海澜财富中心视频监控系统工程

丁 雷

(江阴职业技术学院，江苏 江阴 214405)

1 项目概况

海澜财富中心(下称中心)于近期建成投入使用，该大厦作为江阴市地标建筑之一，位于城市客厅CBD核心位置，是一座超5A甲级写字楼。该中心由一栋主楼与一栋辅楼构成，建设与管理均集中使用了目前世界上较为先进的技术，大厦外幕墙采用与世界第一高楼哈利法塔相同的单元式幕墙技术。

该中心地下3层，主楼地面55层，辅楼地面4层，主楼顶层带直升机停机坪，3-22层为低区层，23-45为中高区层，46-55层为高区层，其中55层为总裁行政中心，10、25、40层为避难层。主楼大堂层高12.2 m，标准层高4.2 m，总高度为258 m，建筑面积22万m2。本文主要介绍其视频监控系统的设计与施工。

2 系统设计

该中心建成启用后，除一部分作为海澜集团(中国民营企业500强名列31位)自持使用外，还会有大量的国内外知名企业及金融、保险机构入驻。无论是业主，还是政府相关部门，对该中心的安防都提出了较高的建设要求，而且作为超高层建筑，结构复杂、功能多样，在视频监控系统的设计上与普通建筑也会有所不同。

2.1 设计要求

视频监控作为该中心安防系统中的重要构成部分，要充分体现出智能性与先进性，保障清晰、高精度的音视频信号采集，可实现远程控制，并要和安防中的相关子系统形成联动，设计标准需符合公安部《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》(GB /T28181-2011)要求，并满足当地公安主管部门的相关规范[1]。

2.2 设计思路

该系统根据技术要求及实际应用特点，采用全高清、网络化、智能化设计方案，总控中心设在大厦一层安保中心，进行集中管理与使用控制，分控中心设在避难层。前端使用网络高清摄像机，对中心及周边的所有出入口、重点区域进行全覆盖，系统传输使用6类双绞线、光纤及交换机组网方式，存储管理采用数字高清集中存储，画面显示使用高清解码器输出至拼接墙并辅以桌面显示器，具备智能图像分析、报警联动、远程控制及信息查询等功能，系统结构如图1所示。

图1 海澜财富中心视频监控系统结构

3 系统构建

3.1 前端

3.1.1 设备选择

前端摄像机均采用分辨率为1 080 P全高清及以上的宽动态、低照度网络摄像机。高清摄像机能够提供更宽广的覆盖面和更高分辨率的图像，增大画面内容与细节的信息量，这是进行视频智能化分析的基础，支持H.264及H.265编码，根据不同场景功能使用及监控对象的设置地点，有球机、半球、枪机等多种形式。

室外摄像机均采用最低照度0.01Lux及以下的星光级产品，部分辅以红外补光照明，并具有透雾功能，最大程度满足各种条件下的高品质监控要求。由于室外摄像机易受风吹振动影响而产生画面抖动，因此还使用了陀螺传感器技术，以获得更为稳定、精确、清晰的画面。

大厦内自然光不足，使用了光控等智能化照明，因此摄像机均采用星光级产品，成像传感器为背照式COMS，可使光线通过透镜后直达感光层，提高了成像灵敏度，再通过适当调节增大光圈，保障通光量，并采用软件优化帧间降噪技术，减低噪点对图像细节的覆盖，保证低照度下成像的清晰度。

大厦中走廊过道多为纵向场景，由于纵深较长，监控容易出现画面不全的情况，因此在这些场所选择了支持竖屏模式的摄像机，可将原16：9显示的图像格式旋转90°，转换为与实际场景更加符合的9：16画面进行显示，有效提升了监控覆盖区域。

3.1.2 布点设计

该中心结构复杂，依据业主需求及政府相关管理部门的评审要求对室内外进行了全方位视频监控布点设计，按业务使用要求分为三类。

一类点是最重要的监控区域，如广场、大厦及地库的出入口、直升机停机坪、水域等，对监控信号的画面质量、传输延时及存储安全要求最高。二类点如室外广场、室内大堂、电梯等处，区域内人群密集，因此对画面质量要求也较高。三类点为一般性的走廊、通道等[2]。

中心在东、西、北三个方向上设有城市道路出入口，每个出入口均设置一台31倍光学变焦，朝向道路方向的高清快球，数据与公安联网，作为道路延伸治安防控使用，使得该中心的出入口人员车辆信息能够和城市治安监控无缝对接。朝向每个出入口设置带人脸、车牌抓拍、比对的摄像机，数据与公安联网。此类摄像机利用CPU与GPU的协同计算来实现动态调配资源和智能化分析，将场景中的行人、机动车及非机动车进行分离，自动提取视频帧中人体与车辆的细节特征，并对相关参数进行结构化描述，提供研判基础数据，再结合后端智能视频分析服务器对各类信息进行分析研判。其余部分按小于50 m一台摄像机的要求，对道路、广场、水景、停车位等区域进行全方位监控。

在主(辅)楼的所有出入口处设置摄像机，入口照进，出口照出，高度与角度保证能清晰显示人员的面部、体貌特征及活动情况，主楼大堂高度达12.2 m，因此在室内除了安装全方位覆盖的枪机外，还装有多台变焦球机，配合枪机使用，以实现细节观察的功能。

在各楼层的出入口，包括楼梯间和电梯厅，均安装朝向室内的高清摄像机(避免逆光)，各楼层走廊等公共区域也进行摄像机全覆盖，所有电梯进行摄像机覆盖并加楼层显示。

主(辅)楼顶层平台所有出入口摄像机均与双鉴探测器形成联动，有人进出时，探测器报警，该监控点画面在拼接显示屏上弹出显示，提醒工作人员进行查看。楼顶的直升机停机坪及电梯间、风机房、冷却塔、消防水箱等设备处也均加摄像机覆盖，防止事故及意外发生。

地下停车场分为三层，有两进两出四条车道，道闸采用车牌识别系统，摄像机具有抓拍车牌与司乘人员，车辆信息前端比对功能，能够识别车型、车牌、车辆颜色等信息，数据与公安联网。行车主干道每隔30 m设置一台摄像机，确保道路全覆盖，每层坡道连接处有较长距离转弯，是视频监控重点区域。地下室配电间、水泵房、空调机房、风机房、弱电机房等处出入口与室内也进行摄像机全覆盖，安装时不允许贴靠墙面，防止被大型车辆遮挡。

3.1.3 POE

该项目中摄像机供电均采用POE方式。这是一种在现有以太网布线基础架构中不作任何改变，为基于IP终端进行数据信号传输的同时，再为设备提供直流电源的技术，能够保证在结构化安全布线和网络正常运行的情况下，有效降低工程成本。标准的五(六)类网线中有四对双绞线，但在10 M与100 M的BASE-T数据传输中只使用了其中两对，因此可以利用空脚，或者通过隔离变压器中心抽头将电压加在信号脚上，提供电源，如图2所示，电源提供设备只能按照一种方式供电，但电源应用设备要能同时适应两种供电方式。

图2 POE供电原理

摄像机采用以太网供电，将电源与信号采用同一根电缆进行传输，系统组网快速灵活方便，后期很容易实现平滑升级。由于减少了光纤收发器等设备及终端电源和供电线路，有效降低了单点设备及人工建设成本，并消除了电源漏电、电涌、过载等隐患，在管线敷设过程中也节约空间，并且设备安装位置可更灵活进行设置与调整，前端设备通过SNMP网管协议可方便实现远程参数配置、使用控制、运行维护等操作管理。

电源由总控中心内UPS输出，摄像机供电由接入层POE交换机提供，大厦中每三层设置一个机房，为就近设备提供信号接入汇聚及电源，在超出PoE交换机供电范围以外的摄像机，采取PoE延伸器级联方式实现对接，交换机能自动识别并支持IEEE802.3af及IEEE802.3at两种高低功率以太网供电标准，结构如图3所示。

图3 POE供电结构图

3.2 信号传输

该系统网络布线严格依照《综合布线系统工程设计规范》(GB 50311-2016)设计执行，通过对前后三级带宽的计算，所有传输节点按实际带宽≤45%传输带宽来留足余量，确保系统信号高质量的采集和传输，控制平台的流畅使用，并保障信号的网络安全。

室外及地下停车场部分摄像机到交换机的信号传输距离超过了100 m，信号通过光纤收发器经交换机接入后用单模光纤直接输入监控机房核心交换机。中心内大堂、楼道、电梯厅等处摄像机与相应机房内接入交换机的距离一般均在100 m正常传输范围内，采用六类低烟无卤非屏蔽双绞线。

室内摄像机经接入交换机、汇聚交换机，再接入核心交换机。接入交换机使用设有千兆上联光纤模块的二层交换机，设置在每三层一处的机房内，作为信号接入点。机柜内配置安装RJ45铜缆配线架与单模光缆配线架，六类跳线按该机房所接入的摄像机数量进行配置，光纤跳线按每间1收1发进行配置。汇聚交换机设置在避难层分控中心内，楼层交换机之间级联采用光纤，将信号处理后送至总控中心内的核心交换机，总控中心的服务器及存储设备直接接入核心交换机，服务器至交换机采用六类双绞线。总控中心的流媒体转发服务器汇聚从前端传来的数字化视频流，并将录像文件进行存储，同时转发给浏览客户端进行图像实时切换、浏览、显示及录像回放[3]。

3.3 存储

为满足超高层建筑视频监控要求，信号存储实行分层多中心分布模式，部分信号在避难层分中心进行分布存储，同时再将信号传送至总控中心。数字高清视频监控信号经压缩后存储容量一般单路1 080 P为4 G/H左右，该项目有八百多路信号需要存储(大于30天)，容量需求巨大，达1PB以上，对存储数据的完整、及时、恢复、冗余均提出较高标准，要求能进行高速、高效、安全的大容量并发数据读写。

该项目采用视频管理服务器加磁盘阵列集中存储的方式，来构建一个大容量、稳定、高效、统一、扩容简便的存储系统，有利于数据的安全保存及统一管理与调用。集中存储通过数据冗余保护，硬盘热备份等技术极大提高了数据稳定性与安全性。并且IPSAN支持互联网小型计算机系统iSCSI接口，数据以二进制块形式写入，读写存储效率具有明显优势。

IPSAN存储系统在基于底层磁盘的基础上，依靠独立冗余磁盘阵列技术(Raid)来保障对数据的保护，常用的Raid5只允许一个磁盘组中1块硬盘的损坏，而且数据重构时间较长，本项目中使用的IPSAN采用了新的Raid技术，硬盘容量从传统的N+1升级为N+M(1≤M≤N)，支持硬盘直接插拔的动态扩展与容量缩减，确保系统在只剩1块硬盘的情况下仍可以读写，在发生掉盘情况下，对后续写入数据仍具备容错功能。硬盘一旦损坏，可自动进行数据重建、冗余恢复与配置。

IPSAN的存储架构能发挥出服务器和存储设备的最大功效，数据调用查询迅速，使得服务器和存储的扩容都变得简便，而且转发与存储的分离可以降低平台对服务器的负担要求，视频数据存储与调用如图4所示。

图4 IPSAN存储信号流程

存储硬盘选用专业级监控硬盘，使用标准6 Gbps高速传输SATAⅢ接口，采用AllFrame4KTM技术，增强对ATA串流命令集支持，减少视频信号帧丢失和串扰，改善数据流的记录与回播，具备高速读写速率，支持64路监控信号同步读写，可满足多路高清存储的读写要求[4]。

3.4 显示控制集成

大厦安保中心应用综合管理服务平台，采用集成的方式对视频监控系统进行集中统一显示、调用及控制。一是设备控制的集成，包括显示设备、操控设备、外围设备的自动化及智能化统一控制与管理，如解码显示、故障检测、温度测控、联动报警等。二是应用系统的集成，包括系统的远程访问、预案管理、区域控制及安全保护等。

解码子系统支持网络编码、SDI、DVI、数字光纤等多种信号的输入，及HDMI、DVI等多种信号的输出，将视频解码、数字输入、屏幕拼接、切换控制等多种应用在客户端进行一体化控制，实现实时(回放)解码上墙、轮巡显示、联动输出、报警弹图等多种功能。

电视墙采用3×7，49寸1.8 mm拼接间隙，视角可达178°的超窄边框全高清高亮液晶显示单元，每台可做多路分屏显示。

视频综合管理服务平台通过数据层将视频监控、访客门禁、防盗报警、电梯控制、智能停车等多个子系统的硬件设备接入进来，再通过基础平台对各个系统进行基于软件框架的系统集成和业务应用开发，再通过业务实现层对各子系统进行权限控制与功能配置，最终通过业务表现层经浏览器进行访问操作，系统架构如图5所示，业主可根据自己需要进行相关业务配置与整合，从而实现资源、数据、用户、权限的统一。

图5 综合管理服务平台架构

4 技术特点

该中心作为超高层建筑，规模较大，从管理成本及智能安全角度出发，视频监控系统作了多方面的新技术应用，以保障该中心的安全运行与管理。

4.1 智能化应用

该中心使用了大量智能型前端摄像机，配合综合管理服务平台，通过提取人、车、物的多重特征信息及事件检测对一些行为规则设置智能分析，如移动侦测、区域入侵、非法停车、物品遗留、人流统计、人群聚集、徘徊检测、视频丢失等，对一些异常行为进行快速检索，发出预警，实现视频的智能化应用。

4.1.1 客户端

客户端用来实现用户与服务器间的信息交互，获取系统中的实时信息，通过流媒体技术，客户端将服务器转发来的视频信号进行解码播放，并可通过相关协议进行定位、识别、追踪及预(报)警。智能化信息处理模块包含分析设置、监控计划及实时视频播放，如图6所示。

图6 客户端智能信息处理模块

分析设置模块是视频智能化信息处理的重要组成部分，包含标定、预警设置及目标行为分析设置等子模块，它将采集到的视频信号进行分析与处理后，产生对应的预警及相关报告信息，分析参数存储在中心服务器内。

标定是为了提升视频信号智能化分析的准确度。预警设置主要用于各类情境及环境下的=类型(室内、室外、白天、黑夜的情境组合)、目标类型(人、机动车、非机动车等)及预警分类(警戒线、区、方向等)参数的设置，这些参数可结合在一起进行预警设置。

目标行为分析主要区分目标的正常与异常行为，如徘徊、摔倒、聚集、快速移动等。这是视频分析的关键步骤，包括将画面中目标物体提取出的目标检测，根据目标物体轮廓及运动特征进行的目标跟踪，及结合目标检测、跟踪结果、报警信息对检测对象进行的行为分析。

监控计划模块是针对监控对象及场景变化，设计出多种视频分析方案，如一次性计划、周期计划、默认计划等，来确定符合要求的分析方案。实时视频播放模块中多点传送接收，视频解码与渲染是用来实现将服务器转发过来的视频压缩包进行组包还原、解码及渲染播放[5]。

4.1.2 服务器

服务器是用以实现客户端与监控终端之间的信息与数据交互，分析单元依据采集到的各类视频信息进行多种方案的技术处理，并将压缩过的视频数据通过RTP协议传送至客户端，再进行组包解码与视频播放，对非正常行为发出预警，分析单元、服务器及客户端之间的信息传输网络结构，如图7所示。

图7 智能化处理网络信息传输结构图

4.2 联动报警

该中心结构复杂，进出人员众多，除利用视频信号的结构化做智能分析外，还将安防及消防中的报警系统与视频监控系统进行了联动设计，当出现报警信息时，可立刻提供报警防区的视频监控画面，同时启动相关联动设备，协助工作人员迅速作出正确有效的判断与处理。

报警联动系统通过轮询总线防区方式能够实现门禁、入侵、火灾等多种报警响应，结构如图8所示，当某防区的探测器被触发时，报警信息经过地址模块传送给报警主机后，产生视频联动信号，一路经报警网络模块至管理计算机可进行防区电子地图、详细报警信息等显示记录，一路经视频联动模块输出至报警扩展单元，信号送入视频矩阵处理后将报警防区的现场监控画面传送至电视墙并进行弹屏显示，报警信号同时经报警主机通过继电器或接触器来开启公共照明及相关报警联动设备设施。

图8 报警与视频监控联动结构

5 结语

作为超高层建筑视频监控系统，对图像的清晰度、系统的扩展性、功能的集成度都有着极高的要求。项目的设计与施工需根据建筑规模与构造，用户需求及投资情况，合理选择构建专网，简化系统结构，优化信号质量，提升管理水平，运用管理平台将各安防子系统有机结合、依序管理、信息互通、资源共享、协作联动，实现人、车、物、事的可视化综合管理，确保中心的正常、安全、高效运行。