從模擬系統到高清數字系統——第三代平安城市解決方案

■?韓偉鐘

2010年是行業高清元年，2011年隨著SDI方案的出現，行業遍地高清。對于最大的行業化應用——智慧城市建設來說，高清與模擬系統兼容與集成是個建設難點，本文將解答。

在平安城市建設過程中，“高清化”已經成為一種必然的發展趨勢。平安城市視頻監控系統已經由“看得見”的視頻安保系統，全面轉向“看清楚”的高清聯網系統，并遵循“建為用，用為戰”的原則，開始了“看明白”的智能化、業務實戰化的融合系統建設。

多樣化的高清需求

不同場景需要不同高清

高清化不簡單是某一種單一高清技術的應用，而是從公安實際業務應用需求入手，能夠適應城市所有掌控面對圖像質量高清的需求。整個城市的掌控面，處于復雜多樣的應用“生態環境”中，因此高清平安城市系統的建設需要根據各個不同應用場景的不同特點，選擇各自合適的高清解決方案。

對于社會面應用，采用700線模擬高清解決方案，實現960H分辨率，該方案兼具性能與價格優勢，可有效提升社會面圖像質量。

對于公安自建點位，采用百萬像素IP高清解決方案，實現更高的720P、1080P分辨率，實現城市重點部位的高清系統部署。

對于某些重要點位，對實時性、隨動性有更高要求，則推薦采用HD-SDI高清解決方案，實現1080P無損、無延時、高隨動性的高清系統建設。

原有多樣化系統需整合

在實際應用中，系統中往往是多種技術體系并存：既有早期建設的模數監控系統，又有新建的IP高清或HD-SDI全數字高清系統。在系統建設過程中，就必須從建設成本、已建系統利舊、系統整合優化等綜合因素出發，考慮多種監控技術體系如何整合并存，如何實現多種監控技術體系的統一管理、控制和顯示。

在平安城市“高清化”的大背景下，同時還伴隨著“多樣化”的特點，以目前來看，IP高清、HD-SDI高清以及模擬高清都在整個平安城市應用中扮演著不同的角色，并且它們會在很長一段時間內共同存在。“多樣化”的高清能夠滿足用戶的需求，但同時也對整個解決方案的“中心系統”提出了更高要求：

標準與接口的不一致：由于模擬高清、IP高清、SDI高清在采集、傳輸、顯示、控制等各方面均采用不同的標準、數據格式、接口，這就導致在中心端完成多種高清系統融合時，就面臨信號采集標準、傳輸顯示接口、應用方式不一致的問題。

原有模擬矩陣系統的整合：系統中往往保有大量早期建設過程中使用的模擬設備，這些設備對于用戶來說是有價值的。在新建設系統高清化、數字化、網絡化的同時，有必要對原有模擬資源進行有效的整合利用的，確保前期投資不浪費。

系統性能與擴展性要求：平安城市的建設是一個長期不斷持續的過程，前端點位會隨著城市的發展，治安需求的變化不斷增加，所以后端中心系統必須具備可擴展性，滿足不斷增長的前端點位的需求。針對城市建設“多樣化”高清需求挑戰，我們必須首先解決中心多樣化融合的問題。對此，大華股份針對性的開發出了以DH-M60視頻綜合平臺為核心的第三代平安城市解決方案。

高清系統級聯及擴展

第三代平安城市解決方案核心為DH-M60視頻綜合平臺，其可同時支持模擬視音頻信號、IP網絡視音頻信號、數字HD-SDI視頻視音頻信號的接入，通過光纖級聯板可實現系統的級聯和擴展。

多種不同技術體系應用

根據不同技術體系類型不同，可組成豐富的應用構架，其中較為典型的是：

模擬前端技術體系

前端模擬攝像機和拾音器通過模擬視音頻傳輸線路接入視頻綜合平臺視音頻輸入板，模擬視音頻信號經數字化后，通過高速交換背板可向視頻輸出板輸送非壓縮原始視頻數據流，進行上墻顯示。（見圖1）

IP前端技術體系

前端IP攝像機或視頻服務器等的網絡視頻流，通過網絡接入視頻綜合平臺，視頻綜合平臺通過視音頻輸出板輸出視頻圖像，上墻顯示，可支持高清視頻圖像同時解碼上墻顯示。（見圖2）

SDI數字前端技術體系

前端攝像機采用SDI數字攝像機，視頻圖像直接輸出未經壓縮的原始數據流，通過光纖直接接入視頻綜合平臺，實現數字高清視頻圖像的編碼、矩陣切換、高清顯示輸出等，構建一套圖像顯示、切換、控制不依賴網絡低延時的高清視頻系統。（見圖3）

混合技術體系

模擬監控系統、IP監控系統和SDI監控系統技術各具特點，在實際應用中，往往會出現多種技術體系并存的局面。視頻綜合平臺可支持同時接入多種視音頻信號，通過模擬、IP、數字多種模式的組合，可針對不同需求部署不同監控系統，以此滿足用戶對各種視頻技術的需求，也可以滿足用戶對原有系統與新建系統的整合利用，整合視頻資源，提高管理效率。

圖1：模擬系統應用拓撲圖

圖2：IP系統應用拓撲圖

級聯與擴展設計

當接入數量規模超過單臺容量或者需要多級級聯時，系統可通過IP與光纖級聯卡兩種方式進行擴展與級聯應用。

IP擴展方式：通過接入統一的IP網絡，完成對多臺多級M60之間的網絡級聯或擴展，實現上級視頻綜合平臺調閱下級圖像，下級亦可監控到上級下發的圖像。如圖所示，監控中心視頻綜合平臺A與視頻綜合平臺B之間采用IP方式擴展，當監控中心視頻綜合平臺A接入的模擬/數字視頻圖像需要上墻顯示時，需要通過IP網絡，傳輸到視頻綜合平臺B，通過視頻綜合平臺B的解碼輸出板解碼后顯示輸出。當上級監控中心，需要調看視頻綜合平臺A和視頻綜合平臺B接入的模擬和數字視頻圖像時，也需要通過IP網絡傳輸后經視頻綜合平臺C解碼輸出。IP級聯擴展方式的優勢包括實現方式簡單，不需要額外投資，成本低，利用現有IP網絡實現級聯。此外，可以靈活部署，在帶寬滿足要求的前提下，視頻綜合平臺可以部署在任意網絡位置。

光纖級聯擴展方式：另外，通過配置光纖級聯卡，可實現上下級之間無損非壓縮圖像的上傳與下發，實現多級級聯應用。光纖級聯擴展方式將一級監控平臺視頻綜合平臺作為主控級聯設備，下屬其他視頻綜合平臺通過光纖接入到一級平臺。二級平臺調看三級平臺圖像需要通過一級視頻綜合平臺轉發。相比IP級聯擴展方式，光纖級聯擴展方式的視頻綜合平臺之間采用數字傳輸，比IP傳輸具有更低的延時特點，實時性好。光纖傳輸采用單獨的光纖組網，不依賴外部網絡和傳輸設備，網絡穩定性、可靠性更有保障。光纖具有高帶寬性能，適合傳輸非壓縮的高清、低延時的視頻圖像。

原有模擬系統的整合方式

目前的系統中往往保有大量早期平安城市建設過程中使用的模擬設備，這些設備對于用戶來說是有價值的。在新建設系統高清化、數字化、網絡化的同時，有必要對原有模擬資源進行有效的整合利用的，確保前期投資不浪費。根據整合方式的不同，分為以下三種整合方式：

整合方式一

保留模擬矩陣與電視墻的整合方式：保留原有模擬矩陣系統和原有電視墻大屏幕，實現原有模擬圖像與高清圖像統一整合上電視墻。視頻綜合平臺配置模擬BNC輸出板與模擬矩陣輸入板對接，實現視頻綜合平臺與模擬矩陣視頻源的對接。通過矩陣接入網關設備，與模擬矩陣系統通過協議對接方式，模擬矩陣系統可與視頻綜合平臺實現互聯互控，實現視頻綜合平臺高清圖像輸出至模擬矩陣上墻顯示，完成模擬矩陣與高清系統的整合對接。

整合方式二

保留原模擬矩陣的整合方式：保留原有模擬矩陣系統，采用新建電視墻大屏幕，實現原有模擬圖像與高清圖像統一整合上新電視墻。視頻綜合平臺配置模擬BNC輸入板與模擬矩陣輸出板對接，實現視頻源的對接。再通過矩陣接入網關設備，M60 與模擬矩陣系統協議對接，與模擬矩陣系統實現互聯互控，M60可切換、控制模擬矩陣的輸出通道至視頻綜合平臺的輸入端，完成模擬矩陣與高清系統的整合對接。

整合方式三

原有模擬系統數字化整合方式：針對某些模擬視頻路數較少的系統，采用M60模擬輸入板實現模擬圖像的接入與編碼，并采用新建電視墻大屏幕實行上墻顯示，以此完成原有模擬圖像與高清圖像統一整合上新電視墻。

系統功能

編解碼系統配置和管理：編碼子系統遠程參數配置界面可配置顯示設置、視頻參數、錄像計劃、移動偵測、遮擋報警、鍵盤管理、網絡參數設置及用戶管理等相關信息。解碼子系統遠程參數配置界面可配置網絡參數、串口參數、異常參數、用戶管理等信息。

視頻資源設備整合：可將硬盤錄像機、視頻服務器、網絡攝像機、網絡快球等視頻資源設備添加到系統設備列表中。通過軟件管理，將這些視頻資源設備的通道由視頻綜合平臺解碼子系統切換到電視墻輸出，可進行設備的預覽、配置、回放等相關操作，從而進行各設備的統一解碼上墻顯示和管理。

圖3：SDI系統應用拓撲圖

圖4：混合系統應用拓撲圖

電視墻管理：通過對視頻綜合平臺視音頻輸出板輸出方式配置，可實現圖像切換上墻，視頻通道可選擇輸出接口類型、分辨率、畫面分割模式，可對電視墻控制窗口進行自定義的位置配置和大小管理，可與實際電視墻的樣子相符合，以便于直觀地進行電視墻控制操作。圖像解碼的同時，可以對聲音輸出、云臺、鏡頭進行控制，設定輪循解碼規則，可進行圖像抓拍、錄像等操作。

高清圖像無損大屏幕拼接顯示：傳統監控系統圖像在中心端上墻需要經過多個設備，從視頻分配器、矩陣、解碼器再到大屏幕拼接處理器，M60憑借強大的軟硬件性能視頻輸出板具備大屏幕拼接功能，能夠實現高清圖像無損拼接顯示上墻。

圖像預覽功能：通過客戶端軟件可實現視頻圖像預覽，支持多畫面分割，支持多畫面輪循預覽。圖像預覽時，可對云臺、鏡頭等進行遠程控制操作，實現圖像抓拍、錄像等功能。

集中存儲轉發功能：配置IP SAN實現數據的集中存儲和管理，M60可對存儲于IPSAN上的錄像文件進行流媒體轉發滿足客戶端遠程回放調用請求，同樣支持經網絡傳輸至視頻綜合平臺加以解碼，從而實現回放上墻。

存儲流：模擬攝像機及IPC視頻流，由視頻綜合平臺通過ISCSI協議，以文件塊的方式直寫到IPSAN存儲系統上。

實時流：視頻綜合平臺內部交換獲取前端實時視頻流，將實時視頻流轉發給各個客戶端。

回放流：客戶端向視頻綜合平臺發起回放請求，視頻綜合平臺根據文件索引信息查詢到符合條件的錄像文件列表，并進行排序從IPSAN讀取錄像片段。

結束語

平安城市系統經歷了多年的建設與發展，早期公安用戶基于對自身業務的理解建設系統多以模擬攝像機+矩陣為的數模體系為主，這套模數體系符合公安系統層級化的業務應用需求，應用多年系統成熟、穩定、可靠。但隨著視頻技術的不斷發展，SDI高清、IP高清、模擬高清各種新技術層出不窮，眼花繚亂，在如此眾多的新技術面前如何選擇非常關鍵。高清化是平安城市系統發展過程中的一條必經之路。由于平安城市業務需求與應用場景非常復雜，高清必然是多樣化的。如何幫助用戶更好地面對多樣化的高清，做出更好的選擇，這就是M60解決方案存在的價值。