视频监控系统技术建议书

高清视频监控系统技术建议书

2016.02

书目

1.项目概述错误!未指定书签。

1.1.项目建设背景错误!未指定书签。

L2.项目建设目标错误!未指定书签。

1.3.项目建设原则错误味指定书签。

1.4.设计规范错误!未指定书签。

1.5.项目建设难点分析错误!未指定书签。

2.系统总体设计错误!未指定书签。

2.1.系统架构选择错误!未指定书签。

2.1.1.架构概述错误!未指定书签。

2.1.2.全交换技术及流媒体对比错误床指定书签。

2.2.系统架构图错误!未指定书签。

2.3.系统架构设计说明错误味指定书签。

3.前端子系统设计错误味指定书签。

3.1.前端采集部分设计错误!未指定书签。

3.1.1.前端性能设计错误保指定书签。

3.1.2.点位分布设计错误味指定书签。

3.1.网络传输设计错误!未指定书签。

3.1.1.视频码流传输带宽错误味指定书签。

3.1.2.网络传输难点分析以及解决方案错误保指定书签。

3.2.摄像机选型介绍错误味指定书签。

3.2.1.产品特点错误!未指定书签。

4.存储子系统设计错误!未指定书签。

4.1.系统概述错误!未指定书签。

4.2.存储系统分析错误味指定书签。

4.3.流媒体转存方式的弊端错误!未指定书签。

4.4.裸数据块直存原理错误味指定书签。

4.5.一秒不丢解决方案错误味指定书签。

4.6.存储容量计算错误床指定书签。

4.7.存储产品介绍错误味指定书签。

4.7.1.产品特点错误!未指定书签。

5.管理平台设计错误!未指定书签。

5.1.平台基本要求错误味指定书签。

5.2.平台主要组成模块错误味指定书签。

5.2.1.中心管理服务模块错误床指定书签。

5.2.2.数据库服务模块错误保指定书签。

5.2.3.流媒体服务模块错误味指定书签。

5.2.4.存储管理服务模块错误床指定书签。

5.2.5.存储服务器错误味指定书签。

5.2.6.报警管理服务模块错误味指定书签。

5.2.7.设备接入服务模块错误保指定书签。

5.2.8.联网服务模块错误味指定书签。

5.2.9.视频检索服务模块错误味指定书签。

5.3.平台基础功能错误!未指定书签。

5.3.1.实时监控错误保指定书签。

5.3.2.录像回放错误床指定书签。

5.3.3.综合查询错误!未指定书签。

5.3.4.信息公告错误味指定书签。

5.3.5.设备管理错误!未指定书签。

5.4.平台增加功能错误!未指定书签。

5.4.1.预案管理错误!未指定书签。

5.4.2.用户管理错误!未指定书签。

5.4.3.权限管理错误保指定书签。

5.4.4.网名各对■讲错误!未指定书签。

5.4.5.告警处理错误!未指定书签。

5.4.6.存储管理错误保指定书签。

5.4.7.告警管理.错误!未指定书签。

5.4.8.日志管理错误!未指定书签。

5.4.9.时钟同步错误保指定书签。

5.4.10.任务安排错误!未指定书签。

6.系统特色错误!未指定书签。

6.1.水平解析度高，实现图像高清楚错误!未指定书签。

6.2.H.264编码，节约存储成本错误!未指定书签。

6.3.网络自适应，保障录像实时流畅错误!未指定书签。

6.4.眩光抑制，保障图像不曝光错误!未指定书签。

6.5.夜间弱光环境，保障图像无噪点错误!未指定书签。

6.6.块直存，保障录像一秒不丢失错误床指定书签。

6.7.智能切片，实现录像快速检索错误味指定书签。

6.8.开放融合的系统平台，实现及第三方业务系统联动错误味指定书签。

1.项目概述

1.1.项目建设背景

处于长株潭三市中心结合点，从长沙、株洲、湘潭三市中心区动身，均可

在25至30分钟内到达。汇合湖南地区规模最大、经营品类最全的奥莱品牌直

营店，削减中间商环节，确保全年可享最低折扣；同时保证100%正品经营，让

您精打细算过奢侈生活；配套设施的一应俱全，更为人们供应吃喝玩乐购的一

条龙服务，拥有停车位3000多个。如今，已然成为长沙又一标记性建筑。

随着商场规模扩大，商场的安防工作日益重要，如何更好的对商场内的各

种工作做到更好的平安防范，建立一个平安购物公园，除了加强日常巡逻、保

卫工作外，视频监控将是一个特别有力的手段，可达到7*24小时巡逻的效果。

为提高保卫力度及进一步提高员工、客户人身平安及商户财产平安等，能

够对可能发生的事情进行事先预防、告警，已经发生的事务进行事后分析、查

证。商场拟先改造更换200个模拟监控点及新建一套标准、开放的高清网络监

控系统，并及之前模拟监控系统并行运用，从而实现区域的高清全覆盖监管。

1.2.项目建设目标

详细建设目标如下：

(1)商场现有1000个模拟监控点位，本次拟将其中200个点位模拟摄像机

改造更换为高清网络摄像机。

(2)新建一套高清智能网络监控系统，全部200个前端采纳200W像素高清

网络摄像机。通过高清视频监控系统来对商场区域进行事前防范，有效监管，

提高处警效率，并能够进行事后追踪处理。

(3)采纳基于技术网络的视频监控系统来建设系统，既保证整个系统的平

安，又能发挥网络无所不在的优势。

(4)全部监控点位接入现有监控中心，采纳作为存储设备，基于协议，前

端采集的实时视频图像，通过支持协议的网络摄像机，将监控图像干脆打包成

数据包采纳裸数据块的方式干脆写入盘阵。全部监控录像存储30天。

1.3.项目建设原则

本项目方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。

在采纳成熟技术和适用装备的基础上，充分考虑系统功能及性能的先进性和长

远发展，确保系统高效运行，实现资源共享。确保建成后的系统兼容性强、平

安牢靠、便于扩展和维护。其具有以下原则：

(1)先进性：在理念、架构、技术，设计等方面要具有肯定的先进性、前瞻

性，在充分考虑技术先进性的同时，尽量采纳成熟技术。

(2)平安性：视频监控平台是监控系统的核心组件，也是平安保卫工作的重

要手段，对平安性要求较高。因此在设计和实施过程中要充分考虑平安性管理，

保障接入的平安性、设备平安性、应用的平安性。

(3)可扩展性：视频监控系统是一个按部就班、不断扩充的过程，监控系统

平台充分考虑肯定时期内监控需求的发展和变更，采纳科学合理的结构，支持扩

展和集成，同时接口能够进行二次开发，满意后续的业务扩展需求。

(4)敏捷性：能够在包括管理范围、管理功能、管理数量、呈现方式等方面

供应敏捷、多样的扩展实力。可敏捷地设计、敏捷的前端接入。

1.4.设计规范

系统规划设计必需依据国际、国家和本地区的有关标准和规范进行。本设计

将依据和参照以下的设计规范和要求进行：

＞《平安防范工程技术规范》(50348-2004)；

＞《平安防范工程程序及要求》(75-94)；

＞《平安防范系统验收规则》(308-2001)；

＞《平安防范系统通用图形符号》(74-2000)；

＞《平安防范系统》(33334-2001)；

＞《平安防范视频监控联网系统信息传输、交换、限制技术要求》

(28181-2011)；

＞《民用闭路电视监控系统工程技术规范》(50198-94)；

＞《工业电视系统工程设计规范》(115-87)；

＞《音频、视频及类似电子设备平安要求》(8898-2001)；

＞《测量、限制和试验室用电气设备的平安要求》(4793-2001)；

＞《信息技术设备的平安》(4943-2001)；

＞568A,569A国际电子工业协会通信线缆、通讯路径和空间标准

＞11801结构化布线标准

＞协议标准

＞138182协议标准

协议标准

>10,100标准802.3,802.3U

＞《中华人民共和国通信行业标准》（926）

＞《电视系统视频指标》472-3

＞《电气指标标准》422485

＞《电子设备雷击爱护导则》7450-87

1.5.项目建设难点分析

在本次视频监控系统建设中过程中，需考虑以下细微环节，以保证系统牢靠

性和易用性。

1、合理的系统架构问题：

监控系统架构的合理性，保障了整个系统后续的业务扩展和稳定性，是否能

设计一种先进的架构采纳牢靠的技术，能保障录像一秒不丢失，能消退服务器

的性能瓶颈，即使视频管理服务器宕机也不影响视频录像的存储和上墙查看，

海量的数据检索能否达到快速检索和回放。

2.、监控摄像机的夜间监控图像质量问题：

监控系统点位分布于室内及室外环境中，在夜晚或光照条件不好的环境下，

如何保证监控摄像机获得到清楚可用的图像质量。

3、设备的环境适应性问题：

在防雷、防水、防尘和凹凸温环境、网络波动的适应性上，应当具备专用的

设计防护。

4、牢靠存储的问题:

存储系统是视频监控的核心部分之一，要求保证一秒钟的录像都不丢失，如

何通过合理的设计，保证任一秒钟图像都能牢靠存储，在浩大的存储数据面前

如何做视频数据的秒级检索。

2.系统总体设计

2.1.系统架构选择

2.1.1.架构概述

目前监控厂商主流的解决方案有“流媒体”和“全交换”两种架构。

流媒体架构对流媒体服务器架构下的软件、服务器设计提出了很高的要求，

特殊是在海量视频监控联网环境下，大容量视频访问和存储要求流媒体服务器

具备高牢靠集群设计，实现负载均衡。一旦流媒体服务器宕机，整个监控系统

瘫痪。

“全交换”架构和“流媒体”架构最大的不同在于，对海量视频的转发处理

由高性能交换机通过组播协议来承载，详细的说，则是由实时视频访问用户所

在的交换机来负责高清视频的复制分发，在主干网上同一路视频只占用一路带

宽，交换机的整体架构在牢靠性和分发效率上要远远高于流媒体服务器架构。

2.1.2.全交换技术及流媒体对比

全交换技术及流媒体对比如下:

流媒体全交换加媒体全交换

通过流媒体服务器完成媒

体流的复制分发及转发功

能。

干脆利用交换机完成媒体流复

每台流媒体服务器的转发

制分发及转发。

和转存实力在300-500M

交换机背板交换实力可达

左右，以6M高清码流计

6.12T,以6M高清码流计算，支

媒体流传算，支持50-80路，系统

持80万路，图像延时300以下

送码流转发性能依靠于流媒

码流交甚至更低。当远程多路访问时，

体服务器单机性能和数

换自动选择尽可能远的交换机进

量，简洁产生瓶颈，且图

行数据复制分发，显著降低主干

像延时大。当远程多路访

网络带宽压力，节约用户投资。

问时，对主干网络带宽要

求高，带宽租赁成本高，

用户投资巨大。

受方案架构限制，转发采通过背板交换，每路用户独享带

图像流畅

纳共享模式，同时阅读的宽，多用户访问时实时图像仍旧

度

用户数越多，实时图像的清楚流畅，延时300以下甚至更

延时越大，流畅度变差。低。组播技术是解决大规模系统

中多用户并发访问的关键。

通过媒体服务器转发的存

储码流和实时预览码流必用户可依据需求敏捷独立设置

需一样，造成录像需求和存储码流和实时预览码流的编

双码流支

实时预览需求相互制约，码格式、码流大小和传输协议，

持

无法兼顾，折中性质的方实时图像清楚度最优的同时，提

案造成图像效果不能达到高录像牢靠性，节约磁盘空间。

最优。

转存：视频流通过服务器直存：采纳端到端的方式把视频

转存，一旦服务器故障就图像干脆写入存储设备，不须要

会造成录像停止，该服务经过流媒体服务器转存，即使管

存储方式器也是整个系统最大的瓶理服务器故障，录像也不停止。

颈。块存储：采纳数据块方式存储，

文件存储：基于文件的存平安性更高，同时支持秒级回

存储

储，不支持秒级回放。放。

因为数据流须要定期进行

文件打包后才能存储，所

即时回放无文件打包过程，支持秒级回

以无法支持即存即看，须

实力放，即存即看。

要等待5-30分钟后才可

以回放。

因为数据以文件格式存

储，假如文件头损坏则文采纳块直存技术，将数据从前端

件内数据全部不行读取，以裸数据块形式干脆写入磁盘

数据平安数据牢靠性不高；当非法阵列，无文件系统所以在非授权

获得磁盘后可干脆读取回状况下数据无法篡改、无法干脆

放所记录的录像，数据平下载、无法读取录像。

安性不强。

产生文件碎片，运用时间数据流不经过文件打包处理过

越长可用存储空间越少。程，存储效率更高不产生文件碎

存储效率当存储数据量大、文件数片，磁盘存储运用效率持续保持

量多时查询时间很长、运高水平。录像支持秒级查询，瞬

用效率低。间定位取得所需录像。

以服务器为核心。以电信级交换机为核心，架构，

是一种折中方案，可以应将信令及业务承载码流相分别。

系统架构

用于不同带宽网络环境并专网搭建，牢靠性高，适合专业

存的状况，适合通用客户。客户。

平台及

全部数据流都须要流经一省去流媒体服务器，将业务交给

架构

台或多台服务器，信令服电信级交换机来完成，同时通过

牢靠性务器、流媒体服务器和录将信令流及业务承载码流相分

像管理服务器发生故障都别，从设备及架构两方面显著提

会影响整个系统的正常运高系统牢靠性，即使服务器出现

转，造成录像丢失、实时故障，正在进行的预览和录像也

预览中断甚至平台停止工不会发生中断或丢失。

作。

采纳流媒体方案的友商多

须要涉及，组件来自多家无设备，供应统一完整解决方

系统整合厂商。案。

桂产品组合的堆砌，拼凑，方案耦合融合度高，后继维护便

各厂商后继问题解决协调利。

难度大。

困难：

简洁：1台管理服务器；网络支

须要部署一台平台管理服

持组播时，不用配置媒体转发服

管理平台务器、多台流媒体服务器、

务器。在不须要录像备份功能

困难度录像存储管理服务器、数

时，只需部署一台服务器就可搭

据库服务器等多种服务

建和管理1000路系统。

器。

可以支持多级级联，但是

不具备在级联的系统上设支持分级分域功能，支持7级级

分级分权置不同的组织架构，无法联，每一级平台可以支持128个

分域支持实现虚拟域的功能，不能下级域，每个域设置独立的资

对每个域设置独立的资源、权限、用户。

源、权限、用户，不具备

一套监控平台来满意不同

组织部门的运用。

实现了前端编码器、后端解码

器、监控设备、网络、存储和平

监控、网络、存储、平台

台软件包括服务器的统一管理，

软件常常涉及不同厂家的

将网管及业务限制平台的技术

管理维护产品，无统一管理，维护

应用至监控系统，实时自动监测

成本高，故障定位解决不

系统运行状态，缩短了故障发

刚好。

觉、定位和解决的时间，系统的

管理维护性能更强、效率更高。

大规模系统中码流数据量

大，需配置多台流媒体服以直存方式存储到存储设备中，

存储成本务器做转存工作，且文件无需转存服务器，越大规模的系

碎片影响磁盘空间可用统，成本优势越明显。

率，成本高。

成本分由于每台流媒体服务器的

析转发和转存实力在

机房设备主要有数据管理和视

机房建设300-500M左右,以500路

频管理2台服务器以及存储阵

成本大量高清视频的典型项目

歹U,占用空间小。

为例，须要10台以上的服

务器来处理,购置服务器、

机柜成本高。

需增加流媒体服务器、录

后期扩建无需增加流媒体服务

后期扩容像存储服务器，当大规模

器，不需增建机房和增加主干网

成本扩容时还须要扩建机房，

络带宽租用，成本低。

增加骨干网带宽，成本高。

能耗成本流媒体服务器耗电量高无需流媒体服务器，能耗低

包括运维人员成本、修理

及替换成本。设备种类越

多，出现单点故障的状况系统故障点少，结构精简，修理

运维成本

就越多。流媒体因为服务及替换成本低。

器数量多，运维成本高于

全交换方案。

鉴于技术的先进性和牢靠性，本次设计采纳全交换架构的解决方案。

2.2.系统架构图

此次高清网络视频监控系统建设，采纳200万像素1080P高清摄像机进行前端

建设，共改造建设前端点位200个。

本期监控系统的所要实现的详细功能为:

1.在商场部署高清摄像机进行实时监控，并将视频通过专设线路传输到监

控中心。

2.部署存储系统，采纳高牢靠的存储设备对视频信号进行同步数字存储，

以便日后随时调看。

3、前端摄像机选用网络摄像机，可以通过双绞线或者光纤干脆连接至各接

入层交换机当中；网络系统采纳二级架构，接入层交换机连接至核心交换机当

中；

4、监控系统通过网络实现互联，全部设备只须要就近接入到监控专网当中，

就可以被数据中心的管理服务器集中管理。基于网络实现敏捷的应用，在网络

可达的环境增加监控客户端，就可以高效便捷的建立新分控中心。

5、在前端设备的接入：可以依据设备所处的环境敏捷选择。近距离100米

范围内可以通过网线干脆接入，远距离超过100米可以采纳光纤+光电转换器的

方式接入。

2.3.系统架构设计说明

此次监控系统可分为监控中心、监控点两个主要部分。监控中心是业务限制

核心和设备机房中心，主要担当工作人员监控指挥工作和设备安装部署；前端

监控部分实现教室摄像头的图像采集、编码，以及监控数据的接入、汇聚和上

传。

整体监控系统逻辑上分为平台设备、网络设备、监控中心应用系统、扩展应

用系统、前端视频编码设备、后端视频解码设备。

管理控制层应从刖

如上图，整个系统基于网络设备搭建的传输系统；监控平台设备包括核心功

能限制服务器、存储系统等，实现对整个系统的配置、管理、限制和数据存储。

同时平台还供应开放接口，便于及第三方扩展应用系统进行对接开发应用；监

控中心通过管理客户端和大屏的显示设备实现对监控系统的限制和监管。对于

各个监控点，可以纳入整个平台进行统一建设。

视频监控系统由统一的监控管理平台进行操作、管理和维护，采纳全构架设

计，前端监控点监控数字图像通过监控专网输到监控中心，进行24小时实时录

像存储和轮巡显示；

前端采纳高清楚摄像机，在前端监控点实现图像采集和编码；前端高清视频

图像通过视频专网接入监控中心；监控的每一路图像能够实现高质量1080P阅

读及存储回放，建立一套完善的网络集中存储，视频图像的保存时间为存储30

天。

3.前端子系统设计

本次设计的监控系统由前端采集、传输、存储、平台管理等部分组成，各部

分介绍如下：

3.1.前端采集部分设计

作为大量前端监控点部署设备,必需采纳高性能设备:采纳嵌入式结构设计,

稳定牢靠；具备工业防护设计，符合监控系统部署要求；供应强大的图像编码

实力，保障高质量的图像效果；支持标准的通信协议和视频编码方式。

3.1.1.前端性能设计

1）为提高前端视频采集系统稳定性，全部摄像机供电电压统一12V或者供

电，考虑到部分点位电压不稳定，全部摄像机满意土25%电压范围变更。

2）摄像机支持宽温工作，考虑到湖南地区的全年气温变更较大、湿度高，

本次设计中，前端摄像机工作温度满意-30℃-60C的范围。

3）本次设计中前端摄像机支持66防护等级，实现下雨不挂水迹，温差不起

水雾，内部不吸灰尘，提高了摄像机寿命和便利了后期维护，能有效保障图像

的清楚度。

4）在本次监控系统中，为了实现夜间良好的监控质量，采纳高清红外一体

机进行图像的采集；同时为了保障图像的清楚流程，摄像机必需具有很高的网

络自适应实力，能在5%的网络丢包状况下，仍能保障图像质量不受影响。

详细设备性能详见设备选型设计。

3.1.2.点位分布设计

本次高清网络视频监控系统建设，拟改造更换200个监控点，以便直观地了

解和驾驭监控区域的动态状况，弥补人防不足等状况发生。一旦有人身和财产

平安受到威逼，能够刚好调查取证，增加威慑力，提高商场安保中心的管理水

平。

点位分布如下：

监控系统点位表

序

布点位置球机枪机半球备注

号

室外

1

室内

2合计200

3.1.网络传输设计

3.1.1.视频码流传输带宽

此次项目采纳H.264编码方式，1080P采纳2码流进行传输。

3.1.2.网络传输难点分析以及解决方案

在监控系统的网络传输部分，是一个很重要的环节，它干脆影响到整个监

控系统的图像显示效果以及存储的高效性和平安性。在大规模的监控点位下，

保证图像不卡顿，不丢失，录像清楚完整。

监控线路采纳新建设的传输网。设计如下:

网络接入方式:

1、以太网电口接入

在室内考虑到摄像机离交换机距离较近，采纳以太网电口进行接入。

3.2.摄像机选型介绍

依据环境需求，本次设计在商场区域，依据须要选择最适合视场角的红外一

体机。同时为了保障夜间图像质量，摄像机采纳200万像图像传感器，支持

1080P(1920*1080)最大30帧/秒，摄像机必需夜间红外补光，并具有功能，能依

据画面亮度刚好调整红外灯强度以防止红外过曝，导致图像模糊；

3.2.1.产品特点

光学特性

•自动日夜转换功能()，实现日夜监控

・高清光学玻璃视窗，透光率提升6%,更适合高清监控应

用

•采纳红外增透面板，提升红外透光率

•3D降噪，画质干净整齐

编码特性

•H.264编码，高效图像压缩

•三码流套餐实力，满意不同带宽及帧率的实时流、存储

流需求，支持手机监控

・9:16走廊模式，纵向场景下有效监控区域提升一倍

网络特性

•支持供电(可选)，更多供电选择

・支持，国际标准协议

品质结构

・宽温设计，温度范围-30C~60℃

宽压爱护，容忍电压波动±25%

4防雷，供应平安保障

66防护等级，更长运用寿命

4.存储子系统设计

4.1.系统概述

存储设计首要考虑的问题是录像一秒不丢。录像的意义在于案发事后取证能

够快速精确的定位。假如事故的录像不能刚好快速找到或者丢失，那么对于视

频监控系统来说，是不行想象的。

本次存储系统设计中，采纳作为存储设备，基于协议，前端采集的实时视频

监控图像，通过支持协议的网络摄像机，将监控图像干脆打包成数据包采纳数

据块的方式干脆写入盘阵。

设计中全部监控点位接入监控中心集中存储存储30天；

4.2.存储系统分析

在视频监控的存储系统建设中，必需考虑影像数据的保密性和对网络带宽的

影像，监控录像数字化采纳分布式存储集中管理的网络存储技术已经成为主流

应用模式。智能监控存储系统，采纳专业标准的存储设备，进行分布式存储集

中管理数据存储模式，有如下优点：

1、存储系统的性能

由于存储系统不仅要支持多路摄像头的监控数据为并发实时依次写入，同时

要满意多级监控中心对同一数据源的多路并发随机读取，对于存储系统带宽、

持续写性能、限制器处理性能要求很高。存储设备的限制性能、持续读写带宽

必需需随着摄像头数量的增加和存储容量的扩展而同步提升，以满意监控系统

的带宽、性能须要。

2、数据平安的保障

采纳标准、专业存储设备集中存储监控录像，保障监控数据平安、系统平

安。

存储容量不受限制，存储系统采纳分布式存储集中管理设计，协作虚拟化技

术无限扩展实力，监控录像保存周期和保存数量可随需延长。

解决方案对数据平安进行多重爱护：硬盘级别，存储设备级别。

存储系统采纳硬盘，其平安性远高于硬盘，可保障监控数据的平安性，事后

监控、调阅、调查有充分保障。硬盘可实现5冗余技术进行爱护，采纳热备盘

进行二级爱护，即使有一块硬盘出现故障，也能即使利用热备硬盘复原数据，

进一步保障监控数据的平安性。

为了保证系统网络存储数据的牢靠性，提高存储的效率和削减存储的中间环

节，存储系统完全支持前端网络摄像机/编码器干脆通过协议将压缩的数字视频

信息以数据块的形式干脆写入存储盘阵上。本项目网络摄像机干脆通过协议将

压缩的数字视频信息以裸数据块的方式写入到监控中心的存储磁盘盘阵列上。

3、快速精准的检索

采纳数据块指针纪录技术，实现历史影像资料的基于指针数据库的检索，检

索效率相对基于影像基于文件检索速度从数特别钟提高秒级，同时指针数据库

考虑考虑对录像文件的实行防篡改或完整性检查措施；支持按图像来源、纪录

时间、报警事务类别等多种方式对存储的图像数据进行检索，支持多用户同时

并发访问同一数据源。

存储的数据同时客户端的随时下载的，读取，当用户须要查看存储阵列中已

保存的视频监控数据时，可通过授权的视频监控客户端干脆点播相应位置的视

频监控数据进行历史图像的查看。

4.3.流媒体转存方式的弊端

存储设备在业界有着特别广泛的运用，大都是采纳文件或者是数据库等结构

化的数据形式，但是监控视频存储采纳传统的文件形式，特殊是面对高清视频存

储时，并不是很合适的。

因为采纳文件形式对视频数据进行存储，只是把的存储模式简洁的移植到了

专业的存储设备上来，受限于较低的处理实力，为了便于对原来就不多的录像数

据进行管理，自然而然的就采纳了性能效率都不太高但是消耗处理资源很少的文

件系统，这样，一般的监控厂家就一脉相承的把文件存储方式转移到了集中存储

中来了。

文件存储方式不适合高清模式下监控视频存储主要体现在以下几点：

这是由监控视频的特点确定的，及传统的文档数据、数据库数据不同，高清

监控视频“无头无尾”，随时间的持续线性增加，属于非结构性数据，以流的模

式存在。强行将“高清流”切片成一个一个的文件形式，会带来这样那样的问题:

第一：简洁形成图像丢失。

假设以5分钟的图像为一个文件，那么假如当存储到2分钟的时候，系统发

生故障，已经存入的2分钟历史图像由于并没有形成一个完整的文件（还须要3

分钟的图像存储才能形成一个完整文件），并没有存入存储设备中去，这样就丢

失了2分钟的历史图像，往往是这2分钟内发生的事务导致了故障的发生，却没

有记录下来，这是监控系统无法容忍的。

其次、录像的查询效率低下。

假如须要立刻知道当前时间前一瞬间发生了什么事务，但是由于没有达到文

件形成的时间长度，所以无法马上查看当前录像。解决这类问题的干脆方法是缩

短文件的时间段，比如1分钟一个文件，甚至半分钟、15秒一个文件，这样就会

带来另外一个问题，形成大量的磁盘碎片，奢侈大量的空间一一我们知道机中的

小文件越多，空间奢侈就越严峻。而且在调用存储录像的时候，须要常见的打开

关闭文件，降低了读取效率，写入也存在同样的效率问题。

作为非结构化数据的高清监控视频，我们把它进行纯粹的非结构化存储一一

就象传统录像带存储一样，用流的方式进行记录一一怎么样呢？这样又会带来检

索的问题，假如以流的方式存储，那么磁盘空间就无法索引，只能通过时间进行

线性检索。假如是磁带存储，那这样做是唯一的方法，而磁盘是可以通过“磁盘、

磁道、簇”进行三维检索的，通过时间来进行线性检索就极大的降低了检索效率,

造成了资源奢侈。

第三、流媒体服务器成为整个系统瓶颈

文件格式的存储大部分都是由流媒体服务器转存的方式进行的。单台流媒体

服务器的硬盘配置是有限的，不能无限扩展及延长，所以单台流媒体服务器的处

理性能是肯定的，和前端码流成反比，即前端码流越小，流媒体服务器能处理的

路数越大，当前端码流步入高清时代时，单台流媒体服务转存的录像则变小，当

整个系统中的前端路数肯定是，码流越大，流媒体服务器的处理路数越少，则配

置的台数约多，带来的商务成本压力越大。

4.4.裸数据块直存原理

“块直存”提高监控存储的数据管理效率。其创新性主要体现在：

■创建性的采纳了“时间索引+块数据”的专用数据结构，抛弃了传

统的文件系统，提高监控数据的管理效率。

■创建性的采纳了基于协议的直存技术，抛弃了传统的流媒体服务

器，简化系统架构。

以下就它的各层含义加以分析。

第一，监控专用数据结构。

“块直存”的数据管理方式抛弃了传统的文件系统，采纳底层的数据块作为

基本的存储单元，同时创建性的采纳了一种专用于监控存储的专用数据结构，

通过数据块+专用数据结构两部分相结合，来实现对监控存储的结构化管理。

通过深化分析文件系统的设计机制可以发觉，监控数据丢失的根本缘由是对

元数据的过度依靠，元数据类似于这些录像数据的组织关系。录像数据丢失的

绝大部分缘由并不是磁盘介质上的数据消逝了，而是因为这些散落在磁盘介质

上的数据的“组织关系”被破坏了（比如文件系统中病毒、异样断电导致文件损

坏等）。那么，假如能脱离文件系统，把数据及其“组织关系”统一管理起来，

让每个摄像机的录像数据高度自治，甚至可以基于录像数据重构出数据的“组

织关系”，自然就能解决因文件系统损坏而带来的录像数据丢失的问题。

进一步的分析和探讨监控系统中的音视频数据发觉，监控数据具有以下特征:

1）任何两个摄像机之间的录像数据在组织上都不具有相关性；

2）摄像机的录像数据可以基于I帧组来进行组织，在肯定的预置条件下每个

I帧组的大小特别接近；

3）摄像机的录像数据刚好间高度相关，且具有肯定唯一的映射关系，完全可

以运用严格递增的时间来作为录像数据的索引。

以上分析表明，基于文件系统的非结构化数据管理方式已不适合，而应当采

纳结构化的监控数据管理机制，以此彻底避开文件系统对系统带来的不利影响。

这种新的数据结构采纳I帧组作为监控数据的最小组织单元，时间作为每个数据

单元的索引，并且把索引和数据保存在一个完全独立的逻辑存储空间上，这就是

“块直存”的基本原理，如下图所示。

基于索引+数据的数据结构

在“块直存”的系统中，“块”存储可理解成自定义的一种文件系统，在裸盘

上进行数据读写；录像的索引可以认为是数据的自描述元素（可以称之为“元数

据”），录像的索引和数据形成独立的、完整的数据结构，这种数据结构完全由自

己管理，不再由操作系统和文件系统管理，彻底避开了由于文件系统缘由而导致

的录像丢失问题。

通过时间索引+块数据存储这种组合，还大幅提高了数据管理的效率。在录像

检索上，可以基于时间索引进行，而不再以单个文件为单位，因此可以快速定位

到随意时间的录像，检索速度大幅提高。在检索的颗粒度上，也不再受文件大小

的限制，可以实现秒级别甚至毫秒级别的连续检索。此外，在资源的管理上，由

于监控录像空间的大小是可预见性，因此完全可以采纳预安排的方式来划分存储

空间，从而使得空间资源得以安排安排，避开了文件系统运用过程中产生的大量

文件碎片。

设备完成某个监控点视频数据块的存储工作后，依据监控点的地址、写入视

频数据的起始和终止时间，自动生成一个块索引值。（数据管理服务器）和存储

设备之间通过机制进行通信，获得最新的视频存储信息。对全部监控图像的检索

等通过完成。

这种方式不仅具备良好的可扩展性，同时，由于对视频数据的存储和检索回

放等都是干脆通过数据块操作完成的，因此可实现对历史图像的随时回放及精确

到秒级的检索，满意客户应急响应的监控需求。

其次，前端设备到的直存。

“块直存”的数据管理方式抛弃了流媒体服务器，在网络的基础上，采纳前

端设备（编码器、）直写存储的方式，实现了全局性的存储资源读写访问。

这些年来，技术的进步为视频监控系统中存储体系架构的变革奠定了坚实的

基础，主要表现在：

1）编码设备中的运算处理实力越来越强，在供应基本的编码、传输功能之外,

编码设备还有大量的空闲资源可供利用；

2）网络技术更加成熟，器件成本持续下降，前端编码设备供应百兆或千兆接

口已不存在成本方面的限制；

3）基于协议的存储技术得到了广泛的应用，专业存储更加平民化。

基于这些技术进步，在中创新性的集成了模块，使得可以基于协议端到端地

把录像数据写入存储设备中。详细如下图所示:

基于流媒体服务器的存储模型前端设备直写存储模型

媒体服务器的存储模型、前段设备直写存储模型对比

相对于传统监控系统的流媒体服务器的存储模型，前端设备直写存储模型具

有以下几大明显的技术优势：

■全的解决方案，轻松破解模拟视频信号接入的工程难题；

■录像数据基于协议在编码设备和存储设备之间传输，保证了录像

的牢靠性；

■简化了系统架构，避开了流媒体服务器的瓶颈问题，不仅降低了

系统的，而且管理运维更便利。

4.5.一秒不丢解决方案

前端采集的实时视频监控图像，通过支持协议的视频编解码器将监控图像干

脆打包成数据包采纳裸数据块的方式干脆写入磁盘盘阵。通过自身的数据管理

服务模块进行视频数据的管理，实施监控数据写入过程，可完成视频数据实施

存储和存储系统的动态监控。采纳数据块指针纪录技术，实现历史影像资料的

基于指针数据库的检索，检索效率相对基于文件检索速度从数特别钟提高秒

级，同时指针数据库考虑对录像文件的实行防篡改或完整性检查措施；支持按

图像来源、纪录时间、报警事务类别等多种方式对存储的图像数据进行检索，

支持多用户同时并发访问同一数据源。

4.6.存储容量计算

要求全部监控点录像保存周期为30天。

满帧率下不同码流的单路视频存储容量如下表所示:

计算公式：存储容量（）=（码流/1024/1024/8）X影响系数X60秒X60分

钟X24小时X天数

2561.100.1212.900

5121.100.2425.801

7681.100.3638.701

10241.100.48311.602

15361.100.72517.402

20481.100.96723.203

30721.101.45034.805

40961.101.93446.406

51201.102.41758.008

61441.102.90069.609

71861.103.39281.415

81921.103.86792.813

网络摄像机采纳H.264高压缩编码，1080P辨别率能够压缩在4的码率。

1080P辨别率4M码流单个摄像机24小时容量:46.406；30天容量1392.18。

4.7.存储产品介绍

依据系统的建设分析、需求及目标，为保障存储录像的牢靠性、录像一秒不

丢失、达到秒级回放、录像存储的平安性，本次存储阵列必需支持协议，能够实

现录像从前端采集设备干脆通过裸数据块的方式存储到磁盘阵列。

4.7.1*产品特点

支持即插即用

支持标准协议

支持、输出，最高辨别率支持1080P

支持同步回放、即时回放

支持按事务查询、回放录像

支持硬盘.属性检测

支持警前警后录像

支持，快捷访问

支持、、等多种网络协议

支持手机客户端访问

5.管理平台设计

视频监控系统平台是视频监控系统整体解决方案的系统核心。通过视频监控

系统平台，实现视频监控系统的统一管理、统一限制、统一存储、统一媒体调度。

依据建设要求，本次视频监控管理平台必需符合《平安防范视频监控联网系

统信息传输、交换、限制技术要求。

控制流

i<—>服务器VM

•A实时观看流

!--------»存储流

'--------»历史回放流

注加控制告警(SIP)

服务器DM

检索数频表

IPSANweb^户端

解码器

IP专网

组播技术

在监控管理平台的设计中，最关注的应当是管理平台的牢靠性。由于监控系

统管理平台是整个系统的管理核心，往往管理平台发生故障会导致整个系统的瘫

痪。采纳双机热备等技术手段虽然能够部分解决牢靠性的问题，但仍存在风险。

因此，本次设计中采纳创新的基于架构的交换的监控系统管理平台解决方案。

设计中采纳先进的全交换架构实现了媒体流及信令流的分别。视频管理平台

服务器只须要跟整个系统各部件之间交互限制信令，而不须要处理媒体信息。存

储数据流由前端摄像机干脆发送给存储设备，实时监看的数据流则由摄像机干脆

发送给解码器和客户端。这样的架构，可以大大提升整个系统的牢靠性。

5.1.平台基本要求

1.系统平台软件应采纳模块化（插件）开发技术，实现快速设备接入，保证

系统稳定性。任何插件的修改升级不能影响已经完成的功能模块；

2.系统平台软件应具备平台服务层、平台应用层及界面呈现层三层架构模式

而开发，确保新需求的增加不涉及到软件核心的变更；

3.系统平台软件应采纳和相结合的架构；

4.系统平台软件应采纳数据库代理、数据库中间件等数据库访问技术，不能

干脆对外开放数据库通讯端口，保证数据库系统平安牢靠；

5.系统平台软件应支持面对服务体系架构的设计思想，服务应基于2.0技术

和协议标准，使监控软件能便利被上层架构业务系统集成；

6.系统平台软件应支持公安部统一运用的密钥认证方式，保证身份认证的平

安性;

7.系统平台各服务系统要求支持分布式部署方式，可以依据业务发展要求分

批部署，敏捷扩充；

8.系统平台应兼容主流的嵌入式、、，摄像机等数字编解码设备、视频数字矩

阵以及磁盘阵列等集中存储设备；

9.系统平台各服务系统宜支持热备或互备部署方式，防止单点故障，提升系

统牢靠性。系统平台支持平滑的扩容升级，扩容升级不影响现有业务。

5.2.平台主要组成模块

5.2.1.中心管理服务模块

中心管理服务模块是平台的核心管理单元，负责组织机构资源，解码资源，

编码资源，平台服务器资源等各种资源的管理，配置，认证。对各种资源供应统

一的分级配置管理及查询。供应平台用户管理，权限安排，统一鉴权认证，支持

公安认证方式，用户权限级别细分。供应完善的操作日志，告警日志，配置日志

的记录和查询。供应各种安排任务，实现校时，云台复位，数据库维护，录像备

份等自动化管理。供应模式和模式的支持，满意各种用户操作需求。供应平台的

对接服务接口，便利第三方平台对视频业务的接入集成。

5.2.2.数据库服务模块

数据库服务器存储平台中全部须要记录的数据信息。对系统内容全部须要维

护和运用的数据进行存储管理。供应数据的关联，查询，修改和删除。支持数据

定期备份，双机热备，数据异样复原功能。支持大数据量存储，针对大数据量采

纳优化后的存储和查询策略。

5.2.3.流媒体服务模块

流媒体服务器供应视频流转发、第三方设备取流接入服务等功能，支持负载

均衡，在多台流媒体服务器之间通过负载算法，可选择空闲的流媒体服务器供应

视频转发服务。支持国际标准的视频传输协议，可将一路视频流分发成多路，削

减设备连接数压力。

5.2.4.存储管理服务模块

存储管理服务器供应对本级全部存储设备的管理功能以及录像点播回放服务

功能。可管理存储设备的存储划分、存储策略、存储内容和存放方式，爱护全部

的录像索引；管理全部录像的录像安排，包括本地录像安排，平台录像安排；为

录像的视频通道安排空间，支持多种录像检索方式。

5.2.5.存储服务器

实现对音频/视频的接收存储、录像回放服务等功能。存储服务器接受存储管

理服务器的管理，支持从摄像机或流媒体服务器中获得媒体流并存储在所连接的

存储介质中，并保存所存储资料的索引。支持对存储管理服务器录像检索指令、

回放恳求指令、录像下载指令等进行反馈。

5.2.6.报警管理服务模块

报警管理服务器接受全部的告警消息（包括设备告警，服务器告警，智能识

别告警，卡口告警），接受客户端或者其他服务器的告警订阅，处理告警联动。

将收到的告警存入数据库，依据用户的订阅规则将告警分发给用户，依据告警联

动规则，实现告警联动。供应告警事务布防功能。

5.2.7.设备接入服务模块

实现平台和前端设备对话的模块，供应本级平台设备的接入注册功能，对前

端设备发来的信令，依据告警、心跳、一般信息等分类进行分拣处理。

5.2.8.联网服务模块

供应用于平台级联/互联的信令服务及媒体流推送服务，信令服务用于供应平

台信令路由、信令限制、信令交互等功能，供应路由信息的传递、信令的转发以

及平安认证等功能；媒体流推送服务用于实现平台级联/互连视频流的推送。

5.2.9.视频检索服务模块

视频检索服务模块供应对视频录像的智能化检索服务，在录像检索回放过程

中可设置智能排查规则，提取规则内的要点录像片段，并具备人脸排查、车辆排

查、视频浓缩播放等智能检索功能，节约历史录像资料排查所用的时间，提高视

频检索效率。同时支持视频管理、视频编辑、视频增加等功能。

5.3.平台基础功能

5.3.1.实时监控

实时阅读：支持多种规格画面的组合显示方式；支持中屏显示和全屏显示两

种显示方式；支持主码流子码流切换；支持一机双屏同时监视。

远程限制：支持前端云台或快球的旋转和自动扫描、镜头的变倍变焦、预置

位的设置和启动、巡航轨迹的设定和启动；支持对摄像机的灯光、雨刷、加热器、

电源、声光告警设备等开关限制；支持通过机键盘的上下左右按键、鼠标拖曳等

方式实现云台限制。

图像抓拍：支持实时监控时的图像抓拍功能；支持单张抓拍或者连续抓拍;

抓拍后马上提示抓图结果并供应快捷查看功能。

图像抓录：支持实时监控时的图像抓录功能，操作者可针对随意视频图像，

进行临时抓录。

电子放大：支持实时阅读图像时的电子放大功能，可以对某区域的图像画面

进行放大，放大到整个窗口。

摄像头查找：支持监控点的模糊查询，便利监控点的快速定位。对于在告警

列表中的告警可以干脆点击定位到预览列表树上的监控点。

分组管理：可以依据实际须要，按管辖区域、巡管路途、警员编号、警员权

限划分监控点位组。

轮巡预案：应支持图像的自动轮巡监视功能，可设定轮巡预案，轮巡预案可

对轮巡画面分割，轮巡图像通道，轮巡的码流类型，轮巡间隔时间等进行配置，

支持组内轮巡、分组轮巡、组合轮巡、分时轮巡。支持手动调用轮巡；支持轮巡

过程中的暂停及手动翻页功能；支持轮巡预案的导入导出功能。

字符叠加：可以在监控画面上叠加所属辖区（某市、某区、某派出所）、监控

点名称、预制点位置、日期时间、录像状态等字符和信息；可对同一个监控点针

对不同预置位叠加不同的字符，可调整字符叠加的位置和字符的点阵。

数字矩阵：支持实时图像硬解码或软解码输出至电视墙上显示的功能；支持

轮巡预案解码输出；软解码输出支持画中画功能；支持不同图像格式解码还原显

示输出。

5.3.2.录像回放

即时回放：操作者在预览画面时，发觉有异样行为时，可马上回放刚才发生

的情景录像，可设置按大小保存回放数据和按时间保存回放数据；对于当前即时

回放的录像数据可进行保存。

常规回放：可选择回放的通道、日期和时间段、录像类型等条件检索录像，

检索到相应录像片段后，可进行录像播放，不同类型的录像，会有不同的颜色区

分；支持多通道同时回放；支持回放录像上电视墙等功能。

分段回放：支持录像的分段回放功能，可对同一路通道的录像资料，分为几

个不同的时间片段同时进行回放，便利快速的查找所要的录像段。

事务回放：支持依据事务进行录像的检索，系统各类报警或者设备的输入报

警发生时，会有相应的报警录像产生，事后，可以依据报警的类型和时间去快速

定位录像。

标签回放：支持对监控点的某段时间内录像数据添加标签，并对该段录像数

据进行附加说明，并且可以对已经被标记的录像进行查询和回放。支持模糊查询

录像数据标签信息，便利对重要视频信息的查找，同时支持对录像数据标签的删

除功能。

回放限制：录像回放时支持单画面、4画面、暂停、播放、单进、单退、快

进、剪辑、抓帧、下载等操作。

录像秒级定位：应具备高精度、敏捷的录像搜寻引擎，录像回放可精确定位

到秒级。

5.3.3.综合查询

告警查询：可实现对本级平台报警业务的统一查询，可依据不同报警类型，

分别查找相应时间段内的报警记录；

日志查询：可实现本级平台不同用户各操作日志、配置日志、设备故障日志

等日志的查询，便利实现管理；

工作记录查询：可实现对本级平台不同用户工作记录的查询，包括可实现对

交班日志、违规日志、一般日志等。

5.3.4.信息公告

平台公告：通过本级平台发布的平台公告，只要操作人员登录到本级平台就

可以查看该公告内容;

个人信息：通过本级平台发布的个人信息、，指定的操作人员登录到本级平台

后可以查看该信息内容。

5.3.5.设备管理

对本级平台联网设备进行管理，同时向上级平台上传管理信息，支持设备进

入联网系统时向管理平台进行注册登记并进行合法性认证，具备组织机构管理、

通道分组管理等功能，支持对组织机构所辖设备资源的添加及管理，设备主要参

数应能够进行远程的查询及配置，应支持设备软件的批量更新升级。

5.4.平台增加功能

5.4.1.预案管理

系统支持通用预案、告警预案管理。预案包含一系列任务，各任务可以设置

成严格依据依次执行，也可以设置成随意依次执行。一个任务可以定义一系列

动作，比如告警联动到电视墙和客户端播放、联动到开关量输出、联动到预置位、

联动