一种适用于平安城市的高清解决方案

作者：梁宏英  梁小晓

　　利用高清数字摄像机+光纤传输+高清编码器+高清监控管理平台的独特优势而形成的高清整体解决方案，能有效提升平安城市技防力量，是高清化智能化视频监控系统的一种较好的组成利用高清数字摄像机+光纤传输+高清编码器+高清监控管理平台的独特优势而形成的高清整体解决方案，能有效提升平安城市技防力量，是高清化智能化视频监控系统的一种较好的组成方式。

　　概述

　　自2004年公安部科技强警示范城市建设以及2006年“3111”工程试点建设开展以来，全国地市级城市基本上已綷-建立了治安视频监控系统。进入2010年后，各地根据自身特点，整合政府已建设监控资源和社会面已建设监控资源，应用新技术来提高系统的能力和质量，对前端图像清晰度、监控管理平台的业务构架及功能的改善等等，已綷-成为一个大的趋势。未来几年，中国将迎来平安城市建设新的一轮浪潮，在系统的建设规模、系统的建设质量、系统提供的功能，系统的能力方面将有一个新的飞跃。这对于系统整体解决方案提供商、设备制造商、工程商来讲，既是机遇又是挑战。

　　下面介绍一种适用于平安城市无缝升级的高清整体解决方案，希望能对平安城市建设尽一份力。

　　方案介绍

　　下图是一个比较典型的传输子系统为光纤的平安城市网络拓扑图。
 

　　前端子系统

　　前端采用高清数字摄像机来替换原系统中的摄像机和光端机，高清数字摄像机对图像进行采集和转换之后，图像分辨率为1600*1200/25帧，视频数据为裸视频源，不綷-过压缩通过长距离光纤传输到监控中心。

　　高清数字摄像机

　　（1） 高清数字摄像机的特性

　　高清数字摄像机采用高灵敏度CCD及先进电路设计，具有高籠-质、低失真、低噪声等特性；支持摄像机直接接光纤的功能，节省了传统摄像机通过光端机光纤收发器接光纤的设备成本，能够满足远距离、高带宽、抗干扰的传输需要，极适用于监控系统及影像处理系统，其特性如下：

　　分辨率：UXGA 1600 x 1200（逐行扫描）；

　　1/1.8寸以上的CCD；

　　帧率：25fp/s；

　　灵敏度：0.8 Lux（彩色）；

　　信噪比：≥52 dB；

　　光纤接口；

　　环境温度-10℃～+60℃；

　　支持自动快门、自动增益、自动白平衡；

　　支持自动光圈镜头（DC驱动）；

　　C或CS接口。

　　（2） 高清数字摄像机的技术参数

　　传感器类型：1/1.8"逐行扫描 SONY CCD传感器；

　　有效像素：1600（水平）×1200（垂直）；

　　最小照度：彩色0.8Lux@F1.2；

　　快门：1/25秒至1/30，000秒；

　　帧率：25帧/秒（1600×1200）；

　　自动光圈：DC驱动；

　　增益控制：自动；

　　白平衡：自动；

　　亮度：可调；

　　饱和度：可调；

　　视频输出：单模单纤光纤输出；

　　光纤接口：SC；

　　传输距离：5000m；

　　信噪比：大于52dB；

　　工作温度：-10℃~+60℃；

　　电源供应：AC24V±10%/DC12V±10%；

　　功耗：小于 10W；

　　尺寸（mm） ：154.5×68×77.4。

　　（3）传输子系统

　　传输子系统为原光纤系统，直接传输未经压缩的数字流。

 　　（4）监控中心子

　　前端高清数字摄像机对图像进行采集和转换之后，图像分辨率为1600*1200/25帧，视频数据为裸视频源，不经过压缩通过长距离光纤传输到监控中心的高清编码器，高清编码器进行压缩编码然后再通过网口传送出去，进入监控管理平台，高清监控管理平台支持高清视频流、管理信令等进行集中/分布式管理，高清存储采用支持高清吗流的NVR、NAS/IP-SAN等。高清显示采用高清解码卡/器来实现高清显示。

　　高清编码器

　　高清编码器是一款配合高清数字摄像机使用的后端集中监控设备。

　　（1）高清编码器的特性

　　采用嵌入式处理器、DSP及嵌入式Linux架构；

　　压缩标准：H.264/AVC Baseline/Main/High Profile可配置；

　　分辨率：1080P（1920*1080），720P（1280*720），UXGA（1600*1200），SVGA（800*600），VGA（640*480）；

　　帧率：最高25帧/秒；

　　支持H.264双码流，根据不同的应用可选择主码流或子码流，主码流和子码流的编码参数均可独立配置；

　　支持MJPEG编码；

　　支持TCP/IP、RTP/RTCP、DHCP、HTTP等衆-议；

　　可根据不同的图像质量要求动态配置不同的视频编码参数；

　　编解码总和延时低于200ms，便于实时浏览视频和控制PTZ；

　　提供多区域、多灵敏度移动侦测；

　　支持OSD叠加，OSD大小可调，支持字符叠加；

　　流数据中嵌入时间戳和运动信息，支持后端按时间和运动信息快速检索和定位；

　　支持TCP/IP、RTP/RTCP、DHCP、PPPOE、HTTP、DNS、NTP等衆-议；

　　支持标准PS流或RTP流，支持单播、组播；

　　传输码流AES加密；

　　支持远程的PTZ控制，内置多种主流解码器衆-议；

　　支持双向语音对讲；

　　支持RS-485串口控制与透明通道传输；

　　支持RS-232串口直连与透明通道传输；

　　支持报警信号的本地、网络联动；

　　提供SDK软件开发包，支持Windows、Linux。

　　（2）高清编码器的技术规格

　　视频压缩标准：H.264/AVC Baseline/Main/High Profile可配置；

　　分辨率（自适应）：1280*720@25P、1280*720@30P、1920*1080@50i、1920*1080@60i、1920*1080@25P、1920*1080@30P 、720P（1280*720）；

　　UXGA（1600*1200） SVGA（800*600） VGA（640*480）；

　　视频输入路数：1路；

　　视频输入接口：HD-SDI/Camera link/SC可选；

　　视频环出接口：HD-SDI；

　　视频帧率：1-25帧/秒可选；

　　码流类型：视频流、复合流；

　　压缩输出码率：主码流16M可调，子码流2-16M可调（单位：bps）；

　　音频输入路数：1路；

　　音频输入接口：BNC输入（电平：2.0-2.4Vp-p，阻抗：1000Ω）；

　　对讲输出：1路，RCA（电平：2.0-2.4Vp-p，阻抗：600Ω）；

　　对讲输入：1路，RCA（电平：2.0-2.4Vp-p，阻抗：1000Ω）；

　　音频压缩标准：MPEG2 LAYER 2；

　　音频压缩码率：32kbps；

　　通讯接口：2个10M/100M自适应以太网电接口；

　　1个RS232口，1个RS485口；

　　报警输入：4路；

　　报警输出：2路；

　　电源：DC 12V；

 　　功耗：≤12W；

　　工作温度：-10℃～＋55℃；

　　工作湿度：10％～90％；

　　机箱尺寸（mm）；198mm*123mm*39mm

　　重量：≤1.5kg。

　　高清解码器

　　（1）高清解码器的特性

　　采用嵌入式处理器、DSP及嵌入式Linux架构。

　　支持H.264和Motion JPEG码流的解码输出。

　　H.264解码指标：

　　a.视频标准：H.264/AVC Baseline/Main/High Profile；

　　b.分辨率/帧率：1920×1080@50i，1920×1080@60i，1920×1080@25p，1920×1080@30p，1600×1200@25fps；

　　c.码流大小：2-16Mbps。

　　Motion JPEG解码指标：

　　a.视频标准：Motion JPEG；

　　b.分辨率/帧率：1920×1080@5fps；

　　c.码流大小：10Mbps。

　　支持TCP/UDP、RTP/RTCP等衆-议。

　　支持标准PS流或RTP流，支持单播、组播。

　　内置多种主流解码器衆-议。

　　双向语音对讲。

　　内置WebServer服务。

　　可通过网络或串口进行参数配置或固件升级。

　　提供SDK软件开发包，支持Windows、Linux。

　　（2）高清解码器技术规格

　　视频输出路数：1路；

　　视频输出接口：HDMI、DVI、CVBS、VGA可选；

　　视频解码标准：H.264/AVC Baseline/Main/High Profile &Motion JPEG；

　　H.264分辨率/帧率：1920×1080@50i，1920×1080@60i，1920×1080@25p，1920×1080@30p，1600×1200@25fps；

　　MJPEG分辨率/帧率：1920×1080@5fps；

　　码流类型：视频流、复合流；

　　码流大小范围：2M-12M（单位：bps）；

　　音频输出路数：1路；

　　音频输出接口：RCA（电平：2.0-2.4Vp-p，阻抗：600Ω）；

　　语音对讲输入：1路RCA（电平：2.0-2.4Vp-p，阻抗：1000Ω）；

　　音频解码标准：G.711/MPEG-I Layer2；

　　网络接口：1个RJ45 10M/100M自适应以太网口；

　　串行接口：RS-232；

　　电源：DC 12V；

　　功耗：≤12W；

　　工作温度：-10℃~＋55℃；

　　工作湿度：10％～90％，无冷凝。

　　方案应用的优势

 　　本方案除具有高清远程视频监控系统的优点外，更具有以下优势：

　　提高了系统的质量

　　高清数字摄像机与高清网络摄像机相比。由于高清数字摄像机对图像进行采集和转换之后，图像分辨率为1600*1200/25帧，视频数据为裸视频源，不綷-过压缩直接由标准SC光纤接口通过长距离光纤传输到监控中心，监控中心的高清编码器进行压缩编码后进入监控管理平台，因此就克服了使用高清网络摄像机出现的图像质量的延时等缺点。

　　由于网络摄像机通过视频压缩后传输，会失去一部分真实信息并产生一些噪音信号，这时用智能分析软件对压缩后的视频进行分析与识别处理，相对会有更多的漏报警和误报警。而本方案的高清数字摄像机是将没有压缩的診-始图像进行传输到监控中心，就显然没有上述问题。

　　高清数字摄像机是最近才面世的第四代全数字化远程视频集中监控系统的核心设备，属于最新一类的数字化监控产品，利用它可以将高清数字摄像机捕捉的图像不綷-过压缩传送到网络所延伸到的任何地方，网络终端用户通过普通电脑就可以对远程图像进行实时的监控、录像、管理。高清数字摄像机基于光纤网络真正实现动态图像高清实时传输，使得以往必须局限在小区域范围的实时图像监控系统，变成可以不受时间与地域的限制。

　　经济实用

　　系统节省了传统通过光端机光纤收发器接光纤的设备成本，非常实用，操作使用简单方便、环节少、易施工。 在考虑系统綷-济性时，除考虑降低系统的研发成本、生产成本外，还要顾及系统的使用成本，即已包括使用期间的维护费、备件费等。 要获得较高的性价比，设计时不应盲目追求复杂高级的方案。在满足性能指标的前提下，尽可能采用简单的方案，因为方案简单，意味着结构简单、可靠性高、成本低。

　　结束语

　　在视频监控经历了模拟时代、数字时代、网络时代的发展后，现在已綷-逐步走入了高清化智能化时代。而高清整体解决方案使视频监控从“看得见”的时代进入“看得清”的时代，这大大提升了系统的应用价值，为视频监控带来更广阔的发展空间。深入开展平安城市建设，构建和谐的社会环境，充分体现“以科技创安为出发点，以强化城市管理、维护社会稳定、促进綷-济发展、保障公共安全为落脚点”的建设理念，综合应用各种新产品、新技术，充分利用目前最新的图像数字化技术与产品，来构建高清化智能化的平安城市。利用高清数字摄像机+光纤传输+高清编码器+高清监控管理平台的独特优势而形成的高清整体解决方案，能有效提升平安城市技防力量，实现行业的产业升级，是高清化、智能化视频监控系统的一种较好的组成方式。