【安防知识网】随着社会的进步，视频监控越来越被广泛地应用到各个领域，视频监控系统也随之经历了三个时代，目前以网络摄像机、视频服务器为代表的第三代网络视频监控系统取得了长足的发展，在全球市场占有份额迅速增加，在各地项目中也逐步获得广泛应用，全国的平安城市、全球眼项目更是掀起了网络视频应用的高潮，进入2010年，网络产品掀起了新一拨的高清浪潮，从今年上半年来的形势看，“高清元年”并非徒有其名，各公司纷纷推出以高清摄像机为主的产品，于是，高清就与之前就早已走红的“网络化”强强联合，“IP高清”成为无往不利的利器。

　　高清的定义

　　首先我们需要了解“标清”的缺陷与“高清”的优势。

　　标清、高清是引入广电行业的清晰度分类方法，PAL制下标清的理论分辨率为625线，去消隐后，理论值为575线。而高清，则是指720p或1080i以上的分辨率，从笔者个人角度来看，高清入门的分辨率则应为1920×1080p或者1600×1200p。标清又分为模拟标清和IP标清，高清全部为IP化的摄像机。

　　标清系统的缺陷

　　1. 监控了全景，就没有了细节;

　　2. 推近、放大了某个局部，则漏掉了对全局的监控和录像;

　　3. 转到某一个视角，则漏掉了对其他方位的监控和录像;

　　4. 模拟系统做视频分析相对较困难，成本较高;

　　高清系统的优势

　　1. 全景+细节同时监控

　　2. 清晰度高(最低1920×1080p或者1600×1200p)看得清楚，不仅有清晰的宏观记录，还有清晰的微观细节，能作为取证材料

　　3. 没有漏录、没有‘没看到’的时候(相对于标清球机的盲区)

　　4. 一台高清摄像机可以抵得上多台标清摄像机的视角和像素，从某个特定的项目工程上来看，如采用高清机则可以减少标清摄像机的数量，相对的降低造价。

　　标清与高清对比

　　像素上的对比

　　可以看出，高清入门机型200万像素的摄像机，像素即相当于4CIF标清机的5倍，一台相当于5台。而500万像素的高清机更是相当于十多台4CIF标清摄像机。

[nextpage]　　实际图象上的对比

　　经局部放大后，高清拍摄的由于像素丰富，画面物体、人体特征依然清晰可辨，可以作为强有力的证据信息。

　　是否需要盲目跟风高清

　　我们是否需要高清?对于这个问题，不同的人会给出不同的答案，就好像在讨论是吃桃子好还是喝桃汁好一样。中国的安防市场，需求永远是多种多样的，很难找到一种单一的共同需求。对于高清的需求也是如此，我们无法肯定所有人都需要高清。但我们注意到部分行业已经出现或正在出现对高清视频的需求，对此厂家必须提前准备好应对之策。

　　例如金融行业，该行业是最早使用CCTV的行业之一，自2000年进行数字化视频监控改造，10万像素级别的CIF分辨率就一直是主流分辨率。该分辨率所能提供的图像清晰度与原来的CCTV系统基本持平。可以说，金融行业的监控系统从模拟升级到数字，清晰度却没有跟着升级。作为一个高风险行业，针对金融行业的犯罪活动从来就没有停止过，而且具有快速、突发、隐蔽的特点。如何能够在关键位置和关键时段快速、准确捕获现场的细节成为银行保卫部门的一个重要课题。而高清视频就是最直接的解决手段。近年来有部分银行已经开始探讨在监控系统中采用IP监控方案的可行性，进而为过渡到高清监控铺平了道路。

　　又例如公共安全行业，主要的监控场景包括道路治安、公共场所、交通卡口等。其中卡口系统是时下较为热门的高清应用。与普通高清监控不同，电子卡口系统重点在高清抓拍，使用的抓拍摄像机在技术上与普通的高清IP摄像机没有较大的区别。除此以外，在人员密度、车流密度较大的公共场所监控应用，现阶段采用的是4CIF标清分辨率。使用该分辨率在记录事件发生经过上，信息量基本足够，但在分辨嫌疑人面部细节特征上，还有不足。作为补救，可采用高速球型摄像机来对局部画面进行放大(镜头拉近)，但缺点是需要有专人操作。另外，为了提高系统的智能化程度和降低人工干预强度，系统中可能考虑适度增加一些视频智能分析技术，基于视频进行智能预警、统计和分析。而智能分析系统的精确度与画面质量、清晰度等因素息息相关，提高视频画面的分辨率，是最为简单和有效的方法。

　　由上述的分析可以看到，现在的高清监控应用虽然还没有大面积铺开，但一些主要行业的需求已经浮现。除此以外，在交通、文博、文体娱乐、风景名胜、水文地质、远程展示等等专业领域，高清应用的需求也是非常广阔的。因此现阶段厂商的主要任务除了继续改善产品的设计、品质、功能等方面外，更重要的任务在于充分理解用户的需求，并在此基础上提供满足用户需求的解决方案体系，而不是单一产品。通过解决方案的合理设计，充分挖掘高清监控的应用价值，真正让用户体会到物有所值。

[nextpage]　　高清设备方案选型举例

　　下面结合一个实际工程案例，探讨一下IP高清监控系统的设计思路，和设备选型原则。

　　以某饮料生产企业为例，该企业厂区有5个车间，因自身对生产流程监控和生产过程对公众透明开放的需要，搭建一套IP监控系统。每个车间约安装50台IP高清摄像机用于对生产流水线的监控，车间外围通道、走廊、动力间、配电间等安装30台IP标清摄像机，每个车间就地设置一个分控中心。整个厂区设置一个总控制中心。

　　1前端选择

　　由于车间面积非常大，生产流水线很长，要想对流水线做到全面监控，采用标清摄像机的话，需要安装非常多的数量才能全面覆盖，现采用高清摄像机，经测算需安装50台方可达到要求。且在车间良好的照明情况下，采用COMS摄像机，能得到非常佳的画面质量。业主要对流水线上的成品、半成品进行监控，防止产品在流水线上跳轨和震落，也防止工作人员的“监守自盗”，因此对监控画面的实时性要求非常高。针对这些现场条件和需求，我们决定选用200万像素1920×1080p的IP摄像机，其主要性能指标和选择理由为：

　　分辨率：1920×1080，16：9宽频，能够提供比4：3更加宽广的画面，适合狭长的流水线监控，减少摄像机安装的数量。

　　帧率：在1920×1080p下达到25帧/秒，保证图象的实时和连续性，能充分监视到流水线的动态情况。

　　以下为系统网络拓扑图

　　上图中实线表示百兆链路，虚线表示千兆链路

　　网络的物理链路上采用超5类的综合布线UTP，当然能用6类更好。分中心的接入和汇聚在同一个机柜内，因此汇聚与接入的连接直接采用千兆电口即可，无需再增加光模块。如果接入交换机放在场地现场，则接入与汇聚可采用千兆多模光缆连接。汇聚与核心连接最好采用万兆光纤。因厂房较大，某些前端摄像机距离接入交换机超过100米，则此段的UTP链路改为4芯多模光纤，光纤两端用100M光纤收发器，进行光电转换。

　　传输网络小结：由综合布线和网络交换机组成，小规模的项目只要设二层(接入与核心)即可，本系统因大规模较大，设计为三层架构(接入、汇聚与核心)，系统速率满足百兆接入、千兆汇聚、千(万)兆核心。这是非常成熟的网络架构，任何一个有网络系统配置和实施经验的工程师都可胜任设计。

　　2分中心设计

　　视频服务器、存储设备、电视墙、视频工作站均设置在分中心内。

　　视频服务器

　　我们这里提到的视频服务器与厂家、媒体提到的视频服务器(DVS)不一样，DVS主要功能是对模拟视频的数字化编码，我们这里所说的视频服务器主要是对前端摄像机发送过来的视频流进行封装和转发到存储设备上去，同时要响应视频工作站的回放(实时和录像)的请求，从存储设备中取出对应路数的视频流，相当于是流媒体服务器。

　　受目前PC架构的CPU总资源限制，一般管理视频流不超过64路，为了提高系统的稳定性，我们建议每台连接不超过50路。本工程我们设置管理的是40路，这样大大的提高了服务器的稳定性，同时也保证了其他终端对服务器请求响应的及时性。

　　服务器具体选型上应采用四核至强处理器(2颗)，2G以上的内存。每台服务器上配置监控视频管理平台软件。

　　服务器、视频流及管理平台工作流程示意图：

[nextpage]　　存储设备

　　目前IP监控工程主流的存储采用IP SAN形式，每台存储通过2～4个千兆以太网口挂到IP网上，用于接收视频服务器转发过来的视频流。对于存储来说，我们最关心的是容量大小，因为这将关系到系统的总造价。下面来对高清和标清视频存储容量进行一下计算。

　　单路高清30天存储时间的容量=3Mbps(平均码流)×60×60×24×30÷8(小b变大B)÷1024(M变G)÷1024(G变T)=0.93T，为方便计算取1T容量。

　　单路标清30天存储时间的容量=1Mbps(D1画质下的平均码流)×60×60×24×30÷8(小b变大B)÷1024(M变G)÷1024(G变T)=0.31T，为方便计算取0.3T容量。

　　因此每个车间按50台高清30台标清，存储1个月时间来算：

　　总容量=50×1T+30×0.3T=59T

　　这个59T为全实时24小时录像的理论容量，实际应用时考虑到工厂放假、生产线检修、夜间停工、以及采用移动侦测录像等策略，实际容量可以降低很多，采用48T也已经足够了。

　　每个车间80路视频的总流量=50×3Mbps+30×0.3Mbps=159Mbps

　　总控制中心设计

　　厂区设一个控制中心，对下面的5个车间分中心可以进行全面的监控和管理，查看实时图像和调用录像资料。总控中心设有24块大屏电视墙，作为全厂生产管理的调度中心。

　　从前面的分中心架构可以看出，每个车间的摄像机视频码流绝大部分已经在本地进行了存储和实现了管理，即使总控制中心不运行也不会影响分中心的正常运转。如果总控中心不调用、查看分中心的视频，则总控和分中心之间网络的流量基本为0;若总控中心要调用下面的视频资料，按单屏单路显示来计算，最多为32路，以高清码流为例最多达32×3=96Mbps。鉴于此，我们认为分控中心的汇聚层交换机到总控的核心交换机采用千兆链路即可，当然从长远角度来看，布线系统是一次性投资的，主干宜采用万兆光缆，但目前对于监控系统的应用千兆速率就够用了，这样也可以降低网络交换设备的造价，毕竟万兆设备的价格还是比千兆高许多。

　　32路视频输出，配置8台4路输出的视频工作站。另外再设置6台指挥调度工作站，可以对任意路视频进行监管、查看。

[nextpage]　　管理平台的选择

　　目前市面上能提供视频监控管理平台软件的厂商很多，有第三方的也有某硬件厂商配套的。一般来讲第三方平台软件走的是开放性的道路，全面支持各品牌、各规格的IP摄像机，对于业主和集成商来说，以这样的第三方平台为基础搭建IP监控系统显得非常方便，可以自由选择各具特色的IP摄像机品牌产品，整合到系统中去，而不惧各品牌产品不兼容、不能管理。支持IP摄像机产品越多的平台软件，应优先考虑。

　　可能有些同行和业主还对IP监控系统不是很了解，认为IP系统造价投资一定很高，不是一般人所能接收得了的，但是我们通过这样的案例，并对三种主流架构进行分析，完全可以颠覆造价贵的概念。

　　请看下表的分析

　　从对比中可以看出，IP标清系统并不比模拟系统增加多少造价，在合理选择设备、精心搭配下还甚至可以做到造价更低。高清系统受制于摄像机本身的价位和存储、软件的造价，每路的造价尚不经济，但从可以代替5路标清或1台标清球机角度来看，造价并不高。

　　以上述工程为例，如果车间流水线不采用高清摄像机，覆盖同样的场地选用标清摄像机的数量会增加3～4倍，其造价同样会增加很多。

　　而在满足系统实际流量、存储容量的情况下，选择具有最佳性价比的配置和产品，则是降低IP监控系统造价的一个重要手段。

[nextpage]　　影响IP高清监控推广的几个障碍

　　从目前市场上的现有成熟产品角度来看，IP高清监控系统的推广还存在着几个缺陷或者障碍。

　　低照度的实现:

　　IP高清摄像机一般都采用COMS作为感光芯片，COMS最大的缺点是低照度下成像质量差，无法实现CCD那样的低感光度。因此所有的COMS百万像素高清摄像机的致命弱点就是低照度效果差，即使在添加红外补光灯的情况下，效果依然不如CCD。这个缺陷有待于COMS原理的改进，和处理芯片技术的发展。

　　高性价比的存储:

　　阻碍IP高清监控系统推广应用的另一个因素就是存储，而存储技术主要又是受制与硬盘存储容量的提高。若硬盘存储密度提高若干倍，而价格继续走低，每路高清视频的存储成本可降到目前DVR存储价位，则高清系统替代标清系统是指日可待。

　　国家行业规范不健全:

　　高清监控系统没有相关的国家设计、施工验收标准和规范。

　　用户的使用惯性:

　　用惯了模拟标清，对IP系统的认知程度不够，需要厂家和集成商的大力推广。

　　IP高清监控工程目前最佳的实践方式

　　鉴于采用全IP高清监控工程投资较大，不是每个业主都能承受，我们摸索出最佳的实践方式为采用标清+高清混搭模式，即为以下混合型的架构。

　　结语

　　有句广告词叫做“只选对的，不选贵的”，在如今的监控方案设计里，不应该盲目跟风高清，智能分析等新概念，而应该根据实际情况，选择最适合的方案来进行项目实施，随着国内网络环境的进一步发展与稳定，在不远的未来，高清监控也会像如今的标清监控一样遍布整个监控行业，让我们携手共进，共创辉煌!