楼宇智能化系统案例设计方案

下面以某广场的闭路电视监控系统为例，讲解闭路电视监控系统的设计方案。

本方案是为某广场设计的一套网络高清视频监控项目，根据现场的实际情况，主要监控范围为：电梯厅，大堂、地下车库走火梯、电梯、室外园区、机房及主要区域。

根据对本项目需求的分析，我们将建立一套现代化的安全防范监控系统，使其能有效地预防犯罪。对重要监控区域如小区的主要道路和住宅入口等区域，采用红外枪式摄像机进行全天24h无死角无盲点监控；在小区的公共区域及重点路口，我们还采用了红外球形摄像机，对小区内的情况进行24h巡航监控。

整体系统应当满足以下应用需求特点：

（1）各种监控系统产品应用平台应统一，实现监控信号的编码、存储、传输、控制采用统一化标准，实现互连互通。

（2）使实时图像和历史图像回放质量符合城市监控的实际应用要求，在传输流程中保证信号的传输及时性、可靠性和保密性。

（3）具有良好的扩展性，能在规模、监控层次和功能等方面进行扩展。

（4）具有良好的设备可维护性，实现设备的自动巡检。

（5）本项目的后端设备全部放在监控中心，数据存储时间在30天左右。在监控室设置监控电视墙，其由18台32in和2台42in液晶监视器组成。

本项目采用全数字化监控系统设计，不存在模拟或数模结合监控系统信号编解码的损失。这是较先进、较可靠和较实用的监控形式，也是未来电视监控系统的发展趋势。整个监控系统的架构设计如图3-4所示。

图3-4　监控系统的拓扑结构示意

（产品图片、数量与实际不一致时以产品说明书及清单为准）

整个数字监控系统的整体架构可划分为三大部分：前端电视监控部分、网络传输部分和监控中心部分。下面将对各部分做详细的描述。

前端设备负责信号的采集，主要包括摄像机、镜头、云台、支架等设备。前端设备是监控系统最基本的单元，前端设备的选择是否合理直接影响后端监控的监控质量。没有良好的前端设备，就没有后端良好的图像质量。选择合理的前端设备对整个系统至关重要。摄像机是监控系统的眼睛，摄像机的选择必须根据现场的实际情况以及用户的实际需求精心选择。

摄像机点位布点如表3-7所示。

表3-7　摄像机点位布点

续表

由于本系统采用的是高清网络监控方案，与传统的模拟监控系统相比，具有以下明显的优势。

1．清晰度高

本系统在公共区域均采用像素为130万的网络摄像机，由于采用了130万像素逐行扫描图像传感器，图像清晰度明显提高。这使以前监控系统看不清的尴尬问题得到有效解决。图3-5所示就是采用了130万像素监视的清晰画面。

图3-5　采用130万像素监视的清晰画面

（a）传统的模拟监控画面；（b）、（c）高清晰画面

2．“月光级”超低照度，夜视效果优异（如图3-6所示）

图3-6　不开红外灯和开启红外灯的效果对比

（a）不开红外灯；（b）开启红外灯

3．采用进口点阵灯

点阵摄像机是红外摄像机的一种，普通的红外摄像机由很多颗LED灯组成，而点阵式摄像机只有一盏灯。

点阵灯具有五大优势：光通量均匀,发光亮；低光衰率，效率高；43MIL晶元，亮度高；发热小，寿命长；集成芯片，体积小。

图3-7所示为点阵灯夜视功能与传统LED夜视监控画面的效果对比。

图3-7　点阵灯夜视功能与传统LED夜视监控画面的效果对比

（a）点阵灯夜视；（b）传统LED夜视

4．支持SIP协议

SIP协议：与终端设备进行双向音视频通信对讲。

音视频通信：与客户端、多媒体可视终端等进行音视频对讲（如图3-8所示）。

图3-8　音视频对讲示意

5．支持自动白平衡功能

物体的颜色会因投射光线的颜色而发生改变，在光线不同的场合下拍摄出的照片会有不同的色温，如在以钨丝灯（电灯泡）照明的环境中拍出的照片可能偏黄，如图3-9所示。

图3-9　使用普通摄像机与使用带白平衡的摄像机所拍出来的照片的效果对比

（a）普通摄像机的效果；（b）带白平衡的摄像机的效果

1．红外枪式摄像机的应用

通过在某广场的主要道路、单元楼出入口等区域安装高清网络摄像机监控，可以有效地监察某广场的车辆和人员进出情况，有效避免刑事治安事件发生，同时也为案件调查提供有力保障。图3-10所示为某小区的监控画面。

图3-10　某小区的监控画面

对于此部分监控，在监控目标不是很远的情况下，选择型号为ZAX-7-713JKNM2的红外枪机，该枪机采用1.3Mega Pixels 1/3″ CMOS Sensor传感器，且采用2盏大功率红外点阵灯，夜视效果好，红外距离为40~60m。根据监控目标的不同，可选择不同的枪机并搭配不同大小的镜头，以满足现场需求。图3-11所示为不同镜头大小所拍摄的画面效果图。

图3-11　不同镜头大小所拍摄的画面效果图

（a）4mm;（b）6mm;（c）8mm;（d）12mm;（e）16mm

2．网络红外高速球机的应用

在广场或居民活动区，由于范围广、人员多，没有固定的监控目标，建议采用网络球形机来对此区域进行巡航监控。图3-12所示为球形机镜头所拍摄到的画面。

图3-12　球形机镜头所拍摄到的画面

选择型号为ZAX-7-686IR8B-JN的智能红外高速球形机，该球形机采用7in全压铸铝球壳，选用130万像素的CMOS传感器，镜头选用20倍光学变焦和自动对焦功能，在红外灯上选用8盏阵列式红外灯，红外距离可达120m。其支持中文OSD菜单系统，支持坐标、方位、红外功率、温度、风扇状态显示，支持通信状态检测和红外灯故障检测，波特率、控制协议自动识别，软地址设置。独创视频分析调光和中置风路散热技术。

3．网络红外半球摄像机的应用

在小区电梯前室或住宅楼过道采用网络高清半球形摄像机对进出电梯的人员进行安全监控（如图3-13所示），考虑到摄像机与建筑物的整体美观，采用香港智腾公司的130万红外半球形摄像机ZAX-7-813JKQ5；这款摄像机采用1/3in 130万像素的逐行CMOS传感器、H.264双码流压缩，支持960P（1 280×960），帧率为30f/s，采用了点阵式红外灯，红外效果更佳。其带ICR切换装置，支持移动侦测等。

图3-13　网络高清半球形摄像机在小区电梯前室所监控到的画面

4．电梯半球形摄像机的应用

对于电梯轿厢内的监控（如图3-14所示），考虑到摄像机与电梯轿厢整体美观的协调，建议采用130万像素的半球形摄像机ZAX-7-513JKG3。这款摄像机采用1/3in 130万像素逐行CMOS传感器、H.264双码流压缩，支持960P（1 280×960），帧率为30f/s。

图3-14　对电梯轿厢内的监控

1．监控网络的需求

从目前的监控局域网建设趋势来看，网络建设需要考虑各个方面的建设需求，在满足当前广场、住宅及公寓对业务发展的需求的同时，保证在4~5年内网络的整体高性能。

局域网建设方案的设计将充分从以下几个方面考虑：

（1）承载网络的性能是网络运行良好的基础，设计中必须保障网络及设备的高吞吐能力，保证各种信息的高质量传输，力争实现高品质透明网络。

（2）网络交换机在满足当前需求的情况下，还应具有一定的扩展空间，可以增加网络交换机的扩展模块，来满足未来的网络扩容扩展的需求，也可以平滑地进行网络的升级改造。

（3）提供防火墙能力，提供静态/动态黑名单功能及MAC和IP绑定、访问控制列表（ACL）和攻击防范等基本功能，还提供基于状态的检测过滤、VLAN透传等功能。能够防御ARP欺骗、TCP报文标志位不合法、Large ICMP报文、SYN flood、地址扫描和端口扫描等多种恶意攻击。

2．监控网络的质量要求

视频信号采用数字传输、数字交换、数字存储、数字检索和控制，与此同时还能和其他系统一起形成一个全方位的智能化安全管理和控制系统。为确保网络数字监控系统的网络安全和网络带宽，给使用者提供一个高质量的图像质量和畅通的使用平台，建立一套监控系统专用网络是非常必要的。

搭建安防专网具有以下几个特点：

（1）需有足够的网络带宽来保证所有摄像机视频信号的传输和控制，并留有一定的余量，如40%。

（2）网络架构的设计必须合理，必须是星型网络结构，而不是环型或总线型结构。

（3）每个接入层交换机应考虑交换机的实际传输速率（通常为标称值的30%，也就是说百兆交换机取30M左右，超过这个数值可采用千兆交换机），总控中心交换机必须采用1 000MB自适应网结构。

（4）分控交换机到总控中心交换机的网线采用冗余设计。

（5）应选用高端的网络设备（交换机）来保障监控信息和数据传输的质量，以提高传输效率并使视频信号传输的延迟降到最低程度。

（6）网络交换机必须具有编程能力，支持组播管理（单播、组播、转播），即要支持IGMP（Internet Group Member Protocol，Internet组成员协议），否则，在多人同时监控多路信号，以及同时多路实时录像时将会造成网络拥塞。

3．安防网络组建的要求

按照当前监控系统局域网的建设需求，主干光纤线路暂未建设，监控中心至各汇聚层需新建光纤线路。鉴于目前的监控系统和需求分析，本次方案设计为二层网络结构：摄像机到接入层交换机作为第一级，接入层交换机到监控中心的核心交换机作为第二级。

高清网络监控系统主要采用网线和光纤进行传输，网线的有效传输距离为80m，当传输距离大于80m时，传输的图像信息会出现丢帧或无信号，导致无法实现有效传输。

4．安防网络带宽的计算

视频监控系统带宽的需求与分辨率和帧率两个因素密切相关。

通常视频监控系统要求在帧率为25f/s的情况下，960P码流约为4.5MB/s。

因所需图像的实时性、流畅性的要求不同，应根据实际情况具体问题，具体分析，可以对业务网络按照前端、中心服务平台和客户端三部分来计算。

根据现有的摄像头数量来统计，130万像素的摄像机共116路。监控中心作为监控系统网络的核心部位，所有实况流、存储流、解码上墙等视频流都会经过核心交换机，因此交换机的承载能力至关重要。

130万像素的摄像机按4.5M码流计算，存储流就需要4.5M×116=522M的流量。

5．网络交换机的要求

前端根据摄像机的接入数量，选择24口千兆交换机即可。每个接入层交换机应考虑交换机的实际传输速率。

监控中心是整个监控系统的“心脏”，所有的视频流和相应的指令都由此处理，具有系统集中管理、流媒体转发、集中存储、集中监看、报警联动等一系列功能需求，为此选用香港智腾ZAXTEAM大型网络监控平台作为整个管理、存储、显示的综合性管理系统。

1．监控室建议

（1）为保证监控系统正常稳定地工作，建议系统采用在线式UPS集中供电。

（2）监控系统和中心控制室采用单独电源供电回路。

（3）中心控制室必须配备有通信、安全和消防等设备。

（4）中心控制室必须单独安装空调装置，保证控制室的温度为16℃～28℃，相对湿度不大于85%。

（5）控制室室内光线充足，其照度应不小于300lx。

（6）控制室的其他设备和金属外壳也必须做好等电位连接，以保证控制室内的人身和设备安全。

2．机柜走线规范

随着社会信息化的发展，各行各业对智能化的要求越来越高，但在实际运用中，智能化的实现需要信息的交换和数据的传输，因此机柜布线被越来越广泛地应用在智能化网络中。专家认为，早期的布线只要求满足数据传输的功能，而且在线缆并不多的情况下，布线的方式并没有被大多数人重视。当今建筑行业的智能化程度不断提高，对现场信号采集的需求越来越大，传输数据所需要的线缆也就越来越多。这时候，越来越多的机柜布线问题也就凸显出来。如何把数目繁多的线缆布置得更加合理、美观已成为业内人士所关注的问题。

布线要从源头抓起，在机柜源头就要做得条理清晰。图3-15所示的布线既美观又有利于项目验收时的信号检测，还方便以后线缆出现问题后的排查。

图3-15　机柜布线示意

机柜布线有一个大忌，那就是走线乱七八糟。在实际布线中要遵循一定的标准，此标准就是结构化布线所要遵循的。只有按照一定的“结构化”来布线才能在日后的工作中将故障发生的概率降到最低，也能加快排查问题的速度。

3．图像信息存储

在本项目中数字存储部分配置了9盘位网络硬盘录像机，其对前端图像信息进行有效存储的时间为30天。(www.chuimin.cn)

本项目中前端采用116台960P高清摄像机，每台按接入25只摄像机计算，960P摄像机的码流按3M计算，硬盘存储容量公式为

码流÷8×3 600（s）×24（h）×存储天数×路数÷（1 024×1 024）（转换为容量T）

即　3÷8×3 600×24×30×25÷（1 024×1 024）≈24（T）

需要3T硬盘数量：24÷3=8（块）

选用香港智腾9盘位NVR网络硬盘录像机4台，配32块3T硬盘作为本项目的存储设备。

4．监控系统的解码显示

高清解码器用于解码高清视频流，包括实时预览流和录像回放流。高清解码器由高性能解码硬件和高效率解码软件组成。

解码图像支持单画面、四画面、九画面、十六画面等多种显示方式。电视墙最大可同时显示64路视频图像，如图3-16所示。

图3-16　电视墙

智腾高清解码器具备以下优势：

（1）超高清解码性能。支持解码704×576、1 280×960、1 920×1 080等多个高清编码格式，已经为未来高清系统升级预留解码资源，可实现无缝升级。

（2）全实时解码效果。预览和回放时，画面均可达到25f/s全实时图像画质，随着系统的不断优化，未来将突破传统的25f/s限制。

（3）优化的解码方式。根据数据源的不同，可设置更合理的解码方式。当数据源为实时数据流时，可设置为实时性优先以降低延迟；当数据源为回放数据流时，可设置为流畅性优先以获得更清晰流畅的效果。

（4）多画面分割显示。目前业内首推支持高清视频的单画面、四画面、九画面、十六画面显示，以便更合理地利用大尺寸的高清显示屏。

（5）拖拽操作。可将任意高清监控头拖拽至任意高清显示屏并解码显示。

（6）多种轮切效果。基于不同的项目需求，可对这款高清解码器进行内部程序开发，使这款解码器可以设置单画面、四画面、八画面、十六画面轮巡切换显示。这款解码器最多可以对16个通道进行设备添加，每个通道最多可以添加32个IP设备，因此这款解码器最多可以轮巡128路1080P、256路720P或512路D1视频。对不同分组可以设置不同的轮巡切换时间，如1s、3s、5s、8s、10s等。

对于重点视频图像可以重复轮巡切换显示，使其始终都显示在电视墙固定的屏幕位置上。为了方便管理人员管理和迅速确定摄像机所在的位置，此款解码器在解码视频显示的同时可以解码输出摄像机的通道名称和备注信息。

5．监控系统显示

在控制中心设置有监控电视墙。有人认为，监控中心电视墙是一个监控系统的“面子”，监控系统的好坏优劣通过电视墙都能够很好地反映出来。我们认为，一个搭配合理的监控电视墙可以很好地体现监控系统的功能。监控系统的优劣主要看拍摄的图像是否清晰，用户操控是否便捷。通过监控电视墙，用户可以清晰地观察到想看的画面，发现问题并及时处理。在某些区域出现警报时，电视墙会自动弹出报警区域的画面。

1．集控系统介绍

集控系统是在安防应用上独立创新的又一新型应用技术，主要实现了通过多台嵌入式设备（DVR、NVR、解码器）对其他设备的操控管理，改变了传统安防中一台设备必须通过一个鼠标进行操作的操控模式，实现了单个鼠标或控制键盘对多台设备的集控式操控管理，大大提升了用户操作的方便性与体验感。

将智能集控技术内嵌于全系统嵌入式设备中（DVR、NVR、解码器），采用其中的任意一台设备作为智能集控“服务器”，将其他设备作为“工作站”，通过连接在“服务器”端的鼠标或控制键盘来实现对所有设备的操作控制。集控系统的架构如图3-17所示。

图3-17　集控系统的架构

采用鼠标漫游具有以下优势：

（1）可调节鼠标指针的颜色、大小、灵敏度，从而适应显示设备的分辨率；

（2）鼠标指针可以漫游在服务器与工作站的设备之间，实现一个鼠标控制多台设备；

（3）主服务器与备用服务器可同时管理区域内的工作站主机，让管理工作有双重保障；

（4）支持IE浏览和客户端软件集中管理，有灵活多选的管理方式；

（5）支持虚拟集控，最大支持24台DVR/NVR/解码器设备组网操作管理；

（6）可采用普通有线或无线鼠标进行操控，无线鼠标的最远距离可达10m；

（7）可采用香港智腾矩阵键盘进行操控管理，方便监控中心、分控中心的桌面式操控应用。

2．集控系统的优势（如图3-18所示）

图3-18　集控系统架构的优势示意

（1）架构简单。系统只有简单的线路连接，没有复杂的服务器和软件安装调试，系统内的所有IPC和NVR可实现自动组网。与传统安防系统相比，无须人工手动添加设备，提高了工作效率。

（2）操作便捷。只需通过简单的鼠标或矩阵键盘操作，即可完成所有基础操作，即一鼠多控、摇杆操控，切片检索、移动报警，灵活操控让使用简单快速。

（3）性价比高。智腾任意一台嵌入式设备（DVR、NVR、解码器）均内嵌此功能，无须另外购买其他设备或管理软件。

（4）稳定可靠。集中式管理，分布式控制，分布式存储，功能完整又互不干扰，不依赖平台，无瘫痪性风险。

（5）易维护。独立操控配置，各系统功能明确，日常维护易定位、易排查，有多种巡检方式和交流方式，操作简捷，维护轻松。

（6）易扩展。数模混合，结合丰富的产品线，扩展简易快速且隐患少。

（7）附加成本低。不需要花钱购买Windows和数据库等软件，为客户节省了上门安装软件的成本；全嵌入式硬件架构平台，防病毒，系统稳定，从而降低了售后服务成本；由于设备组网架构简单，从而给客户带来的实施成本较低。图3-19所示为以Windows系统+硬件服务器为基础的传统软件平台与300个点位的高清项目的方案和建设成本的对比。

图3-19　以Windows系统+硬件服务器为基础的传统软件平台与300个点位的高清项目的方案和建设成本对比

（a）方案

图3-19　以Windows系统+硬件服务器为基础的传统软件平台与300个点位的高清项目的方案和建设成本对比（续）

（b）成本对比

（8）实用性强。搭积木式的系统建设和扩容，让用户真正体验到系统从无到有、简单易构、随需而建的轻松自如，减少了资金、人力、时间的投入，同时大大降低了传统监控架构带来的运维风险并减少了多点故障。

系统前端部署高清网络摄像机或模拟摄像机，采用网络硬盘录像机或数字硬盘录像机进行存储，无需解码矩阵、中心管理平台、平台服务器等复杂的集中式存储与管理设备，通过虚拟集控即可实现图像上墙显示、DVR与NVR的集中联控，系统的整体架构简约，大大提高了系统的实用性与稳定性，同时大大降低了系统建设与维护的成本。

综合安防管理平台是集成了一系列安防监控设施，如接入各种音视频编码设备、报警主机、门禁等，为用户提供全方位的“一站式”可视化综合安防监控管理，通过客户端实现远程监视、控制、接出警等工作，为日常安全保卫工作保驾护航。其中安防监控中心客户端专门提供值班人员的日常监控和管理工作，根据管理需要可将其灵活地部署在网络可以到达的任何服务器平台。图3-20所示的是香港智腾视频综合平台管理界面。

图3-20　香港智腾视频综合平台管理界面

1．视频预览

（1）功能概述。通过实时视频预览，可实现对前端监控点位的全天候、全方位的监视，对监看目标进行实时、清晰的监视，全天24h均可查看前端的情况。图3-21所示为监控视频预览功能界面。

图3-21　监控视频预览功能界面

（2）功能说明。

①支持双击播放和鼠标拖动播放。

②支持主码流、子码流和码流自适应三种设置模式。

③支持声音控制。

④支持手动录像和抓图。

⑤支持云台控制和预置点设置。

2．录像回放

可提供4个通道同时回放，为客户的使用提供了方便。在录像文件回放方面，采用时间进度条方式检索，在回放过程中可任意定位时间，任意操作回放状态，支持快速检索，同步定位，支持循环播放、录像文件剪辑及下载。图3-22所示为监控视频回放功能界面。

图3-22　监控视频回放功能界面

（1）功能概述。视频回放的主要作用是事发后有据可查，因此灵活的录像检索、录像回放等也是视频管理软件平台的一个重要功能。

（2）功能说明。

①支持对事件录像、计划录像、手动录像、前端录像四种类型的录像文件做检索和回放。

②支持切片引擎，可设置切片检索的通道、画面模式以及检索的起止时间，快速定位到需要查看的事件上进行回放（如图3-23所示）。

图3-23　监控视频回放画面

③支持将前端录像文件备份到客户端本地或U盘。

3．权限管理

（1）位置管理。位置管理用于对区域进行管理，可以对其进行添加、修改或删除等操作。图3-24所示为位置管理界面。

图3-24　位置管理界面

（2）角色管理。角色管理用于用户角色节点的增加、修改、删除等操作，角色管理的设置主要是便于给用户统一分配权限。图3-25所示为角色管理界面。

图3-25　角色管理界面

（3）用户管理。根据实际情况，可以设置用户拥有某些特定权限。系统不对每个用户单独设置权限，而是让用户属于一个或多个角色。对角色设置权限后，也就间接地对用户设置了权限。属于多个角色的用户所具有的权限是所有角色权限的集合。图3-26所示为用户管理界面。

图3-26　用户管理界面

（4）菜单权限。根据用户的角色分配菜单权限，在权限树列表勾选需要的权限，即可配置菜单权限。图3-27所示为菜单权限界面。

图3-27　菜单权限界面

4．电子地图

电子地图如图3-28所示。

图3-28　电子地图

电子地图的主要功能如下：

（1）双击地图上的某一点，可查看实时视频。

（2）拖拽一个位置到地图上，可给该位置添加地图。

（3）产生报警时，对应设备的图标会不停闪烁，且鼠标移至相应图标上能看到其详细报警信息。

（4）支持导航器，地图将显示红色框中的区域内容，如图3-29所示。

图3-29　导航器界面

5．报警联动（如图3-30所示）

图3-30　报警联动界面

报警联动的主要功能如下：

（1）编码设备的输入和报警主机的防区可选择信号量、门禁、声源、光源等开关量报警。

（2）支持联动客户端弹出视频点位图像。

（3）报警触发时，联动的视频点位进行录像。

（4）报警触发时，联动设备报警输出电子地图所连接通道的声光报警器等，如图3-31所示。

图3-31　联动设备报警输出电子地图

（5）报警触发时，联动电视墙解码指定的视频点位图像。

（6）报警触发时，向指定用户发送报警短信。