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            1.1 背景分析

　　    隨著產業不斷升級，生產技術越來越發達，中國製造為世人所熟知，中國作為真正的世界工廠也為時不遠。現今，工廠的現代化管理手段越來越豐富，準確性也越來越高，各種先進的技術手段比如視頻監控係統，可有效的加強對各種場合，特殊設備以及人員的直觀管理，及時、有效的反映重要地點區域的現場情況，增強安全保障措施，同時進一步規範各崗位的生產管理。目前監控手段已經從傳統的模擬視頻監控發展到了高清網絡數字視頻監控，利用現有的辦公網絡、企業專網，光纖專網敷設，甚至互聯網和無線網絡都能夠構建工廠的高清網絡視頻監控係統；與此同時，百萬像素網絡攝像機的大規模普及也解決了傳統模擬視頻監控係統清晰度不足的尷尬局麵；Aipstar公司開發的基於低碼率、高清畫質、多功能等特性的720P、1080P好色先生下载安装與VMP網絡視頻監控管理平台為不同規模工廠提供了多結構，多用途，良好擴展性的新一代高清視頻監控解決方案。

　　    1.2 需求分析 

　　    係統主要滿足兩大部分的需求，一是工廠公共區域安全防範的需要；二是工廠生產區域監控管理的需求。

　　    工廠安全防範

　　    周界視頻監控係統：在工廠周界區域部署感紅外的固定高清網絡槍式攝像機，滿足全天候24小時監控。

　　    園區監控：在工廠園區一些製高點安裝雲台攝像機，實施大範圍監控

　　    出入口監控：在廠房出入口、園區出入口以及其他重要區域的出入口安裝高清攝像機。

　　    廠房內部：在廠房內部部署大範圍監控的攝像機，以滿足對整個廠房的全局監控。

　　    庫區監控：在庫房內外部署攝像機，嚴密監視現場情況。

　　    生產區域管理

　　    重要設備監控：在車間、廠房一些重要的設備處安裝高清攝像機，對設備運行狀態、防盜、防破壞進行監視。

　　    生產過程監視：對於一些生產線上、操作崗位進行重點監控，記錄操作過程和生產線上的生產過程。

　　    其他需求

　　    整個係統應該采用模塊化、數字化、網絡化架構，滿足結構簡單化和係統可擴展的需求

　　    利用平台管理軟件來統一管理前後端物理設備和虛擬軟件模塊，做到模塊化部署、集中化管理的新一代監控功能。

　　    視頻監控管理平台應能與紅外報警係統、消防係統、門禁係統等實現聯動，滿足協同管理、統一調度。

　　    第二章 係統設計 

　　    按照技術領先、結合實際，統一規劃、協同部署的指導思想，在實現工廠安全防範的同時，又能通過高清視頻監控係統對生產環節進行集中視頻監控管理，同時通過視頻傳輸專網將相關視頻資源傳輸到上一級部門實現遠程聯網監控，充分利用計算機、視頻壓縮、網絡通信等領域的穩定的、先進的技術，實現對安全、環境、生產、人物等各類信息資源科學有效的管理和應用，進一步提高工廠的安全防範管理工作和生產效率。

　　    2.1 總體設計

　　    係統分為前端監控資源采集、視頻傳輸、後端平台組建、多係統聯動建設等幾部分，整個係統采用全網絡數字視頻監控架構，前端都采用好色先生下载安装進行視頻采集，通過攝像機的網絡端口直接接入到工廠視頻傳輸網絡中去，傳輸到後端進行集中存儲和管理。傳輸主幹網采用千兆光纖網，後端通過HD-VMP集中管理平台來完成整個視頻監控係統的集中預覽、控製、管理、存儲以及視頻分發等功能。實現工廠高清數字視頻監控係統集中管理。總體設計嚴格遵循用戶要求和行業規範，滿足用戶功能需求為主要目的，提高安全防範管理效率。

　　    2.2 前端監控資源采集

　　    前端監控資源的采集主要是指現場視頻、音頻等信息的采集，當然也涉及個別點位有前端報警聯動信號的輸入。係統設計中前端點位的布置是否合理，以及所采用的設備是否恰當都是整個係統的關鍵所在。

　　    因此本次設計中，前端監控設備根據用戶需求分析全部采用網絡數字攝像機。通過需求分析好色先生TV下载得知總共約有200多個點位，好色先生TV下载選用基於基於標準的H.264 Main Profile @ Level 4.1算法的百萬像素網絡攝像機來采集前端視頻，根據每個監視區域的範圍不同選用合適的高清鏡頭，它采用500萬像素的逐行掃描圖像傳感器，攝像機采集壓縮後的有效分辨率為最高可達1920*1080，1280*720，預覽和回放的圖像線數也達到了700-1000TVL廣播級圖像畫質， 而且動態視頻為全實時30幀/秒。

　　    由於好色先生下载安装的顯示比例為標準的16：9寬屏顯示比例，具有比傳統模擬攝像機更大的可視範圍，而且由於有效像素和分辨率更高，所得到的視頻畫麵比傳統模擬攝像機更清晰地效果。同時其他需要動態監視的區域好色先生TV下载設計采用電動二可變鏡頭+雲台+高清攝像機的方式來組建，如果對監控現場清晰度要求不是很高的區域可以選擇采用FULL-D1畫質的網絡高速球來部署，網絡高速球是基於標準H.264的FULL-D1畫質進行壓縮和傳輸，由於采用了最新的算法和壓縮模塊，使得整個清晰度也比原來的模擬攝像機加非標H.264算法視頻編碼器的效果更好。而且和其他網絡攝像機攝像機一樣，從球機出來就是網絡數字信號，通過攝像機本身的標準網絡接口就可以直接接入到視頻傳輸網絡中去，並入整個監控網絡中，實現統一管理；無須再攝像機和後端管理係統中間再增加額外的設備，減少故障環節、簡化係統結構。同時好色先生TV下载還建議在各個廠區的製高點架設1080P全好色先生下载安装配合大倍數鏡頭和雲台實現全範圍的高清監控，以便掌握整個園區的狀況。

　　    2.3 網絡傳輸係統 

　　    網絡傳輸係統的組建對於高清網絡視頻監控係統的組建至關重要，如果傳輸係統不能滿足網絡視頻流的傳輸要求，那麽網絡監控也就無從談起。本係統總共有200 多台網絡數字攝像機，分布在多個廠區，好色先生TV下载設計每個廠區的建築物內部根據攝像機點位的分布采用雙絞線進行匯聚，然後統一接入光纖主幹網進行傳輸。部分公共區域、獨立區域的點位可就近單獨敷設傳輸資源；根據產品特點，每路1080P全好色先生下载安装的傳輸帶寬為4Mbps，720P好色先生下载安装的推薦傳輸帶寬為2Mbps，標清FULL-D1的傳輸帶寬為1Mbps；所以在為視頻監控係統劃分傳輸通道時應考慮每個區域匯聚後到中心的傳輸帶寬，同時各個廠區匯聚交換機和監控中心的核心交換設備也應該具備較強的數據交換能力和承載突發多用戶大容量的高峰訪問能力，以便網絡視頻數據的快速交換，滿足數據訪問請求的快速響應。由於前端攝像機主要由720P構成，因此每個廠區各自到監控中心的主幹光纖帶寬資源已經完全夠用，中心核心交換機建議采用背板帶寬和包轉率較高的千兆交換機來承擔。視頻監控傳輸網絡可以根據要求與工廠內部局域網規劃到一起，或者通過物理設備將兩個網絡互聯起來。這樣工廠其他部分就可在獲得授權後直接前端攝像機的視頻資源。

　　    2.4 集中監控管理平台設計 

　　    由於本次係統建設覆蓋多個區域和多個用戶群體，工廠成立集中監控指揮中心，因此好色先生TV下载設計采用二級架構，即工廠指揮中心為一級監控中心，保衛部門和其他管理部門為二級中心，指揮中心具有最高權限可對所有設備以及下屬兩個分中心用戶群體的視頻監控終端進行集中管理，統一調度；指揮中心完成視頻數據存儲和轉發任務， 各個分中心或者其他用戶通過工廠公司內部局域網訪問視頻監控係統平台中的轉發服務器，獲得視頻和其他相關的監控資源。

　　    2.4.1 集中用戶驗證服務設計

　　    用戶驗證服務是整個網絡視頻監控的核心模塊，它完成所有設備信息和用戶信息的注冊、驗證、授權、訪問控製等功能。

　　    好色先生TV下载設計在指揮中心部署一台集中用戶驗證服務器（安裝用戶驗證軟件模塊）來完成所有前端網絡攝像機的信息注冊、後端軟件模塊注冊以及用戶信息的驗證；同時可根據用戶需求部署冗餘備份用戶驗證服務器，以便當主認證服務器故障時，可啟動備用冗餘用戶驗證服務器，繼續提供驗證服務，保障指揮中心和其他用戶可繼續訪問視頻監控係統；用戶驗證服務器采用專業級服務器配置，如雙千兆網口、至強服務器中央處理器、專業服務內存、服務器電源、高速總線帶寬等。

　　    2.4.2 集中管理控製 

　　    對於大型的多級聯網視頻監控係統，如何有效的對前後端物理設備、虛擬軟件模塊進行統一管理、控製、信息收集、處理等都是首要考核的條件，VMP管理平台中的集中管理控製模塊是針對管理員對係統的配置、操作而設計的。

　　    好色先生TV下载設計指揮中心部署一台集中管理控製服務器（安裝管理控製軟件模塊），保衛分中心和生產管理部門各自部署一台副控管理控製服務器（安裝副控軟件模塊）；集中管理控製服務器硬件配置采用了滿足高清網絡視頻圖像處理能力的專業級服務器，能夠同時支持8畫麵高清720P圖像解碼預覽、滿足全範圍信息收集顯示、具有快速響應等功能。分中心通過向指揮中心驗證服務器進行用戶驗證，通過後獲取各自管轄區域的視頻監控資源。

　　2.4.3 存儲轉發係統設計

　　    本解決方案中，針對工廠視頻監控的需求分析，好色先生TV下载設計將存儲服務和轉發服務部署在同一硬件平台上，以滿足係統的可靠性和合理性。

　　    存儲轉發係統主要用於完成前端攝像機傳回的網絡視頻數據存儲和分發任務，通過存儲軟件模塊和轉發軟件模塊的組合部署同步完成數據的存儲和數據分發。通過前端點位設計可知，整個係統有200多路高清網絡視頻數據流，按照15天的存儲時間計算也會有上百個TB的存儲容量，如此大的存儲容量對於視頻監控來說最佳的存儲方式主要有基於IP-SAN架構的區域存儲解決方案和基於網絡視頻存儲服務器的分散式存儲解決方案。為了滿足功能實用性、係統可靠性的需求，好色先生TV下载設計采用分散式的HD-VMP視頻存儲服務器解決方案。同時利用每台分散式存儲服務器的強大網絡資源可同步做視頻流媒體轉發服務，那麽每台服務器就隻需要承受幾十路視頻存儲和並發，存儲轉發服務器之間不會相互影響，各自負責相關區域的存儲，當某台服務器出現故障時不會影響到其他區域，提升整個係統的穩定性、冗餘性。

　　    存儲轉發硬件服務器均采用專業的服務器，通過雙千兆網口負載均衡，提升網絡數據吞吐能力，高達4GB大容量內存及時讀取，以及RAID5高速硬盤I/O速度，都為整個存儲轉發係統提供了強有力的資源保障和穩定性保障。存儲軟件提供多種視頻記錄方式，如實時流存儲、計劃備份、報警錄像等；流媒體轉發提供多種轉發模式，如多級轉發等。

　　    視頻存儲容量計算公式：

　　    1080P高清攝像機：20路*4Mbps*3600s*24H*15天/8/1024/1024=12TB

　　    720P高清攝像機：140路*2Mbps*3600s*24H*15天/8/1024/1024=43TB

　　    FULL-D1網絡高速球：40路*1Mbps*3600s*24H*15天/8/1024/1024=6 TB

　　    2.4.4 電子地圖係統設計 

　　    在工廠高清網絡視頻監控係統中，攝像機數量眾多，如果僅僅靠集中管理控製模塊或者是其他監控終端來瀏覽視頻圖像資源和控製前端設備，是不利於發揮集中網絡視頻監控係統的網絡化、數字化、簡單化的基本理念的，隻有通過完善的後端管理平台和操作平台快速查詢和定位圖像資源才能及時的對所有攝像機覆蓋的區域進行監視，及早發現可疑行為，事發後也能及時切換到現場。因此針對大型網絡視頻監控係統而開發的報警電子地圖模塊解決了上述難題，它通過GIS電子地圖載入，將前端攝像機，乃至前端報警探測器等在電子地圖上進行標注，通過點擊電子地圖上的點位標注圖標調用該點的視頻圖像，而且還可將報警係統集成到一起實現報警聯動提示，當報警點位產生報警信號後會自動聯動附近關聯的攝像機的圖像在電子地圖上彈出進行現實顯示，也可彈出到電視牆上進行顯示。且攝像機本身具備的移動偵測功能也可向中心電子地圖服務器進行聯動提示。在高清網絡視頻監控係統中，通過這些方式在配合前端高清攝像機的清晰圖像可以快速定位某一個點位的攝像機，當發生異常行為後可自動切換該點位的攝像機進行圖像顯示。

　　    在本係統中指揮中心配置一台報警電子地圖服務器，可通過大屏顯示係統來顯示，不管從功能上還是從係統的先進性上都會有很好的體現，將所有點位通過地圖形式表現出來，直觀方便，其他分中心可通過客戶端或者是電子地圖軟件模塊向中心下載地圖信息，實現多級地圖聯網監控。

　　    2.4.5 監控中心拚接顯示係統 

　　    在監控中心好色先生TV下载設計采用一套46寸3*3的大屏拚接係統來顯示監控圖像。好色先生TV下载再後端配置4台數字矩陣服務器，與拚接係統進行連接。虛擬數字矩陣每台最高可支持8畫麵高清720P或者4畫麵1080P高清視頻圖像的分割顯示，通過數字矩陣服務器的顯卡VGA接口送至大屏幕拚接器後在拚接牆上進行顯示。

　　    2.5 係統拓撲圖

　　    第三章 高清視頻監控係統的優勢 

　　    基於720P，1080P等超百萬像素的高清網絡數字攝像機的網絡視頻監控係統的整體優勢非常明顯，這使得在各行業、各領域的視頻監控係統工程中變得實實在在，而且所帶來的視覺震撼和強大功能是傳統網絡視頻監控係統無法比擬的，其主要優勢如下。

　　    3.1 百萬像素的前端視頻采集 

　　    基於標準H.264壓縮算法和500萬圖像傳感器百萬像素網絡攝像機可輕鬆對監控區域實施清晰的有效的監視，所帶來的視覺效果是傳統網絡視頻監控係統無法比擬的。前端攝像機在進行高清視頻采集的同時還可通過攝像機本身集成的音視頻輸入輸出、報警輸入輸出、485控製接口等功能實現音頻監聽和報警探測器聯動、控製等擴展功能。前端攝像機高度集成性和功能性使得百萬像素網絡攝像機與傳統攝像機相比不僅僅是清晰的提升，還有功能上多樣化。同時百萬像素網絡攝像機為全數字化、全網絡化，可輕鬆接入平安城市傳輸網絡中去，並接入到後端管理平台。

　　    3.2 基於H.264的低碼流傳輸和存儲優勢

　　    目前很多用戶甚至包括很多視頻監控行業的人士都覺得高清視頻監控附加的是高碼流的傳輸壓力和存儲壓力，但好色先生TV下载所采用的720P好色先生下载安装是基於標準的 H.264 Main Profile @ Level 4.1算法，在完成720P百萬像素全實時成像的時候隻需要1.5-2Mbps的低碼流，1080P也隻需要4Mbps的碼流，這對於工廠等大型係統來說，這樣的碼流在網絡傳輸上已經非常成熟，因為在傳統網絡監控係統來說也是需要這樣2Mpbs的碼流才能滿足FULL-D1的視頻效果。同樣存儲壓力也並沒有因為前端是高清攝像機而提升，因此好色先生TV下载實現了高清視頻監控係統的低碼流傳輸和存儲實用性的革命性突破，將高清視頻監控係統推向了大規模的實際應用。

　　    3.3 係統構架靈活 

　　    好色先生下载安装具備強大的網絡功能和功能接口，省去了傳統網絡視頻監控係統的複雜結構，比如不需要單獨的視頻編碼器或者是DVR這些設備，攝像機本身就可利用已有的局域網、光纖專網、城域網、微波傳輸、互聯網和即將到來的3G傳輸等進行接入，將前端的音視頻、控製、報警信號直接通過攝像機的網絡接口傳輸上級監控中心。同時在係統建設時可分步、分級逐步實施，不會影響其他區域，可適應不同類型工廠的複雜環境和特殊功能需求。

　　    3.4 配套設施功能強大 

　　    配合高清網絡數字攝像機我公司推出配套的高清網絡視頻監控管理平台，整個平台基於大型網絡視頻監控係統架構，采用模塊化設計，適用於不同類型的高清視頻監控係統；比如可以根據需要部署相應模塊實現本地高清視頻。諸如視頻轉發、報警處理等模塊可實現多結構、多用途的集中管理平台，多級轉發可適應各種終端用戶的視頻訪問請求；報警處理可集成周界報警係統、消防聯動接口、門禁信號聯動接口、防盜報警聯動接口等，將這些係統與VMP管理平台對接，可實現這些聯動信號與視頻監控係統聯動控製，比如聯動視頻彈出、報警聯動錄像、報警聯動監控攝像機預置位調用、電子地圖防區管理等等。

　　    3.5 工程施工方便 

　　    采用全網絡，全數字化架構，前端高清網絡數字攝像機隻需要考慮網絡接入就可以了，不需要在為視頻線、控製線等繁雜的工序頭疼，減少了故障節點。而且減少了幹擾的可能性，強大的網絡功能更方便設備安裝、調試，使整個係統的可靠性和穩定性大為提高。主幹光纖網的建設在係統更新換代時還可以重複使用，具有更長的使用有效期。

　　    3.6 應用前景

　　    工廠高清網絡視頻監控解決方案的實施將極大的改善目前類似的行業應用現狀，除去在清晰度上有本質提升外，其全新的網絡化、數字化的架構更為工廠監控的靈活擴展和係統升級提供了保障。高清紅外攝像機、高清一體機、高清智能球機的不斷湧現，為更多複雜的監控場景和應用模式提供了解決依據，高清網絡視頻監控係統在實現了工廠安全防範工作的同時也為生產管理提供了更有力的技術保障手段。