公安聯(lián)網(wǎng)高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)劃方案
隨著高清視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展與應用，目前我國很多城市將在公共場所和重要監(jiān)控區(qū)域建設高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)。為提高公安聯(lián)網(wǎng)高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設的規(guī)范性、應用的可靠性和聯(lián)網(wǎng)的安全性，切實發(fā)揮高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)在安全技術(shù)防范工作中的積極效能，按照統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一標準的原則，現(xiàn)對公安聯(lián)網(wǎng)高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設的技術(shù)方案進行規(guī)劃構(gòu)思。
一、目前高清視頻監(jiān)控技術(shù)的比較
現(xiàn)階段高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要有兩種技術(shù)模式，一是HD-SDI非壓縮高清視頻監(jiān)控模式，二是IPC編碼高清視頻監(jiān)控模式。
1、HD-SDI非壓縮高清視頻監(jiān)控技術(shù)
HD-SDI非壓縮高清視頻監(jiān)控技術(shù)是廣電的高清數(shù)字輸入與輸出標準, 采用了廣播級的高清數(shù)字串行接口傳輸技術(shù)，具有以下特點。
圖像未經(jīng)壓縮傳輸。每路數(shù)據(jù)高達1.485Gbps，圖像幀率可達到60幀以上，高清圖像還原度高，細節(jié)損失少，為公安偵查破案及智能視頻分析提供更好的高清圖像資源。
高清圖像傳輸時延低。在傳輸過程中沒有產(chǎn)生壓縮與封包化處理，高清圖像傳輸調(diào)控幾乎零延時，滿足公安實戰(zhàn)中的應急指揮、跟蹤調(diào)控要求快速準確的應用需求。
系統(tǒng)穩(wěn)定性高。非壓縮數(shù)字技術(shù)的交換系統(tǒng)擁有較高的穩(wěn)定性，很少出現(xiàn)系統(tǒng)死機，圖像丟失等不穩(wěn)定現(xiàn)象。
整體安全性高。前端通過光纖或同軸線纜傳輸非壓縮數(shù)據(jù)，無IP接口，可做到網(wǎng)絡充分隔離，系統(tǒng)整體安全性高。
接口技術(shù)成熟。HD-SDI傳輸協(xié)議的物理形態(tài)是BNC接口，接口技術(shù)成熟，將已有的傳統(tǒng)模擬框架系統(tǒng)轉(zhuǎn)為高清監(jiān)控系統(tǒng)非常方便。
2、IPC編碼高清視頻監(jiān)控技術(shù)
網(wǎng)絡攝像機又叫IP CAMERA(簡稱IPC),是由網(wǎng)絡編碼模塊和模擬攝像機組合而成，攝像機前端直接將視頻信號進行高清編碼壓縮并IP封裝，利用IP網(wǎng)絡來傳輸承載高清視頻流，IPC網(wǎng)絡高清視頻監(jiān)控技術(shù)，具有以下特點。
組網(wǎng)靈活。IPC網(wǎng)絡高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)布點簡易，只需網(wǎng)線連接即可將視頻信號傳輸，安裝方便，后期容易進行二次開發(fā)應用。
圖像前端壓縮。IPC高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用前端壓縮的編解碼方式，圖像質(zhì)量有所損失。
存在控制和顯示延時。IPC高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用網(wǎng)絡傳輸，需要對數(shù)據(jù)封裝、編碼等原因，導致圖像控制和顯示延時較大。
IP接口外露。IPC高清視頻監(jiān)控技術(shù)存在IP接口外露的情況，不能直接構(gòu)建在公安網(wǎng)上，不能直接與公安網(wǎng)內(nèi)眾多應用系統(tǒng)關(guān)聯(lián)。
3、HD-SDI模式更適用于公安網(wǎng)的一類攝像點建設
公安一類攝像點高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)是直接構(gòu)架在公安網(wǎng)上，與公安網(wǎng)內(nèi)的眾多警用系統(tǒng)進行直接關(guān)聯(lián)應用。鑒于HD-SDI高清視頻監(jiān)控技術(shù)具有圖像傳輸非壓縮，圖像顯示及控制快速低延時，充分做到公安網(wǎng)與外網(wǎng)的隔離，具有非?？煽康陌踩院涂煽啃裕C上所述，在一類點的建設中應第1HD-SDI的高清視頻建設方案。
二、公安高清聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設構(gòu)思
鑒于HD-SDI非壓縮高清視頻監(jiān)控模式更適用于公安網(wǎng)的一類攝像點建設，我們將HD-SDI的建設模式運用于公安高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設中，具體技術(shù)構(gòu)思如下。
1、系統(tǒng)總體要求
公安高清聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)擬采用不少于二百萬像素(1080P)的高清監(jiān)控設備，使視頻采集、存儲、顯示均達到不少于二百萬像素的高清視頻監(jiān)控效果;同時采用HD-SDI高清技術(shù)和后端網(wǎng)絡高清視頻技術(shù)相融合的解決方式，系統(tǒng)既有HD-SDI高清視頻監(jiān)控的高清、實時、安全、穩(wěn)定、操作簡單的優(yōu)點，又具有后端IP網(wǎng)絡高清視頻監(jiān)控的開放性、易擴展性、便于視頻瀏覽、存儲的先進性。
2、系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)要求
根據(jù)公安高清聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)特點，擬采用三級聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架;通過公安視頻信息綜合應用管理平臺，實現(xiàn)HD-SDI實時高清視頻監(jiān)控子系統(tǒng)和網(wǎng)絡高清視頻監(jiān)控子系統(tǒng)的融合。
派出所級監(jiān)控中心：派出所級監(jiān)控中心負責管理本地高清視頻的接入、傳輸、匯聚、編碼、存儲和顯示，前端通過HD-SDI光傳輸網(wǎng)絡接入本地HD-SDI高清視頻，并實現(xiàn)與分局高清視頻聯(lián)網(wǎng)。
分局級監(jiān)控中心：分局級監(jiān)控中心負責管理本地高清視頻的接入、傳輸、匯聚、編碼、存儲和顯示，前端通過HD-SDI光傳輸網(wǎng)絡接入本地的HD-SDI高清視頻，并實現(xiàn)與派出所級監(jiān)控中心和市局級監(jiān)控中心的高清視頻聯(lián)網(wǎng)。
市局級監(jiān)控中心：市局級監(jiān)控中心負責管理本地高清視頻的接入、傳輸、匯聚、編碼、存儲和顯示，前端通過HD-SDI光傳輸網(wǎng)絡接入本地的HD-SDI高清視頻，并實現(xiàn)與分局級監(jiān)控中心的高清視頻聯(lián)網(wǎng)。
3、系統(tǒng)建設內(nèi)容
公安高清聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設內(nèi)容包括三級監(jiān)控中心，分別是派出所級監(jiān)控中心(或警務室)、分局級監(jiān)控中心、市局級監(jiān)控中心。各級監(jiān)控中心連續(xù)圖像編碼存儲優(yōu)先采用HD-SDI高清硬盤錄像機(DVR)或高清網(wǎng)絡硬盤錄像機(NVR)實現(xiàn)編碼存儲功能。同時采用連續(xù)圖像與圖片相結(jié)合的方式進行存儲，連 續(xù)圖像存儲碼流6M以上,無損壓縮存儲JPEG高清圖片1-2幀/秒。
派出所級監(jiān)控中心由HD-SDI高清矩陣(匯聚)、HD-SDI光端機、HD-SDI前端和顯示器組成HD-SDI實時高清視頻監(jiān)控子系統(tǒng);
分局級監(jiān)控中心由HD-SDI高清矩陣(匯聚)、HD-SDI光端機、HD-SDI前端和顯示器組成HD-SDI實時高清視頻監(jiān)控子系統(tǒng);
市局監(jiān)控中心由HD-SDI高清矩陣(匯聚)、HD-SDI光端機、HD-SDI前端、顯示器組成HD-SDI實時高清視頻監(jiān)控子系統(tǒng);通過IP網(wǎng)絡視頻管理平臺可擴展集成PGIS地理信息系統(tǒng)、高清卡口等系統(tǒng)。
派出所、分局、市局的監(jiān)控中心之間可根據(jù)實際需要通過HD-SDI高清實時監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)視頻的互聯(lián)互控，也可通過IP網(wǎng)絡視頻管理平臺實現(xiàn)所有高清網(wǎng)絡視頻的遠程調(diào)用、實時瀏覽、錄像回放等功能。
4、系統(tǒng)技術(shù)要求
高清視頻監(jiān)控要求。前端、傳輸、匯聚、存儲、顯示滿足視頻分辨率為1080P，幀率≥25fps。
高清視頻聯(lián)網(wǎng)要求。本高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)要求，包括傳輸、交換、控制等應滿足GB/T28181-2011《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》的相關(guān)規(guī)定。
高清前端要求。傳感器尺寸：一體化云臺或球機≥1/3英寸，槍機或半球≥1/3英寸;有效像素不低于200萬，采用逐行掃描方式
圖像比例為16:9，1920×1080 逐行掃描
幀率：不小于25fps
照度：≤0.1 lux(日夜模式下)
高清鏡頭：鏡頭靶面尺寸應不小于攝像機圖像傳感器的靶面尺寸;
鏡頭的有效像素值應不小于攝像機的像素值，分辨率≥200萬像素。
5、高清傳輸要求
HD-SDI實時高清視頻傳輸要求。能同時傳輸HD-SDI高清視頻信號和RS485/RS422/RS232數(shù)據(jù)信號
支持傳輸1080p/25fps/30fps HD-SDI視頻
傳輸延遲時間要求：
傳輸控制命令數(shù)據(jù)的延時應小于5毫秒
傳輸視頻圖像數(shù)據(jù)的延時應小于10毫秒
HD-SDI光纖傳輸質(zhì)量要求：
網(wǎng)絡時延上限應小于 2毫秒
端到端通信的時延抖動上限應小于 0.5毫秒
端到端通信的丟包率上限應小于1×10ˉ5
安全性要求。本系統(tǒng)安全性要求高，需保持公安網(wǎng)的獨立性，社會視頻專網(wǎng)必須通過安全隔離平臺調(diào)用網(wǎng)絡視頻和錄像，可通過HD-SDI光纖向外共享非壓縮實時視頻。
6、高清匯聚要求
匯聚延遲時間要求: 延時應小于20ms
匯聚視頻指標要求:
視頻格式：HD-SDI
輸入阻抗為75歐，接口為BNC
信號幅度：800mV±10%
上沖(下沖)： -10% ~ +10%
校準抖動：HD(100KHZ處)<0.2UI; SD(1KHZ)<0.2UI
定時抖動：HD：(10HZ處)<1UI;SD(10HZ處)<0.2UI(和源有關(guān))
分辨率/幀率： 1280x720P/25fps，1280x720P/30fps,1920x1080P/25fps; 1920x1080P/30fps具有輸入線纜均衡能力，輸出線纜驅(qū)動能力支持時鐘恢復，去除信號抖動
7、高清編碼要求
支持H.264(或SVAC)編碼和MJPEG編碼;
H.264編碼：主碼流分辨率不小于1080P，輔碼流分辨率支持D1(或4CIF)編碼，幀率≥25fps;支持ISO/IEC 14496–10(即ITU-T H.264/AVC)，視頻碼流的語法內(nèi)容應依據(jù)ISO/IEC 14496-10標準，不應包含非法私有數(shù)據(jù)格式;
H.264編碼支持CBR(定碼流)和VBR(變碼流)兩種碼率控制方式，CBR碼率波動不應超過15%，編碼帶寬范圍宜為2Mbps~8Mbps可設;
MJPEG編碼：分辨率不小于1080P;支持ISO/IEC 10918標準, 支持比特率控制，支持編碼質(zhì)量設置;
8、高清平臺功能要求
視頻監(jiān)控管理平臺由管理、索引、視頻轉(zhuǎn)發(fā)、存儲、點播、GIS模塊、實時監(jiān)控、告警、網(wǎng)管、解碼等模塊組成：
管理模塊應具有對高清設備的管理、配置，操作日志審計，用戶、機構(gòu)管理功能;
視頻轉(zhuǎn)發(fā)模塊應具有對高清、標清混合媒體流的轉(zhuǎn)發(fā)功能;
存儲點播模塊應具有對高清視頻的存儲、管理、檢索、點播回放等功能;
GIS模塊應以PGIS為基礎(chǔ)，將一類點高清、標清視頻進行圖上標注，并整合卡口、警用GPS及350M數(shù)字集群等警用業(yè)務信息數(shù)據(jù)，實現(xiàn)可視化圖上調(diào)控;
實時監(jiān)控模塊應具有對高清、標清視頻混合多畫面調(diào)控、圖像抓拍、編輯、本地錄像和錄像拼接等功能;
告警模塊應具有對前端設備的故障報警、前端報警信息、異常操作等信息進行報警轉(zhuǎn)發(fā)和管理;
網(wǎng)管模塊應具有對前端設備、網(wǎng)絡、系統(tǒng)服務和用戶等相關(guān)信息進行實時監(jiān)測及歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能;
解碼模塊應具有對高清、標清視頻統(tǒng)一解碼輸出的功能;
分局及派出所的高清視頻監(jiān)控平臺必須與市局公安視頻信息綜合應用管理平臺做到無縫對接。
9、高清存儲需求
存儲H.264編碼不小于1080P/25fps的高清視頻，碼流不低于6Mbps，存儲時間不少于30天，無損壓縮存儲JPEG高清圖片不少于1-2幀/秒;
采取在派出所、分局、市局分布式存儲和集中管理的模式，在網(wǎng)絡中可方便調(diào)用所有存儲的高清視頻和圖片;
根據(jù)實際的應用需要，優(yōu)先采用DVR存儲或NVR網(wǎng)絡存儲方式。
10、高清顯示要求
采用高清顯示器或高清拼接屏顯示;
單屏分辨率支持分辨率1920×1080P;
支持HD-SDI、或HDMI、DVI、CVBS、VGA等視頻接口。
三、結(jié)語
目前我國很多城市將在公共場所和重要監(jiān)控區(qū)域建設高清視頻監(jiān)控攝像機，對于直接接入公安網(wǎng)的高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)與公安網(wǎng)內(nèi)的眾多警用系統(tǒng)進行智能化關(guān)聯(lián)應用;我們認為前端采用HD-SDI的高清視頻建設方案，能很好地滿足公安實戰(zhàn)的整體需求，隨著HD-SDI設備的普及和價格的逐步下降，HD-SDI監(jiān)控系統(tǒng)在公安高清聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控建設中，將發(fā)揮重要的、積極的應用效能。
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