某商业综合体安防视频监控系统设计浅析

关宝丰, 黄燕佳, 关劲飞

(1.深圳艺洲建筑工程设计有限公司, 广东 深圳 518000;2.深圳市建筑设计研究总院有限公司, 广东 深圳 518000)

0 引 言

安防视频监控系统主要由前端摄像机、传输系统、存储管理系统及显示控制系统组成[1],管理中心各硬盘录像机可实现对监控区域内的视频进行管理且具备视频转发及本地存储等功能,并可进行本地视频预览及录像回放等操作。本文以某商业综合体项目为例,浅析上述安防视频监控系统中前端摄像机、传输系统、存储管理系统及显示控制系统的设计要点。

1 项目概况

本项目总用地面积为25 826 m2,总建筑面积为121 240.94 m2,地上6层,地下2层,最大建筑高度为31.7 m。地上功能主要有:大型商业购物中心、儿童中心、美术馆及配套设施等;地下室2层,用途为精品超市和少量零售、平战结合的人防地下室及设备用房、停车库。

2 商业综合体项目安防视频监控系统

商业综合体项目人流量多且复杂,加之建筑形态复杂,容易形成较多死角,在对前端摄像机的选择上,以采用高清数字产品为主,安装位置需确保监视范围不遗漏重要区域。系统建议采用主流的全数字网络监控系统的先进技术与产品,采用的产品均应严格遵循国际通用视频编解码算法和网络传输标准协议,实现在网络系统上的图像传输和共享。同时应具有高稳定性、安全性、可扩展性及易用性,24 h全天候工作。控制室可通过监控电视墙或工作站查看任意图像,实现摄像机操作与控制。

3 安防视频监控系统

视频监控系统总体架构设计主要包括前端摄像机、传输系统、存储管理系统及显示控制系统,不同组成部分依靠网络传输实现数据互动交换,共同完成视频监控系统的整个操作流程。

系统组网模式多样和功能多变灵活,能满足不同监控场所单元的业务要求,并支持设备后期扩展和二次开发,具备灵活性和可扩展性。其中,最重要的是能实时监控和记录各个监控单元内所发生的事情,这是监控系统最为重要的实时性功能。

前端摄像机可根据场景功能需要,配置各类型摄像机,采集到视频信号后转换成标准格式的音频格式网络数字信号,并以网络作为媒介进行传输。

前端摄像机与交换机之间的数据交互连接方式可以是光纤收发器的点对点光纤接入方式,亦可以是直接接入交换机方式,两种方式均是将前端信号通过智能设备专网汇聚至控制室的核心交换机。

采集到的视频图像集中存储在硬盘录像机中,解决了数据落地问题,采用视频存储设备和视频监控管理平台相结合的系统,进行时序切换、分组切换、关联切换、报警切换以及自动切换,实现全屏重点监视功能,并通过监视墙将监视视频实时显示。网络视频录像机连续地记录摄像机的数据,采用1 080 P等数据存储格式,同时应满足当地技防部门的要求。

系统设置专业液晶拼接屏,可对系统中任一摄像机的视频图像进行显示、存储、检索、回放,可以实现手动录像、定时录像、报警触发录像、画面异动检测录像,监控中心权限用户可回放系统内的任一摄像机的历史图像(时间可设),回放方式有逐帧、慢放、常速、快速、放大/缩小等。

3.1 前端摄像机

作为监控系统的视频源头,摄像机的选择对整套监控系统起着至关重要的作用。对摄像机的基本要求是:图像清晰真实、适应复杂环境、安装调试简便。

本商业综合体视频监控系统范围包括业态顾客出入口、中庭、服务台、电动扶梯、电梯轿厢、电梯厅、走道、楼梯前室、顾客出口室外、娱乐区域和游乐设备周边区域、重要的机房、主题活动区域、租赁商铺区域等。

建筑物与外界相通出入口处人流量较大、人员情况较复杂,应采用高清智能球型摄像机或一体化枪式摄像机。电梯轿厢内环境狭小且布线方式特殊,应采用电梯专用型摄像机。周界围墙因其特定场所特殊需求采用带红外入侵监测功能类型摄像机。电梯厅、地下室、室内通道等室内公共区域一般采用低照度/宽动态自适应摄像机。根据不同光线场景进行切换,在兼具低照度的同时具备抗逆光功能,应能看清出入人员的脸部特征及全貌,监视环境应有足够的照明。摄像机的安装方式应根据监视效果、安装位置、产品类型及性能进行配置设计。

前端摄像机选型原则如表1所示。前端摄像机设计原则如图1所示。

表1 前端摄像机选型原则

图1 前端摄像机设计原则

镜头焦距大小决定着可视距离及可视的角度,常用的镜头焦距有2.8,4,6,8,12,16,25 mm,焦距越小,可视角度越大,可视的范围越远;焦距越大,可视角度越小,可视的范围越近。

3.2 传输系统

视频信号的传输在安防视频监控系统中属于重要环节,其传输的质量及速度直接影响末端监控中心的查看效果。网络监控系统因其开放性好,可拓展性强,维护方便等优点,近几年在智能建筑中得到广泛应用和发展。

网络监控系统中最常用的传输介质是双绞线、光纤等。

目前,多数视频双绞线采用5类及以上基带,其具有价格便宜,布线简单,传输距离远等优点,但其对信号有着较大的衰减,故进行远距离传输时需放大补偿进行平衡。

光缆传输对信号的衰减远小于双绞线,这一优势大大地解决了远距离传输的难题,可达几千米到几十千米以上。无论是前端设备视频信号的存储,还是监控中心对前端设备的控制,均通过汇聚交换机进行传输完成存储及控制指令。

两种传输方式中无论是图像质量、传输距离还是布线成本方面,光纤传输优胜于双绞线。

根据本项目实际情况及监控系统的整体构架,分析以下各场景传输方式:

(1) 室外场所与监控中心的距离较远,且对监控中心信号有防雷的要求,宜选用光纤传输方式传输信号,可以避免雷电和静电干扰破坏视频信号的传输,保证视频信号可以稳定无误地从前端设计传输到监控中心进行存储和显示。

(2) 基于本项目纯网络架构的视频监控系统,室内视频监控器只需采用网线就近接入弱电间的交换机上,距离较远,超出100 m时考虑光纤传输。

(3) 当周围环境复杂,存在较大磁场干扰(如大功率电动机等)时,光纤传输是最佳选择。

前端摄像机建议统一采用UPS供电,UPS供电线路敷设至每个弱电间配电箱,通过变压后输出给前端摄像机。网络传输系统拓扑图如图2所示。

图2 网络传输系统拓扑图

3.3 存储管理系统

存储除查看视频监控实时画面外,安防系统仍须具有存储视频监控信息的功能。主要的存储方式有NVR、IP-SAN和CVR。

NVR在中小型项目的视频监控设计中应用比较广泛,对于商业综合体项目来说,NVR的短板大于其优势,存在前端监控点多、码流大、容量大等问题,而且大型公建视频监控系统存储方式需考虑其扩展性及易管理性,采用IP-SAN或CVR的存储方式比较合理,故本项目采用CVR存储方式。

IP-SAN通过网络交换机使得服务器和存储之间互联,性能仅次于CVR,不受距离的限制,一般可作为大型项目监控存储的选择方式之一。相比较NVR存储来说,IP-SAN一般会与流媒体服务器一起使用,流媒体服务器的作用是为了有效地解决多用户同时访问同一实时视频数据信息时对网络带宽重复占用的问题,充分节省网络带宽资源,有效降低网络阻塞的发生。

CVR存储方式采用视频流直接写入存储设备的技术,省去了存储服务器的成本,高密度的存储设备以更少的结构空间提供更大的存储容量,节省机房空间等其他资源,大大地降低了系统建设成本。当前端与数据中心网络异常时,智能补录功能更是成为一大亮点,此时前端摄像头继续保持录像功能,并将所记录的视频数存储到本地SD卡上,待网络恢复正常通信后,录像数据自动将完整数据回传中心CVR存储。同时,为保证回传数据不在业务繁忙时间段占用业务数据所需带宽,CVR设备可设定回传策略,选择在业务空闲时间进行回传。CVR补录视频流示意图如图3所示。

图3 CVR补录视频流示意图

GB 50348—2018《安全防范工程技术标准》中第6.4.5条的第七款中提到:防范恐怖袭击重点目标的视频图像信息保存期限不应少于90 d,其他目标的视频图像信息保存期限不应少于30 d[2]。

存储空间计算公式:单路实时视频的存储容量(GB)=[视频码流大小(Mb)×60 s×60 min×24 h×存储天数/8]/1 024。单路视频各分辨率视频所需容量如表2所示。

表2 单路视频各分辨率视频所需容量

3.4 显示控制系统

显示控制系统需实现实时查看各前端设备所记录的画面的功能,同时还需具备回放调取选定时段画面的功能,视频通过解码器解码后还原成高清数字信号,并显示在电视墙上。LCD拼接屏支持多种尺寸、多种拼缝类型、多种分辨率,具有丰富的接口(如可接收DVI、VGA、HDMI等各种信号),且无须拼控设备,可实现多屏同源信号无损自拼接,显然LCD拼接系统已取代传统的背投式拼接系统,成为主流。

本项目前端共设置542路摄像机,由于商业综合体项目人员流动的复杂性,为提高监控中心对现场情况的把控及响应能力,监视器总数约为摄像头总数的1/6。取单块屏幕切割为9个画面,故监控中心内大屏幕显示墙采用12块46″LCD拼接屏(双边拼缝3.5 mm)组合而成,其中主监视器不少于2台。单块屏幕尺寸:1 213.5 mm(W)×684.4 mm(H)×246.9 mm(D);组合尺寸:(684.4 mm×3)×(1 213.5 mm×4);单块屏幕均可根据显示需要切割为全屏、4个画面、9个画面、16个画面等。

GB 50198—2011《民用闭路监视电视系统工程技术规范》中第3.4.11条的第三款中提到:电视墙上的主监视器到操作人员的距离应是监视器屏面高度的4倍～6倍[3]。根据46″LCD拼接屏尺寸,电视墙至操作台操作人员距离2.8～4.2 m。监控中心面积为40～50 m2,当与消防控制室合用时,合用面积为80～120 m2。显示大屏正视及侧视图如图4所示。

图4 显示大屏正视及侧视图

4 结 语

安防视频监控系统是建筑电气设计及城市安全防范管理中不可或缺的一部分,也是物业安保人员管控项目的重要手段,充分了解整个系统架构及组网形式等是制定解决方案的先决条件。