振通在無線視頻監控系統中的應用

在當今科技飛速發展的今天，采用高科技安防通信手段預防和制止可能的各種事件發生，成為保護各單位和職工群眾的生命財產安全，保證轄區和單位內部各部門的正常運轉的有力措施，向“科技要安全”成為共識。　
　　計算機網絡通訊技術、圖像壓縮處理技術以及無線傳輸技術的快速發展，使得安全技術防范行業能夠采用最新的通訊和圖像/語音處理技術，通過建設靈活的網絡來傳輸數字圖像和控制圖像，為實現本地和遠程圖像監控及聯網報警系統提供了高效可行而且價格低廉的解決方案。
　　在銀行、通訊、電力、冶金、油田，以及大型綜合辦公樓宇、住宅小區等重點部門和單位、場所，聯網監控報警系統的建立，對預防和制止犯罪、維護社會經濟的穩定起到了重要作用，同時，安防技術和網絡設備的科技手段的采用和網絡設計水平的提升，又使這些部門和單位成為先進生產力和管理水平的代表。　　
　　1 設計依據
　　1.1 行業標準和規范
　　本安全防范系統設計完全符合中華人民共和國公安部有關條例和規范，包括：　
　　 安全防范工程程序與要求GA/T75-94；　　
　　 安全防范系統通用圖形符號GA/T74-94；　　
　　 安全防范工程費用概預算編制辦法GA/70-94；　　 電子設備安裝工程費用定額HYD41-01-1999；
　　 風險等級和防護級別的規定GA/T38-92；
　　 民用建筑閉路監視電視系統工程技術規范GB50198-94；
　 防盜報警控制器通用技術條件GB12663-90；
　　 民用建筑電氣設計規范JGJ/T16-92；
　　 中國電氣裝置安裝工程施工及驗收規范GBJ232-82；
　　 建筑與建筑群綜合布線系統工程設計規范CECS72.95；
　　 系統接地的形式及安全技術要求GB14050-93；
　　1.2用戶實際需求及分析
　　以某公司的實際要求和我方人員對擬定監控工程工程現場情況的實時監視，需實現對11個監控點、即11個的現場圖象實施監控和對講通話，并在公司保衛處建立集中監控中心，實施有效監控和指揮調度。11個監視點分布在距離擬建監控中心500M到5KM的區域，與監控中心之間距離較遠。
　　監控中心需要設立大屏幕系統和圖象錄象系統實現對實時現場圖象的監視和保存，并與11個監控點間建立指揮和聯絡所需要的對講系統。
　　根據上述需求，我們認為以下措施將是本工程所需要采取的關鍵技術：
　　本項目的業務承載通訊網絡建設不適宜采用有線傳輸方式，應該采用無線影音傳輸系統，網絡拓撲結構采用多套點對多點的無線網絡系統構建。
　　監控圖象采用高等級的壓縮視頻技術，采用背向投影的方式實現靈活的多畫面大屏幕顯示。
　　采用硬盤錄象的方式根據需要保存規定時間的各監控點圖象。
　　利用現有電話線或壓縮編碼設備輔助的語音通道建立對講指揮系統。
　　2.指導思想
　　為確保系統建成后順利運行及適應未來技術發展的需要，在本監控系統工程設計中，我們將堅持長遠規劃分步實施的原則，將系統建設成為一種具有高起點，易于擴充、升級和管理，易于使用和維護的監控系統。
　　在本方案中，我公司主要遵循以下設計原則，作為此次工程項目的指導思想：
　　2.1實用性及可靠性原則
　　在本次遠程監控系統工程中，我們首先考慮的是實用性和可靠性，遵循面向應用、注重實效的原則，以確保使用的技術及設備成熟可靠。
　　在系統的設計和實施工程中，應該充分考慮系統的可靠性。在整體設計時關鍵部位必須有充足的備份措施，對于重要的網絡部位應當采取先進可靠的容錯技術。在本項目中，我們所設計采用的設備無論是集成的外購產品，還是自行開發設計的產品都經過嚴格的選擇與測試。外購產品全部為國內外具有良好聲譽、良好產品質量及售后服務信譽的名牌產品。自行開發設計生產的產品及軟件全部都是經過實際測試與使用的產品，并經過嚴格的器件篩選及老化實驗，充分保證了設備及系統的可靠性。
　　2.2先進性、成熟性與可擴展性原則
　　在滿足實用性原則的基礎上，并結合該公司的實際情況，我們選用先進的設備、優化的結構、綜合布線方式及多媒體控制技術，力爭將系統的技術水平定位在一個高層次上，以適應新世紀現代生產管理發展的需要。
　　系統建設適應行業發展，充分考慮該公司的特點，在整體設計、設備配置、通信方式、管理方式、維護方式等方面具有一定的先進性，采用國際標準的同時又是成熟的技術。
　　系統具有良好的可擴展性，充分保證能夠將今后增加的新設備和新功能簡單方便地與原有系統相結合。
　　2.3開放性和標準化原則
　　系統中所采用的布線設計、通信協議、系統設備及布線材料都符合國際標準、國家標準、工業標準和各類標準及相關行業標準。充分利用不同網絡的優勢，將它們有機地結合起來，為信息交換和設備互操作創造有利條件。
　　系統結構設計及布線材料符合ISO/IEC11801綜合布線標準及CECS：72/97《國家建筑與建筑群綜合布線系統設計規范》。網絡系統硬件設備選型、施工、安裝符合相應國際或國家標準。
　　2.4經濟性原則
　　在完成系統建設目標的基礎上，力爭用最少的投資，取得最大的效益。在網絡設計、設備選型上，采用高性能價格比的方案和設備，不僅使資金的投入、產出比達到最大值，而且要降低整個系統的運行成本，以較低的人員與資金投入來維持系統的正常運行。
　　2.5可維護性、可管理性原則
　　網絡設計和設備選型應具備實施安裝方便、配置方便等特點，盡可能采用先進的、直觀的管理手段，能夠合理配置、均衡和調整網絡資源，監控網絡運行狀態，控制網絡運行。
　　我們設計的監控系統除要有很好的可靠性外還應有一定的故障自檢和系統恢復能力。工程施工前提供詳細設計圖紙；施工結束后，將提供給用戶所有安裝及施工圖紙、技術資料，便于用戶維護和使用。
　　2.6靈活性原則
　　我們所提供的系統設計方案具有較強的靈活性，由于我們采用了標準化的布線方式及設備，便于系統擴容和設備的更新，如可方便地將傳感器偵測、報警聯動錄像等功能接入本系統。
　　3.系統構成及運行原理
　　3.1系統構成
　　本安全防范系統由電視監控系統，監控中心大屏幕圖象監控子系統、語音對講子系統組成。
　　在上述子系統中電視監控系統是安防系統的最重要組成部分。一般由前端設備、傳輸網絡設備、終端設備（含硬盤圖象錄象設備）三大部分組成。
　　前端設備：由安裝在各監控區域的攝像機、鏡頭、防護罩、支架、云臺以及報警傳感器等組成，主要負責圖像和數據的采集及信號處理；
　　傳輸網絡設備：包括局部同軸電纜和信號線纜，圖象壓縮編碼設備，它們與遠距離點對多點無線網絡傳輸系統一起負責將音、視頻信號傳輸到監控中心機房的主控設備（主控服務器）。
　　終端設備：完成對前端音、視頻信號的壓縮處理、監控中心通過終端設備完成圖像切換、云鏡操作等所有功能項的控制，硬盤錄象設備保存規定時間段的監控圖象，并可以配合監控點的報警傳感器的報警信號有選擇地保留報警時的圖象信息。。
　　監控中心大屏幕圖象監控子系統：根據主控設備（主控服務器）的控制完成對監控圖象的實時大屏幕顯示，可以選擇顯示單幅、多幅以及全體圖象。
　　語音對講系統：通過已有互備份壓縮語音線路和電話線路實現語音對講和指揮調度，監控中心語音對講控制器配合遠端對講用戶單元完成對講的單呼、組呼功能，對講備份功能作用在于當無線通道出現中斷時仍可以實現語音指揮調度。
　　3.2核心系統——電視監控系統的運行原理
　　基本運行原理為：前端設備將采集到的各種圖像、聲音和報警信號轉化為模擬電信號通過相應的視頻、音頻線纜傳送到位于個各監控點的圖象壓縮編碼設備上，該設備將所有前述信號轉化成網絡數據接入到同處的無線網絡終端（無線網橋）上，通過信號覆蓋整個鋼廠的無線傳輸網絡傳輸到監控中心，在中心由終端設備完成存儲、控制、切換等功能，并通過顯示器、投影屏幕等顯示設備，實時監控圖像。
　　傳統的監控方式（模擬方式）是采用分散控制，即監控系統和報警等系統作為子系統各成一體，并且各子系統內部的各個組成部分之間也是相互獨立進行操作和控制，這樣極不利于人員的操作和管理，而且這個系統不是基于計算機平臺，無法實現遠程聯網功能。當前，我們利用先進的計算機多媒體技術和視頻壓縮技術推出高性能的數字化監控模式，通過數字型終端設備建立一個全新的信息數據控制平臺（主控服務器）上，將各子系統以及各子系統內各個部分的硬件、功能全部集中在該控制平臺上，即同一臺數字終端上，只需通過鼠標點擊，便可進行綜合管理，這樣不僅能夠簡化了系統結構，而且極大提升了系統功能和運作效率，同時使各種控制變得更加直觀、快捷、人性化，便于使用推廣，且節省資金。
　　4.系統具體設計和建設目標
　　出于長遠規劃的考慮，依據國家相關行業規定和規范的要求，結合本工程項目的實際需要，設計、建設的項目內容為以下幾點：
　　 前端設備的布設；　　
　　 傳輸系統；　　
　　 主控系統；　　
　　 大屏幕顯示、語音對講兩個輔助子系統；　　
　　通過以上四個項目的建立，構成一個現代化的安全技術防范系統工程。該工程運用現代科學技術手段，在科學的管理下，達到防范嚴密，常備不懈，無懈可擊，嚴陣以待，發揮全天候的防范效果。為此，這四個項目的具體要求分述如下：
4.1前端設備的布設
前端設備在整個監控系統中起著重要的作用，其中攝像機是最主要的前端設備，發揮著三個方面的重要功能：圖像復核功能（主要結合報警系統實現）、監控功能、視頻報警功能。攝像機主要安裝在11個監控點的室內、室外“重要監視區”及要害部位。這些攝像機通過對現場的實時監視，能及時發現險情、不法行為和治安問題，能使問題解決在萌芽狀態。為此，重點監視目標、重點監視地段（小范圍），宜采用固定攝像機；較大范圍的監視區，如廠大門口廣場、停產場以及大廳等，宜選用帶云臺和變焦鏡頭的攝像機；另外，重要部位安裝的攝像機應在終端控制主機上進行視頻移動報警功能的設置，當有非法移動時系統能夠自動報警、啟動錄像，以便及時發現警情并作為日后取證之用。
4.2傳輸系統
傳輸系統承擔視頻圖像信號、報警信號和控制信號、以及備份語音對講信號的傳送。原則上可根據傳輸距離的遠近選擇同軸電纜、光纖等傳輸方式。傳輸距離遠，宜選用光纖或微波傳輸；距離近宜選用同軸電纜傳輸。此外，還要考慮實際的環境情況、氣候情況，以及施工的可行性等。
該項目中，由于每個攝像機信號的傳輸距離較遠，布線工程難度和投入量大，因此根據實際情況出發采用微波傳輸———即無線網絡傳輸方式。
根據該公司的實際情況，本工程采用工作在5.8GHz頻段的點對多點無線網橋設備構建三個一點對4點的無線傳輸網絡，根據需要將來在系統增加監控點時可以增加1~3套一點對4點的無線傳輸網絡以實現系統擴容，多個點對多點系統構成的整個無線傳輸網絡，中心設在監控中心，遠端點與監控點相同。其全覆蓋和良好的擴容能力可以為鋼廠其他地點未來實現同一系統下的圖象監控提供條件。
4.3主控系統
該項目是圍繞主控服務器，即智能化數字硬盤錄像監控系統（以下簡稱數字硬盤錄像系統）作為主控系統來進行設計的。數字硬盤錄像系統是指以計算機硬盤為圖像錄像媒體，集成畫面分割、切換、云鏡控制、錄像檢索、網絡傳輸及報警聯動等多功能為一體的，高度智能化的監控系統。它以DVR（DigitalVideoRecorder）為基礎，在其中增加了前端設備的控制功能、報警信息處理功能，以及計算機網絡傳輸功能等，從而構成完善的數字化監控報警系統。其中圖像記錄部分采用數字視頻壓縮技術，利用硬盤錄像，使圖像的紀錄、重放、檢索、管理等更加靈活便捷，因而日益成為監控系統發展的主導趨勢。
相對于傳統模擬監控系統，具有多種特點和優勢：
功能高度集成，大大節省了系統空間的占用，簡化了系統設備，更加方便了系統的保養和維護；操作更加簡單、直觀，界面更加友好、人性化；實現了網絡遠程監控和系統聯網；畫質更清晰；超大的紀錄容量，方便快捷的檢索、更利于保存；安全性更高，具有嚴密的輸入安全措施和防偽水印，杜絕錄像資料被篡改。
我們建議選擇MPEG-4的編解碼設備。
5 系統功能
為了便于用戶對系統功能的理解，下面從用戶對該系統的兩種使用環境下分別具體闡述系統的各種智能監控功能。
5.1 中心監控室具有的功能：
主控室是整個系統的信號控制及信息交換中心，具有最全面的系統功能，簡單表述為以下幾點。更詳細的功能介紹，請參看“設備選用”中的數字硬盤錄像主機的選用。
可實時顯示任意一路或多路監控點的影音信息，進行實時監測。
可對任一路攝像機的顯示效果、錄像速度進行設置，以達到最佳效果。
可對某一路或某幾路重要監控點的圖像進行多種模式的存儲錄像。
重要錄像資料可以備份和播放。
可對錄像資料進行多種智能檢索和回放。
可任意控制前端云臺和攝像機鏡頭，選取最佳角度和距離監測現場情況。
具備強大的聯網傳輸功能，可將各路監控信號遠傳廣域網，實現網絡監控。
報警后地點位置可立即彈出顯示報警方位；
實現視頻報警聯動錄像，即報警后可自動啟動錄像同時啟動聲光報警信號；
在主控室安裝大屏幕投影墻，增強顯示效果；
通過在數字智能型控制主機上的設置，可將監控信號上傳到internet網，實現遠程監控。
詳細功能請參見設備選型中數字硬盤錄像主機的功能介紹。
5.2 其他網絡分控端具有的功能：
其他網絡分控端設備主要指單位領導或系統管理人員所在位置安裝的分控計算機。作為網絡分控端必需具備三個條件才能夠實現分控管理的功能。包括：分控端的分控計算機必須與中心數字主控設備聯網；在分控計算機上安裝專用分控軟件并運行；享有最高管理員的授權和密碼。具體功能有：
通過網絡可以隨時觀看所有監控點的視頻圖像。
通過網絡和分控軟件可遠程控制各監控點的云臺和鏡頭，擺脫地域限制。
可登陸到監控主機，任意查看以前錄像資料。
可對前端攝像機的色彩、對比度、飽和度等進行調整。
6 系統技術指標
設備平均無故障時間MTBF大于或等于20000小時；
計算機平均無故障時間MTBF大于20000小時；
投影設備及主控監視器符合UL認證標準和FCC的高等級限制規定；
攝像機符合UL1409安全標準和FCC的A等級輻射標準；
探測器符合UL認證標準并通過中國公安部標準檢測；
監視圖像質量按“五級損傷標準”評定不低于3級；
復合視頻信號幅度lvp-p±3dB；
彩色電視水平清晰度>380TVL；
信噪比≥37dB；
灰度≥8級；
7 器材設備的選用
為了保證系統工程的先進性、可靠性、實用性，系統所需要的器材設備，應根據設計任務書的總體規劃要求，在認真進行現場勘察對系統工程有了較為深入了解的基礎上，選用名牌優質、符合國家標準并經國家質量認證、性能價格比合理的產品，達到設備性能優良、質量可靠、價格合理。
通過對目前國內技術先進的主流保安監控產品的調研，綜合其性能價格比、返修率，結合安全防范工程的要求等諸多因素的對比，擇優選用IDS®全套專業監控器材設備，其主要原因和優勢在于：
具有多年專業器材生產經銷背景和行業經驗，對國內外監控產品技術性能、用戶需求和監控領域的發展趨勢有充分確定的了解和把握；
產品品種多樣，型號齊全，涉及整套監控系統中的各個部分，其技術水平均已達到和超過國內國外先進水平，引導監控產品新趨勢；
具有實力雄厚的技術、設計隊伍，不僅全面了解所有產品的性能特點，為客戶提供專業、準確的產品技術服務，而且有力保證了整個系統在器材選型上的合理性、科學性、兼容性、穩定性和可靠性，為以后系統升級、改造做好了最充分的基礎；
整套系統的采購體現了節省采購成本和費用的原則，從而降低了系統整體預算，為用戶節約成本，實現了花最少的錢做最多、最好的事，或花一樣的錢做更多、更好的事；
從器材到工程的一體化服務，又保證了工程施工質量和系統調試安裝，減少各種不穩定因素導致的系統無法正常運行和使用，使安全防范系統真正安全化；
在售后和質保上，大大降低了周轉的時間和延誤的時間，并且提高了故障檢測、排查、維修的時間，最方便、快捷的為客戶提供優質的服務。
無論器材生產資質，還是工程施工資質全部通過國家公安部等相關機構的各項審批，是國家認可的合法單位，因此在法律形式上最大保證了用戶利益。