關(guān)寶豐, 黃燕佳, 關(guān)勁飛

(1.深圳藝洲建筑工程設(shè)計有限公司, 廣東 深圳 518000;2.深圳市建筑設(shè)計研究總院有限公司, 廣東 深圳 518000)

0 引 言

安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端攝像機、傳輸系統(tǒng)、存儲管理系統(tǒng)及顯示控制系統(tǒng)組成[1],管理中心各硬盤錄像機可實現(xiàn)對監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的視頻進行管理且具備視頻轉(zhuǎn)發(fā)及本地存儲等功能,并可進行本地視頻預(yù)覽及錄像回放等操作。本文以某商業(yè)綜合體項目為例,淺析上述安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)中前端攝像機、傳輸系統(tǒng)、存儲管理系統(tǒng)及顯示控制系統(tǒng)的設(shè)計要點。

1 項目概況

本項目總用地面積為25 826 m2,總建筑面積為121 240.94 m2,地上6層,地下2層,最大建筑高度為31.7 m。地上功能主要有:大型商業(yè)購物中心、兒童中心、美術(shù)館及配套設(shè)施等;地下室2層,用途為精品超市和少量零售、平戰(zhàn)結(jié)合的人防地下室及設(shè)備用房、停車庫。

2 商業(yè)綜合體項目安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)

商業(yè)綜合體項目人流量多且復(fù)雜,加之建筑形態(tài)復(fù)雜,容易形成較多死角,在對前端攝像機的選擇上,以采用高清數(shù)字產(chǎn)品為主,安裝位置需確保監(jiān)視范圍不遺漏重要區(qū)域。系統(tǒng)建議采用主流的全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的先進技術(shù)與產(chǎn)品,采用的產(chǎn)品均應(yīng)嚴(yán)格遵循國際通用視頻編解碼算法和網(wǎng)絡(luò)傳輸標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上的圖像傳輸和共享。同時應(yīng)具有高穩(wěn)定性、安全性、可擴展性及易用性,24 h全天候工作。控制室可通過監(jiān)控電視墻或工作站查看任意圖像,實現(xiàn)攝像機操作與控制。

3 安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計主要包括前端攝像機、傳輸系統(tǒng)、存儲管理系統(tǒng)及顯示控制系統(tǒng),不同組成部分依靠網(wǎng)絡(luò)傳輸實現(xiàn)數(shù)據(jù)互動交換,共同完成視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整個操作流程。

系統(tǒng)組網(wǎng)模式多樣和功能多變靈活,能滿足不同監(jiān)控場所單元的業(yè)務(wù)要求,并支持設(shè)備后期擴展和二次開發(fā),具備靈活性和可擴展性。其中,最重要的是能實時監(jiān)控和記錄各個監(jiān)控單元內(nèi)所發(fā)生的事情,這是監(jiān)控系統(tǒng)最為重要的實時性功能。

前端攝像機可根據(jù)場景功能需要,配置各類型攝像機,采集到視頻信號后轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)格式的音頻格式網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信號,并以網(wǎng)絡(luò)作為媒介進行傳輸。

前端攝像機與交換機之間的數(shù)據(jù)交互連接方式可以是光纖收發(fā)器的點對點光纖接入方式,亦可以是直接接入交換機方式,兩種方式均是將前端信號通過智能設(shè)備專網(wǎng)匯聚至控制室的核心交換機。

采集到的視頻圖像集中存儲在硬盤錄像機中,解決了數(shù)據(jù)落地問題,采用視頻存儲設(shè)備和視頻監(jiān)控管理平臺相結(jié)合的系統(tǒng),進行時序切換、分組切換、關(guān)聯(lián)切換、報警切換以及自動切換,實現(xiàn)全屏重點監(jiān)視功能,并通過監(jiān)視墻將監(jiān)視視頻實時顯示。網(wǎng)絡(luò)視頻錄像機連續(xù)地記錄攝像機的數(shù)據(jù),采用1 080 P等數(shù)據(jù)存儲格式,同時應(yīng)滿足當(dāng)?shù)丶挤啦块T的要求。

系統(tǒng)設(shè)置專業(yè)液晶拼接屏,可對系統(tǒng)中任一攝像機的視頻圖像進行顯示、存儲、檢索、回放,可以實現(xiàn)手動錄像、定時錄像、報警觸發(fā)錄像、畫面異動檢測錄像,監(jiān)控中心權(quán)限用戶可回放系統(tǒng)內(nèi)的任一攝像機的歷史圖像(時間可設(shè)),回放方式有逐幀、慢放、常速、快速、放大/縮小等。

3.1 前端攝像機

作為監(jiān)控系統(tǒng)的視頻源頭,攝像機的選擇對整套監(jiān)控系統(tǒng)起著至關(guān)重要的作用。對攝像機的基本要求是:圖像清晰真實、適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境、安裝調(diào)試簡便。

本商業(yè)綜合體視頻監(jiān)控系統(tǒng)范圍包括業(yè)態(tài)顧客出入口、中庭、服務(wù)臺、電動扶梯、電梯轎廂、電梯廳、走道、樓梯前室、顧客出口室外、娛樂區(qū)域和游樂設(shè)備周邊區(qū)域、重要的機房、主題活動區(qū)域、租賃商鋪區(qū)域等。

建筑物與外界相通出入口處人流量較大、人員情況較復(fù)雜,應(yīng)采用高清智能球型攝像機或一體化槍式攝像機。電梯轎廂內(nèi)環(huán)境狹小且布線方式特殊,應(yīng)采用電梯專用型攝像機。周界圍墻因其特定場所特殊需求采用帶紅外入侵監(jiān)測功能類型攝像機。電梯廳、地下室、室內(nèi)通道等室內(nèi)公共區(qū)域一般采用低照度/寬動態(tài)自適應(yīng)攝像機。根據(jù)不同光線場景進行切換,在兼具低照度的同時具備抗逆光功能,應(yīng)能看清出入人員的臉部特征及全貌,監(jiān)視環(huán)境應(yīng)有足夠的照明。攝像機的安裝方式應(yīng)根據(jù)監(jiān)視效果、安裝位置、產(chǎn)品類型及性能進行配置設(shè)計。

前端攝像機選型原則如表1所示。前端攝像機設(shè)計原則如圖1所示。

表1 前端攝像機選型原則

圖1 前端攝像機設(shè)計原則

鏡頭焦距大小決定著可視距離及可視的角度,常用的鏡頭焦距有2.8,4,6,8,12,16,25 mm,焦距越小,可視角度越大,可視的范圍越遠(yuǎn);焦距越大,可視角度越小,可視的范圍越近。

3.2 傳輸系統(tǒng)

視頻信號的傳輸在安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)中屬于重要環(huán)節(jié),其傳輸?shù)馁|(zhì)量及速度直接影響末端監(jiān)控中心的查看效果。網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)因其開放性好,可拓展性強,維護方便等優(yōu)點,近幾年在智能建筑中得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展。

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中最常用的傳輸介質(zhì)是雙絞線、光纖等。

目前,多數(shù)視頻雙絞線采用5類及以上基帶,其具有價格便宜,布線簡單,傳輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)點,但其對信號有著較大的衰減,故進行遠(yuǎn)距離傳輸時需放大補償進行平衡。

光纜傳輸對信號的衰減遠(yuǎn)小于雙絞線,這一優(yōu)勢大大地解決了遠(yuǎn)距離傳輸?shù)碾y題,可達(dá)幾千米到幾十千米以上。無論是前端設(shè)備視頻信號的存儲,還是監(jiān)控中心對前端設(shè)備的控制,均通過匯聚交換機進行傳輸完成存儲及控制指令。

兩種傳輸方式中無論是圖像質(zhì)量、傳輸距離還是布線成本方面,光纖傳輸優(yōu)勝于雙絞線。

根據(jù)本項目實際情況及監(jiān)控系統(tǒng)的整體構(gòu)架,分析以下各場景傳輸方式:

(1) 室外場所與監(jiān)控中心的距離較遠(yuǎn),且對監(jiān)控中心信號有防雷的要求,宜選用光纖傳輸方式傳輸信號,可以避免雷電和靜電干擾破壞視頻信號的傳輸,保證視頻信號可以穩(wěn)定無誤地從前端設(shè)計傳輸?shù)奖O(jiān)控中心進行存儲和顯示。

(2) 基于本項目純網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的視頻監(jiān)控系統(tǒng),室內(nèi)視頻監(jiān)控器只需采用網(wǎng)線就近接入弱電間的交換機上,距離較遠(yuǎn),超出100 m時考慮光纖傳輸。

(3) 當(dāng)周圍環(huán)境復(fù)雜,存在較大磁場干擾(如大功率電動機等)時,光纖傳輸是最佳選擇。

前端攝像機建議統(tǒng)一采用UPS供電,UPS供電線路敷設(shè)至每個弱電間配電箱,通過變壓后輸出給前端攝像機。網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)拓?fù)鋱D如圖2所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)拓?fù)鋱D

3.3 存儲管理系統(tǒng)

存儲除查看視頻監(jiān)控實時畫面外,安防系統(tǒng)仍須具有存儲視頻監(jiān)控信息的功能。主要的存儲方式有NVR、IP-SAN和CVR。

NVR在中小型項目的視頻監(jiān)控設(shè)計中應(yīng)用比較廣泛,對于商業(yè)綜合體項目來說,NVR的短板大于其優(yōu)勢,存在前端監(jiān)控點多、碼流大、容量大等問題,而且大型公建視頻監(jiān)控系統(tǒng)存儲方式需考慮其擴展性及易管理性,采用IP-SAN或CVR的存儲方式比較合理,故本項目采用CVR存儲方式。

IP-SAN通過網(wǎng)絡(luò)交換機使得服務(wù)器和存儲之間互聯(lián),性能僅次于CVR,不受距離的限制,一般可作為大型項目監(jiān)控存儲的選擇方式之一。相比較NVR存儲來說,IP-SAN一般會與流媒體服務(wù)器一起使用,流媒體服務(wù)器的作用是為了有效地解決多用戶同時訪問同一實時視頻數(shù)據(jù)信息時對網(wǎng)絡(luò)帶寬重復(fù)占用的問題,充分節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬資源,有效降低網(wǎng)絡(luò)阻塞的發(fā)生。

CVR存儲方式采用視頻流直接寫入存儲設(shè)備的技術(shù),省去了存儲服務(wù)器的成本,高密度的存儲設(shè)備以更少的結(jié)構(gòu)空間提供更大的存儲容量,節(jié)省機房空間等其他資源,大大地降低了系統(tǒng)建設(shè)成本。當(dāng)前端與數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)異常時,智能補錄功能更是成為一大亮點,此時前端攝像頭繼續(xù)保持錄像功能,并將所記錄的視頻數(shù)存儲到本地SD卡上,待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常通信后,錄像數(shù)據(jù)自動將完整數(shù)據(jù)回傳中心CVR存儲。同時,為保證回傳數(shù)據(jù)不在業(yè)務(wù)繁忙時間段占用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)所需帶寬,CVR設(shè)備可設(shè)定回傳策略,選擇在業(yè)務(wù)空閑時間進行回傳。CVR補錄視頻流示意圖如圖3所示。

圖3 CVR補錄視頻流示意圖

GB 50348—2018《安全防范工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中第6.4.5條的第七款中提到:防范恐怖襲擊重點目標(biāo)的視頻圖像信息保存期限不應(yīng)少于90 d,其他目標(biāo)的視頻圖像信息保存期限不應(yīng)少于30 d[2]。

存儲空間計算公式:單路實時視頻的存儲容量(GB)=[視頻碼流大小(Mb)×60 s×60 min×24 h×存儲天數(shù)/8]/1 024。單路視頻各分辨率視頻所需容量如表2所示。

表2 單路視頻各分辨率視頻所需容量

3.4 顯示控制系統(tǒng)

顯示控制系統(tǒng)需實現(xiàn)實時查看各前端設(shè)備所記錄的畫面的功能,同時還需具備回放調(diào)取選定時段畫面的功能,視頻通過解碼器解碼后還原成高清數(shù)字信號,并顯示在電視墻上。LCD拼接屏支持多種尺寸、多種拼縫類型、多種分辨率,具有豐富的接口(如可接收DVI、VGA、HDMI等各種信號),且無須拼控設(shè)備,可實現(xiàn)多屏同源信號無損自拼接,顯然LCD拼接系統(tǒng)已取代傳統(tǒng)的背投式拼接系統(tǒng),成為主流。

本項目前端共設(shè)置542路攝像機,由于商業(yè)綜合體項目人員流動的復(fù)雜性,為提高監(jiān)控中心對現(xiàn)場情況的把控及響應(yīng)能力,監(jiān)視器總數(shù)約為攝像頭總數(shù)的1/6。取單塊屏幕切割為9個畫面,故監(jiān)控中心內(nèi)大屏幕顯示墻采用12塊46″LCD拼接屏(雙邊拼縫3.5 mm)組合而成,其中主監(jiān)視器不少于2臺。單塊屏幕尺寸:1 213.5 mm(W)×684.4 mm(H)×246.9 mm(D);組合尺寸:(684.4 mm×3)×(1 213.5 mm×4);單塊屏幕均可根據(jù)顯示需要切割為全屏、4個畫面、9個畫面、16個畫面等。

GB 50198—2011《民用閉路監(jiān)視電視系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》中第3.4.11條的第三款中提到:電視墻上的主監(jiān)視器到操作人員的距離應(yīng)是監(jiān)視器屏面高度的4倍～6倍[3]。根據(jù)46″LCD拼接屏尺寸,電視墻至操作臺操作人員距離2.8～4.2 m。監(jiān)控中心面積為40～50 m2,當(dāng)與消防控制室合用時,合用面積為80～120 m2。顯示大屏正視及側(cè)視圖如圖4所示。

圖4 顯示大屏正視及側(cè)視圖

4 結(jié) 語

安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)是建筑電氣設(shè)計及城市安全防范管理中不可或缺的一部分,也是物業(yè)安保人員管控項目的重要手段,充分了解整個系統(tǒng)架構(gòu)及組網(wǎng)形式等是制定解決方案的先決條件。