试谈高清I摄像机市场

‘一、概述

当今，IP应用潮流向各个领域渗透，已经势不可挡，如何把握IP发展趋势，引入高清监控，逐渐成为各摄像机生产厂家、集成商以及业主关注的热点。本文通过对IP高清监控的技术分析、工程设计实践和存在问题探讨，希望能对各层面的安防从业者起到一定的启发和借鉴。

《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395-2007中已经对数字IP监控系统做了定义（4.0.2.4模式），“模拟摄像机增加数字编码功能，被称作网络摄像机，数字视频前端也可以是别的数字摄像机。数字交换传输网络可以是以太网和DDN、SDH等传输网络。数字编码设备可采用具有记录功能的DVR或视频服务器，数字视频的处理、控制和记录措施可以在前端、传输和显示的任何环节实施”。1

从中可以看到从前端到传输、到存储、控制均已实现数字化，从工程实际应用角度出发，这个数字化均是在IP化基础上实现的。在此架构模式下，我们在前端再引入IP高清摄像机，便形成一套完整的符合国家规范要求的IP高清监控系统。二、数字IP监控带来的好处1.

IP监控系统的优势是全数字化，可以方便的引进高清视频技术，只需更换前端摄像机即可。2.

IP监控系统前端还可以采用模拟摄像机＋DVS（视频编码器）形式接入系统，对于喜欢模拟机的用户，依然保留一份选择。3.

从目前来看，IP监控系统是实现高清监控系统架构的唯一途径。监控用高清摄像机，一定要采用编码压缩，不可能采用源码流输出（HD-SDI、HDMI、DVI、YPrPb色差），监控系统无法处理和传输不经压缩的Gbps级别的数据流。若IP监控系统不设高清摄像机，则视频效果、管理功能与当前的模拟摄像机＋DVR（4.0.2.4）模式基本无差别，甚至在使用和操控的便捷程度上尚不如后者。4.

对有特殊要求的用户，在IP监控平台上可以做智能视频分析。三、标清与高清的优缺点

本文中所属的标清、高清是引入广电行业的清晰度分类方法，PAL制下标清的理论分辨率为625线，去消隐后，理论值为575线。而高清，则是指720p或1080i以上的分辨率，从笔者个人角度来看，高清入门的分辨率则应为1920×1080p或者1600×1200p。标清又分为模拟标清和IP标清，高清全部为IP化的摄像机。3.1标清系统的缺陷1.

监控了全景，就没有了细节；2.

推近、放大了某个局部，则漏掉了对全局的监控和录像；3.

转到某一个视角，则漏掉了对其他方位的监控和录像；4.

模拟系统做视频分析相对较困难，成本较高；3.2高清系统的优势1.

全景＋细节同时监控2.

清晰度高（最低1920×1080p或者1600×1200p)看得清楚，不仅有清晰的宏观记录，还有清晰的微观细节，能作为取证材料3.

没有漏录、没有‘没看到’的时候（相对于标清球机的盲区）4.

一台高清摄像机可以抵得上多台标清摄像机的视角和像素，从某个特定的项目工程上来看，如采用高清机则可以减少标清摄像机的数量，相对的降低造价。3.3标清与高清对比

像素上的对比2可以看出，高清入门机型200万像素的摄像机，像素即相当于4CIF标清机的5倍，一台相当于5台。而500万像素的高清机更是相当于十多台4CIF标清摄像机。

实际图象上的对比

高清图象

标清图象3经局部放大后，高清拍摄的由于像素丰富，画面物体、人体特征依然清晰可辨，可以作为强有力的证据信息。四、IP高清系统的设计实践

下面我们结合一个实际工程案例，来探讨一下IP高清监控系统的设计思路，和设备选型原则。以某饮料生产企业为例，该企业厂区有5个车间，因自身对生产流程监控和生产过程对公众透明开放的需要，搭建一套IP监控系统。每个车间约安装50台IP高清摄像机用于对生产流水线的监控，车间外围通道、走廊、动力间、配电间等安装30台IP标清摄像机，每个车间就地设置一个分控中心。整个厂区设置一个总控制中心。4.1前端选择

由于车间面积非常大，生产流水线很长，要想对流水线做到全面监控，采用标清摄像机的话，需要安装非常多的数量才能全面覆盖，现采用高清摄像机，经测算需安装50台方可达到要求。且在车间良好的照明情况下，采用COMS摄像机，能得到非常佳的画面质量。业主要对流水线上的成品、半成品进行监控，防止产品在流水线上跳轨和震落，也防止工作人员的“监守自盗”，因此对监控画面的实时性要求非常高。针对这些现场条件和需求，我们决定选用200万像素1920×1080p的IP摄像机，其主要性能指标和选择理由为：?

分辨率：1920×1080，16：9宽频，能够提供比4：3更加宽广的画面，适合狭长的流水线监控，减少摄像机安装的数量。?

帧率：在1920×1080p下达到25帧/秒，保证图象的实时和连续性，能充分监视到流水线的动态情况。?

压缩方式：选用H.264压缩技术，在1920×1080px25fps达到2～4Mbps的平均码流；选用越低的码流，可以减少存储容量的要求，降低造价，提高经济性。?

镜头：选用300万像素的专用镜头，3～8mm手动变焦，自动光圈。300万像素镜头比普通百万像素镜头具有更高的分辨率，更加适合200万像素的摄像机；3～8mm手动变焦镜头，可以根据现场实际情况，灵活调节镜头的焦距，使摄像机画面更好地与流水线场地相匹配。?

传输接口：RJ45，100M以太网传输。?

供电形式：IP高清摄像机还可通过以太网POE供电，所有的连接线缆，只要一根超5类4对UTP即可。考虑到POE供电交换机造价比较高，为了降低成本，采用单独的电源线12VDC集中供电。因POE供电是属于锦上添花的东西，我们采用单独供电对摄像机的实际应用不存在任何影响，且采用低电压供电电源线可以与UTP网线共管敷设，无需单独再铺设管路。车间外围通道、走廊、动力间、配电间等其余部分，因监控场景不大，要求也不是非常高，采用常规的IP标清摄像机即可。IP标清摄像机技术非常成熟，选型和配置原则在此不再累述。4.2传输网络

IP视频占用的流量较大，监控系统单独建设了一套专用的网络系统，不与其他生产、业务用的网络合用，以免互相影响，专网专用。我们先来分析一下系统设备用到的以太网端口的速率情况，然后再根据各设备对速率的需求，配置对应的交换机端口。?

IP高清（标清）摄像机：每台1个100M端口，共50＋30＝80台，80个端口；?

DVS（视频编码器）：每台1个100M端口，暂无；?

视频服务器（做视频流转发和管理用）：每台1个1000M端口，共2个端口；?

存储设备：每台2～4个1000M端口，目前按2口算，共需2台，共4个端口?

电视墙显示用工作站：每台1个1000M端口，每台可单独输出4路画面，共4台工作站，可同时输出16个画面，需要4个端口；?

管理工作站：每台1个1000M端口，设2台，共2个端口；

可以看出除了前端采用百兆，后台管理和存储都是采用千兆端口。

高清IP摄像机的码流比标清的来得大，但随着压缩技术的发展，今年的主流H.264压缩技术，已经能够做到在下，码流为2～4Mbps，相当于4CIF(D1)画质512K～2M的2～4倍，与画质提升的倍率相一致。百（千）兆以太网端口理论速度为100（1000）Mbps，实际可用率为30～40（300～400）Mbps，因此每路百（千）兆端口可以承载10（100）路左右的视频流量。

考虑到TCP/IP网络内数据包的冲突、碰撞等不可靠因素，我们实际配置的时候还是留出余量，尽量降低端口（特别是上联端口）的流量负荷。一般配置采用48端口10/100M自适应带2口千兆上联模块的交换机作为接入层交换机，每个车间分中心配置2台即可，每台交换机各连接40台左右的IP摄像机。每台交换连接的高清和标清IP摄像机的数量应一致，以保持上传流量均衡。分中心配置了2台视频服务器、2台存储、4台电视墙视频工作站（接16个高清显示器）、2台管理工作站，共需12个千兆端口。需再配一台24端口千兆电口，2个万兆模块插槽的汇聚层交换机。

这样的网络架构就已经逐渐清晰：百兆接入、千兆汇聚，万兆到核心。实际上上联监控中心的链路只需千兆即可，什么原因？下面控制中心章节会进行描述。

一个分中心的网络拓扑图如下：4障上图学中实谨线表疯示百杠兆链寸路，灶虚线擦表示磁千兆樱链路判忌骆网络懂的物机理链秋路上剧采殿用超朋5类拣的综兴合布大线U顷TP顾，当艰然能个用6序类更窃好。姓分中怨心的细接入神和汇监聚在遍同一林个机升柜内筐，因岛此汇便聚与借接入时的连墓接直拼接采鸡用千专兆电借口即朵可，币无需烫再增序加光枯模块批。如危果接贿入交眠换机旱放在故场地第现场晴，则脱接入俯与汇迷聚可谢采用钓千兆但多模驱光缆酸连接痒。汇夕聚与惑核心揉连朽接最动好采结用万锹兆光硬纤。围因厂喘房较纷大，块某些商前端滚摄像本机距犹离接置入交菌换机鼓超过亭10换0米欧，则猴此段根的U炒TP笑链路冲改为舟4芯益多模萄光纤记，光枝纤两窜端用静10骡0M脱光纤院收发柜器，谨进行厅光电巩转换色。索疗陈传输阵网络厕小结喊：由营综合怎布线巴和网刮络交部换机绩组成部，小影规模蚀的项拨目只砌要设云二层核（接仓入与躺核心渣）即叮可，笔本系建统因申大规爽模较斑大，绿设计漂为三以层架贷构（状接入孝、汇张聚与丧核暮心）碎，系离统速绵率满走足百造兆接叛入、讲千兆蔬汇聚低、千燥（万部）兆适核心规。这条是非膝常成差熟的闹网络享架愈构，倘任何均一个刊有网缴络系绕统配缠置和闪实施株经验绕的工逐程师天都可皱胜任晒设计小。阅4.族3分糟中心永设计某昂衔视频盛服务渴器、峡存储击设备何、电陵视墙感、视帝频工俯作站仙均设尿置在摄分中溪心内欧。结4.唉3.胸1视鄙频服请务器懂困腹我们棉这里淡提到计的视滨频服向务器闭与厂喷家、校媒体秘提到雪的视足频服暂务器膝（D敬VS谁）不秩一样终，D埋VS可主要港功能茧是对质模拟博视频基的数皇字化朵编码蛮，我测们这捡里所盒说的帆视频峰服务急器主袜要是秩对前年端摄球像机萄发送围过来熄的视具频流左进行背封装世和转室发到单存储度设备胀上去成，同约时要桌响应策视频都工作骑站的勇回放净（实滤时和康录像顾）的沸请求刑，从岁存储悟设备田中取揭出确对应设路数咬的视后频流销，相储当于车是流肢媒体瓶服务殊器。川联冤受目屈前P印C架框构的趣CP推U总极资源锅限制磁，一饲般管啦理视吗频流葱不超墨过6修4路得，为狸了提框高系增统的甲稳定呆性，旋我们膝建议保每台饥连接直不超艇过5封0路炉。本麻工程遵我们背设置野管理庆的是蓝40杏路，规这样币大大虚的提冬高了率服务坡器的胜稳定窑性，菌同时桐也保侮证了爱其他每终端贯对服刑务器秩请求书响应移的及霉时性首。涨治舰服务烤器具植体选薄型上页应采姑用四吊核至废强处减理器床（2样颗）谜，2乓G以惕上的异内存凡。每量台服阴务器役上配臭置监撇控视欲频管糕理平啊台软泥件。恼伤孕服务碍器、封视频柄流及垫管理辫平台哑工作赏流程煤示意记图：活54.3.2存储设备

目前IP监控工程主流的存储采用IPSAN形式，每台存储通过2～4个千兆以太网口挂到IP网上，用于接收视频服务器转发过来的视频流。对于存储来说，我们最关心的是容量大小，因为这将关系到系统的总造价。下面来对高清和标清视频存储容量进行一下计算。

单路高清30天存储时间的容量＝3Mbps(平均码流)×60×60×24×30÷8（小b变大B）÷1024（M变G）÷1024（G变T）＝0.93T，为方便计算取1T容量。

单路标清30天存储时间的容量＝1Mbps(D1画质下的平均码流)×60×60×24×30÷8（小b变大B）÷1024（M变G）÷1024（G变T）＝0.31T，为方便计算取0.3T容量。因此每个车间按50台高清30台标清，存储1个月时间来算：加烦泥总容恢量＝框50来×1眨T+兼30踢×0感.3甲T＝助59裤T系四葵这个蚕59考T为姜全实幻时2辅4小席时录尚像的伞理论伯容量合，实厦际应仔用时辞考虑采到工荷厂放左假、宰生产优线检切修、秤夜间钞停工令、以逼及采逢用移夜动侦劣测录拢像等海策略精，实绩际容批量可脆以降秤低很读多，黄采用拼48籍T也蛮已经摊足够曲了。伶慈皱每个秆车间睡80碌路视雅频的条总流疯量＝子50下×3认Mb谨ps聋+3挤0×秀0.捞3M阁bp遥s=柔一五棋9M透bp扔s痰津害对于稻存储娱来说涨采用务2端禾口千被兆网坝络接漆口，纹对外遮可以肯达到味4G乔的双弟工速辆度，务存储含内部下磁盘涂读写惊总吞沈吐最捉大值或为4轰00神M，叹一个秋车间右分中史心全捉部往尊存储戴写的鸽码流区为一先五9秒Mb侄ps硬，这丰个数涌值对锋存储访来说狂是可惠以处唤理过边来的特，而乳且还脑有剩感余的忙带宽满来用遣于录你像回掘放（皮读的全码流车）。催议垃因为专存储协设备株造价偿较高题，合临理的搭配置谅存储范，得膝到一柄个更滨高的浇性价门比，篮是业控主所盆关心迫的，驼也是导每个傍设计句人员址所必乒须掌既握的滴。一寻般来暑说，禽存储猴设备述都有呆个最蜻大容字量（艇带扩伞展机嘱箱槽灾位时糕），说在我销们用观足最脸大容目量时奇候，挥存储牌主机柄造价响就能熔最大镰限度刮的摊压薄到屯每T饺硬盘屡的容局量上突。打么个比精方说女，一捏台2睡4槽以存储父，只喝配了叔1块软1T竖硬盘柿，那徒么这俗个存淡储单班位T芹容量茄的造蜜价是将很高聋的；骆而如暗果2技4槽钓位都梅用满签，那贪么每从T的删造价恰就将牢为很胳低了桂。赏脱皮在以瓦上我洋们分冤析总毙流量反和总勺存储萄容量谁都许缎可的逢情况蛾下，窑可用庄单台阻IP火S列AN裹存储场，采链用2请4槽西位主罢机加泊24猜槽位凉扩展屡机箱鸣，共仆48夹槽位纯。若秀采用欣目前俘主流淋性价浇比最朋高的归1T挖B容猴量S垂AT恰A盘矿，可薯得到汁48透T的木存储腹容量饿，若荷采用艰1.漫5T慨的S肌AT苍A盘摊，则泰可得蝇到7婆2T仅的容雹量。质4.杆3.及3分御中心盗的显香示与敬控制甘漫桨目前顽对高雹清视膝频来篮说，腿暂无辫现成爷的硬苹件解胃压的教解码笨器可旋用来狂直接帆输出机到电镰视墙鉴。因疗此主税流的竖做法开是，拳视频抹工作暂站上奔安装练客户苗端软贞件，贯利用白PC唯机内贿的高供性能摸显卡莫进行功解码焰输出仍到显胆示屏谅上。贝每台慧PC饲机安呼装2家块双得DV宾I（矿或H箱DM肌I）桃输出缸的高娘性能纵显卡钞，可吊得到熔每台喊4路乡独立刻的输悟出。纪我们言分中输心的父电视佩墙为树16瘦块高秒清显仪示屏伪，需柄要配堤置4钟台视辜频工胞作站敞。钉哥凯需要尊说明糟的是妻，P崇C机箱显卡谜每一激路输港出的惑视频右图像伏可以壤是单俭路，言也可传以是傲多画荡面分污隔的秘图像困，支叨持4秒、9直、1纱6最键多至误64园路。涌分中尖心电删视墙投的显乐示屏赏其中疯5台难用来筒显示开16猎分隔认画面害，使徒80祝路的降视频然全部育上墙凶显示寸，剩门余的吐11蜘台做棒单画广面固叔定或舍轮询辞显示食。黑乖政电视刃墙采学用1贿6：往9的找高清满10绑80币p专俊用4忧2”改PD粘P显更示屏防，以膝提高脂显示劈效果霸与稳列定性绢。该势高清班显示宽屏支身持复帝合视贴频、丝DV流I、游HD天MI熟、Y对Pr骑Pb膝分量乱接口舱，可财以显亭示各陕类信篇号源旧。委振陶由于泡习惯垫使然谷，普协通的万保安折值班辟人员哄喜欢需实用臣专用河的摇卵杆、什键盘幕，对数视频疼图象献进行准切换怖和控厉制，躺在此唯IP州监控俊的架苦构下劈，直粥接能跪实用眨的只尺有计锈算机猛的键割盘和盛鼠标圾，操衫作起扬来非辨常不宏方便员。因用此，膀为了装解决撑这个背实际校问题毙，我务们在变管理满平台丰软件签的支市持下注，配侦置了浊一套榆带U饲SB民接口诊的摇残杆键亏盘，炒以方深便操业作人暗员的幕使用席。墨快津在操锤作台帝上配饺置了哗一台构管理助工作氏站，煎可以政对本谷车间纺内安蛾装的照所有黑IP筹摄像圆机进聋行菜板单设田置，略对服宰务器禁、存策储设绿备进热行配坐置和古管理壤。管贩理工不作站榆还设泼置不犹同的握权限猾，以插便不晚同的议操作唯人员笔使用埋。认4.融3.民4与劳生产耻管理剥的结牌合布连舅本I俗P监佳控系绝统不纺仅仅晚是作穷为一坑套安唇防监月控系鹊统，倦而且醉成为怜了一往个生宪产管柄理的神辅助倦手段嘱。通强过本核监控滋管理故平台龟的开器放性栽接口写，对鞠生产会管理现系统魄（M倚ES拣）进政行二吴次开霉发对够接，拐在流挤水线猜发生险异常梢情况误时，世可以谢及时屯调用宫现场抓的视走频图淘像，霞若生混产线菌无人垒值守拨，则清可通拉过短宏信或逢3G年视频开方式握发送汪到管顿理人僚员的耐擦中，踢大大柴的提屠高了观生产洞管理钓系统烟智能炎化成蔽都。恭本项敬目中绞具体钻的二假次开朽发工婚作由荣生产摧管理摇系统田建设陆单位郊进行慨实施崖，我馒方负填责接筐口开爬放和踩协调氧工作共。登4.河4总疲控身制中欧心设餐计奸煌晃厂区握设一献个控彩制中真心，内对下壳面的贱5个膛车间郑分中馅心可粮以进假行全联面的鉴监控徐和管投理，嫩查看猛实时券图像练和调颜用录屈像资役料。离总控伤中心筋设有棕24乎块大据屏电炮视墙看，作软为全饿厂生狼产管瞒理的僚调度倚中心棒。政直判从前葱面的赌分中志心架吩构可沟以看请出，论每个麻车间樱的摄照像机砍视频诵码流洒绝大村部分象已经殖在本码地进岭行了界存储怒和实揭现了渔管理级，即瞒使总虫控制勺中心垮不运刊行也明不会肌影响焦分中迅心的蔬正常箭运转如。如网果总订控中避心不姜调用灾、查事看分榆中心终的视廊频，拾则总重控和旁分中左心之女间网灿络的雁流量晓基本准为0闲；若吨总控磨中心影要调床用下极面的等视频踏资料测，按柴单屏贪单路氧显示缠来计仅算，多最多阻为3液2路平，以在高清躺码流边为例愉最多子达3盒2×任3＝村96往Mb释ps底。鉴柴于此瞒，我怒们认姑为分汇控中翻心的列汇聚律层交满换机过到总对控的钩核心泪交换次机采罪用千乓兆链韵路即桑可，暖当然牵从长战远角称度来来看，奇布线犬系统粘是一言次性乳投资咬的，摆主干沿宜采到用万改兆光凯缆，铲但目胃前对宫于监很控系校统的榜应用资千兆搂速率鸣就够玩用了贵，这翼样也鼓可以圣降低育网络形交换弓设备凉的造够价，扩毕竟续万兆纲设备组的价册格还膏是比著千兆墙高许董多。亩何拴32烈路视虽频输低出，补配置冷8台贩4路璃输出担的视哨频工辱作站劳。另赚外再剥设置赵6台稻指挥参调度池工作份站，续可以召对任摄意路熊视频棒进行航监管乞、查弹看。6

全厂IP视频监控系统总拓扑图

控制中心还配置了一台备用的视频服务器和备用存储，可以用来在分中心视频服务器当机失效时候即时接管，将该分中心的所有视频码流切换到总控中心来，这时候汇聚至核心的千兆主干网络真正起到作用，单个车间分中心总码流前面计算过为195Mbps，在千兆网络中完全可以满足无阻塞。同时系统发出警报，提醒工作人员前去处理分中心服务器问题。核心交换机采用机架式千兆核心交换机，配置1块引擎，1块24口千兆电口板和一块24口千兆光模块板，背板容量大于所有端口全双工全线速下的总和。

大屏采用24块50”DLP拼接墙，3×8的排列方式，拼缝小于1mm。由于目前DLP性价比最高的产品为4：3产品，单块最大分辨率为1280×1024，对于单屏来说尚不能完全显示前端200万像素的1920×1080的分辨率，因此在输出时可以采用稍微降低画面分辨率，以满足显示设备的分辨率。若要点对点显示全画面，则可以通过拼接屏系统进行多屏漫游显示，3×8的DLP显示墙整体上可以达到10240×3072的分辨率。

如果以后16：9的DLP拼接屏形成主流，并价格合理，则全部选用16：9的1080p宽屏，显示系统可以达到完美的与前端摄像机像素匹配。4.5管理平台的选择

目前市面上能提供视频监控管理平台软件的厂商很多，有第三方的也有某硬件厂商配套的。一般来讲第三方平台软件走的是开放性的道路，全面支持各品牌、各规格的IP摄像机，对于业主和集成商来说，以这样的第三方平台为基础搭建IP监控系统显得非常方便，可以自由选择各具特色的IP摄像机品牌产品，整合到系统中去，而不惧各品牌产品不兼容、不能管理。支持IP摄像机产品越多的平台软件，应优先考虑。

我们也尝试过采用带有全套硬件、软件产品的某些厂家的解决方案，这是某些安防厂家自行设计开发的，对于自己的产品，整合得非常好，也有很多亮点存在（如ISCSI的应用），但只能接入自己品牌的产品，不能兼容或兼容很少其他厂家产品。而市面上有那么多各具特色的IP摄像机可选择，如松下的宽动态、SONY的低照度、PELCO的稳定性，我们怎能因为一个平台原因，将这些优秀的产品拒之门外呢？

开放——是IP时代的主流思想，IP监控系统的设计更应顺应这个思路。五、三种监控架构经济性分析

可能有些同行和业主还对IP监控系统不是很了解，认为IP系统造价投资一定很高，不是一般人所能接收得了的，但是我们通过这样的案例，并对三种主流架构进行分析，完全可以颠覆造价贵的概念。请看下表的分析此主题相关图片如下：7.jpg

从对比中可以看出，IP标清系统并不比模拟系统增加多少造价，在合理选择设备、精心搭配下还甚至可以做到造价更低。高清系统受制于摄像机本身的价位和存储、软件的造价，每路的造价尚不经济，但从可以代替5路标清或1台标清球机角度来看，造价并不高。

以上述工程为例，如果车间流水线不采用高清摄像机，覆盖同样的场地选用标清摄像机的数量会增加3～4倍，其造价同样会增加很多。

而在满足系统实际流量、存储容量的情况下，选择具有最佳性价比的配置和产品，则是降低IP监控系统造价的一个重