高清IP EPON摄像机实现平安城市数字视频联网监控.doc

高清IP EPON摄像机建设平安城市数字视频联网监控解决方案 二零一三年一月杭州中威电子股份有限公司一、方案概述此平安城市建设方案采用EPON通信技术，对于新建的高清监控点，采用高清IP EPON摄像机进行建设；同时系统还可以通过数字视频综合平台（VAR3S）接入原有的模拟标清视频监控系统，原模拟矩阵切换输出模拟视频输入到本方案的VAR3S数字视频综合平台中，VAR3S数字视频综合平台对新建的高清视频和原有的模拟图像进行统一控制、统一上墙显示。1.1 EPON传输技术简介EPON技术是将以太网和无源光网络相结合的技术，EPON接入网络具有投资成本低、操作维护简单等优势，为运营商解决最后一公里接入提供了非常经济有效的解决方案，同时在各个行业的专网中也取得了大量的应用。EPON系统主要由光线路终端（OLT）、光分配网络（ODN）和光网络单元（ONU）组成。OLT将光接入网连接到IP汇聚层或者骨干层，通过汇聚层或者骨干层设备将用户接入到业务节点，ONU放置在光纤延伸的最末端，为多业务提供接入。在PON系统中，ODN是由主干光缆、分路器、配线光缆、光纤接头、法兰盘等各种无源光器件组成的无源网络。OLT提供的GE接口（可光可电）可以为监控中心提供双向传输通道，而OLT的PON端口通过光纤连接POS进行无源分光，分出来的光纤再分别连接不同监控节点的ONU通过ONU的FE接口连接高清视频摄像机进行监控。每台OLT可以覆盖20KM，最多256个ONU节点，同时可以根据不同情况提供不同的组网接入方式。OLT提供了灵活的主干链路保护功能，OLT上任意两个PON口都可以互为主备保护，当不需要保护时每个PON口可以独立承载业务，这样便于客户灵活的配置和使用。 必要时可对相关链路采用4个GE端口聚合上传，不但能够保证带宽，也可以对数据起到保护作用。同时OLT和ONU都具有强大的二层功能，可以通过ACL、VLAN、QoS、QinQ等手段对用户的视频监控业务进行控制和安全保证。如下图所示：随着社会的不断发展，客户的需求也越来越高，标准EPON传输模式用于视频监控系统也存在一定的问题，主要体现在：1)每台OLT最远可以覆盖20KM，无法满足远距离的视频监控传输；2)EPON系统为民用级设备，抗高温等级较差，室外恶劣环境使用极易容易死机；3)前端ONU设备与IP摄像机之间需用网线联接，由于这些设备都处于室外，条件恶劣，容易出现各类故障，而且抗干扰、抗雷击性能也较差，系统稳定性不高。对于以上的问题，本方案建议采用高清IP EPON摄像机进行解决。高清IP EPON摄像机集成高清IP摄像机技术和EPON传输技术，该摄像机内置了EPON 的ONU模块，可以直接通过ODN与OLT联接。1.2建设依据系统规划设计必须按照国际、国家和本地区的有关标准和规范和业主需求进行。本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行：中华人民共和国安全防范工程技术规范（GB50348-2004）中华人民共和国公共行业标准（GA/T70-94）安全防范工程程序与要求（GA/T75-94）城市监控报警联网系统 技术标准GAT_669-2008民用闭路监视电视系统工程技术规范（GB50198-94）民用工业建筑电气设计规范（GJT16-92）电视系统视频指标（CCTRRECOMMENDATION472-3）民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92电气装置安装工程施工及验收规范（BGJ232.90.92）工业电视系统工程设计规范GBJ115-87安全防范监控数字视音频编码技术要求GB/T25724-2010电视监控工程程序与要求GA/T75-94电视监控工程费用概预算编制办法GA/T70-94防盗报警控制器通用技术条件GB12663-90入侵探测器通用技术条件GB104081-89中华人民共和国公安部行业标准GA27-92民用闭路监视电视系统工程技术规范GB50198-1994工业电视系统工程设计规范GBJ115-87安全防范系统验收规则GA308-2001邮电通信网光纤数据传输系统工程施工及验收暂行技术规范闯红灯自动记录系统通用技术条件（ GA/T496-2004）公安交通管理外场设备基础施工通用要求（GA/T652-2006）公安交通指挥系统工程建设通用程序和要求（GA/T651-2006）环形线圈车辆检测器(JT/T 455-2001)中华人民共和国道路交通安全法通用性应用电视设备可靠性试验方法GB12322-90视频安防监控系统技术要求GA/T367-2001工业企业通信接地设计规范GBJ79-85电工电子产品基本环境试验规程GB2423.10-89静电放电抗扰度试验GB/T17626.2射频电磁场辐射抗扰度试验GB/T17626.3浪涌（冲击）抗扰度试验GB/T17626.5射频场感应的传导骚扰抗扰度GB/T17626.6工频磁场的抗扰度试验GB/T17626.8建筑物防雷设计规范GB50057-94保护接地和防雷接地标准IEC364-4-41安全防范系统雷电浪涌防护技术要求（GA/T 670-2006）MPEG4视音频编解码标准-视听对象的编码ISO/IEC14496-2其它国家、行业规范标准。上述技术标准或规范如有不足之处或未能代表国标国内最新标准时，系统设计、施工及选用的设备和材料符合最新版本的国际和国家标准、规范，并提供所采用的国际和国家标准、规范及所采用的有关技术资料。二、方案介绍2.1系统总体要求在统一规划、分步实施、分级组网的原则下，构建全区的网络化综合治理图像监控平台，逐步建设成一个覆盖全区重要路口、重点部门、企事业单位,案件多发地段，治安状况复杂地带等部位的，可供多单位、多部门共享的图像监控系统。该系统既具有治安管理功能，也具有交通道路管理功能；既具有防范功能，也具有打击功能等多项功能的综合图像监控系统，从而有效地提高对社会面的控制能力，最大限度地挤压犯罪分子的作案时间和空间，提高对街面案件的控制和打击能力，降低发案率，改善社会治安环境，提高人民的安全感。1、 根据公安实际工作的需要，所建的图像监控网络必须为独立专网，与其它网络严格隔离；前端摄像机采用高清IP EPON摄像机直接接入至分光器，通过光纤直接与OLT联接。对于新建高清监控点较近的派出所，OLT放在派出所监控中心连至核心交换机，数字视频综合平台解码输出新建高清视频图像同时接入原有的标、高清系统，通过键盘统一切换；对于新建高清监控点较远的派出所，OLT放在远端机房，再通过光纤传输至派出所的数字视频综合平台，数字视频综合平台接收新建高清图像以及原有系统标、高清图像进行统一切换；派出所通过星形光纤网络将所有标、高清图像上传至分局。2、 支持大容量高清、标清数字图像的传输和交换的需求，并融合原有的模拟监控系统。3、分局监控中心是网络化综合治理图像监控系统的核心，包括了高清、标清图像联网、中心控制及IP图像的网络管理共享平台，并通过SIP网关服务器实现与市局或政府其它部门联网。2.2系统结构原理本方案的高清数字视频联网监控系统主要由如下几部分构成：1） 高清IP EPON摄像机；2） EPON网络OLT3） 数字视频综合平台4）数字视频监控平台软件注释： 上图为监控点较近的派出所拓扑图：将OLT放置于派出所监控中心，前端高清IP EPON光纤摄像机连至EPON系统的分光器，各远端机房分光器组成单连路光纤将视频图像传输至派出所监控中心，同时EPON光纤摄像机也可直接接入派出所监控中心的光分路器，并与OLT设备联接。派出所配置数字视频综合平台用于解码高清视频，也可接收派出所本地原有标清系统的矩阵输出、光端机输出以及摄像机直接输出的视频信号，进行统一切换上墙。 注释： 上图为监控点较远派出所拓扑图：将OLT放置于远端机房，前端高清IP EPON光纤摄像机连至EPON系统的分光器，各分光器组成单连路光纤将视频图像传输至远端机房的OLT设备，再通过光纤传输至数字视频综合平台；同时EPON光纤摄像机也可直接接入远端机房的光分路器中，并与OLT设备联接。配置的数字视频综合平台在解码高清视频的同时也可接收派出所本地原有标清系统的矩阵输出、光端机输出以及摄像机直接输出的视频信号，进行统一切换上墙。注释：上图为分局监控中心系统拓扑图，在分局配置数字视频综合平台设备，配置光口卡接收由各个派出所组成的星形光纤网络，同时接收分局本地原有系统矩阵接入以及本地监控摄像机直接或间接接入；数字视频综合平台进行统一交换，通过键盘切换输出图像到电视墙；通过该树形光纤网络的建立，各个派出所发生的报警情况，通过光纤可以及时反馈到分局监控中心，保证监控中心可以在第一时间作出决定。2.3本方案优点1） 在原有EPON传输模式的基础上，对远、近监控点的不同设计，解决了EPON在传输距离上的限制；2） 前端采用高清IP EPON光纤摄像机直接接入分光器，省去了ONU及与IP摄像机联接的网线，稳定性更高，由于是光纤直接联接，因此系统抗干扰和抗雷击能力得到有效提升；3） 兼容原有的模拟视频系统。2.4数字视频综合平台（VAR3S）简介VAR3S是集高清数字视频IP接入、高清数字视频矩阵、高清数字视频大屏控制等功能于一体的综合性数字视频管理平台。VAR3S具有强大的综合接入功能，可以接入高清IPC信号、高清HD-SDI电信号、高清HD-SDI光信号、标清模拟视频信号（BNC接入）、标清数字非压缩视频光信号。VAR3S具备强大的高清数字视频矩阵功能，可以实时混合交换高清IPC信号、高清HD-SDI信号和模拟视频信号，每一个输出口都可以直接输出高清/标清视频信号。VAR3S具备强大的大屏控制功能，采用纯硬件的专业化的图像处理技术，能够将多个动态画面显示在多个屏幕上面，实现多窗口拼接、图像分割、图像任意缩放等功能。专为高质量显示多个画面的场合设计，为监控分中心、监控总中心、各类指挥中心的大屏应用提供了一套理想的图像处理解决方案。VAR3S具备强大的联网监控功能，能够组成从前端接入，到监控分中心，再到监控总中心，以及到每个桌面用户的完整的数字视频联网监控网络。VAR3S平台基于超大规模FPGA数字逻辑处理技术、高清编解码技术、智能分析技术、高速背板交换技术、高清图像输出处理等技术。系统采用插卡式模块设计，各类业务板卡按需灵活配置，扩容升级方便、维护成本低，多种机箱结构设计可满足不同的应用规模。VAR3S平台还集成了主流矩阵控制协议，支持PELCO、AD等云台控制协议。另外还支持音频切换箱、报警联动箱的联动控制功能。通过平台软件可与主流报警主机进行联动，实现系统预案自动调用。VAR3S全面兼容高清IPC系统和高清HDCCTV系统的联网监控，可以混合处理模拟视频信号、高清IPC信号、HD-SDI信号，即是新建高清IPC联网监控系统的理想解决方案，也是旧模拟视频监控系统高清化扩容改造的理想选择方案。2.5监控平台软件介绍2.5.1、基本业务功能数字视频联网监控管理平台软件采用成熟的数字视频压缩技术、网络传输技术、流媒体处理技术等，通过统一授权，实现图像监控实时信息及历史录像的采集、传输、存储、实时监控、流媒体转发，达到信息资源共享，为派出所监控中心、公安分局监控指挥中心、各级领导及刑侦等单位提供实时，快捷、多方位的图像信息，提高处置突发性和重大事件的快速反应能力。（1）实时视频图像PC显示功能监控指挥中心及其它用户通过桌面软件点播各自权限内的经过流媒体服务器转发的实时图像码流，并可以多画面方式显示在桌面电脑上。根据实际需要及用户带宽情况，实时桌面显示码流可调。平台软件支持点播过程中的抓拍、手动录像等辅助功能。（2）实时图像上墙显示功能监控指挥中心用户可通过软件控制，视频图像输出到大幕和电视墙上显示，并且可以切换、轮巡等功能。（3）历史图像查询、检索、回放功能提供不间断的录像存储，对已录制素材进行在线回放以及图像抓拍功能，可按时间、地点等多种检索条件进行图像查找。（4）数字矩阵控制功能经过授权的用户通过软件实现对权限范围内视频图像、外场摄像机、云台和镜头的切换、控制、管理等功能。具有自定义成组切换、自定义轮询切换。可对视频图像叠加时间及自定义文字。带虚拟控制键盘，能够完成物理键盘的全部功能。矩阵标准协议控制设备OB9901D支持对原有矩阵的控制，类型包括AB、AD、等品牌。（5）视频点播、组播功能：实时视频播放，录像视频下载、回放；实时视频轮训、成组切换，远程云台控制；图片抓拍，电子地图操作，矩阵控制，双向语音对讲等；有权限的用户可以点播网内的任意图像，观看实时或者录制的视频流，而不需要考虑系统的物理拓扑结构；支持网络上多个终端同时监视同一视频流，即网络上许多用户或终端可以同时监视或接受来自同一编码器的图像，共享同一视频数据流。（6）用户管理功能权限控制安全可靠又不乏灵活。可对设备及各种操作按地区、操作类型、设备类型甚至是具体设备划分权限。只有经过授权的用户才能对权限范围内的设备的图像进行操作。系统会对登录用户的操作日志进行记录。（7）设备在线网络管理功能系统能够自动监控到网络中的各种设备的运行情状态，如温度，电压，有无视频，工作是否正常等，并记录报警日志。可根据弹出的信息或日志记录定位故障设备。通过短信设备还可设置短信报警，当区域所属的设备发生报警时可自动发送短信至该区域的操作员报警。VAR-OLT设备的网管信息示图，用户可以通过VAR管理平台查看所有设备的类型、设备的配置，实时查看每个设备的工作情况，工作状态。如下图所示。细化的业务卡网管信息示图，用户可以查询到设备通道的状态、设备配置参数、停用或启用状态等。2.5.2、存储服务器模块功能结合流媒体转发技术，管理IPSAN，提供图像信息的集中存储管理,多级检索服务单元，支持查询、下载、播放录像、分析历史录像资料。提供远程所有图象的实时录象、录音、报警信号存储、中心备份和检索查询服务。同时支持数字资料的分散式与集中式存储方式，为全网用户提供共享的存储空间。2.5.3、流媒体转发服务器模块功能流媒体服务器上的程序主要负责音视频流的转发、分发和转存。它可以将前端编码器发送来的单播流转为组播流分发给多个客户端或解码器，从而减轻网络负担；也可以将前端编码器发送来的单播流复制多份转发给多个客户端或解码器，从而减轻编码器的负担。另外，流媒体服务器也具有存储服务器的全部功能。它可以存储媒体数据流，并根据客户端的请求点播存储的历史媒体流。2.5.4、WEB浏览服务器模块功能为系统管理、流媒体、报警转发、集中存储检索等所有应用服务器提供统一WEB访问配置界面，为前端监控设备提供统一远程监视查询WEB访问界面。在Web浏览方式下，支持客户端软件的所有常见功能，包括摄像机实时图像、录像回放和检索等；登录过程充分考虑到安全性，采用密码登陆，并有IP验证等手段进行确认；实现对网络编码器、网络解码器等设备的控制，实现录像和远程点播等功能。2.5.5、设备状态管理ü 支持服务器、设备添加、删除、注册、认证管理。ü 支持全网设备时间同步，支持手动校时、支持NTP。ü 支持设备批量配置和升级、支持远程重启。ü 支持配置文件导入、导出功能。ü 支持设备状态巡检，可定时巡检或手动巡检，对异常情况记入日志并及时告警2.5.6、报警联动n 报警接入：通过报警输入，系统能接入各种标准的报警探测器，包括：红外对射、双鉴探测、烟感、玻璃破碎等； n 远程报警及联动控制：检测多路报警信号，当发生报警时，自动启动各种对应的联动设备，将视频切换到相对应的摄相机，触发自动录像，触发自定义宏，通过网络向监控中心报警，客户端弹出报警信息提示；2.5.7、电子地图功能可以直观的定位设备，并在地图上对其进行管理。可以直接通过电子地图直观的查看网管状态或进行设置操作,或可提供软件接口与第三方GIS系统集成。