浅谈高清监控在智能建筑中的应用

    以下是一篇海康威视针对高清监控在智能建筑领域中应用的技术文稿，与大家分享。

　　一、何谓“高清”

　　对于视频监控而言，图像清晰度无疑是最关键的特性。图像越清晰，细节越明显，观看体验越好，智能分析等应用业务的准确度也越高。所以图像清晰度是视频监控永恒的追求。衡量图像清晰度的标准是分辨率，单位是像素。这个值越大，图像越清晰。所谓高清、标清，差异也就体现在这里。两者之间的分界线就是百万像素或720p，达到百万像素或720p的就是高清。 (1)1080i格式，是标准数字电视显示模式。1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，16:9，分辨率为1920×1080，隔行/60Hz，行频为33.75KHz。 (2)720p格式，是标准数字电视显示模式。750条垂直扫描线，720条可见垂直扫描线，16:9，分辨率为1280×720，逐行/60Hz，行频为45KHz。 (3)1080p格式，是标准数字电视显示模式。1125条垂直扫描线，1080条可见垂直扫描线，16:9，分辨率为1920×1080逐行扫描，专业格式。

　　二、高清监控的优势

　　无论是从分辨率、显示效果还是流畅度来看，高清都比标清更有优势。从分辨率来看，720p的分辨率是CIF分辨率的9倍、1080i/1080p的分辨率是CIF分辨率的20倍，在同样的显示环境下，高清会清晰得多。从显示效果来看，高清既支持大屏显示，又支持16:9宽屏显示，可以大大增强用户的观看体验。从流畅度来看，高清支持更高的帧率，比如720p和1080i/1080p都可以支持60帧/秒或60场/秒，其图像流畅度比标清要高一倍。所以，高清监控是监控行业发展最主流的趋势之一。对客户而言，高清只有在包含了前端、平台、存储、浏览、显示等各个环节时才有意义。因此，要实现真正的高清监控，必须从视频源的采集、视频信号的编码压缩、视频信号的传输、视频的浏览、录像文件的回放等环节全面支持高清。

　　三、高清监控在智能建筑中应用

　　☆前端

　　在此前，智能建筑行业多是采用摸拟系统，相对于这些传统的闭路电视监控系统，高清摄像机无须同轴电缆、无须庞大的视频分配器；安装所需设备少，可大幅减少线材，从而大幅降低工程成本；同时，高清网络摄像机是利用宽带网传输图像，非常廉价，可充分利用网络资源，增强监控范围的灵活性，并可利用网络更新软件，直接实现远端监控。

　　☆传输

　　监控系统传输技术主要有视频基带传输、光纤传输、网络传输、微波传输、双绞线平衡传输和宽频共缆传输等六种传输方式。每种技术都有其自身特点及应用层面。在过去，由于光纤传输有着衰减小、频带宽、不受电磁波干扰、保密性好等优点，因此光纤专线传输曾经是解决长距离视频监控高速传输的最佳方式。随着网络技术迅猛发展，目前各种宽带网络层出不穷，除了企业自建的光纤专网达到千兆带宽，局域网也逐渐朝1000M、10000M方向发展。同时，各大运营商也在大力发展EPON、GPON光网，使得带宽达到Gbit以上。这些都为高清视频图像在网络中的高效传输提供了更好的载体，并使得网络传输也成为长距离音视频传输的另一种最佳选择。

　　目前，采集后未经压缩的高清视频信号有模拟和数字两种传输方式，模拟传输一般采用YPbPr分量传输，一路高清视频信号需要三根同轴线缆同时传输。数字传输一般采用DVI、HDMI或者HD-SDI传输，其中DVI或HDMI的传输距离只有几米，不适合用于监控传输，HD-SDI虽可以传输百米左右，但对同轴电缆的要求很高，线缆的价格也非常昂贵。而如果在前端就对高清视频进行高效压缩处理，然后通过IP网络传输的话，其传输成本与标清监控网络化传输成本相当。

　　由于高清视频在广域网上传输存在限制，加强带宽建设是解决高清传输和网络带宽问题的重要途径。此外，因高清占用了更高的网络带宽，在组建高清系统特别是大路数高清系统时，对于网络带宽的使用要精心设计。例如，100M以太网，实际上同时只能承载5~6路高清图像(考虑到以太网的碰撞侦听特性)，如果同一视频源有多个用户访问，占用的带宽会更大。因此对于系统设计、组播、转发等技术的使用就显得尤为重要。

拓扑图

　　☆存储

　　目前，安防系统中常用的存储方式有DAS直连、NAS网络硬盘和IPSAN等构架，其中IPSAN方式采用IP构架的以太网传输，具备良好的扩展性、共享性和较低的分摊应用成本，是目前大中型集中监控存储主要采用的技术之一。这些存储方式都是IT行业非常成熟的技术，存储介质也多半是采用IT上通用的数据硬盘，容量一般是TB级以上(按每路每小时数据量1G计算，1TB的数据硬盘大约可存储720P的视频图像1000小时或者1000路摄像机同时录像1个小时的数据)，现在2TB的数据硬盘也逐渐走入人们的视线。随着具体高清监控项目规模的不断扩大，大型高清监控系统PB级海量存储解决方案将得到普遍应用。

　　对于高清监控系统而言，高清视频存储的安全性要求也很高，特别是存储的视频录像回放的问题。视频能否回放取决于几个方面：

　　一，存储设备是否具有足够的混合读写性能，以保证存储可在大量高清视频写入的同时满足多路视频的回放。混合读写性能不足，不仅可能影响正常的视频写入和回放，严重时还有可能造成后续视频完全无法写入。

　　二，存储系统的安全性和稳定性，先进的RAID技术、高可靠的企业级磁盘可有效降低因为磁盘损坏而造成数据丢失的可能性，保证高清视频实时可用。

　　三，数据备份，重要场所的图像或普通场所的某时段重要图像往往需要有备份，以确保在一段时间内该视频随时可用。一般可在视频采集时同时保存到多台存储，或先保存单个文件，之后再复制到另一台存储等方式来实现。对重要视频文件的多重保存或备份是设计高清监控系统时必须考虑的问题。

　　四，平台软件媒体管理系统的有效性，主要是媒体管理系统后台的数据库结构设计。能否通过关键字，快速、准确、有效地检索到目标视频是媒体管理系统的重要指标，否则高清视频即使保存下来，也有可能无法检索到、无法用于图像调用和图像分析，那么图像存储就变得没有意义。

　　此外，智能分析和数据挖掘功能也在存储系统中充分体现其应用价值。以智能建筑项目为例，存储时间可由3个月或半年扩展到一年，加上前端监控点位的后期扩展，其需要的存储容量则更大。若加装智能分析模块与时间、报警触发存储相结合，视频存储所需要的空间将大大减少。在一些重要场合(如机场、海关)的出入口，也可将高清摄像机抓拍的人脸或车牌视频与后台存储数据库中黑名单进行对比，判断是否为犯罪嫌疑人或违法车辆等，若是与黑名单信息相吻合则进行报警并联动配套系统。

　　☆管理平台 面对智能建筑行业项目规模日益庞大和复杂、系统整合趋势越来越明显的趋势，一个强大的支撑调度软件必不可缺少，特别对于垂直集中的管理机制平台，授权管理（是否给某个用户具备操作权限）与级别控制（不同级别的用户具备不同的控制管理，操作权限）显得尤为突出。在软件架构上C/S结构和B/S结构各有所长，针对监控系统的不同需求可以按需选择。但是C/S架构的软件系统的功能应用可以做得更丰富，通信开销更少，建议以C/S结构为主。在硬件上，考虑到原有的投资和未来扩展的需求，硬件平台的高度整合和大集成功能也非常重要。例如是否同时支持摸拟和数字接入，是否同时支持高清和标清系统，是否支持智能分析功能，是否拥有完善的编解码功能，是否支持大规模组网……等。

　　☆显示 高清效果必须使用优秀的显示设备才能表现出来。后端的显示设备一般有CRT、LCD、PDP三种。而高清显示效果必须要使用大尺寸显示器才能表现出来，现在有采用拼接墙技术，比如在体育场馆、建筑群的大型指挥中心，大都使用拼接大屏。目前拼接屏中DLP最成熟，但LCD拼接墙也正在逐渐抢占市场，从清晰度来说，LCD完全可以满足1080p的使用要求。此外还有新的显示技术(如OLED高清屏)等都已将高清晰指标放在最重要的位置，而各类显示屏也都将16：9宽屏成为高清产品的定型规格。

　　譬如，DVI接口的传输完全采用了数字格式，保证了视频源到显示终端传输过程中信息的完整性，可以得到更快捷的传输速度以及更清晰的影像。再如HDMI接口，避免了DVI接口面积过大、不能传输音频等缺点，虽然HDMI最高传输速度小于DVI(DVI可达8Gbps，HDMI为5Gbps，最高画质的HDTV信号传输需要2Gbps)，但其支持八声道或单声道的数码音频传输，无需单独使用音频连接线。同时其连接线的长度也可以达到20多米(DVI线在8米以上就会影响画质)。与DVI接口相比，HDMI不仅拥有更高带宽和更高分辨力等特性，还能集视频传输和音频传输于一身，大大简化了线缆的连接。

　　三、海康威视高清监控整体解决方案

　　综上分析，要实现高清监控必须要有完整的高清监控设备和解决方案来实现。为了全面满足高清监控的需求，特别是针对智能建筑行业的高清监控需求，海康威视倾力推出了整体高清监控解决方案，完整的产品线涵盖至前端视频采集、编码、传输、存储、控制、解码输出，直至中心管理平台等，这些产品和方案已经在2010年上海世博会的众多标志性项目中得到广泛应用。

　　例如200万像素CCD高清网络摄像机，可实现200万像素高清视频图像实时传输；DS-9000系列混合DVR，兼有DVR和NVR的功能，可同时支持摸拟和数字接入，并可接入高清网络摄像机，实现高清录像和回放等；高清解码卡/器，支持高清解码；视频综合管理平台，完善的矩阵功能，同时支持高清、标清和网络IP矩阵，同时支持摸拟和数字接入，支持大规模组网、支持海量存储等众多功能……