数字高清道路监控系统设计要点

　　镜头

　　高清镜头作为高清摄像机的配件，其MTF值、焦距、光圈范围等关键指标影响高清图像的最终呈现。

　　MTF：是不同于传统标清镜头的新指标，用来反映镜头的透光性、反差对比度、分辨率以及边缘及中心的一致性。MTF曲线图是衡量镜头品质和工艺的重要依据。MTF值一般在F（光圈值）=8时测得最好，由4条曲线组成，分别反映镜头的透光性/反差对比度、分辨率、相散和一致性。

　　图1  MTF曲线示意图

　　焦距：决定视场中哪一部分最清晰，用f表示，高清镜头以焦距分类可分为定焦镜头、手动变焦镜头、电动变焦镜头。手动变焦镜头目前广泛应用于道路监控固定高清摄像机中，可适用于不同的目标和场景。道路监控摄像部件安装于室外立杆挑臂上，摄像部件容易晃动，因此在镜头选型时还应注意相应的焦距固定措施，齿轮固定、螺钉固定等，防止镜头脱焦。

　　光圈：决定镜头的通光量，用F值表示，F=焦距/光圈孔径，F值影响夜间图像效果。道路监控固定摄像机一般选用自动光圈镜头，由于焦距固定，场景变化不大，光圈驱动方式选择DC驱动即可，电动变焦镜头选用视频驱动效果较好（用于可控高清摄像机）。

　　与摄像机的匹配：1/2”的镜头可以用于1/3”的摄像机，但分辨率必须大于摄像机分辨率，300万像素的镜头才能与200万像素的摄像机匹配，主要原因体现在两方面：一是摄像机与镜头的像素密度应相等，即镜头的分辨率/镜头的感光器件尺寸=摄像机的分辨率/摄像机的感光器件尺寸，以此倒推，得出适应摄像机的镜头分辨率需求；二是镜头由多组凹/凸的镜片组成，边缘与中心的一致性较好的镜头在80%左右，边缘分辨率多少会下降，因此镜头分辨率大于摄像机分辨率为宜。

　　传输与交换

　　数字高清监控系统的每个环节都依托IP网络传输，包括前端摄像机、高清NVR、管理服务器、客户端PC等设备。

　　接入层

　　前端摄像机至中心机房的传输为接入层，传输媒介为光纤，传输设备分为光纤收发器/以太网光端机/工业以太网交换机和PON设备（EPON和GPON）两大类。

　　光纤收发器/以太网光端机/工业以太网交换机：适用于光纤资源充足的情况，前端至中心机房的光缆链路为点对点连接方式，每个点位占用1芯光缆。光纤收发器和以太网光端机都为网络透传设备，不带交换。光纤收发器仅传输网络信号，以太网光端机为传统模拟监控体系的衍生物，可传输模拟标清视频信号。工业以太网交换机一般为8口以上，至少具备二层交换和简单网络管理功能，适用于高清摄像机布设较为密集的点位。

　　PON设备：通过光纤复用能有效节省链路光缆资源，EPON与GPON的区别主要是带宽容量。在实际设计链路和链路节点数的时候不能完全按照这类产品宣传资料中的描述将这类产品用到极限，如最远60KM传输距离、1.25G单口带宽。在实际设计中需结合链路衰减、收敛、网络开销、余量等综合因素设计。链路衰减由光纤衰减、节点设备衰减等组成，与光缆本身质量、分光器衰减指数、分光级数密不可分，一般建议单根光纤的总体传输距离不超过20KM为宜。网络带宽设计应考虑所接设备产生的最大带宽，高清监控按照10M/路计算带宽为宜。

　　汇聚层

　　汇聚层采用交换机连接前端摄像机信号、机房NVR和各类服务器，根据前端接入规模、带宽、设备类型、应用情况选择相应的以太网交换机配置方案。摄像机接入端口根据前端接入的带宽情况配置对应的100M/1000M/10G端口，NVR和摄像机接入端口尽量接在一台交换机上或划分在同一个VLAN中，以最小化故障影响。对于一些大型系统，一般建议网络交换机采用三层交换机，以支持VLAN和路由交换应用。

　　汇聚层网络交换还需完成VLAN划分和网络安全等至少两部分的网络设计。VLAN划分通过划分不同网络逻辑分组限制广播范围并控制用户访问权限，一般将前端摄像机、对应的NVR以及对应的用户终端PC划分在一个VLAN。

　　网络安全包括接入安全、验证授权和数据加密。当未经授权的用户或前端设备接入网络时，应报警并生成日志。数据传输中加密会降低通信速度，但取决于具体的加密技术。