中國制造為世人所熟知，隨著產(chǎn)業(yè)不斷升級，生產(chǎn)技術(shù)越來越發(fā)達(dá)，中國作為真正的世界工廠也為 時(shí)不遠(yuǎn)?，F(xiàn)今，工廠的現(xiàn)代化管理手段越來越豐富，準(zhǔn)確性也越來 越高，各種先進(jìn)的技術(shù)手段比如視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可有效的加強(qiáng)對各種場合，特殊設(shè)備以及人員的直觀管理，及時(shí)、有效的反映重要地點(diǎn)區(qū)域的現(xiàn)場情況，增強(qiáng)安全保 障措施，同時(shí)進(jìn)一步規(guī)范各崗位的生產(chǎn)管理。目前監(jiān)控手段已經(jīng)從傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控發(fā)展到了高清網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻監(jiān)控，利用現(xiàn)有的辦公網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)專網(wǎng)，光纖專網(wǎng) 敷設(shè)，甚至互聯(lián)網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)都能夠構(gòu)建工廠的高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)；與此同時(shí)，百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的大規(guī)模普及也解決了傳統(tǒng)模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)清晰度不足的 尷尬局面；智邦公司開發(fā)的基于低碼率、高清畫質(zhì)、多功能等特性的720P、1080P高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)與VMP網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控管理平臺為不同規(guī)模工 廠提供了多結(jié)構(gòu)，多用途，良好擴(kuò)展性的新一代高清視頻監(jiān)控解決方案。

需求分析

系統(tǒng)主要滿足兩大部分的需求，一是工廠公共區(qū)域安全防范的需要；二是工廠生產(chǎn)區(qū)域監(jiān)控管理的需求。

工廠安全防范

?周界視頻監(jiān)控系統(tǒng)：在工廠周界區(qū)域部署感紅外的固定高清網(wǎng)絡(luò)槍式攝像機(jī)，滿足全天候24小時(shí)監(jiān)控。

?園區(qū)監(jiān)控：在工廠園區(qū)一些制高點(diǎn)安裝云臺攝像機(jī)，實(shí)施大范圍監(jiān)控

?出入口監(jiān)控：在廠房出入口、園區(qū)出入口以及其他重要區(qū)域的出入口安裝高清攝像機(jī)。

?廠房內(nèi)部：在廠房內(nèi)部部署大范圍監(jiān)控的攝像機(jī)，以滿足對整個(gè)廠房的全局監(jiān)控。

?庫區(qū)監(jiān)控：在庫房內(nèi)外部署攝像機(jī)，嚴(yán)密監(jiān)視現(xiàn)場情況。

生產(chǎn)區(qū)域管理

?重要設(shè)備監(jiān)控：在車間、廠房一些重要的設(shè)備處安裝高清攝像機(jī)，對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、防盜、防破壞進(jìn)行監(jiān)視。

?生產(chǎn)過程監(jiān)視：對于一些生產(chǎn)線上、操作崗位進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，記錄操作過程和生產(chǎn)線上的生產(chǎn)過程。

其他需求

?整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該采用模塊化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化架構(gòu)，滿足結(jié)構(gòu)簡單化和系統(tǒng)可擴(kuò)展的需求

?利用平臺管理軟件來統(tǒng)一管理前后端物理設(shè)備和虛擬軟件模塊，做到模塊化部署、集中化管理的新一代監(jiān)控功能。

?視頻監(jiān)控管理平臺應(yīng)能與紅外報(bào)警系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，滿足協(xié)同管理、統(tǒng)一調(diào)度。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

整個(gè)系統(tǒng)中包含以下幾個(gè)部分：

l 生產(chǎn)管理/車間監(jiān)控：包括快球攝像機(jī)、高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)緊急按鈕等。完成本車間的監(jiān)管職能。網(wǎng)絡(luò)NVR可進(jìn)行本地高清晰高效率錄像；通過傳感器可進(jìn)行聯(lián)動(dòng)錄 像；多路圖像都可以通過同一根網(wǎng)線傳輸至中心端。系統(tǒng)支持雙碼流傳輸，每路圖像可出一路高清晰碼流用于本地記錄，一路可調(diào)節(jié)的碼流用于網(wǎng)絡(luò)傳輸，網(wǎng)傳和本 地錄像互不影響。

l 廠區(qū)/分部集中監(jiān)控：包括快球攝像機(jī)、管理中心主機(jī)、本級NVR主機(jī)、下級NVR主機(jī)、周界報(bào)警器等設(shè)備。完成本廠區(qū)內(nèi)的安全防范監(jiān)管，同時(shí)向上級管理中 心傳輸圖像作準(zhǔn)備。實(shí)現(xiàn)任意圖像的調(diào)用；云鏡控制和快球預(yù)置點(diǎn)調(diào)用；遠(yuǎn)程錄像資料的檢索、查看、備份；前端監(jiān)控點(diǎn)設(shè)備的參數(shù)設(shè)定；用戶權(quán)限設(shè)定；報(bào)警信息 的搜集；電視墻的控制等等功能。管理中心系統(tǒng)采用模塊化套件的方式，可以實(shí)現(xiàn)多種遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的任意組合。如果廠區(qū)攝像機(jī)點(diǎn)較多可以采用管理中心+NVR 的方式，否則可以將本廠區(qū)內(nèi)所以網(wǎng)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至本廠監(jiān)控中心統(tǒng)一集中管理。

l 保衛(wèi)部門及分中心分控：系統(tǒng)同時(shí)提供C/S結(jié)構(gòu)的專用客戶端軟件和基于B/S結(jié)構(gòu)的WEB瀏覽客戶端。副控系統(tǒng)基于WindowsXP專業(yè)版平臺運(yùn)行，兩 種客戶端都具有密碼驗(yàn)證系統(tǒng)，可以靈活選擇。系統(tǒng)可采用基于TCP/IP的多播方式，可滿足多個(gè)副控用戶的調(diào)看需求而不會(huì)多占用網(wǎng)絡(luò)帶寬。

l 視頻轉(zhuǎn)發(fā)：采用視頻轉(zhuǎn)發(fā)，可以將基于對網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和NVR服務(wù)器的連接轉(zhuǎn)換為對本地轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器的連接，減小前端設(shè)備的工作負(fù)荷壓力；同時(shí)可以將指定的圖像發(fā)送至指定的副控端；可以發(fā)送多任意多個(gè)副控及管理中心系統(tǒng)而不影響帶寬。

l 總廠/總部集中監(jiān)控管理中心：包括數(shù)字矩陣電視墻、管理控制中心、網(wǎng)絡(luò)報(bào)警電子地圖等設(shè)備。同時(shí)可以瀏覽下屬企業(yè)的圖像、報(bào)警信息，查詢下屬企業(yè)的錄像資料。需要的話可以在總廠/總部設(shè)置集中存儲服務(wù)器，重要資料由總部統(tǒng)一管理備份。

前端監(jiān)控資源采集

前端監(jiān)控資源的采集主要是指現(xiàn)場視頻、音頻等信息的采集，當(dāng)然也涉及個(gè)別點(diǎn)位有前端報(bào)警聯(lián)動(dòng)信號的輸入。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中前端點(diǎn)位的布置是否合理，以及所采用的設(shè)備是否恰當(dāng)都是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。

因此本方案中，前端監(jiān)控設(shè)備根據(jù)用戶需求分析全部采用網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)。通過需求分析我們得知總共約有200多個(gè)點(diǎn)位，我們選用智邦基于標(biāo)準(zhǔn)的 H.264 Main Profile @ Level 4.1算法的百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)來采集前端視頻，根據(jù)每個(gè)監(jiān)視區(qū)域的范圍不同選用合適的高清鏡頭，它采用500萬像素的逐行掃描圖像傳感器，攝像機(jī)采集壓 縮后的有效分辨率為最高可達(dá)1920*1080，1280*720，預(yù)覽和回放的圖像線數(shù)也達(dá)到了700-1000TVL廣播級圖像畫質(zhì)， 而且動(dòng)態(tài)視頻為全實(shí)時(shí)30幀/秒。

由于高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的顯示比例為標(biāo)準(zhǔn)的16：9寬屏顯示比例，具有比傳統(tǒng)模擬攝像機(jī)更大的可視范圍，而且由于有效像素和分辨率更高，所得到的視頻畫 面比傳 統(tǒng)模擬攝像機(jī)更清晰地效果。同時(shí)其他需要?jiǎng)討B(tài)監(jiān)視的區(qū)域我們設(shè)計(jì)采用電動(dòng)二可變鏡頭+云臺+高清攝像機(jī)的方式來組建，如果對監(jiān)控現(xiàn)場清晰度要求不是很高的 區(qū)域可以選擇采用FULL-D1畫質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)高速球來部署，網(wǎng)絡(luò)高速球是基于標(biāo)準(zhǔn)H.264的FULL-D1畫質(zhì)進(jìn)行壓縮和傳輸，由于采用了最新的算法和壓 縮模塊，使得整個(gè)清晰度也比原來的模擬攝像機(jī)加非標(biāo)H.264算法視頻編碼器的效果更好。而且和其他網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)攝像機(jī)一樣，從球機(jī)出來就是網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信號， 通過攝像機(jī)本身的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口就可以直接接入到視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)中去，并入整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理；無須再攝像機(jī)和后端管理系統(tǒng)中間再增加額外的設(shè)備， 減少故障環(huán)節(jié)、簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。同時(shí)我們還建議在各個(gè)廠區(qū)的制高點(diǎn)架設(shè)1080P全高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)配合大倍數(shù)鏡頭和云臺實(shí)現(xiàn)全范圍的高清監(jiān)控，以便掌握整個(gè) 園區(qū)的狀況。

網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的組建對于高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組建至關(guān)重要，如果傳輸系統(tǒng)不能滿足網(wǎng)絡(luò)視頻流的傳輸要求，那么網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控也就無從談 起。本系統(tǒng)總共有200多臺網(wǎng)絡(luò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，分布在多個(gè)廠區(qū)，我們設(shè)計(jì)每個(gè)廠區(qū)的建筑物內(nèi)部根據(jù)攝像機(jī)點(diǎn)位的分布采用雙絞線進(jìn)行匯聚，然后統(tǒng)一接入光纖主 干網(wǎng)進(jìn)行傳輸。部分公共區(qū)域、獨(dú)立區(qū)域的點(diǎn)位可就近單獨(dú)敷設(shè)傳輸資源；根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，每路1080P全高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的傳輸帶寬為4Mbps，720P高 清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的推薦傳輸帶寬為2Mbps，標(biāo)清FULL-D1的傳輸帶寬為1Mbps；所以在為視頻監(jiān)控系統(tǒng)劃分傳輸通道時(shí)應(yīng)考慮每個(gè)區(qū)域匯聚后到中心的 傳輸帶寬，同時(shí)各個(gè)廠區(qū)匯聚交換機(jī)和監(jiān)控中心的核心交換設(shè)備也應(yīng)該具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和承載突發(fā)多用戶大容量的高峰訪問能力，以便網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)的快速 交換，滿足數(shù)據(jù)訪問請求的快速響應(yīng)。由于前端攝像機(jī)主要由720P構(gòu)成，因此每個(gè)廠區(qū)各自到監(jiān)控中心的主干光纖帶寬資源已經(jīng)完全夠用，中心核心交換機(jī)建議 采用背板帶寬和包轉(zhuǎn)率較高的千兆交換機(jī)來承擔(dān)。視頻監(jiān)控傳輸網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)要求與工廠內(nèi)部局域網(wǎng)規(guī)劃到一起，或者通過物理設(shè)備將兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來。這樣工廠 其他部分就可在獲得授權(quán)后直接前端攝像機(jī)的視頻資源。

網(wǎng)絡(luò)傳輸示意圖

集中用戶驗(yàn)證服務(wù)設(shè)計(jì)

用戶驗(yàn)證服務(wù)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的核心模塊，它完成所有設(shè)備信息和用戶信息的注冊、驗(yàn)證、授權(quán)、訪問控制等功能。

我們設(shè)計(jì)在指揮中心部署一臺集中用戶驗(yàn)證服務(wù)器（安裝用戶驗(yàn)證軟件模塊）來完成所有前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的信息注冊、后端軟件模塊注冊以及用戶信 息的驗(yàn)證；同時(shí)可根據(jù)用戶需求部署冗余備份用戶驗(yàn)證服務(wù)器，以便當(dāng)主認(rèn)證服務(wù)器故障時(shí)，可啟動(dòng)備用冗余用戶驗(yàn)證服務(wù)器，繼續(xù)提供驗(yàn)證服務(wù)，保障指揮中心和 其他用戶可繼續(xù)訪問視頻監(jiān)控系統(tǒng)；用戶驗(yàn)證服務(wù)器采用專業(yè)級服務(wù)器配置，如雙千兆網(wǎng)口、至強(qiáng)服務(wù)器中央處理器、專業(yè)服務(wù)內(nèi)存、服務(wù)器電源、高速總線帶寬 等。

集中管理控制

對于大型的多級聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，如何有效的對前后端物理設(shè)備、虛擬軟件模塊進(jìn)行統(tǒng)一管理、控制、信息收集、處理等都是首要考核的條件，VMP管理平臺中的集中管理控制模塊是針對管理員對系統(tǒng)的配置、操作而設(shè)計(jì)的。

我們設(shè)計(jì)指揮中心部署一臺集中管理控制服務(wù)器（安裝管理控制軟件模塊），保衛(wèi)分中心和生產(chǎn)管理部門各自部署一臺副控管理控制服務(wù)器（安裝副 控軟件模塊）；集中管理控制服務(wù)器硬件配置采用了滿足高清網(wǎng)絡(luò)視頻圖像處理能力的專業(yè)級服務(wù)器，能夠同時(shí)支持8畫面高清720P圖像解碼預(yù)覽、滿足全范圍 信息收集顯示、具有快速響應(yīng)等功能。分中心通過向指揮中心驗(yàn)證服務(wù)器進(jìn)行用戶驗(yàn)證，通過后獲取各自管轄區(qū)域的視頻監(jiān)控資源。

存儲轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 

本解決方案中，針對工廠視頻監(jiān)控的需求分析，我們設(shè)計(jì)將存儲服務(wù)和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)部署在同一硬件平臺上，以滿足系統(tǒng)的可靠性和合理性。

存儲轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)主要用于完成前端攝像機(jī)傳回的網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)存儲和分發(fā)任務(wù)，通過存儲軟件模塊和轉(zhuǎn)發(fā)軟件模塊的組合部署同步完成數(shù)據(jù)的存儲和數(shù) 據(jù)分發(fā)。通過前端點(diǎn)位設(shè)計(jì)可知，整個(gè)系統(tǒng)有200多路高清網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)流，按照15天的存儲時(shí)間計(jì)算也會(huì)有上百個(gè)TB的存儲容量，如此大的存儲容量對于視 頻監(jiān)控來說最佳的存儲方式主要有基于IP-SAN架構(gòu)的區(qū)域存儲解決方案和基于網(wǎng)絡(luò)視頻存儲服務(wù)器的分散式存儲解決方案。為了滿足功能實(shí)用性、系統(tǒng)可靠性 的需求，我們設(shè)計(jì)采用分散式的HD-VMP視頻存儲服務(wù)器解決方案。同時(shí)利用每臺分散式存儲服務(wù)器的強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)資源可同步做視頻流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)，那么每臺服 務(wù)器就只需要承受幾十路視頻存儲和并發(fā)，存儲轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器之間不會(huì)相互影響，各自負(fù)責(zé)相關(guān)區(qū)域的存儲，當(dāng)某臺服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)影響到其他區(qū)域，提升整個(gè) 系統(tǒng)的穩(wěn)定性、冗余性。

存儲轉(zhuǎn)發(fā)硬件服務(wù)器均采用專業(yè)服務(wù)器，通過雙千兆網(wǎng)口負(fù)載均衡，提升網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐能力，高達(dá)4GB大容量內(nèi)存及時(shí)讀取，以及RAID5高速硬盤 I/O速 度，都為整個(gè)存儲轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)提供了強(qiáng)有力的資源保障和穩(wěn)定性保障。存儲軟件提供多種視頻記錄方式，如實(shí)時(shí)流存儲、計(jì)劃備份、報(bào)警錄像等；流媒體轉(zhuǎn)發(fā)提供多種 轉(zhuǎn)發(fā)模式，如多級轉(zhuǎn)發(fā)等。

視頻存儲容量計(jì)算公式：

1080P高清攝像機(jī)：20路*4Mbps*3600s*24H*15天/8/1024/1024=12TB

720P高清攝像機(jī)：140路*2Mbps*3600s*24H*15天/8/1024/1024=43TB

FULL-D1網(wǎng)絡(luò)高速球：40路*1Mbps*3600s*24H*15天/8/1024/1024=6 TB

電子地圖系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在工廠高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機(jī)數(shù)量眾多，如果僅僅靠集中管理控制模塊或者是其他監(jiān)控終端來瀏覽視頻圖像資 源和控制前端設(shè)備，是不利于發(fā)揮集中網(wǎng)絡(luò) 視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、簡單化的基本理念的，只有通過完善的后端管理平臺和操作平臺快速查詢和定位圖像資源才能及時(shí)的對所有攝像機(jī)覆蓋的區(qū)域進(jìn)行 監(jiān)視，及早發(fā)現(xiàn)可疑行為，事發(fā)后也能及時(shí)切換到現(xiàn)場。因此針對大型網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)而開發(fā)的報(bào)警電子地圖模塊解決了上述難題，它通過GIS電子地圖載入， 將前端攝像機(jī)，乃至前端報(bào)警探測器等在電子地圖上進(jìn)行標(biāo)注，通過點(diǎn)擊電子地圖上的點(diǎn)位標(biāo)注圖標(biāo)調(diào)用該點(diǎn)的視頻圖像，而且還可將報(bào)警系統(tǒng)集成到一起實(shí)現(xiàn)報(bào)警 聯(lián)動(dòng)提示，當(dāng)報(bào)警點(diǎn)位產(chǎn)生報(bào)警信號后會(huì)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)附近關(guān)聯(lián)的攝像機(jī)的圖像在電子地圖上彈出進(jìn)行現(xiàn)實(shí)顯示，也可彈出到電視墻上進(jìn)行顯示。且攝像機(jī)本身具備的移 動(dòng)偵測功能也可向中心電子地圖服務(wù)器進(jìn)行聯(lián)動(dòng)提示。在高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，通過這些方式在配合前端高清攝像機(jī)的清晰圖像可以快速定位某一個(gè)點(diǎn)位的攝像 機(jī)，當(dāng)發(fā)生異常行為后可自動(dòng)切換該點(diǎn)位的攝像機(jī)進(jìn)行圖像顯示。

在本系統(tǒng)中指揮中心配置一臺報(bào)警電子地圖服務(wù)器，還可通過大屏顯示系統(tǒng)來顯示，不管從功能上還是從系統(tǒng)的先進(jìn)性上都會(huì)有很好的體現(xiàn)，將所有點(diǎn)位通過地圖形 式表現(xiàn)出來，直觀方便，其他分中心可通過客戶端或者是電子地圖軟件模塊向中心下載地圖信息，實(shí)現(xiàn)多級地圖聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。

監(jiān)控中心拼接顯示系統(tǒng) 

在監(jiān)控中心我們設(shè)計(jì)采用一套46寸3*3的大屏拼接系統(tǒng)來顯示監(jiān)控圖像。我們再后端配置4臺數(shù)字矩陣服務(wù) 器，與拼接系統(tǒng)進(jìn)行連接。 虛擬數(shù)字矩陣每臺最高可支持8畫面高清720P或者4畫面1080P高清視頻圖像的分割顯示，通過數(shù)字矩陣服務(wù)器的顯卡VGA接口送至大屏幕拼接器后在拼 接墻上進(jìn)行顯示。

工廠高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控解決方案的實(shí)施將極大的改善目前類似的行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀，除去在清晰度上有本質(zhì)提升外，其全新的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的架構(gòu)更為工廠監(jiān)控 的靈活 擴(kuò)展和系統(tǒng)升級提供了保障。高清紅外攝像機(jī)、高清一體機(jī)、高清智能球機(jī)的不斷涌現(xiàn)，為更多復(fù)雜的監(jiān)控場景和應(yīng)用模式提供了解決依據(jù)，高清網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng) 在實(shí)現(xiàn)了工廠安全防范工作的同時(shí)也為生產(chǎn)管理提供了更有力的技術(shù)保障手段。