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摘要：大型公共建筑是公益性活动、办公、餐饮、娱乐、售卖等业态聚集的场所，其人流密度大、开放程度高，对安防监控有较高要求。本文结合具体案例，介绍网络、高清、智能条件下，公共建筑网络视频监控系统的设计与实现。
关键词：大型公共建筑, 网络视频监控系统, 前端设计, 网络结构设计, 存储设计, 云存储
一、前端设备设计
1、系统布点设计及摄像机选择
视频监控系统设计目前依据的主要规范有GB50348、GB50395、DB33768等标准。关于前端布点和摄像机选择，标准中明确规定了公共区域、主要通道、各类出入口、电梯厅及轿厢、重点机房等区域摄像机布置和选择的最低要求。对于使用单位要求监视的区域则由使用单位进行确认。其布点整体原则是公共区域、出入口、重点机房、重点场所全覆盖，关键位置要求识别细节特征。还应依据光线环境、观察需求、外观要求等情况确定前端摄像机选型及监视范围，例如周界及出入大门宜设置强光抑制摄像机、逆光位置的摄像机需具备逆光补偿功能；广角镜头用于小视距大视角，标准镜头用于走道及周界，长焦镜头用于远距离监视等。
2、前端配套设施的设计
摄像机的安装可以采用立杆、抱箍、壁挂等方式，在满足标准要求的情况下，依现场条件确定安装方式并注重美观便捷。摄像机的供电与信号要在室外汇集，室外机箱需有防水、防尘、防高温设计。光线不足的区域，可以顺着摄像机的方向选择一定的补光措施，补光灯的光源通常有LED、金卤灯、疝气灯等。 前端设备中视频信号的传输是相对重要的环节，关系到整个系统的图像质量和使用效果，在不同的场合、不同的传输距离应选择不同的传输方式。摄像机到接入交换机距离不超过100米时采用网线传输，距离超过100米时使用光缆传输。
室外设备容易遭受雷击、过电压等破坏，前端及终端设备都必须做好直击雷防护，在非直击雷保护区的每个视频监控点均应配置预放电避雷针，降低监控点雷击接闪强度和电子设备雷击脉冲强度。为避免雷电波入侵通过电源随设备造成危害，还需要在前端设备进线段、控制中心电源、机房电源设置浪涌防护，室外配电箱的电源线路需进行防雷接地。等电位连接用于将各类正常不带电的金属外壳、金属管线与接地系统做电气连接，以防止对设备内部绝缘、电缆芯线的反击，前端监控点宜采用单点接地方式实现等电位连接，独立接地电阻应小于10Ω，监控机房宜设置等电位连接母线。
二、传输系统设计
1、传输系统网络结构设计
由于大型公共建筑前端监控点位较多、布点位置较分散，其网络规划宜采用分层的设计方法，即采用核心层、汇聚层、接入层三层网络结构，网络核心层采用千兆三层交换机、汇聚层可以百兆汇聚和千兆汇聚，分别对接入层的百兆交换机跟千兆交换机进行接入，汇聚交换机跟接入交换机之间采用光纤进行连接。接入距离较远且接入交换机光端口不足时，可在接入交换机的前端部署光纤收发器，把光纤接入转换为网线进行连接。分层设计方法使系统具有更好的可扩展性，只要在技术上采用统一的标准，应用的扩展只是增加相同的设备和管理上的IP地址；同时层次性网络具有更好的安全性，核心层主要作用是提供高速传输和数据的访问，接入层则主要完成网络流量的控制机制以使骨干网和用户接入网隔离。
结构形式确认后，需根据视频用户、前端设备、后台设备等所属的部门，以及具体的网络应用权限做好VLAN划分；合理分配使用IP地址；选择使用的路由方式。当系统有对外访问业务时还需做好系统网络安全设计。
2、传输系统设备选择
网络设备的选择应以吞吐量和背板带宽等参数作为主要依据, 并尽量考虑配备光端口模块的网络设备，减少独立光纤收发器的使用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆连接双绞线也应考虑大品牌超五类网线，降低人为因素导致网络异常的可能性。以一个具有600个监控点位的大型公共建筑及周边为例，末端选用200万像素高清摄像机，采用H.264的编码方式传输一路25 帧/ 秒的全实时数字视频图像所占用的网络带宽大约是4Mbps。应依据接入点位的数量多少来匹配相应参数的接入交换机，并考虑日后扩展需要，每台接入交换机宜留有一定数量的备用输入端口。对于600点位的1080P摄像头，其总带宽为2.4G，核心层交换设备选择千兆级交换机已经能够满足要求。
三、存储设计
1、存储结构设计
现有的存储技术中，DVR/NVR前端本地存储采用内置硬盘的方式，其优点是价格便宜、技术成熟、使用方便。但此种模式由于存储容量相对较小，适用于小规模的部署。
SAN架构主要面向中大型高清监控系统，其前端路数往往成百上千甚至上万，多采用IP-SAN或FC-SAN搭建高清视频存储系统。SAN网络是独立于数据网络之外的专用网络，具有很快的存取速度，和很强的可扩展性能，它一般采用高端的RAID阵列。在前端设备数量多、数据安全性要求高以及对智能分析等应用有明显需求的情况下，SAN能保证数据安全，完成海量数据的存储及智能检索和查询等功能。从扩展性和安全性方面考虑，从检索方便和检索速度方面考虑，FC-SAN是一种非常适合网络视频监控的存储技术。
随着高清技术的普及和智能化的需要、用户对存储容量、读写性能、可靠性和扩展性的要求在不断提高，近些年兴起的云存储技术采用虚拟化和存储池技术，把各种不同类型的存储设备虚拟化为存储网络上的一个节点，在逻辑结构上消除异构设备的差异，能更容易的进行逻辑容量分割，大幅度提升了存储效率；同时云存储技术中不同的数据存储节点之间互为数据备份和数据恢复机制，实现设备级、设备间和存储容量的冗余备份，能够通过多种现有数据安全和保护技术提升存储可靠性和安全性。针对系统中会产生的PB级海量监控数据，存储设备的数量达数十台上百台，云存储能够提供更先进、更合理的多设备集中管理工具。
2、存储容量计算
以上面提到的600点位监控系统为例，整个存储系统需要实现600路1080P网络音视频数据的集中存储，录像保存时间要求支持到30天以上，1080P摄像机每路需要4Mbps码流。
项目需要的存储容量为：
600路×4Mbps×3600S×24小时×30天÷8bit÷ 1024÷1024≈742T
考虑硬盘格式化5%的损耗，格式化前安防系统所需总容量为：
742T÷（1-5%）≈781T
按进制原因，标称3T的硬盘可用容量为：
3T×1000/1.024/1.024/1.024=2794G
该系统需要存储数据3T的硬盘数量为：781T×1024/2794≈286块
进一步可以按RAID5技术，计算配置磁盘阵列数量。
四、综合管理平台设计
管理平台的设计与选择需注意以下问题：
1.管理平台软件的控制协议、传输协议、接口协议、视音频文件格式等均应符合行业相关标准，以便可以兼容众多第三方设备的接入及联动触发，保护系统原有投资及后续扩展；
2. SOA面向服务的架构是目前使用最普遍的管理平台架构，它采用分层的模块化设计，使各模块分工更明确，功能更容易扩展。所有模块都支持分布式部署，更能够灵活地适应不同需求，极大提升平台接入能力。
3.管理平台软件应注重融合智能行为分析、视频浓缩检索、人脸识别、视频质量诊断等智能模块功能的开发应用，有效提升安防监控的智能化水平和工作效率。
4. 在各大厂商管理平台的功能及设计日趋接近和同质化的条件下，平台是否具备足够的二次开发能力来满足用户更专业、更特殊的使用需求，在平台设计和选择阶段也应充分考虑。
参考文献
[1]GB50348-2004 安全防范工程技术规范及条文说明.
[2]GB50395-2007 视频安防监控系统工程设计规范
论文作者:硕楠
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年1月
论文发表时间:2017/4/18
标签：设备论文; 摄像机论文; 交换机论文; 系统论文; 网络论文; 数据论文; 管理平台论文; 《建筑学研究前沿》2017年1月论文;