化工企业智慧营运综合监控系统项目视频安防监控系统解决方案.doc
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1、化工企业智慧营运综合监控系统项目视频安防监控系统解决方案1.1 需求分析随着社会经济快速发展,用户不断对视频监控系统提出新的要求,这一切推动着视频监控系统规模的扩大和能力的提升,从以上发展历史来看,体现了视频监控系统的发展趋势:系统网络化、高清化、智能化。“图像的更清晰,应用更智能”,一直是视频监控系统不断追求的目标;在网络视频监控系统出现的早期,因网络带宽条件、压缩编码技术、智能应用技术的限制,无法提供高性价比的高清智能解决方案,从而导致高清智能监控仅在一些高端的使用场景下得以应用;近几年来,随着处理芯片效率和智能应用技术的不断提高,高性价比的高清智能监控系统得到了大范围的推广和应用。根据我
2、公司对目前视频监控系统发展现状的了解,目前视频监控系统在应用中主要存在如下问题:1) 系统管理性差、功能应用少:系统很难实现对设备的集中管理,较少有系统管理平台或者现有管理平台的管理性不强、功能少,多局限于视频的预览、回放等基础功能,不能对系统设备进行远程参数配置、状态检测、用户权限管理等。2) 视频清晰度低、图像质量差:现有的视频监控资源多数是以标清图像为主,整体视频图像质量差,只能解决“看得见”,无法实现“看得清”,降低了视频资源的使用价值。3) 系统组网性不强:模拟监控系统的组网和应用受地域限制的影响较大,管理性和资源共享性较差;另外系统的扩展性和灵活性较差,不利于远距离传输。4) 视频
3、码流大、画面不流畅:用户在预览视频图像时,会经常出现卡、顿等现象,尤其是视频码流高、网络环境差的系统,严重影响用户的业务应用。5) 录像占用空间高、检索效率低:视频图像占用存储空间大,存储成本较高;且录像易丢失,经常查找不到,困扰用户。6) 系统部署复杂、设备占用空间多:原系统解码、上墙、拼控等功能实现非常复杂,系统所涉及的设备部署不方便,同时会占用较多空间。7) 系统维护不方便、故障响应不及时:系统缺乏对前端设备故障的自动侦测与预警,前端摄像机损坏很长时间也未及时发现。8) 对旧系统的整合程度不高:新建视频监控系统与原有系统之间难以融合,原有监控资源利用率低,造成资源浪费。彩格电子数字视频监
4、控系统根据目前存在的视频监控系统现状分析,目前视频监控系统将围绕以下3个方面来建设:1. 数字化视频监控的数字化首先应该是系统中信息流(包括视频、音频、控制等)从模拟状态转为数字状态,这将彻底打破“经典闭路电视系统是以摄像机成像技术为中心”的结构,根本上改变视频监控系统从信息采集、数据处理、传输、系统控制等的方式和结构形式。信息流的数字化、编码压缩、开放式的协议,使智能网络视频监控系统与安防系统中的各个子系统间实现无缝连接,并在统一的操作平台上实现管理和控制,这就是系统集成的含义。2. 网络化视频监控的网络化将以这系统的结构将由集成式向集散式系统过渡,集散式系统采用多层分级的结构形式,具有微内
5、核技术的事时多任务、多用户、分布式操作系统以实现抢先任务调度算法的快速响应,组成集散式视频监控系统的硬件和软件采用标准化、模块化和系统化设计,视频监控系统设备的配置具有通用性强、开放性好、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、人机界面友好以及系统安装、调试和维修简单化,系统安全,容错可靠等功能。3. 系统集成化视频监控的网络化在某种程度上打破了布控区域和设备扩展的地域和数量界限。系统网络化将使整个网络系统硬件和软件资源的共享以及任务和负载的共享,这就是系统集成的一个重要概念。彩格电子是领先的安防产品及行业解决方案提供商,致力于不断提升视频处理技术和视频分析技术,面向全球提供领先的安防产品、
6、专业的行业解决方案与优质的服务,为客户持续创造更大价值。根据现状分析发现原先系统存在众多弊病,用户为解决上述问题,提出以下需求:1. 系统需要有中心平台进行统一管理;2. 系统应达到高清视频的采集、传输、存储、显示;3. 系统需全IP化,从而实现灵活组网,便捷管理;4. 降低视频码率,提高视频预览的效果;5. 系统应具备灵活、可靠的存储方式;6. 实现高清视频解码、拼接控制、开窗漫游显示等功能的一体化;7. 系统具备视频质量诊断功能;8. 从节省资源、降低成本的角度考虑原有系统利旧。1.2 系统架构1.2.1 系统逻辑结构整个方案从逻辑上可分为视频前端系统、传输网络、监控中心和应用管理平台四部
7、分内容,视频存储、视频解码拼控和大屏显示等内容在监控中心部分进行设计。另外,方案对系统利旧方面进行了简单说明,符合众多项目设计的实际需求。下图为系统拓扑图:图1. 系统逻辑结构图1.2.2 系统物理结构图2. 系统物理结构图前端部分:前端支持多种类型的摄像机接入,针对化工企业的厂区生产产品的不同分类,生产环境都相对比较恶劣,有的需要有防爆的要求,有的需要有耐高温的要求,有的需要有防腐蚀的要求,本方案配置防爆球机、防爆枪机、防腐球机、防腐枪机、高清网络枪机、球机等,来满足化工企业不同的工作环境要求。前端网络摄像机将采集的模拟信号转换成网络数字信号,按照标准的音视频编码格式及标准的通信协议,可直接
8、接入网络并进行视频图像的传输。传输网络部分:传输网络部分主要是对前端接入到核心交换机之间的网络进行设计,前端系统通过光纤收发器等网络传输设备将新建前端网络高清摄像机连接至监控中心的接入交换机,再通过接入交换机将网络信号汇聚到中心的核心交换机,监控中心端的接入交换机负责PC工作站和NVR存储等设备的接入。监控中心部分:监控中心采用NVR将高清视频图像进行存储,解决数据落地问题;配置视频综合平台,完成视频的解码解码、拼接;监控中心部署LCD大屏用来将视频进行上墙显示等。系统可将模拟摄像机、网络摄像机和数字摄像机都接入到视频综合平台,实现统一的管理平台、统一的切换控制系统和统一的显示系统,实现对整个
9、系统的统一配置和管理。平台部分:应用管理平台部署在视频综合平台的服务器板卡上,形成一体化的配置,应用管理平台可以对高清视频和用户进行统一管控,并且配置PC工作站进行预览、回放、下载等操作。1.3 系统前端概述彩格电子视频监控前端系统可根据不同场景的不同需求,灵活选择合适的前端监控产品,既能满足路面固定点、路面可控点、出入口、室内等常规场景的监控需求,又能满足制高点、大场景的远距离、大范围和大视场的特殊场景的监控需求。彩格电子网络高清摄像机,通过其全新的硬件平台和最优的编码算法,提供最高效的处理能力和最丰富的功能应用,旨在给用户提供更优质的图像效果、更丰富的监控价值、更便捷的操作管理和更完善的维
10、护体系。前端摄像机选型应根据不同应用场景的不同监控需求,选择不同类型或者不同组合的摄像机,主要分为常规的SMART功能摄像机、防腐蚀摄像机、防爆摄像机、耐高温摄像机等种类。可以选择固定枪机与球机搭配使用、交叉互动原则,以保证监控空间内的无盲区、全覆盖,同时根据实际需要配置前端基础配套设备如防雷器、设备箱等以及视频传输设备和线缆。针对具体监控点位的实际情况,摄像机、补光灯(选配)安装于监控立杆上,网络传输设备、光纤收发器、防雷器、电源等部署于室外机箱。监控网络摄像机前端部署结构如下图所示:图1. 监控前端部署结构示意图1.3.1 系统前端结构特点彩格电子网络摄像机产品形态各不相同,每种产品形态采
11、用科学、合理的结构进行设计,从结构上保证产品质量和监控图像质量。4.1.1.1 SMART结构特点1. 散热设计:据统计,电子设备的失效率有55是温度值引起的。如果摄像机温度低10度的话,产品的使用寿命可以提高一倍。彩格电子进行精密的散热设计,选用高效的散热材料,使摄像机的温升控制在较低的水平,工作温升比华南厂家低10度左右。2. 防水设计:彩格电子拥有多项专利防水设计,防水性能优越;采用先进高效防水检测工艺,全系列室外摄像机产品出厂100%检测防水性能。3. 除雾设计:需要打开外罩调节镜头的防水型摄像机在湿度高且温差大的环境下,内部可能会起雾凝结;为解决起雾问题,彩格电子在摄像机内部装有防水
12、透气膜和干燥剂,能快速有效散走雾气。4. 防虚焦设计彩格电子所有定焦摄像机均采用高效胶质材料点胶锁死,所有变焦摄像机均采用专业校准技术矫正,有效防止镜头虚焦现象出现。5. 防刮擦设计半球罩刮花后,红外光照射到刮痕处会出现漫反射,造成红外反光。彩格电子全系列红外半球采用PC加硬半球罩,具备防刮花功能,有效防止红外半球反光现象。4.1.1.2 防爆摄像机结构特点隔爆型结构的电气设备再爆炸危险区域应用极为广泛,它不仅能防止爆炸火燃的传出,而且壳体又可承受一定的过压。它具有一个足够牢固的外壳,能经受内部爆炸气体混合物产生最大爆炸压力的1.5倍并不得小于3.510pa的冲击。确保不变形或损坏,不产生永久
13、变形,并具有一定结构间隙以使喷射出来的燃烧生成物通过一定的法兰长度冷却到低于外部爆炸性混合物的自燃温度。结构间隙可以是平面结合面或圆筒结合面组成,还可以是曲路、螺纹或屏障式等结构组成。用于I类采掘工作面的设备,外壳须采用钢板或铸钢制成;I类非采掘工作面的设备,其外壳可有牌号不低于HT25-47灰铸铁制成,I类携带式设备和II类设备,外壳可用抗拉强度不低于117.6N/mm(12kg/mm)、含镁量不大于0.5%(重量比)的轻合金制成。目前彩格电子提供的防爆产品满足所有防爆等级中最高等级Ex d IIC T6 Gb/DIP A 20 TA,T6。4.1.1.3 耐高温摄像机结构特点耐高温系列有两
14、种,水冷加风斗结构,另一种为风冷风斗结构。采用不锈钢制成,进水口在前方下部(引管至后方),出水口在后方上部。窗口玻璃使用钢化玻璃,有风斗,无红外反射玻璃及送进退出装置选件。可耐环境温度200。压缩空气由防护罩后盖引入,压缩空气通过防护罩内部可带走部分热量,但所用压缩空气一般在车间只经过粗过滤,建议用户在压缩空气进入防护罩之前增加一个精滤器。4.1.1.4 防腐蚀摄像机结构特点防腐性能主要还是靠外部的不锈钢材质来满足的,主要是用于沿海地区设施、化学、染料、造纸、草酸、肥料等应用场合4.1.1.5 系统前端SMART特色功能彩格电子推出SMART IPC系列产品,包括网络高清枪机、网络高清筒机和网
15、络高清半球,在传统IPC的基础上,又在智能编码、智能侦测、智能控制上取得了很大的突破,通过先进的编码技术、图像感知与处理技术等在保障甚至提高监控图像质量的前提下,大幅度降低视频码流,使得在有限的网络带宽的条件下传输高质量的视频图像数据,并且通过丰富多样的功通满足不同环境的监控要求,提升视频监控系统的智能化水平。图3. SMART IPC亮点图1. 智能编码1) 低码率u 同等图像质量下,720p码率只需12M,1080p码率只需34M;u 码率最多降低3/4,存储空间最多减少3/4,带宽占用最多减少3/4。1) ROI(感兴趣区域编码)图4. ROI示意图u ROI可将码流资源按需分配,将有限
16、的资源集中在一块或多块感兴趣区域,提升感兴趣区域(如车牌、人脸)图像质量;u 在保证关键区域图像质量的前提下,码率至少可降低1/2。2) SVC(可伸缩视频编码技术)图5. SVC示意图u SVC使得网络摄像机编码后的视频流具有伸缩能力,配合后端支持SVC的NVR,可实现对任意时间段录像抽帧压缩,压缩后可将录像时间延长3倍;u 海康720pIPC低码率+ROI综合运用可节省3/4的存储空间,一块2T硬盘,可存储4路720pIPC录像47天。2. 多码流图6. 多码流示意图u 支持多路独立编码码流,双路实时高清码流;u 每路码流可分别设置不同分辨率、帧率、编码格式(H.264/MJPEG/MPE
17、G4);u 总带宽提升至80M,可满足20路同时在线预览。2) 低延时u 高效编码算法,所有网络摄像机产品延时均在200ms以内;u 最短延时模式下,平均延时720p/2M可达140ms,1080p/4M可达160ms。3. 智能侦测1) 行为侦测图7. 行为侦测示意图u 智能行为侦测功能支持对跨界入侵的行为进行自动检测,并可对进入区域和离开区域的行为分别布防;也可对区域入侵的行为进行自动检测,并可对入侵区域的物体的占比进行自动识别,减少误报率;u 摄像机侦测到以上行为后可联动报警及录像等功能。2) 人脸侦测图8. 人脸侦测示意图u 智能行为侦测功能支持对跨界入侵的行为进行自动检测,并可对进入
18、区域和离开区域的行为分别布防;也可对区域入侵的行为进行自动检测,并可对入侵区域的物体的占比进行自动识别,减少误报率;u 摄像机侦测到以上行为后可联动报警及录像等功能。3) 音频侦测图9. 音频侦测示意图u 摄像机音频侦测功能可对声音的强度进行检测,当检测到无音源输入或某一时刻音频强度超过声音强度阈值时,可实现自动预警。同时具备环境噪音过滤功能,可通过软件算法处理的方式缓解背景噪声对音质带来的影响。4. 场景侦测图10. 场景侦测示意图u 彩格电子视频质量诊断技术可对场景变更、图像虚焦问题进行自动分析检测,并联动报警;u 彩格电子场景模式可对各种场景下的参数进行预设,方便客户选择;u 支持日夜两
19、套参数配置,可实现自动切换。5. 智能控制1) 智能Smart IR图11. 智能smart IR示意图u 新一代Smart IR技术可自动检测画面亮度,通过内部算法自适应调节红外灯亮度以及画面亮度,从而达到抑制近处物体过曝同时保证背景区域亮度的效果。2) ABF自动背焦调节图12. ABF示意图u 部分枪机具有ABF(自动后焦调节)功能,通过摄像机上的ABF按钮或者客户端/IE上的辅助聚焦等按钮可自动或手动实现图像传感器的细微调整,从而达到微调焦距的作用,方便了安装调试。3) AF自动对焦图13. AF示意图u 普通电动镜头受减速齿轮控制,聚集速度慢,且不能实现实时全自动聚焦,只支持一键辅助
20、聚焦;齿轮不具备自锁功能,所以不抗震;u 彩格电子电动镜头支持变倍后自动对焦功能(AF),无需手动聚清,且聚焦速度快,同时具有自锁功能,抗震效果好。1.3.2 系统传输网络部分4.1.1.6 系统概述网络的整体设计不仅关系到整个网络系统的性能,还涉及到未来网络系统如何有效地与新技术接轨以及系统的平滑升级等问题。本系统立足于满足高清视频接入、转发、存储、解码等需求,同时选择适合的有发展前途的网络技术,充分满足未来五年监控系统业务的需求。因此首先对监控系统网络的建网思路做一个整体规划,监控网络系统应考虑如下几个方面:1. 采用新一代、主流网络技术来设计监控网络,新一代网络技术往往能提供更高的性能,
21、而且有更长的产品生命周期,便于维护。2. 传统的设计方法是按核心层、接入层分级设计,但是随着网络管理技术的进步和发展,网络设计向扁平型方向发展。3. 监控网络需要按照模块化、结构化的原则设计,便于今后扩充和升级。4. 针对网络的安全隐患,系统应通过多种安全措施保障系统的安全。本方案视频监控系统采用的是彩格电子高清摄像机,目前720P摄像机的码流为2Mbps,1080P为4 Mbps;目前网络传输方案为百兆到桌面,千兆为主干的传输设计,完全满足网络传输需求。4.1.1.7 系统网络架构设计监控传输网络系统主要作用是接入各类监控资源,为中心管理平台的各项应用提供基础保障,能够更好的服务于各类用户。
22、网络结构如下图所示:图14. 网络拓扑示意图1) 核心层数据中心核心网核心层主要设备是核心交换机,作为整个网络的大脑,核心交换机的配置性能较高。目前核心交换机一般都具备双电源、双引擎,故核心交换机一般不采用双核心交换机部署方式,但是对与核心交换机的背板带宽及处理能力要求较高。2) 接入层n 前端视频资源接入前端网络采用独立的IP地址网段,完成对前端多只监控设备的互联。前端视频资源通过IP传输网络接入监控中心或者数据机房进行汇聚。前端网络接入目前采用两种常用方式,通常为点对点光纤接入的方式和点对多点的PON接入方式。接入层需对NVR存储设备的网络接入提供支撑,确保NVR存储设备网络环境安全可靠。
23、n 用户接入对于用户端接入交换机部分,需要增加相应的用户接入交换机,提供用户上网服务。监控中心部署接入交换机,通过万兆/千兆光纤链路接入到传输网络中。保证监控中心解码器及客户端的正常适用。对于网络设计中存在两级架构如下图所示,具体设计这里不做详细介绍。图15. 二级网络结构设计图1.3.3 系统管理中心部分4.1.1.8 系统概述监控中心建设内容具体包括视频存储子系统、视频解码拼控子系统、大屏显示子系统、平台管理软件等,本章主要介绍存储子系统、解码拼控子系统和大屏显示子系统。4.1.1.9 系统结构设计监控中心系统结构图如下所示:图1. 监控中心系统结构图监控中心是整个视频监控系统的核心,实现
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