許 波

（上海汽車工業(yè)活動中心有限公司，上海 201822）

1 前言

現代大型購物中心的功能趨向多樣化， 并且常常與其他功能設施形成多功能綜合體。 它不僅滿足購物需要，而且也滿足文化、娛樂和餐飲等需求，創(chuàng)造了“一站式商城”這個集購物娛樂于一體的發(fā)展概念。 因此，我們所面臨的大型購物中心監(jiān)控系統(tǒng)的設計，往往要考慮它面積大、功能分區(qū)多、人流擁擠的特點，具體到系統(tǒng)的選型，高清數字監(jiān)控系統(tǒng)以其開放性、良好的擴展性和高度集成等特點能夠滿足大型購物中心安防監(jiān)控的需求。 本文以某大型購物中心項目為例進行分析設計。

2 概述

結合相關政府職能單位對技防的有關技術規(guī)范和要求后綜合考慮，我們認為大型購物中心的安防系統(tǒng)設計應優(yōu)先選用高清數字監(jiān)控系統(tǒng)。

某大型購物中心為多層建筑，分期實施，設計IP 攝像機數量為200 個， 前端攝像機主要選用網絡高清寬動態(tài)攝像機，根據現場情況和監(jiān)控要求，選用吸頂半球式、槍式以及一體化快球。 各點位的高清攝像機實時采集視頻圖像并轉換成數字信號，通過網絡匯接至各層弱電間（房）的接入層交換機；然后通過接入層交換機的上聯口經由光纖線路或者六類千兆線路傳輸至中心總控機房的核心交換機。

中心總控機房實現對現場圖像的實時監(jiān)視、切換控制、抓拍、數字編碼、錄像存儲和網絡共享，實現對視頻安防系統(tǒng)的聯動及處理。 中心利用網絡數字硬盤錄像機（NVR）實現對前端數字網絡攝像機的本地錄像保存。 每路數字視頻信號傳輸兩路視頻流回監(jiān)控中心，一路為低畫質預覽、顯示數據流，該路視頻流進入視頻管理平臺的流媒體服務器進行復制，然后利用內部網絡分發(fā)給遠端客戶端電腦；第二路為高清視頻存儲流，直接進入網絡數字硬盤錄像機進行存儲。

視頻管理平臺具備與其他安防系統(tǒng)互聯的接口， 提供符合國際標準的B/S 集成接口，如WEBSERVICE 接口，可實現與區(qū)域聯網報警系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)以及停車管理系統(tǒng)的互聯，發(fā)生報警時能實現集成聯動。

3 高清數字系統(tǒng)的特點

（1）百萬級像素畫質。 網絡高清攝像機采用高清晰逐行掃描CMOS 傳感器提供百萬像素畫質， 清晰度可達720P(1280*720 分辨率)/1080P（1920*1080）分辨率，更寬廣的視角，更清晰的細節(jié)，有效避免隔行掃描所產生的運動模糊和圖像撕裂等問題，同時為準確的智能分析提供基礎。

（2）POE 以太網供電。 目前大多數的IP 攝像機均支持IEEE802.3afPoE 以太網供電方式，利用一根UTP 線纜傳送音視頻信號、控制信號、供電電源等，大大降低施工成本和施工難度，節(jié)約客戶投資。

（3）系統(tǒng)先進性。 系統(tǒng)采用先進的視頻監(jiān)控技術，包括數字高清技術、視頻編解碼技術、海量信息檢索技術以及智能分析技術等，同時利用先進的綜合視頻監(jiān)控軟件管理平臺，不僅實現對音視頻數字信號的統(tǒng)一管理，還可實現整個系統(tǒng)設備的運維管理，以及各類視頻綜合智能化應用。

（4）安全性保障。 系統(tǒng)的遠程瀏覽采用WEB 方式，采用用戶安全認證和分級權限設置，同時系統(tǒng)采用高性能硬件防火墻或者網閘，保障監(jiān)控平臺不受非法入侵、惡意攻擊、病毒感染等，前端數字視頻可加密傳輸比模擬視頻更安全。

（5）開放的平臺。 整個系統(tǒng)采用開放式的設備或架構，能夠提供完整的SDK、API 等二次開發(fā)環(huán)境， 實現與其它子系統(tǒng)的無縫融合和聯動工作。

（6）易管理性和易維護性。 系統(tǒng)可自動檢測網絡中任何一臺設備的運行狀態(tài)和詳細參數，以便管理人員迅速判斷故障及解決問題，同時系統(tǒng)支持遠程升級和故障排除功能，維護便捷，降低系統(tǒng)運維管理成本。

（7）穩(wěn)定性要求。 穩(wěn)定性是一個系統(tǒng)工程的基本要求，高清數字監(jiān)控系統(tǒng)為全IP 架構，在設計時，往往會考慮建立視頻監(jiān)控專網，只有音視頻流和相關的控制流在網絡中運行，整個系統(tǒng)在邏輯和物理上的相對獨立，實現了真正意義上的專網專用，同時大部分設備具有自我診斷和自我修復的功能，并采取了冗余和故障轉移技術，避免網絡瓶頸和單點故障，使系統(tǒng)穩(wěn)定性進一步提高。

4 系統(tǒng)詳細設計

4.1 系統(tǒng)組成

在系統(tǒng)的組成上， 高清數字監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)一樣，均包含：視頻采集部分；網絡傳輸部分；數據存儲部分；顯示控制部分；綜合視頻監(jiān)控管理平臺。

4.2 系統(tǒng)原理圖

4.3 視頻采集部分

本期大型購物中心項目建設共約200 個監(jiān)控點。 一般設計以下幾種用途攝像機。

（1）出入口攝像機。 大型購物中心的出入口及門店出入口是人員通過的主要場所，需在每個門口設置監(jiān)控點，安裝攝像機時需要考慮夜晚的特殊情況，并且要求監(jiān)控點要看清楚進出人員的樣貌，系統(tǒng)實時記錄出入人員信息，需滿足安防系統(tǒng)無盲區(qū)覆蓋的要求。

（2）收銀區(qū)域監(jiān)控攝像機。 收銀區(qū)域監(jiān)控目標明確、光線變化不大，效果要求清晰，需要不間斷的錄像。

（3）貨架區(qū)域監(jiān)控攝像機。 貨架區(qū)域監(jiān)控目標明確、光線變化相對不大，效果相對要求比較清晰。

（4）倉庫及停車場監(jiān)控攝像機。 倉庫及停車場監(jiān)控目標范圍比較廣、光線變化也比較大，效果相對要求比較清晰，需滿足安防系統(tǒng)無盲區(qū)覆蓋的要求。

4.4 網絡傳輸部分

整個網絡傳輸部分由前端設備的接入層和中心總控機房的核心層兩層構成。

接入層從前端攝像機網卡端口一直到接入層交換機，整體按照每路圖像清晰度不小于720P， 實際碼流不小于3Mbps設計，每個樓面放置一臺接入層交換機，平均每臺接入層交換機將接入15 路視頻，將來可能擴展到20 路。 考慮到需要上傳兩股碼流，一路為高清的主碼流、一路為低質量的子碼流，每個攝像機需要占用5Mbps 左右的碼流帶寬，故每樓層的接入層交換機所負載的總視頻帶寬的流量為80Mbps～120Mbps。 同時考慮到弱電間與中心機房的距離較遠， 可能存在共用路由的情況，需要考慮附加其它交換機的網絡流量，因此上聯鏈路設計成千兆光纖傳輸。

核心層從弱電間接入層交換機上聯端口一直到中心總控機房的主交換機。 整個網絡體系中有約200 路視頻，因此以此處按照1000Mbps 計算網絡理論應用量，同時考慮到存儲部分，因此主交換機選擇24 口全千兆光纖交換機二臺，互為備份。

冗余鏈路設計：

在設計接入層交換機與核心層交換機之間的傳輸線路部分，我們考慮到傳輸的可靠性，選擇了冗余架構。 線路敷設的過程中，敷設2 路單芯光纖，可以實現線路的冷備份，當鏈路發(fā)生故障時可以快速手動切換備份鏈路以確保傳輸。

4.5 數據存儲部分

隨著安全防范系統(tǒng)建設的不斷推進， 針對視頻數據的建設和應用，轉發(fā)存儲系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)最重要的環(huán)節(jié)之一，無論是存儲系統(tǒng)的穩(wěn)定性、數據存儲的安全性、歷史數據的回放以及機房空間均是需要重點考慮的。

嵌入式NVR 廠商針對安防市場的沉淀和理解，推出了多項符合視頻流轉發(fā)和存儲的技術， 利用專業(yè)性產品和配套系統(tǒng)，提供了高穩(wěn)定性、高安全性、高可靠性的轉發(fā)存儲系統(tǒng)，在系統(tǒng)兼容性、安全性、穩(wěn)定性、可靠性、冗余性以及設備磁盤利用率、功耗、重量、體積和性價比上，都有非常大的優(yōu)勢。

故在本設計中，選用數字網絡硬盤錄像機（NVR）作為前端數字網絡攝像機的后端存儲設備，同時其存儲容量配置滿足保存30 天的要求。

4.6 顯示控制部分

遵循相關行業(yè)標準及規(guī)范的要求， 同時結合實際使用需求及場地情況，設計如下：（1）電視墻設計由17 塊屏幕組成，其中中間3*3 共計9 塊46 寸拼接屏，用于單畫面切換顯示，其余8 塊21 寸液晶監(jiān)視器部署在大屏兩側，作為多畫面（4 分割）畫面輪巡切換顯示。 （2）設置17 路視頻解碼單元，一對一方式。（3） 每套視頻管理工作站不僅可以在自己的VGA 顯示器上顯示與控制系統(tǒng)中的任意圖像，也可以控制系統(tǒng)中的任意一個視頻解碼單元，實現數字式視頻矩陣管理。 （4）每套視頻管理工作站都可以通過電腦鼠標與鍵盤實現對任意攝像機圖像的控制與管理。 （5）在中心總控機房設置三維搖桿鍵盤，通過三維搖桿鍵盤，可以非常方便地將前端的任意一路攝像機切換到任意一路大屏監(jiān)視器上，并可以方便地控制PTZ。

4.7 綜合視頻監(jiān)控管理平臺

綜合視頻監(jiān)控管理平臺實現對所有視頻圖像信號的集中管理，實現各個廠商設備的無縫聯網，保證信號傳輸的質量，提供視頻資源的高效檢索功能，實現信息共享。

管理平臺支持單播、組播流轉發(fā)，支持雙碼流，提供二次開 發(fā)SDK， 支 持DAS、IP-SAN、NAS， 支 持MPEG4、H.264、MJPEG 等圖像壓縮標準和AAC、PCM、G.7XX 等音頻壓縮標準。

（1）平臺體系結構。 平臺體系結構從根本上決定了系統(tǒng)所能提供的業(yè)務服務的規(guī)模和水平， 基于工業(yè)標準的J2EE 平臺和SOA 面向服務的架構， 是當前幾乎所有的企業(yè)級業(yè)務平臺所普遍采用的，被反復證明是目前最強壯、最高效、最具伸縮性和業(yè)務擴展能力的平臺架構之一。

本次設計采用的監(jiān)控軟件平臺采用在J2EE 三層體系結構基礎上構筑的面向業(yè)務的四層體系結構。

（2）平臺功能設計。 中心總控機房是某大型購物中心的指揮調度中心，同時也是特殊情況下的應急指揮中心。 它實施整個購物中心指揮并行使監(jiān)督管理職能，承擔運行指揮、信息服務和應急救援兩大系統(tǒng)的職責。 數字監(jiān)控系統(tǒng)中，指揮中心通過工作站和鍵盤，調用所有的攝像機并進行控制，也可以調用這些攝像機的錄像回放，為運行管理及特殊情況的應急指揮提供手段和幫助。

數字監(jiān)控系統(tǒng)設置統(tǒng)一的管理數據庫， 記錄所有系統(tǒng)設備的詳細參數，用戶管理設置數據，電子地圖，PTZ 協議，日志文件等信息，系統(tǒng)功能集數字視頻操作系統(tǒng)、數字視頻顯示軟件、存儲管理軟件、中央存儲管理與圖像回放為一體，構成統(tǒng)一平臺，在此平臺上，通過對不同用戶權限的劃分，可以實現系統(tǒng)管理功能、圖像的任意調用及控制，錄像及錄像的調用回放等功能。

主要功能設計如下：1）C/S 客戶端： 提供給系統(tǒng)管理員使用，最多支持四屏顯示，提供實時監(jiān)看、檢索回放、電子地圖、系統(tǒng)管理和電視墻控制等功能。 2）實時監(jiān)看：提供樹形結構的監(jiān)看設備顯示和云臺PTZ 控制，支持指定區(qū)域進行搖攝、傾斜和變焦，云臺預置位管理及巡航方案制訂，雙向語音對講，報警事件展現及處理等功能。 3）電子地圖：從總體上反映安防前端設備的空間分布，實現基于電子地圖的各監(jiān)控點設備的運行狀態(tài)和基本信息采集，觀看實時視頻、查看實時信息（日志及報警）等。 4）檢索回放：提供多級約束條件（包含智能標簽等）檢索方式，用于錄像的檢索和回放，采用獨特的時間條回放模式，可通過智能分析插件提供針對錄像視頻的多種智能分析功能。5）系統(tǒng)管理：包括設備管理、設備巡檢、電子地圖管理、計劃管理、報警管理、服務器管理、用戶管理等功能。 6）電視墻控制：用于配置電視墻展示的視頻通道。 提供視頻分組輪巡的控制，配合電視墻服務器將視頻流解碼輸出到液晶大屏/投影機/監(jiān)視器等顯示設備上顯示，每路輸出接口可分割多個監(jiān)控畫面，支持告警信息呈現、電子地圖、電視墻拼接、矩陣切換等功能。

5 總結

隨著我國國民經濟的高速發(fā)展， 購物中心建設行業(yè)在我國方興未艾，各地項目興建如火如荼，如何更好的保障購物中心運營時期的人員和財產安全，有效預防犯罪，成為日益急迫的問題。 高清數字監(jiān)控以其更為清晰的畫質、成熟的技術、先進的體系架構成為大型購物中心安防系統(tǒng)建設的首選，為平安城市的建設，構建和諧社會提供了強有力的手段。