文│ 浙大網(wǎng)新系統(tǒng)工程有限公司 張 祺 呂慶輝

1 概述

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和高新技術(shù)的日新月異，以閉路電視監(jiān)控及防盜/周界報(bào)警為主的視頻監(jiān)控系統(tǒng)日益成為智能建筑工程不可缺少的組成部分，是現(xiàn)代建筑內(nèi)加強(qiáng)管理和安全防范的重要工具。本文將針對電網(wǎng)調(diào)度中心大樓設(shè)計(jì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

電網(wǎng)調(diào)度中心大樓內(nèi)部有許多重要場所，使其對安全防范的要求較高。本文將根據(jù)不同防范區(qū)域的防護(hù)要求，本著因地制宜、積極穩(wěn)妥、注重實(shí)效、嚴(yán)格要求及保密的原則，著眼于實(shí)際，為切實(shí)提高工作效率、創(chuàng)造安全環(huán)境、實(shí)現(xiàn)“科技管理”的目標(biāo)而設(shè)計(jì)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

從電網(wǎng)調(diào)度中心大樓的實(shí)際需求出發(fā)，通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)和施工，建立起高效、全方位、全天候、立體化的綜合安防網(wǎng)絡(luò)，使整個建筑區(qū)域處在嚴(yán)密監(jiān)控之中，可使安全管理人員能通過高科技手段，實(shí)時掌握區(qū)域內(nèi)部及附近的人流、物流的動態(tài)變化，隨時記錄、調(diào)用有關(guān)信息，進(jìn)行有針對性的管理，同時還可通過系統(tǒng)掌握信息與其他智能化相關(guān)系統(tǒng)聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)確保整個大樓的安全和正常運(yùn)轉(zhuǎn)的作用。

2 需求分析

2.1 工程特點(diǎn)分析

電網(wǎng)調(diào)度中心大樓包括辦公、會議等多應(yīng)用。作為一幢新建綜合性大樓，建立先進(jìn)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對于改善安防條件、提高安防水平、提高工作效率、提升現(xiàn)代化的辦公形象都有著重要的意義。

電網(wǎng)調(diào)度中心大樓綜合防范分為三個防范區(qū)域。

（1）第一層區(qū)域?yàn)槭彝鈪^(qū)域，安防的重點(diǎn)包括大樓各出入口、室外機(jī)動車/非機(jī)動車停車場及室外道路等區(qū)域。以采用具備全天候監(jiān)控能力的室外一體化球機(jī)監(jiān)控較為適宜。

（2）第二層區(qū)域?yàn)榈叵聦訁^(qū)域，重點(diǎn)為地下停車區(qū)及其出入口、地下層電梯廳及消防前室、建筑單體之間的連廊等位置。

（3）第三層區(qū)域?yàn)榻ㄖ锏牡厣喜糠?，重點(diǎn)應(yīng)管理各單體的主要出入口、大廳、電梯廳、通道或走廊、電梯轎廂等位置。

上述三層防范區(qū)域中，第一區(qū)域和第二區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)防范區(qū)域。

2.2 技術(shù)應(yīng)用分析

對于電網(wǎng)調(diào)度中心大樓視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，不應(yīng)該對各個子系統(tǒng)進(jìn)行簡單地堆砌，而是應(yīng)當(dāng)在滿足各子系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，尋求內(nèi)部各安防子系統(tǒng)間，以及與外部其他智能化系統(tǒng)的完美結(jié)合。

系統(tǒng)建設(shè)的最基本目的之一即是應(yīng)用，為了更有益于用戶的實(shí)際應(yīng)用，應(yīng)結(jié)合當(dāng)前的新產(chǎn)品和新技術(shù)，建設(shè)實(shí)現(xiàn)集中管理、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、視頻數(shù)字化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)：

（1）集中管理：整個系統(tǒng)在消防監(jiān)控中心實(shí)施對所有前端設(shè)備的操作及功能設(shè)置，保證系統(tǒng)集中管理和高效、方便、可靠的運(yùn)行。

（2）監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化：監(jiān)控系統(tǒng)通過設(shè)置安全的數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)視頻信號的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸，同時通過與防盜報(bào)警等子系統(tǒng)的聯(lián)動和系統(tǒng)集成，可以實(shí)現(xiàn)多網(wǎng)點(diǎn)、立體、分布式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控及報(bào)警處理。

（3）視頻數(shù)字化：系統(tǒng)采用基于網(wǎng)絡(luò)傳輸和數(shù)字硬盤錄像等先進(jìn)的數(shù)據(jù)壓縮、復(fù)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)視頻、音頻、數(shù)據(jù)等基于LAN、WAN、Internet的數(shù)字化傳輸。

所設(shè)計(jì)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)既要結(jié)合國內(nèi)外統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，又要在設(shè)計(jì)上具備超前的理念，使用戶幾年甚至十幾年內(nèi)都能得到良好的應(yīng)用。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 總體設(shè)計(jì)

目前基于IP尋址的多媒體通信技術(shù)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，監(jiān)控設(shè)備的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展已經(jīng)普遍展開，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)已成為發(fā)展趨勢，本電網(wǎng)調(diào)度中心大樓電視監(jiān)控子系統(tǒng)的選擇順應(yīng)這一歷史潮流——采用全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)有效合理地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬，功能強(qiáng)大的集中或分布式控制使用戶可以按照自己的方式配置系統(tǒng)。一臺服務(wù)器帶一個軟件應(yīng)用程序，就可以運(yùn)行整個系統(tǒng)，可以生成高質(zhì)量圖像，并可以在世界任何地方對這些圖像進(jìn)行訪問、監(jiān)控、記錄和打印，可以設(shè)置每個系統(tǒng)管理員的許可等級。記錄內(nèi)容不存放在攝像機(jī)的位置，從而減少因偷盜、火災(zāi)等而造成重大損失的可能。系統(tǒng)容易添加攝像機(jī)，無需進(jìn)行復(fù)雜的布線。服務(wù)器可以充分適應(yīng)未來對處理器的速度、硬盤的容量等進(jìn)行的升級。所有攝像機(jī)都通過簡單、高效率的以太網(wǎng)連接到網(wǎng)絡(luò)，利用已有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，從而節(jié)省時間和資金。

基于本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求，應(yīng)以全數(shù)字傳輸方式組建數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。以總控制中心為中心，各個監(jiān)控點(diǎn)的設(shè)備就近接入信息點(diǎn)，連接到控制中心，并在中心實(shí)現(xiàn)視頻的統(tǒng)一管理、錄像、報(bào)警處理等功能。同時通過中心向分控中心輸送圖像，各用戶依據(jù)權(quán)限享有不同的視頻監(jiān)控管理權(quán)力。

系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)與紅外對射、報(bào)警主機(jī)、門禁系統(tǒng)及其他子系統(tǒng)聯(lián)動報(bào)警的功能，并提供系統(tǒng)集成接口。

3.2 設(shè)計(jì)原則

（1）采用數(shù)字IP網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)構(gòu)建視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

（2）視頻采集系統(tǒng)采用D1（704×576）網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，監(jiān)控視頻可以方便地通過IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，并提供QoS的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型選擇，提供專業(yè)的遠(yuǎn)程視頻服務(wù)。利用通用的計(jì)算機(jī)技術(shù)、流媒體技術(shù)、視頻編解碼技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場視頻的采集、傳輸、保存、回放、資料管理等提供方便。

（3）采用以太網(wǎng)傳輸方式實(shí)現(xiàn)監(jiān)控音視頻、控制信息的傳輸。由于監(jiān)控項(xiàng)目的復(fù)雜性，特別是本項(xiàng)目情況復(fù)雜，樓層多，占地面積大，各種強(qiáng)弱電線纜多，為了取得良好的抗干擾效果，確保圖像清晰，強(qiáng)弱電線纜走線必須分開，并采用屏蔽線纜或金屬套管。數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)采用以太網(wǎng)傳輸方式，所有攝像信號就近傳輸至弱電井并通過TCP/IP方式直接接入監(jiān)控專網(wǎng)，與中心監(jiān)控系統(tǒng)相連接。

（4）監(jiān)控中心系統(tǒng)采用數(shù)字化存儲和數(shù)字矩陣控制方式，存儲監(jiān)控錄像到硬盤，通過智能安防中心管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)成百上千路的監(jiān)控視頻同時接入，同時具備計(jì)劃錄像、事件觸發(fā)錄像、報(bào)警預(yù)錄像、手動錄像等功能，監(jiān)控客戶端工作站可實(shí)現(xiàn)錄像的檢索和回放，電子地圖和虛擬云臺控制等功能。

3.3 總體架構(gòu)

系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

前端是監(jiān)控現(xiàn)場的攝像機(jī)、安防管理服務(wù)器、安防平臺服務(wù)器、擴(kuò)展存儲單元、UPS電源等設(shè)備；后端設(shè)置一個監(jiān)控中心，配一面電視墻（含10塊大屏），并配一個監(jiān)控客戶端工作站和電視墻服務(wù)器；給總值班室、車庫、調(diào)度、自動化、通信、信息、動力系統(tǒng)值班室、門衛(wèi)總管等監(jiān)控點(diǎn)各配置一臺監(jiān)控客戶端工作站。

（1）安防管理服務(wù)器用于對整個視頻監(jiān)控平臺進(jìn)行管理，標(biāo)配不含顯示器。

（2）安防平臺服務(wù)器用于實(shí)現(xiàn)設(shè)備接入、流媒體的轉(zhuǎn)發(fā)和存儲。

圖1

（3）擴(kuò)展存儲單元為錄像存儲提供額外的存儲空間。

（4）電視墻服務(wù)器，解碼D1全幀率視頻圖像上墻。

（5）監(jiān)控客戶端工作站安裝監(jiān)控客戶端工作站軟件，具備實(shí)時監(jiān)看、檢索回放、電子地圖、系統(tǒng)管理、電視墻控制等功能。

3.4 前端設(shè)備設(shè)計(jì)

針對本項(xiàng)目的實(shí)際要求和后期可擴(kuò)展性，本系統(tǒng)前端攝像機(jī)選擇采用最新開發(fā)的ExwavaPRO逐行掃描CCD技術(shù)，所有攝像機(jī)均具有DEPA智能技術(shù)，具有智能移動探測和智能目標(biāo)探測功能，提供每秒30幀的768×576高清圖像，支持MPEG4/JPEG雙碼流、PoE等高新技術(shù)。

系統(tǒng)基于數(shù)字系統(tǒng)建立，未來可在網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)處任意增加擴(kuò)展本系列的監(jiān)控?cái)z像機(jī)，而無需重新布線。

本設(shè)計(jì)的監(jiān)控區(qū)域主要為電梯轎廂、大堂、電梯廳、公共走廊、避難層、室外和主要出入口區(qū)域。

3.5 傳輸線路設(shè)計(jì)

IP攝像機(jī)均采用6類非屏蔽雙絞線進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。系統(tǒng)采用集中供電方式，攝像機(jī)電源由監(jiān)控中心機(jī)房集中供電。在樓層弱電間設(shè)置電源箱，監(jiān)控報(bào)警配電箱電源由UPS機(jī)房引到相應(yīng)各弱電井的UPS配電箱，經(jīng)配電箱內(nèi)電源適配器變壓（整流）后引出至各安防點(diǎn)。

3.6 網(wǎng)絡(luò)帶寬設(shè)計(jì)

視頻流的傳輸方式有其特殊性，且占用帶寬比較大，因此在傳輸控制方面應(yīng)做如下設(shè)計(jì)。

（1）在安防監(jiān)控室放置千兆核心交換機(jī)和匯聚層交換機(jī)。

（2）前端的全數(shù)字監(jiān)控?cái)z像機(jī)通過6類非屏蔽雙絞線上連至樓層的匯聚層交換機(jī)，攝像機(jī)由機(jī)房統(tǒng)一集中供電。

（3）各樓層匯聚層交換機(jī)通過1000M單模光纖接口上連至監(jiān)控室的核心層交換機(jī)。

（4）所有服務(wù)器及存儲設(shè)備均通過1000M接口直接接入核心交換機(jī)。

系統(tǒng)中的主要設(shè)備是網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、存儲服務(wù)器（磁盤陣列）、管理服務(wù)器及工作站，在系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)闹饕巧闲械囊曨l流，一般為UDP，下行的控制命令一般為TCP。主要碼流來源于從網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)到存儲服務(wù)器的視頻存儲流及工作站實(shí)時監(jiān)視視頻流。

3.7 系統(tǒng)中的智能設(shè)計(jì)

智能安防中心系統(tǒng)的智能功能架構(gòu)，分為前端和后端。

前端由具有DEPA智能功能的攝像機(jī)對實(shí)時視頻流進(jìn)行智能分析，給出視頻圖像的視頻特征信息，傳遞給后端智能安防中心系統(tǒng)。

后端的智能安防中心系統(tǒng)對具有DEPA智能功能的攝像機(jī)傳遞來的視頻圖像的視頻特征信息進(jìn)行識別，識別出是哪一類報(bào)警事件，并根據(jù)識別的結(jié)果進(jìn)行報(bào)警。

下面分別對前端攝像機(jī)的DEPA智能功能和后端管理平臺的智能功能進(jìn)行介紹。

3.7.1 前端攝像機(jī)的智能功能

（1）功能原理

DEPA（Distributed Enhanced Processing Architecture）即分布式增強(qiáng)型圖像處理結(jié)構(gòu)。DEPA 將傳統(tǒng)的處理任務(wù)分為兩個獨(dú)立的部分完成，攝像機(jī)執(zhí)行前端的處理，而監(jiān)控錄像機(jī)或管理軟件負(fù)責(zé)后端的處理。如圖2所示。

前端處理（攝像機(jī)）：把目標(biāo)與環(huán)境干擾分開，提取移動或固定的目標(biāo)，把目標(biāo)信息打包，并作為分開的數(shù)據(jù)流發(fā)送。

圖2

后端處理（監(jiān)控管理軟件）：接收從攝像機(jī)發(fā)送過來的目標(biāo)數(shù)據(jù)，并記錄篩選與錄像機(jī)中預(yù)設(shè)條件相符的目標(biāo)，產(chǎn)生報(bào)警并顯示相關(guān)信息。

基于15幀來分析變化，面對諸如影子、樹葉、水波等各種環(huán)境干擾時，DEPA技術(shù)可以有效消除環(huán)境的干擾。如圖3所示。

圖3

（2）應(yīng)用策略

①事件檢測與行為分析：對視頻進(jìn)行周界監(jiān)測與異常行為分析，用于檢測、分類、跟蹤和記錄過往行人、車輛及其他可疑物體，能夠判斷是否有行人及車輛在禁區(qū)內(nèi)發(fā)生長時間徘徊、停留、逆行等行為。

②高級視頻移動偵測：在復(fù)雜的天氣環(huán)境（例如雨雪、大霧、大風(fēng)等）中能精確地偵測和識別單個物體或多個物體的運(yùn)動情況，包括運(yùn)動方向、運(yùn)動特征等。

③物體追蹤：偵測到移動物體之后，根據(jù)物體的運(yùn)動情況，自動發(fā)送PTZ控制指令，使攝像機(jī)能夠自動跟蹤物體，在物體超出該攝像機(jī)監(jiān)控范圍之后，自動通知物體所在區(qū)域的攝像機(jī)繼續(xù)進(jìn)行追蹤。

④非法滯留：當(dāng)一個物體（如箱子、包裹、車輛、人等）在敏感區(qū)域停留的時間過長，或超過了預(yù)定義的時間長度就產(chǎn)生報(bào)警。

⑤人數(shù)統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)穿越入口或指定區(qū)域的人或物體的數(shù)量，可用于為業(yè)主計(jì)算某天出入其大樓人員的數(shù)量等調(diào)查。

⑥人群控制：識別人群的整體運(yùn)動特征，包括速度、方向等，用以避免形成擁塞，或者及時發(fā)現(xiàn)異常情況。

⑦鏡頭保護(hù)：用于固定攝像頭監(jiān)控場所，如出現(xiàn)攝像頭被遮擋、攝像頭被移動、攝像頭模糊或其他類似情況則及時通知維護(hù)人員。

（3）應(yīng)用優(yōu)勢

①高可靠性：圖像在壓縮之前進(jìn)行處理，對目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效記錄，減少誤報(bào)警。

②高性能：實(shí)時的動作過濾，基于動作事件的錄像查找，充分利用了處理資源。

③高性價(jià)比：低網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，減少額外的設(shè)備、軟件投資。

3.7.2 后端管理平臺的智能功能

智能安防中心管理系統(tǒng)中的智能功能，基于前端攝像機(jī)的DEPA智能技術(shù)提供。前端攝像機(jī)的DEPA智能完成目標(biāo)提取，把目標(biāo)與環(huán)境干擾分開，提取移動或固定的目標(biāo)，把目標(biāo)信息打包，并作為分開的數(shù)據(jù)流發(fā)送。智能安防中心管理系統(tǒng)接收從攝像機(jī)發(fā)送過來的目標(biāo)數(shù)據(jù)，并記錄篩選與錄像機(jī)中預(yù)設(shè)條件相符的目標(biāo)，產(chǎn)生報(bào)警，提供操作界面，并顯示相關(guān)信息。

4 結(jié)束語

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對于安全防范的要求日益提高，視頻監(jiān)控系統(tǒng)日益成為智能建筑不可缺少的組成部分，數(shù)字化及智能化技術(shù)的應(yīng)用為系統(tǒng)帶來了更好的擴(kuò)展性及更廣闊的應(yīng)用，使其成為了現(xiàn)代建筑內(nèi)加強(qiáng)管理和安全防范的重要工具。