超大规模建筑的数字视频监控系统建设

杨通清，胡琦

超大规模建筑的数字视频监控系统建设

杨通清，胡琦

（上海建坤信息技术有限责任公司）

根据国家会展中心工程建设经验，分析了超大规模建筑的数字视频监控系统的安全需求，提出了511安全防护体系，据此对前端产品、网络架构和控制核心系统进行设计，并总结了工程实施经验，为类似的项目的建设提供参考。

【Abstract】According to their own experience in the project of National Exhibition and Convention Center ,the authors introduce the construction of a very large scale video surveillance system. In this paper, the safety requirements for exhibition hall are analyzed. By analyzing the architectural characteristics, the security system of the exhibition hall is proposed and expounded that contains the cameras、network architecture and control center. In the end，the author summed up the project implementation experience.

超大规模建筑；数字视频监控；技防监管平台

【Keywords】uper large building; digital video surveillance system; safety supervision platform

1　引言

近年来，中国的城市化快速发展，大型城市的超大体量标志性建筑不断出现。成都兴建了当今世界最大单体建筑——19×105m2新世纪环球中心，上海也有国家会展中心……。超大体量建筑功能复杂，运营中的安全风险极大，给安全管理带来巨大的挑战，亟需创新应用信息技术工具，满足安全、高效及优质服务的要求。

2　工程概况

国家会展中心位于上海市西部，用地面积 85.6hm2，总建筑面积约147×104m2，建筑高度43m（见图1）。工程要求立足长三角、服务全国、面向世界，以“一流场馆，一流配套、一流建设”为目标，汇全球的视野、展中国的精神，并充分体现以人为本、科学性、实用性和标志性的场馆建设理念。

国家会展中心的安保监控管理设置1个总控中心E1，3个办公区域分中心A0，B0，C0，1个酒店分中心D0。A0， B0，C0，D0的视频图像在分中心一层消防安保室存储并上墙显示，其他区域展厅和商业区的视频图像在E1消防安保总控中心集中存储并上墙显示。E1消防安保总控中心能任意调用所有视频图像。

为了确保国家会展中心的安全，整个项目数字监控点位布置了3500个，门禁点位设置了2400道，报警点位布置了1000个，并设置了电子巡更系统。确保整个国家会展中心主要位置全覆盖，安全上做到万无一失。

图1　国家会展中心总平面图

首先分析国家会展中心的安全需求，根据建筑物的格局，提出511安全防护体系，并对前端产品、网络架构和控制核心系统进行设计，最后实现了体系的目标。

3　国家会展中心“511”防护体系

根据多方的技术验证，以及国家会展中心的周边地理环境和建筑格局，设计形成了本身独特的“511”防护体系。“5”代表5道外围防线；“1”代表展厅的立体防线；“1”代表重点区域防护。其体系结构如下。

1）第一道防线：沿着国家会展中心建筑红线的21个大门和5个地铁出入口进行布置，以1个摄像头监视10m宽的标准配置宽动态枪机，并以球机进行辅助。

2）第二道防线：在北区室外展览区的四周布置了宽动态枪机和模拟球机，对20多万平方米的室外展区进行监控。为了对外来的车辆进行监控，在北边下客区和南边下客区的主干道设置了几十个枪机和球机进行把控。

3）第三道防线：国家会展中心有很多主干道，在这些主干道上，设置了头尾相连的枪机，不足的地方用球机进行辅助。可以很容易地对路面车辆进行跟踪监视。

4）第四道防线：在办公楼和展厅之间，展厅与展厅之间，间隔18m的通道，可以行车卸货。因此，每条道路都布置了6个摄像机，头尾相连，全方位监控。

5）第五道防线：每个展厅有几十个出入口，大小不一。18m宽的大门采用2个枪机把守，出入口兼电梯厅的采用2 个1080P半球把守，小门采用720P半球把守。

6）立体防线：展厅内高32m以上，因此要对展览设备和人流进行有效监控。采用了3层立体防线。第1层由出入口摄像机组成，第2层由8m高的8个球机组成，第3层由制高点的4～6个球机组成。这样，可以从上下、前后、左右进行全方位的监控。

7）重点区域防守：重点区域指的是展厅、F1、F2、F3的安检通道、E1核心商业圈。这些地方人流比较密集，采用了枪机把守通道，球机辅助监控的方式。

整个国家会展中心的设计体现了由外到内，由下到上的设计思路，力争能对这个超大型建筑物进行有效的监控。

4　前后端设备的技术规格与技术设计

4.1前端设备

根据国家会展中心建筑格局，在建筑对外出入口、地下室出入口、展厅出入口、室内主要出入口、楼层出入口、楼梯出入口、电梯轿厢、电梯厅等关键区域实行监控，视频监控系统能与其他公共安全子系统实现联动，提供有效的报警区域的图像。视频监控系统具有监视、控制和数字图像录像、控制等功能。摄像机技术规格见表1。

根据技术防范布点要求，整个国家会展中心设置了720P半球1674个，1080P半球198个，1080P枪机1090个，模拟半球114个，模拟球机161个。

摄像机的安装高度按照技术防范要求并结合现场情况实施。

4.2后端设备

在总控制中心（E1）和分控中心（A0，B0，C0，D0），分别放置中心管理服务器、网络视频存储服务器和扩展阵列、高清视频解码器、客户端、网络控制键盘。A0，B0，C0，D0分别设置4套视频管理平台，在E1设置3套视频管理平台（每套管理平台管理视频数量不超过800路视频，避免系统过于庞大）。这几套视频管理平台分别有管理各自系统的独立数据库，可以单独管理各自区域；同时，总控中心可以通过联网功能，实现父子站点管理，实现父站点浏览子站点的实时图像和历史视频。

表1　摄像机技术规格表

我们使用了27台HUS-NVR-7200A和86台HUS-NVR-EC16。采用Raid5+Hotspare方式，硬盘损耗按照8%计算，共使用了1808块3T硬盘。另外，配置了1台HUS-NVR-7200A作为NVR 的N+1冗余，配置了2台HUS-IPSSTM流媒体转发服务器作为“热点”状态下转发使用。

采用中央集中化的架构。所有相关配置数据都将被存储在中心VMS数据服务器。其他的所有服务和应用，如VMS数据服务器、网络视频录像机和客户端，都将从中心数据服务器上读取相应的配置数据。

5　监控网络架构组成

为了提高整个国家会展中心网络传输速度，采用2层网络架构，220个弱电间接入的交换机采用双链路链接至核心交换机，并按建筑物理格局分割成不同的VLAN，每个VLAN控制在255个摄像头以内，防止出现网络风暴。中心监控网络架构见图2.

4个分控和E1总控都是采用了双核心交换机，各自对管辖区域内进行数据交换和管理。

图2　国家会展中心视频监控网络架构图

图3　总控中心操作界面效果图

6　集中核心控制系统与技防监管平台

总控中心采用1台数模混合矩阵统一管理和显示，支持模拟视频输入与IP视频输入，解码格式为H.264，支持数字、模拟视频统一解码并通过HDMI接口解码上墙；支持IP视频1/4/9/16画面分屏显示，并提供控制球机、运行系统巡视和成组切换等功能。总控中心操作界面效果如图3所示。

混合解码切换矩阵把系统中所有模拟和数字的管理平台无缝结合起来，进行统一权限、统一资源、统一编号、统一管理，实现数字式视频矩阵管理。利用混合解码切换矩阵，可以将前端的任意一路摄像机信号切换到任意一路电视墙上，用户可以通过模拟键盘调用矩阵视频和网络视频，只需在键盘上输入目标视频源的唯一编号即可，用户可以通过同一个键盘实现全网视频的统一切换。

国家会展中心建设了技术防范监管系统平台，能接入至市技术防范监管平台，与上海安全技术防范监督管理平台相兼容，包括：

实时监测：自动监测技术防范设施及系统的运行状态，并根据监测情况对数据进行分类；

图像上传：定时截取并上传指定通道的图像或图片，以提供管理部门进行查阅、比对；

运行登录：通过验收、维保及操作人员对现场技术防范设施运行情况进行操作，给管理部门提供了解验收、维保及操作情况；

信息查询：各级部门或公安部门相关管理人员，可通过技防监管系统查询所管辖各区块技术防范项目基本信息、设备运行信息、图像图片比对、设备故障信息、维护保养信息等，并生成相应的报表，及时掌握本建筑技术防范设施实际运行和维护情况。

本监控系统经过内部开发和优化，能够很好地与第三方进行联动控制：可以接入市场上支持ONVIF2.0的比较常见品牌的摄像机，只要摄像机提供接口控制协议；

可以和VC模数混合矩阵连接，通过模数矩阵可以直接调用摄像机码流或者通过存储矩阵调用图像。

7　超大规模建筑数字视频监控系统工程建设的体会

超大规模建筑数字视频监控系统工程建设具有很大的挑战性，主要是功能区复杂、终端设备数量多面积广、工期紧。经过国家会展中心的深化设计和施工，我们对建设超大型安防系统有深刻的体会，总结如下。

1）需要成立专家组。专家组由行业内经验丰富的人士组成，在初设阶段、设计阶段、深化阶段、施工阶段、验收阶段进行广泛且专业的指导，可以让整个项目少走弯路，节约时间。

2）接受公安市局和分局的指导。由于项目特殊，为了避免项目建设出现缺漏或者与安防要求有偏差，此项目多次受到了公安部门的高度关注，因此也做出了相应的系统调整，避免后续进行返工。

3）分阶段预验收。由于国家会展中心建设体量大，国家会展中心会展计划又很紧密，如果完全建设好再开展，时间来不及。因此，国家会展中心进行了分阶段分区域预验收，把先期开展所用的区域先行建设完毕，投入使用，后续紧跟着施工。最后，在国际汽车展之前完成了建设任务。

4）以劳力换时间。由于国家会展中心建设时间很紧张，竣工时间无法调整，因此只能以劳动力换时间。

5）相关单位高度协同。国家会展中心体量比较大，由多家施工方承包了不同的标段，以及机房、网络、安防设备安装调试。随着各个建筑区域的施工不断进展，各方单位在业主的领导下通力合作，按时按质完成预定的进度。

同样，在具体的实施细节上，也有对策，详见表2。

表2　针对性工作对策表

8　结束语

超大规模建筑的数字视频监控系统的建设，必须根据建筑功能特点与运营安全需求，提出有针对性的安全防护体系，并将视频图像信号上传给上级，为智慧城市的管理提供基础。由于超大规模建筑的数字视频监控系统的规模很大，在建设过程中，更应重视工程的总体技术设计和多实施方的工作协调，才能保证项目的质量与进度。

Construction of Digital Video Surveillance System for Super Large Building

YANG Tong-qing, HU Qi

（Shanghai Jiankun Information Technology Co., Ltd.）