需求分析

視頻監控安全、智能管理是重點。建設全方位、全天候、高清化、智能化的視頻監控，可支持安全管理的需求，實現大場景全景監控，并具有較好的夜晚和對危險部位的智能分析報警應用。其中重點的監控區域有出入口、廣場、游泳池、配電室，地下車庫等。同時系統通過對內部區域的可視化智能監控，實現對人、車、物的統一管理。

應用概述

視頻監控應用是安防應用中較為重要的組成部分。通過高清甚至超清的視頻監控部署，以及AI智能分析實現高清智能監控。同時結合視頻智能識別技術，幫助監管安全狀況的同時，提升管理效率，達到降本增效的目的。

系統設計

視頻監控系統的總體設計思路如下：

1. 前端設備均采用高清IPC，從而實現高清視頻采集，同時為滿足前端多種應用場景的不同需求，推薦不同類型、不同功能的IPC；
1. 采用NVR存儲模式對實時視頻進行分布式存儲，實現存儲系統的高可靠、高性價比；
2. 部署模塊化、集成化的視頻綜合平臺，結合高清顯示大屏實現視頻圖像、電子地圖、電腦信號的上墻顯示、拼接控制等功能；同時視頻綜合平臺還配置服務器板卡，為部署平臺軟件提供必要環境，實現軟硬件一體化；
3. 建立統一的視頻信息管理應用平臺，實現對系統的統一管理；同時引入視頻質量診斷技術，保障系統穩定運行；

系統采用高清視頻監控技術，實現視頻圖像信息的高清采集、高清編碼、高清傳輸、高清存儲、高清顯示；系統基于IP網絡傳輸技術，提供視頻質量診斷等智能分析技術，實現全網調度、管理及智能化應用，為用戶提供一套“高清化、網絡化、智能化”的視頻圖像監控系統，滿足用戶在視頻圖像業務應用中日益迫切的需求。

建成統一的中心管理平臺：通過管理平臺實現全網統一的視頻資源管理，對前端攝像機、編碼器、解碼器、控制器等設備進行統一管理，實現遠程參數配置與遠程控制等；通過管理平臺實現全網統一的用戶和權限管理，滿足系統多用戶的監控、管理需求，真正做到“坐陣于中心，掌控千里之外”。

從邏輯上可分為視頻前端系統、傳輸網絡、監控中心和應用管理平臺四部分內容，視頻存儲、視頻解碼拼控和大屏顯示等內容在監控中心部分進行設計。符合眾多項目設計的實際需求。下圖為系統結構圖：

1. 前端部分：前端支持多種類型的攝像機接入，本方案配置高清網絡槍機、球機等，前端網絡攝像機將采集的模擬信號轉換成網絡數字信號，按照標準的音視頻編碼格式及標準的通信協議，可直接接入網絡并進行視頻圖像的傳輸。
2. 傳輸網絡部分：傳輸網絡部分主要是對前端接入到核心交換機之間的網絡進行設計，前端系統通過光纖收發器等網絡傳輸設備將新建前端網絡高清攝像機連接至監控中心的接入交換機，再通過接入交換機將網絡信號匯聚到中心的核心交換機，監控中心端的接入交換機負責PC工作站和NVR存儲等設備的接入。
3. 監控中心部分：監控中心采用NVR將高清視頻圖像進行存儲，解決數據落地問題；配置視頻綜合平臺，完成視頻的解碼、拼接；監控中心部署LCD大屏用來將視頻進行上墻顯示等。系統可將模擬攝像機、網絡攝像機和數字攝像機都接入到視頻綜合平臺，實現統一的管理平臺、統一的切換控制系統和統一的顯示系統，實現對整個系統的統一配置和管理。
4. 平臺部分：應用管理平臺部署在視頻綜合平臺的服務器板卡上，形成一體化的配置，應用管理平臺可以對高清視頻和用戶進行統一管控，并且配置PC工作站進行預覽、回放、下載等操作。

系統部署

1. 系統傳輸網絡部署

網絡結構設計

監控傳輸網絡系統主要作用是接入各類監控資源，為中心管理平臺的各項應用提供基礎保障，能夠更好的服務于各類用戶。網絡結構如下圖所示：

網絡拓撲示意圖

核心層

核心層主要設備是核心交換機，作為整個網絡的大腦，核心交換機的配置性能較高。目前核心交換機一般都具備雙電源、雙引擎，故核心交換機一般不采用雙核心交換機部署方式，但是對與核心交換機的背板帶寬及處理能力要求較高。

接入層

前端網絡采用獨立的IP地址網段，完成對前端多只監控設備的互聯。前端視頻資源通過IP傳輸網絡接入監控中心或者數據機房進行匯聚。前端網絡接入目前采用兩種常用方式，通常為點對點光纖接入的方式和點對多點的PON接入方式。接入層需對NVR存儲設備的網絡接入提供支撐，確保NVR存儲設備網絡環境安全可靠。

用戶接入

對于用戶端接入交換機部分，需要增加相應的用戶接入交換機，提供用戶上網服務。監控中心部署接入交換機，通過萬兆/千兆光纖鏈路接入到傳輸網絡中。保證監控中心解碼器及客戶端的正常適用。

對于網絡設計中存在兩級架構如下圖所示，具體設計這里不做詳細介紹。

二級網絡結構設計圖

2. 存儲子系統部署-NVR

存儲子系統采用NVR的存儲模式，通過N+1備份方式，實現對視頻的存儲，提高了系統的可靠性。其中NVR融合了多項專利技術，采用了多項IT高新技術，如視音頻編解碼技術、嵌入式系統技術、存儲技術、網絡技術和智能技術等。

存儲結構設計

本方案存儲系統采用NVR模式，其中IPC不與平臺直接對接，而是先接入NVR，再通過NVR接入平臺。IPC與NVR之間實現了直接對接，而直接對接模式一般采用底層協議而非SDK方式，更有利于提高接入效率。NVR直接獲取IPC的音視頻直接存在本機上，實現視頻直存。

視頻存儲系統結構設計及視頻流向如下圖所示：

存儲子系統結構圖

存儲設計原則

對于NVR臺數和硬盤數量的設計，需要結合實際情況綜合考慮，其中主要可參考“短板優先”的設計原則。

“短板優先”是指在具體項目需求中，在部署NVR數量盡量少的前提下，首先分析接入路數（接入帶寬）和存儲容量哪個是主要限制項。

假設接入路數為“短板”，以接入路數來優先計算，假設接入帶寬為短板，應以較大帶寬所能容納的較大接入路數來計算；對于存儲需求很大，接入路數要求不高的情況，可先計算總的存儲容量，再計算每臺NVR較大存儲容量，以此計算出需要的NVR臺數。

存儲熱備設計

“N+1”熱備功能是指系統中多臺NVR可組成工作集群，通過設置備份主機的方式，保證系統中任意一臺NVR網絡中斷、工作異常的時候，錄像數據可靠、完整。

設置一臺NVR為熱備主機，其他NVR為工作主機。當任意一臺工作主機網絡中斷或工作異常時，熱備主機自動接管工作主機的網絡視頻，開啟錄像任務；當工作主機恢復正常后，熱備主機放棄接管，并將異常期間的錄像數據自動回傳到工作主機中，保證錄像完整、可靠。目前在N+1的配置中，1臺備機支持32臺工作主機。

存儲空間計算

在計算存儲空間時需先計算出所有路數存儲一定的時間所需的存儲總空間，用總路數乘以每路碼流大小，再乘以總的存儲時間即可算出總的存儲空間，在計算過程中保持單位的一致性。下表為分別按照1路每天存儲24小時、攝像機按照D1、720P、1080P的分辨率存儲不同天數所需的存儲空間表，

3. 視頻綜合平臺設計

一體化設計

1. 可插入各類輸出接口類型的增強型解碼板，每個輸出接口能輸出多路高清視頻，進行上墻顯示；由于視頻綜合平臺本身集成大屏拼控功能，能進行拼接、開窗、漫游等各類功能。
4. 可插入各類信號輸入板，可將電腦信號輸入并切換上墻；除此之外，也可接入模擬、數字（HD-SDI）或光信號的信源接入。
5. 空余部分槽位，為后期系統擴展等提供方便接口。
6. 將平臺軟件模塊以X86板插入的形式全部部署在視頻綜合平臺內，無需購置各類服務器，平臺各模塊借助綜合平臺高性能的雙交換總線技術，高效平穩的運行，無需考慮原先網絡壓力問題。

鏈路匯聚（LACP）設計

鏈路匯聚說明圖

由于視頻綜合平臺是整個系統核心，包括流媒體服務器也部署在內，所以核心交換機到視頻綜合平臺之間的網絡承載的壓力很大。為了保證整體系統穩定高效，設計采用鏈路匯聚（LACP）功能，在核心交換機和視頻綜合平臺間用兩條千兆網線連接，并進行設置。

鏈路匯聚設計實現兩大功能：

1. 在帶寬比較緊張的情況下，可以通過邏輯聚合可以擴展帶寬到原鏈路的2倍；
2. 在需要對鏈路進行動態備份的情況下，可以通過配置鏈路聚合實現同一聚合組各個成員端口之間彼此動態備份，當一條鏈路出現故障，另一條自動承擔故障鏈路工作，系統正常運行。

視頻綜合平臺主要功能

多種輸入/輸出

支持網絡編碼視頻輸入、VGA信號輸入，數字矩陣交換和網絡IP矩陣交換輸出。

支持DVI/HDMI/VGA接口輸出、整機較大支持256路D1/128路720P/64路1080P解碼輸出。

解碼上墻

1. 支持實時視頻解碼上墻，用戶可以用鼠標直接拖拽樹形資源上的監控點到解碼窗口中，立刻進行該監控點實時視頻的解碼上墻處理；
7. 支持歷史錄像回放視頻解碼上墻，用戶可查詢前端設備或中心存儲錄像，并將播放的錄像視頻直接拖拽到解碼窗口中，立刻進行該監控點當前回放視頻的解碼上墻功能；
8. 支持動態解碼上墻云臺控制功能，在監控點實時視頻進行解碼上墻時，用戶對解碼窗口進行選中后，點擊云臺控制操作盤進行云臺控制操作；
9. 支持多畫面分割，解碼窗口支持多畫面分割，能夠支持1、4、9、16等多種分割模式。

拼控管理

支持大屏拼接功能，系統支持模數混合矩陣接入，能夠實現模數混合矩陣解碼板大屏拼控功能，通過鼠標框選的方式，快速的將多個獨立的解碼窗口拼接成一個大屏，適用于高清畫面等需要重點監控的視頻；

支持開窗漫游功能，大屏拼接后用戶可以選擇較多打開三個漫游窗體，漫游窗體圖像可以疊加和自由調節位置和大小，滿足更多用戶個性化圖像解碼上墻的需要。

報警上墻

支持單屏報警上墻，用戶可以在獨立的監視屏或拼接大屏中進行報警上大屏配置，當計劃內的報警產生時能夠在配置的大屏中進行報警上墻功能，整個配置可按監視屏配置多個報警，各個監視屏可獨立配置；

支持報警場景切換，用戶可以單獨配置一個報警場景，當該報警場景上配置的報警觸發時，電視墻自動切換到報警場景中，并進行相應的視頻解碼上墻顯示。

其他功能

視頻綜合平臺集成了視頻輸入、輸出，視頻編碼、解碼，大屏拼接控制、視頻開窗、漫游等功能，將原來需要多個設備才能實現的功能集中在一臺設備上，從而降低了設備之間連接線纜的成本，減少了故障點，減少了設備空間占用，為整個機房的美觀創造了良好條件。

4. 大屏顯示子系統部署

大屏幕顯示子系統建設的總體目標是：系統充分考慮到先進性、可靠性、經濟性、可擴充性和可維護性等原則，建成一套采用先進成熟的技術、遵循布局設計優良、設備應用合理、界面友好簡便、功能有序實用、升級擴展性好的液晶大屏幕拼接系統，以達到滿足大屏幕圖像和數據顯示的需求。

大屏顯示子系統不僅包含用來視頻圖像顯示的大屏顯示部分，還包括解碼控制等產品，本章重點介紹大屏顯示子系統中的大屏顯示部分，其中以介紹LCD大屏和DLP大屏為主。

根據前章視頻綜合平臺的設計，大屏拼接系統能與視頻綜合平臺無縫對接，獲得較好效果，下圖為大屏顯示子系統結構圖。

大屏系統結構圖

整個大屏系統可以分為以下幾個部分：

前端信號接入部分：的大屏顯示子系統支持各類型信號的接入，如模擬攝像機、高清數字攝像機網絡攝像機等信號，除接入遠端攝像機之外還能接入本地的VGA信號及DVD信號以及有線電視信號等，滿足用戶所有信號類型的接入。

解碼、控制部分：前端攝像機信號接入視頻綜合平臺之后，可由視頻綜合平臺對各種信號進行解碼或控制，并輸出到大屏顯示屏幕上，并可通過在控制主機上安裝的拼接控制軟件實現對整個大屏顯示系統的控制與操作，實現上墻顯示信號的選擇與控制。

上墻顯示部分：上墻顯示部分是由LCD、DLP或監視器等組合而成的顯示墻，對視頻綜合平臺傳輸的視頻信號進行上墻顯示，大屏顯示系統支持BNC信號、VGA信號、DVI信號、HDMI信號等多種信號的接入顯示，通過控制軟件對已選擇需要上墻顯示的信號進行顯示。