高清網絡監控在智能建筑領域的應用

文｜ 金三立視頻科技（深圳）有限公司

高清網絡監控在智能建筑領域的應用

文｜ 金三立視頻科技（深圳）有限公司

當前，建筑物智能化程度隨著科學技術的發展而逐步提高；網絡化程度不斷提高的視頻監控系統在智能建筑中的作用更是日益突出，不僅方便了智能建筑各子系統的對接，而且能為智能建筑提供多地遠程實時監控，大大減少了以往在建筑管理上的人員冗余。同時，智能建筑監控對高清網絡視頻監控系統的使用也越來越普遍。高清網絡視頻監控系統具有畫質高、準確、實時和信息內容豐富的特點；作為一種防范能力較強的綜合系統，能夠為建筑環境安全的管理和智能建筑各系統的集成提供技術支持。

本文將以萬國數據上海數據中心高清網絡監控整體解決方案為例，對智能建筑高清網絡監控系統在實際項目中的組建，以及其具有的功能進行介紹。

1 項目需求及系統構成

萬國數據上海數據中心不同于普通的建筑群體，其要求基礎設施能實現高效管理，降低運行成本，提高數據中心的可用性。因此該項目共設計兩套監控系統，一套為安保監控系統，主要用于對建筑群的樓道、樓梯口、電梯大廳、電梯轎廂和周界等區域實行24小時全方位無盲點監控；一套為設備監控系統，主要對變配電、UPS、電池組、發電機、精密空調、新風機組以及溫濕度、漏水檢測設備等關鍵基礎設施進行24小時全方位監控。兩套系統前端均采用高清網絡攝像機，后端使用E-NVS嵌入式網絡監控管理平臺進行管理、存儲、轉發，采用高清視頻解碼服務器上電視墻顯示。為便于后期管理，系統軟件將系統設置為由總控和分控構成的大型網絡視頻監控系統。系統整體架構如圖1所示。

監控中心設置一套由69塊46寸超窄邊拼接屏和19臺高清解碼服務器組成的高清電視墻，實現了任意畫面的瀏覽、輪巡、組合等功能。所使用的液晶拼接屏的接縫小于6.7mm，支持單屏多路信號、整屏一路信號及任意組合顯示方式。在高清解碼服務器的配合下，電視墻既可進行單個VGA口九畫面高清圖像解碼分割輸出，也可進行兩個VGA口每個五畫面的高清圖像解碼分割輸出。同時，在前端采集感知層的配合下，整個監控中心能真正實現高清的監控畫面。前端采集感知層由720p、1080p網絡高清高速球型攝像機、高清紅外網絡攝像機、高清網絡槍型攝像機等組成。所有攝像機均采用標準的H.264壓縮方式編碼，支持雙碼流；用戶可根據需要選擇不同的視頻碼流用于傳輸、存儲和瀏覽。此外，所有的網絡高清攝像機均提供了SDK開發包，便于進行二次開發，實現更多功能；并且均能適應LAN、Wi-Fi、3G等多種網絡環境，傳輸高質量圖像。在報警功能上，前端的網絡高清攝像機能支持多種報警聯動，包括聲光報警、信息提示、自動錄像抓拍、E-mail發送功能等。

2 系統平臺功能

萬國數據上海數據中心監控系統采用的嵌入式中心服務平臺包含三個功能模塊：接入服務模塊、轉發服務模塊和錄像服務模塊。其中接入服務模塊負責整個域系統里的用戶和設備的注冊接入及信令控制，轉發服務模塊負責處理流媒體的負載、分發，錄像服務模塊負責對前端視頻的中心網絡存儲及點播服務。該平臺具有以下功能特點。

（1）雙碼流功能

雙碼流功能的作用是解決存儲及不同用戶訪問網絡視頻時，因網絡帶寬不同造成碼率只能按最低需求進行設置的問題。萬國數據上海數據中心監控系統的中心平臺和前端設備均支持雙碼流，能夠適應不同的網絡環境對視頻瀏覽和存儲的要求。用戶可以根據自已的需要，在實時瀏覽或者存儲時選擇高清畫質或者低碼率方式。兩種方式可以同時使用，選擇哪一種方式取決于網絡帶寬及存儲容量大小，用戶可以更加靈活地對系統進行管理。

（2）磁盤管理功能

萬國數據上海數據中心監控系統的嵌入式平臺服務器可以使用RAID進行硬盤管理，單機最大可支持16個SATA硬盤，并具有熱備功能，即使有兩塊硬盤同時損壞，數據也不會丟失。

（3）客戶端功能

萬國數據上海數據中心監控系統的嵌入式平臺客戶端主要有兩種類型：管理客戶端、企業客戶端。

管理客戶端是整個嵌入式平臺系統的中心配置管理模塊，供系統管理員使用，負責對整個系統平臺進行機構劃分、設備配置、轉發負載、中心錄像，以及用戶權限、虛擬告警防區管理等操作。而企業客戶端軟件是系統交付用戶的最終操作軟件，也是整個系統功能展示的主要平臺，是用戶使用最頻繁的軟件。整套軟件包含實時監控、錄像回放、電視墻切換、報警及電子地圖管理等幾大主要模塊，其中實時監控模塊具有系統登陸、視頻瀏覽、云鏡控制、參數管理、語音呼叫、I/O控制等多項業務功能。通過用戶權限的管理，平臺將對各使用用戶進行功能授權，根據不同需求給予客戶不同級別的功能授權（如云臺控制、錄像查詢、設備管理等）。

萬國數據上海數據中心的嵌入式視頻系統客戶端瀏覽軟件可以實現對前端設備的統一監控管理，包括基本的業務配置、設備管理、云鏡控制、報警顯示和音視頻實況瀏覽、點播回放、輪循切換等。E-NVS可以為Web客戶端訪問提供視頻點播功能，將存儲于E-NVS中的錄像文件轉換為流格式以便本地和遠程公網用戶點播訪問。E-NVS通過路由器映射到公網上，并通過授權實現遠程的管理或圖像查看等功能。

（4）數字矩陣功能

萬國數據上海數據中心監控系統采用的高清解碼服務器，可以通過客戶端及專業鍵盤、鼠標或Web實現對E-NVS系統的解碼輸出控制，主機支持單路九畫面720p解碼或兩路四畫面720p解碼；控制方式包括點對點切換、組切換、群切換和計劃切換等，可實現數字矩陣的功能。

（5）電視墻管理功能

傳統的模擬監控系統只能在小范圍內實現電視墻功能，且無法支持遠程監控，電視墻屏幕數量也受限于矩陣的能力。

而萬國數據上海數據中心采用的E-NVS系統使用解碼器將視頻流解碼上墻顯示，可實現單路視頻切換、巡回切換、群組切換、球機控制等電視墻功能。一套E-NVS系統可遠程管理多個電視墻，可通過擴展網絡帶寬與解碼服務器無限制地擴充電視墻屏幕數量，輕易實現多地遠程分控。

（6）球機3D定位功能

當出現緊急情況時，如果網絡有延時，同時控制球機云臺旋轉和鏡頭變倍來進行定位就會比較困難。為了規避網絡延時帶來的控制定位問題，萬國數據上海數據中心監控系統通過結合高速球型攝像機的特點，實現了利用鼠標進行3D虛框放大的快速定位功能，保證了云臺、鏡頭控制的精確、快速。

（7）電子地圖功能

報警電子地圖作為企業客戶端的一個功能模塊，可通過工具欄快捷按鈕調用。當有告警發生時，系統將做相應的告警聯動處理，如彈出視頻窗口、發出聲音提示、調用云臺預制位等。

（8）遠程參數設置、程序升級功能

萬國數據上海數據中心監控系統的客戶端可以查詢前端設備的編碼參數、云臺設置、顯示參數、版本信息等，并對其進行修改；在有程序更新時，可以對設備進行遠程升級。

3 解決方案特點

萬國數據上海數據中心高清網絡監控整體解決方案在技術方面有如下特點：

（1）高清網絡產品均采用H.264視頻編碼標準。H.264是由ITU-T視頻編碼專家組（VCEG）和ISO/IEC動態圖像專家組（MPEG）聯合組成的聯合視頻組（JVT）提出的高度壓縮數字視頻編解碼器標準。H.264在同等圖像質量下的壓縮效率比以往的壓縮標準提高了兩倍以上，具有壓縮比高、碼率低、圖像質量高、容錯能力強、網絡適應性良好等特點。H.264最大的優勢是具有很高的數據壓縮比率，在同等圖像質量的條件下，H.264的壓縮比是MPEG-4的1.5～2倍，且能將視頻文件大小壓縮為原始大小的1/102。而由于這種大壓縮比是基于低碼率的條件實現的，H.264能夠在減少傳輸帶寬的同時實現720p、1080p的高清視頻分辨率。

（2）存儲安全，擴容簡單、系統穩定。E-NVS嵌入式網絡視頻管理平臺通過集嵌入式服務器、嵌入式中心管理軟件、大容量磁盤陣列等于一體，實現了在簡化系統搭建流程的同時，支持海量存儲容量的擴展。為了保障大量傳輸數據的安全性，E-NVS磁盤支持多種RAID方式和熱備份功能（如RAID 5可以支持一塊硬盤損壞的冗余特性）。另外，整套系統會配備E-NVS主機和備用機，二者之間通過心跳線關聯，雙重保障數據安全。整套操作系統采用Linux操作系統，可防止系統因受外界攻擊而癱瘓。

（3）平臺提供SDK接口，方便系統的二次開發和升級管理。

（4）采用高清解碼，保證了解碼顯示效果如臨現場，實現了真正意義上的網絡高清。所采用的高清解碼服務器支持VGA和HDMI端口輸出，解碼路數至少支持一路1080p、三路720p。