本案中有著明顯的優(yōu)勢。 在城郊公園這類面積大、監(jiān)控點(diǎn)位多且分散、傳輸線路長的項(xiàng)目中，采用PON 技術(shù)不僅可以降低項(xiàng)目建設(shè)及維護(hù)成本，而且擴(kuò)展容易、管理靈活，還可以提高光纖資源利用率；減少整個(gè)系統(tǒng)免受電磁干擾和雷電的影響，減少線路和外部設(shè)備的故障率，提高系統(tǒng)可靠性。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 PON 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)公園的實(shí)際情況，本文采用圖1 所示的PON 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖，根據(jù)星型連接方式布置公園監(jiān)控點(diǎn)位，分別在公園入口處、野趣體驗(yàn)處、東南側(cè)生態(tài)氧吧處、西北角水生植物區(qū)設(shè)置4 個(gè)分光器點(diǎn)位；系統(tǒng)采用1：16 分光器對周邊ONU 點(diǎn)位進(jìn)行接入。OLT 光線路終端設(shè)備設(shè)置在安防監(jiān)控室；光網(wǎng)絡(luò)單元ONU 放在攝像機(jī)立桿接線箱中。

PON 網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)與傳統(tǒng)有源組網(wǎng)對比表 表1

圖1 視頻監(jiān)控系統(tǒng)PON 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

按照PON 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求，本次機(jī)房至各分光器采用2 芯單模鎧裝光纖，且光纖使用率為1 芯使用1 芯備用，保證系統(tǒng)冗余性及可擴(kuò)展性。

3.2 前端點(diǎn)位設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目中前端監(jiān)控?cái)z像機(jī)位置的設(shè)計(jì)原則為：在保證攝像機(jī)視野廣、無障礙、監(jiān)控角度大的前提下，盡可能使每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)監(jiān)控覆蓋的公園面積最大，減少整個(gè)城郊公園監(jiān)控點(diǎn)位總數(shù)量。

主要在出入口、人員漫步道路及公園制高點(diǎn)設(shè)置相應(yīng)攝像機(jī)，根據(jù)公園道路分布及前端攝像機(jī)最大紅外監(jiān)控距離80m 的范圍特點(diǎn)，總共設(shè)置71 臺(tái)槍式攝像機(jī)、4 臺(tái)快球攝像機(jī)、10 臺(tái)人臉識(shí)別攝像機(jī)、2 個(gè)制高點(diǎn)攝像機(jī)。 本次攝像機(jī)均選用星光級(jí)攝像機(jī)，最低照度0.005lx 顯示彩色，最低照度0.0005lx 為黑白，在0lx 時(shí)紅外開啟，也能夠保證視頻圖像清晰。 城郊公園前端監(jiān)控點(diǎn)設(shè)計(jì)分為如下三類。

（1）本次在公園各出入口、人員聚集地設(shè)置10臺(tái)人臉抓拍攝像機(jī)，在滿足視頻監(jiān)控的前提下，對進(jìn)出公園人員進(jìn)行人臉抓拍存檔，并將圖像數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)對接，提供給平安城市管理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)黑名單比對報(bào)警和人臉大庫檢索等功能。

（2）在公園各道路、人員聚集區(qū)設(shè)置槍式或快球攝像機(jī)，對公園實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行顯示及存儲(chǔ)。 通過公園監(jiān)控，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)公園各類意外事件或事后通過對現(xiàn)場監(jiān)控錄像的分析，及時(shí)還原事件真相。

（3）在公園南北兩側(cè)山體最高點(diǎn)各設(shè)置一臺(tái)40倍光學(xué)變倍、16 倍數(shù)字變倍的800 萬紅外球機(jī)，攝像機(jī)自帶寬動(dòng)態(tài)效果、圖像降噪功能，可完美的展現(xiàn)白天／夜晚圖像；自帶火點(diǎn)檢測功能熱成像鏡頭組件，可對監(jiān)控范圍內(nèi)的火情進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)有火點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)第一時(shí)間進(jìn)行報(bào)警，將火災(zāi)扼制在初始階段。

3.3 存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

結(jié)合公園監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際情況及使用要求，案例監(jiān)控平臺(tái)的存儲(chǔ)采用NVR。 為減少存儲(chǔ)容量空間，所有攝像機(jī)及存儲(chǔ)設(shè)備均支持H.265 壓縮格式；存儲(chǔ)時(shí)間不小于30 天。

公園視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端采用高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，400 萬圖像分辨率快球攝像機(jī)按照3M 碼流進(jìn)行存儲(chǔ)，300 萬圖像分辨率槍式攝像機(jī)按照2M 碼流進(jìn)行存儲(chǔ)，制高點(diǎn)攝像機(jī)按照8 路2M 碼流進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)容量計(jì)算公式為：每通道每小時(shí)錄像文件大?。∕B／小時(shí)）＝碼流大小× 3 600 ÷ 8 ÷ 1 024；硬盤容量（G）＝每小時(shí)錄像文件大小×每天錄像時(shí)間×硬盤錄像機(jī)路數(shù)×需要保存的天數(shù)÷1 024。

因此，400 萬圖像分辨率高清攝像機(jī)每路每天存儲(chǔ)容量為：每路每天存儲(chǔ)容量＝3 072KB×3 600×24／1 024／1 024／8 ＝31.7GB；300 萬圖像分辨率攝像機(jī)每路每天存儲(chǔ)容量為：每路每天存儲(chǔ)容量＝2 048K×3 600×24／1 024／1 024／8 ＝21.1GB；制高點(diǎn)攝像機(jī)每路每天存儲(chǔ)容量為：每路每天存儲(chǔ)容量＝2 048KB×3 600×24／1 024／1 024／8×8 ＝168.8GB。

本公園共設(shè)置4 臺(tái)快球攝像機(jī)，81 臺(tái)槍式攝像機(jī)（含10 臺(tái)人臉識(shí)別攝像機(jī)），2 臺(tái)制高點(diǎn)攝像機(jī)，按照30 天存儲(chǔ)，總?cè)萘浚剑?1.7×4＋21.1×81＋168.8×2）×30／1 024≈63.68T；硬盤格式化后，會(huì)有容量損失，另考慮到存儲(chǔ)數(shù)據(jù)寫入過程當(dāng)中的峰值漂移及存儲(chǔ)空間的冗余，本次按照0.8 的容量損失系數(shù)計(jì)算總?cè)萘?，總?cè)萘浚?3.68÷0.8≈79.6T。

本案采用4T 監(jiān)控級(jí)硬盤，需要79.6÷4 ≈20 塊。

考慮到系統(tǒng)穩(wěn)定及可靠性，故本次采用RAID5數(shù)據(jù)保護(hù)加全局硬盤熱備；選用128 路網(wǎng)絡(luò)視頻接入NVR 存儲(chǔ)1 臺(tái)，本案共選用4T 監(jiān)控級(jí)硬盤21 塊。

3.4 供電、接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）供電系統(tǒng)

考慮到公園網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的點(diǎn)位分別廣且分散，本次攝像機(jī)終端均采用市電供電，從現(xiàn)有照明配電箱備用回路進(jìn)行供電。

因城郊公園遠(yuǎn)離主城區(qū)，無法保障7×24h 供電無故障，本案在機(jī)房設(shè)置不間斷電源（UPS），且供電時(shí)間大于30min 來保障機(jī)房端設(shè)備正常運(yùn)行。

機(jī)房端僅需考慮核心交換機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備設(shè)備供電，故本次選用3kVA UPS 一臺(tái)，則3kVA×0.95（功率因素）＝2 850W，2 850W／ 1（效率）＝2 850W，2 850W／96V＝39.2A，保證后備時(shí)間兩小時(shí)，電池容量39.2A×0.5h ＝19.6AH。

選取的UPS 逆變電壓為96V，96V／12V ＝8 節(jié)，電池容量38AH，8 節(jié)為一組，選擇1 組，共8 節(jié)電池。

（2）接地系統(tǒng)

根據(jù)現(xiàn)場地勘實(shí)測，本案土質(zhì)主要以碎石土為主，為保證每根立桿電阻＜10Ω 的防雷接地要求，無法滿足接地電阻要求的監(jiān)控立桿處增加接地極數(shù)量及增加降阻劑。 接地極做法大樣圖如圖2 所示。

圖2 接地極做法大樣圖

對于接地極的埋設(shè)，要求接地極的埋設(shè)深度應(yīng)≥0.6m；垂直接地極的長度應(yīng)≥2.5m；垂直接地極的間距≥5m；埋入后的接地極周圍要用新土夯實(shí)。

對于接地極的連接，要求連接應(yīng)牢固可靠，采用搭接焊，搭接長度要求為扁鋼寬度的2 倍，并由三個(gè)鄰邊施焊； 圓鋼直徑的6 倍，并由兩面施焊；接地極與接地干線的連接，為了測試電阻方便，應(yīng)采用可拆卸的螺桿聯(lián)接點(diǎn)。

4 結(jié)束語

本文主要介紹基于PON 技術(shù)的城郊公園網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)不但從功能上滿足了城郊公園這類區(qū)域大、距離遠(yuǎn)、點(diǎn)位分布廣的安防視頻監(jiān)控要求，而且在技術(shù)上對項(xiàng)目纜線數(shù)量進(jìn)行節(jié)省、減少中間匯聚端設(shè)備及維護(hù)工作量，通過各類技術(shù)手段節(jié)省施工成本；保證了城郊公園建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性、可靠性、先進(jìn)性、可擴(kuò)展性和易維護(hù)性，提高了城郊公園防火、安全等方面的管理水平，為平安城市的發(fā)展建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)。