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1、数字化视频监控系统 整体解决方案Version 1.5 Feb 2010目 录1. 背景和需求41.1 背景41.2 需求42. 项目方案建议62.1 改造方案建议62.1.1 方案整体概述62.1.2 前端模拟矩阵改造82.1.3 前端模拟矩阵的操作管理控制中心92.1.4 高级模拟指挥控制中心的改造112.1.5 存储的改造122.2 新建部分建议122.2.1 基本建设思路的建议122.2.2 前端模拟摄像机的接入方案142.2.3 实时视频输出方案152.2.4 前端其它报警信号的接入162.2.5 视频存储及回放解决方案172.2.6 OA网及其它网视频分发的解决方案192.2.7
2、公安网视频隔离共享的解决方案202.2.8 视频智能分析的解决方案213. 系统的组件及功能223.1 视频编解码器223.2 安维思数字视频系统的网管、操控及SDK软件233.3 单播、组播和多能单播313.4 码流分析323.5 视频监控系统网络管理功能323.6 视频监控系统操作控制功能354. 系统性能分析364.1 系统可靠性364.1.1 整体网络架构确保全网无单一故障失败点364.1.2 编解码设备的可靠性374.1.3 存储设备（NVR）的可靠性384.2 系统可维护性384.3 系统可扩充性及兼容能力39示意图索引图2-1 模拟系统DVR联网结构示意图7图2-2 模拟系统矩阵
3、级联结构示意图8图2-3 前端模拟图像接入数字系统9图2-4 操作管理控制中心架构图10图2-5 上级模拟中心与数字系统连接示意图11图2-6 整体改造示意图12图2-7 数字化系统整体架构示意图14图2- 8 前端模拟摄像机连接编码器示意图15图2-9 硬解连接示意图A16图2-10 硬解连接示意图B16图2-11 前端其它报警及传感器接入和摄像机的接入示意图17图2-12 存储系统示意图19图2-13 视频分发解决方案示意图20图2-14 公安网视频共享解决方案示意图21数字视频监控系统整体解决方案（草案）1. 背景和需求 1.1 背景视频监控系统是创建和谐社会的新项目，国际背景：以“9.
4、11”事件为标志的国际恐怖活动日益向全世界蔓延，中国也面临着严峻的挑战。这为中国安防行业发展提供了绝好的机遇，同时也给安防行业提出了更高的要求。 国内背景：随着我国社会生产的迅速发展，相伴而生的各种矛盾日益显露，法制、道德以及社会体制不能完全消除种种矛盾隐患。政府提出了“构建社会主义和谐社会”的口号，为了响应政府的这一号召，公安部开展了一系列的科技强警示范城市建设工程，尤其是深入开展的“3111工程”。 在这些背景下，作为3111工程的重要组成部分，视频监控系统被提上日程。 视频监控项目是一个整体特大型、综合性非常强的管理系统，不仅需要满足治安管理、城市管理、交通管理、应急指挥等需求，而且还要
5、兼顾灾难事故预警、安全生产监控等方面对图像监控的需求，同时还要考虑报警、门禁等配套系统的集成以及与广播系统的联动。视频监控项目涵盖了社会众多场景和领域，既有民用街区、商业建筑、银行、邮局、道路监控、校园，也包含流动人员、机动车辆、警务人员、移动物体、船只等。针对重要场所，如，机场、码头、油库、电厂、水厂、桥梁、大坝、河道、地铁，需要建立全方位的立体防护。针对不同的目标群体，可提供报警、视频、联动等多种组合方式。将 110/119/122 报警指挥调度、GPS 车辆反劫防盗、远程可视图像传输、远程智能电话报警及地理信息系统（ GIS ）等有机地结合在一起，实现犯罪实施、火灾发生等突发情况联动报警
6、、犯罪现场远程可视化及定位监控、同步指挥调度等，从而有效实现信息高速化，实现城市安防 “ 事后翻查 ” 向 “ 事前控制 ” 转变，提升市民的安居满意度。视频监控建设飞速发展的短短几年时间内，带动了安防产业的巨大发展，同时带动了新技术的发展。展望视频监控系统的建设和管理，模拟系统已经不能够满足日益扩大和更新的视频监控系统项目，在信息共享、综合管理、智能化等新需求的刺激下，数字化视频监控系统这一重大课题应运而生。1.2 具体需求平安城市视频监控系统项目已经建成的部分基本采用以模拟矩阵为核心的方式，通过模拟矩阵实现前端视频资源的切换和云台的控制。由于各区域分不同批次建设成的模拟系统，采用的技术标准
7、不统一，各区域使用的矩阵品牌相对也比较杂乱，使得视频联网存在很多的困难。1.3 需求分析数字化系统对比模拟系统来说是一个新的概念，需要具备易被接受、易操作、易管理、联网简单、安全性高、稳定性好、易扩展、不被淘汰、性价比高等等特点。新建数字化视频监控系统项目具体要求可以概括如下：1, 不改变原有的监控系统架构，全部原有设备都能够充分利用。2, 兼容已建成的模拟系统，对于前端模拟矩阵接入的所有摄像机图像资源，能够进行切换和云台控制；3, 系统基于IP网络；4, 整个数字化系统不存在单一故障点：即没有任何一个设备宕机会影响整个系统的运行，影响的只是自身相关的业务，这点极其重要；5, 实时图像和录像质
8、量必须达到D1分辨率，清晰度必须达到4级标准以上；6, 能够实现各种应急指挥对视频图像的调用和控制；7, 实时图像无明显延时，不影响实时指挥；8, 系统有很好的视频资源共享能力，能够方便的共享给相关的智能部门，并对共享的视频进行权限控制和流量控制，从而不影响主视频网的正常运行；9, 建设统一的平台，按照域的模式管理前端摄像机资源，并且为不同的域用户分配不同的权限、优先级，提高系统的安全性和实用性；10, 中心模拟矩阵系统能够调用数字系统内所有的图像资源，包括切换和控制功能的实现；11, 与模拟视频系统改造后的数字视频系统无缝融合，构造一张数模混合的视频监控系统项目监控网。12, 所有摄像机模拟
9、视频均能够被数字化，标准的数字化视频接入视频监控系统项目视频网，视频资源可以按照功能及权限的划分共享给不同的职能部门；13, 数字化图像资源必须是标准的格式，能够被其他标准的第三方软件或者的硬件解码；14, 操作和控制能够采用软件平台和模拟键盘实现，方便简单；15, 编解码设备便于维护，例如支持在线更新、支持热插拔等；16, 摄像头资源非常多，编码器需要具备极大的收敛比（即尽量大路数的视频占用尽量少的IP地址）；17, 系统可以提供视频质量诊断等智能应用，视频质量诊断必须是成熟可靠的，能够实现实时视频和历史录像的连续性检测诊断；综上，数字化视频监控系统项目需要实现对已建有的模拟系统及新建的所有
10、视频资源的管理和控制，能够与其它安防设备联动，是一张真正的全联网的安全防范系统。 2. 项目技术方案2.1 改造前原有模拟系统2.1.1 项目基本概述原有模拟视频监控系统的现状基本如下：（1）以模拟矩阵为系统核心，组成分散性的多个区域性监控网络：前端采用模拟摄像机（主要包括固定枪机、高速球）；中心采用模拟视频矩阵进行图像的切换和高速球的控制；视频光端机用于远距离图像传输。（2）存储采用数字设备：主要采用DVR进行存储和录像回放，数据安全基本无保障。（3）视频联网情况复杂：部分直接采用DVR共享，存储业务执行时无法保障视频信息的质量，图像质量和实时性差（如图2-1所示）；部分采用软件平台集成DV
11、R的SDK，在前端通过流媒体服务器上传图像，但是基于软件的流媒体转发系统稳定性差，容易丢包，造成中心图像卡屏、马赛克（如图2-1所示）；部分采用矩阵级联方式，模拟矩阵型号多而杂，模拟难于实现图像的切换和云台的控制；视频接入量大会造成难于管理和控制的问题；远程共享需要大量光纤链路，投入大但收效不佳（如图2-2所示）。图2-1 模拟系统DVR联网结构示意图 图2-2 模拟系统矩阵级联结构示意图（4）运维及管理困难：由于原模拟系统缺乏智能网管能力，带来运行和维护的工作量大；难以实现所有视频点信息的统一管理。2.2 改造后系统技术方案AVTrace根据目前所面临的一些问题，提出基本解决了改造解决方案的
12、基本思路如下：将前端模拟矩阵纳入AVTrace数字平台(数字控制模拟）：利用AVTrace独有的模数通实现数字系统对接入模拟矩阵的所有视频资源的管理控制功能；模数通完成数字指令向模拟指令的转换；模拟矩阵接收指令后，进行图像的切换和控制；模拟图像的数字化由编码器完成；集中的数字平台管理视频信息点，资源管理器（RM）对视频信息点进行命名、分组等管理，操作工作站（CM）实现相关组视频资源的切换，控制前端带有云台的摄像机其它模拟控制中心对视频资源的切换和控制（模拟控制数字）：模拟控制中心对数字系统的控制由AVTrace提供信令通将模拟矩阵发出的控制指令转换为数字系统能够识别的指令，数字指令再由模数通完
13、成数模转换，模拟矩阵接收指令后，进行图像的切换和控制；数字视频解码器实现数字图像的模拟化，光端机负责向模拟的控制中心上传图像；利用数字系统为跳点，高级的模拟控制中心无需兼容前端的所有模拟矩阵，不需要改变现有高级模拟中心的监控模式，只需要知道前端摄像机点位的编号。具体整体改造方案的架构图如2-6所示： 图2-3 整体改造示意图2.2.1 前端模拟矩阵改造首先，前提是不改变前端模拟矩阵操作控制中心的架构方式，然后只需要增加模拟矩阵数字化控制器（以下简称MC）和相应的编码器设备即可。这样能够实现的功能是：（1）前端所有模拟视频通过MC和编码器接入数字视频网；（2）数字视频网用户能够切换和控制模拟矩阵
14、的所有输入视频源和控制源，同时切换和控制的最大路数取决于模拟矩阵的输出到编码器的路数；（3）MC兼容所接的模拟矩阵，能够实现模拟矩阵所接模拟键盘的所有功能；（4）编码器提供了高质量、高清晰、低带宽的数字视频源；标准化的视频格式便于提供各种应用；（5）MC接收视频源并转发到数字视频网，能够同时支持单播、组播和多能单播，满足多种网络模式，能够充分节约利用IP网络的带宽；（6）不改变任何本地的操作模式，同样本地的操作也不受任何影响；基本架构图可以参照下图2-3所示：图2-4 前端模拟图像接入数字系统从以上可以看出，前端的改造非常简单，并且功能强大的MC可以随时根据不同的矩阵品牌和型号写入相应的协议，
15、即可实现系统的前端接入视频资源的扩充。2.2.2 前端模拟矩阵的操作管理控制中心这部分的建设基本上属于改造的新建部分，称为操作管理控制中心是因为它可以实现对前端模拟矩阵及所有视频资源的操作管理和控制。这个中心不是物理上的中心，它是逻辑上的中心，因为在IP视频网的任意一个地方，它都可以升级为操作管理控制中心，这对于应急指挥处理突发事件而建立临时指挥中心来说是非常重要的，而这点也常常被人们忽视。总体功能概括如下：（1）通过资源管理器（以下简称RM）软件实现全系统网络资源管理、分配、监控及运行状态检测、报警；操控人员权限分配，管理电子地图。RM服务器不是网络的核心服务器，符合AVTrace的无单一故
16、障点视频网，如果RM宕机不会影响系统的正常运行。（2）通过视频操作控制软件（以下简称CM）实现视频连接的建立、切换、轮巡及群切换功能；PTZ操控功能及预置位设定；提供操控位置地图的选择、路径寻址功能及数据通道连接的建立，另外还包含图像软解的输出。配置本机外接模拟键盘进行模拟键盘的相关操作，满足部分只适应用模拟键盘操作的用户。（3）通过硬件解码器输出前端的模拟视频源到电视墙或其它模拟显示设备，能够最大程度的还原模拟图像，达到令人满意的实时性、清晰度和流畅性。图2-5 操作管理控制中心架构图图2-4反映了中心架构的模型，由此可以看出改变很少，但是实现的功能确实异常强大，而且系统能够具有非常大的灵活
17、性。2.2.3 高级模拟指挥控制中心的改造事实上数字系统的上层会存在更高一级的指挥控制中心，这个中心可以是本地的，也可以是远程的。对于本文所建议的方案，模拟的系统是不需要做任何的改变，所以这部分的改造也是一样的。只需要增加AVTrace信令通即可实现模拟系统以数字系统为跳点对前端所有模拟系统图像资源的切换和控制，这种操作是透明的，不需要理会前端设备的品牌、型号等，所有的工作已经由数字系统来完成。实现的功能可以简单概括为：实现所有前端模拟矩阵所接图像资源的切换和云台控制。与数字系统的连接示意图如2-5所示：由图中可以看出，相对于原有高级的模拟控制中心确实不需要做任何的改变，增加的信令通不会对它造
18、成任何的影响，光端机用于远程的传输，本地中心则不需要配置。图2-6 上级模拟中心与数字系统连接示意图 2.2.4 OA网及其它网视频分发的解决方案对于视频专网而言，OA网或者其它网属于外网，两网之间的分离是为了确保两网之间的正常工作不会受到另外一个网络的影响，但是视频信息又不得不由视频专网提供。AVTrace为此提供了一套专业、可靠和实用的视频分发解决方案。这里的视频信息包括实时视频和录像视频。这套解决方案的主要用途就在于：n 隔绝视频专网与其它业务的直接IP层应用连接n 保护视频专网不受病毒攻击n 实现带宽管理、控制其工作原理是，通过视频分发服务器，将视频专网的视频数据发送给OA网。更深层次
19、的，这款设备是一个底层硬件设备，直接在IP层转发，特点是速度快，并且能够根据指向进行不同视频流的转换，能够实现：n 一路单播视频流转发为多路单播视频流n 单播视频流转发为组播视频流n 一路单播视频流转发为多路单播视频流和一路组播视频流n 一路组播视频流转发为多路单播视频流当然，带宽控制也是相当实用的功能，控制视频网进入OA的数据流量是确保OA网的网络不受到冲击的最基本方法，同时在此基础上，控制还可以实现优先级的控制，在带宽上限达到后，优先级高的用户可以将优先级低的用户挤出，这点是非常科学和人性化的。结构示意图如图2-13所示：图2-7 视频分发解决方案示意图2.2.5 公安网视频隔离共享的解决
20、方案如果视频网与公安网不是一个网络，我们提出这种解决方案。对于公安网而言，由于其政策的特殊性，不允许公安网与任何其它网存在直接的物理连接，当然包括视频专网。网闸是一种连接两网的隔离设备，这种设备处在两网之间，两网也不属于直接的物理连接，所有数据都需要通过网闸。AVTrace视频隔离网闸的就是为了解决公安网可以访问非公安网内的视频资源而设计的，它的基本功能除了具备视频分发服务器所具有的功能外，最大的不同就是它只允许单向的视频流发送到公安网，其他任何的双向数据都无法通过。所以这一点从根本上解决了向公安网共享视频数据的问题，特有的流量控制、权限控制能够很好的确保两网工作不受任何影响。控制信号是由公安
21、网内的串口设备发送到视频专网的，串口设备是将公安网内的RS-232指令翻译成视频网能够识别的指令，接收指令后的视频流通过网闸发送到公安网。实现的示意图如图2-14所示：图2-8 公安网视频共享解决方案示意图本章节重点介绍解决方案中系统各组成部分及具体实现的功能。2.2.6 视频智能诊断分析系统 针对于系统的运营维护，由于前端摄相机和后台录像的重要性，Avtrace智能诊断分析系统（IDAS）为整个平安城市安防系统提供了完善的自我健康诊断功能，通过IDAS可以实现无人值守的系统运行状况（包括摄相机图像清晰度、信号源是否正常、网络传输是否正常、录像是否存在及录像是否具备连续性等等综合健康状况），并
22、按时生成系统健康状况报表给用户，能够第一时间发现系统的故障（特别是录像方面的问题），确保整个监控系统能够正常稳定的运行，使用户在系统运维方面能够投入最少的人力物力，却能够获得最大的收益。视频质量智能视频诊断系统是通过正在运行的视频网络收集视频、网络设备的相关数据，测试相关的信号，分析视频的质量，从而可以全面了解视频网络的运行情况，快速有效地对庞大的视频网络监控系统进行维护，客观评价系统运行的健康情况的管理系统。2.2.7 统一联网管理及应用平台相关软件本方案设计的联网管理及应用平台软件依然采用AVTrace 高清晰IP数字视频监控系统中的全部系统软件，它们提供功能强大的全中文图形化界面（GUI
23、），分为网络资源管理服务器（Resource Manager，RM）、操作控制平台软件（Control Monitor , CM）及SDK开发包三个大部分。网络资源管理服务器（RM）用于构建大规模视频网络系统，可提供集中的网络管理，实现针对视频网络系统全部资源（包括：视频输入/输出设备、视频交换设备及全体操作者的应用权限），进行统一的配置、管理、分发及实时设备运行状态检测，提供故障发生的声光报警提示及强大的系统日志功能。提供友好的图形化人机界面，方便网络的运营维护管理。资源管理服务器通过IP网络与其所管理的编解码器及其相关设备进行带内通讯，资源管理服务器作为SERVER，其他设备均装有代理负责
24、收集相应设备的运行状态信息，汇报给资源管理服务器。n 告警管理n 网络资源配置管理n 用户管理n 日志管理n 故障维护管理n 存储管理n 用户优先级管理n 网管服务器及全部的编解码设备均支持网络时钟协议（NTP），管理服器（RM）可利用串口与标准时钟同步，即可实现视频网络的全网时钟同步。资源管理服务器(RM)支持分级分域管理。所谓分级就是把用户分为不同的级别，让不同的用户拥有不同权限。目前，在RM网管软件中可定义了多个用户组，他们分别是：l 系统管理员组： 系统管理员组成员，可以完成全系统范围内的管理和配置（包括哪些对象可以被分配到一个域中，指定子域管理员等等）。l 子域管理员组： 子域管理员
25、组成员，可以完成本子域范围内的所有配置，但无法管理和控制本子域外的其他对象（设备，操控人员等等）。l 工程师组：工程师组成员，可以配置编解码器和存储设备，在系统管理员的控制和监督下访问全系统，可以对硬件进行配置、对系统进行诊断测试。l 操控员组：操控员组成员，可以使用厂家提供的操控软件对监控系统进行访问和控制。使用PC软解码软件或通过模拟监视器调看或存储实时监控图像。根据具体访问权限，使用CM回放存储的视频图像。根据具体访问权限，当一个事件发生时可以得到系统的通知。l 模拟用户组：模拟用户组成员，模拟控制键盘可以通过Gateway网关软件管理连接。只能通过模拟监视器来察看监控图像。l 第三方用
26、户组：第三方用户组成员，可以通过客户化定制软件和Gateway网关软件来控制系统。由上可知，针对视频监控系统中的不同用户，可以分别划归到不同的用户组，管理员组成员负责设备的配置、权限的发放等等，操作员组负责日常监控工作（不具有区域管理、权限分配等能力），这样用户就只能在自己权限范围内对监控系统进行管理、控制和使用，提高了监控系统的安全性！所谓分域，就是按照不同部门，划分不同的逻辑组，本区域的管理、操控人员只能完成本区域内的对象（设备、工作站以及人员等等）管理和控制，对于区域外的对象都是不可见的，更谈不上管理控制，这样就可以有效的把一个物理上的大型监控系统按照用户的实际应用模式切割成几个逻辑上互
27、相独立的监控系统，这样就能够带来许多管理方面的好处，首先根据用户实际应用模式，把同一功能（比如同一个部门）的对象划分到同一个子域中，并分配相应的子域管理员，实现分级管理、区域自治的功能；其次轻松完成用户控制权限分配，系统管理员只需要把某个用户分配到子域中去，那么这个用户就只能管理控制本区域的对象，避免大部分系统权限分配复杂繁琐的缺点，即对每一个用户都要进行一次设备管理权限的分配，有效的降低了管理员工作强度提高了权限分配的准确性。虽然整个网络按照功能进行了划分，但是还是存在一个设备（比如摄像机PTZ控制）分属于多个管理域，被多个不同的域中的用户或同一个域中的不同的用户同时操控的现象，而一个设备同
28、一时刻只能有一个用户在进行控制，否则就会乱套。这个时候就需要划分用户优先级，当前管理系统支持多个用户优先级，系统管理员为每一个用户分配一个优先级，这样当出现多个用户抢夺一个设备的控制权的时候，系统按照下列原则分配设备的当前控制权：l对于同一优先级的用户而言，先建立连接的用户先拥有控制权，后来的同一优先级的用户必须等待当前用户放弃控制权以后才能进行控制。l 优先级高的用户可以随时剥夺优先级低的用户的控制权。l 优先级低的用户无法抢夺优先级高的用户的控制权。l 当前用户停止控制某个设备（即没有发出任何控制命令）一段时间后（比如15秒），系统即认为该用户已经放弃了对该设备的控制权，相应的控制连接就会
29、被断开，其他的用户就可以控制该设备了。按需配置每一路实时视频流，可以分别对每一路视频单独进行参数配置：比如图像分辨率、视频流量、视频流编码类型、帧率等，这样就可以专门针对某种特殊应用专门配置最适宜的参数，最大程度满足用户实际需求。 操作控制平台软件（CM）操作控制平台软件（CM），是为具体视频应用操作人员提供的操作界面，以简明的电子地图方式的图形化操作界面，直观、方便的实现日常操作控制；以直接点击命令图标的方式，即可方便的实现视频的连接建立、切换、轮巡等日常操作。并可实现远程PTZ的操作控制、摄像机预置位的设定、路径导航及多种预先定义的相关动作（如：音频通道的连接建立、拆除；多个视频连接的同时
30、建立等）的实现。Archer5000视频监控系统网络信令采用带内传输的方式，即对于所有Archer 5000设备而言管理信息都是通过与IP网络相连接的1000M以太网接口实现，1000M以太网接口同时承载管理数据和业务数据，用户不再需要另外搭建专用的管理网络和视频回放网络。同时Archer 5000设备也支持本地管理。各控制中心的各操控工作站均与视频交换设备、视频存储设备同处于一个视频监控专网内，他们的日常操作互相不会受到任何影响，只有当他们共同（同时）争用网络中唯一的视频资源时（如：同一架球机同一时刻的PTZ控制权），会发生冲突，此时，最终控制权由拥有该设备较高优先级的用户获得，其它用户将会
31、得到相应的提示信息。拥有操作权限的用户，当其每天首次登陆操作控制终端CM时，通过管理服务器RM的认证，获得相应的视频网络资源及其操作权限。其通过获取电子地图的方式实现视频资源及相应的权限的获取。可通过对电子地图图标点击、拖拉方便的实现对数字视频的日常操作控制。可实时的建立或拆除任意监视器对任意摄像机的逻辑视频连接（有操作权限的情况下）。可通过图形化界面方便的实现对各摄像机执行远程俯仰、左右以及焦距等控制操作。可实现每一路视频输出既可自动循环显示，也可由操作人员手动切换显示。自动循环显示的顺序，可根据需要进行任意设置、更改。可通过对不同操作人员的资源分配实现不同的操作人员可操作的范围，如：对分控
32、中心操作人员只分配本区域视频资源的操作权限；对中心操作人员分配全网资源的操作权限。并且可通过优先级别的不同，控制对同时同一视频资源的争用（如：对同时同一架球机的PTZ控制权）。网络管理员可任意按需编程设置自动循环监视模式（可对已设置的固定组合监视区域进行自动循环监视），包括各种顺序的自动循环显示、群组切换，且可随时从自动循环监视模式切换回手工操作模式。各操作控制终端均提供对本机所下达的指令及指令执行情况的实时回馈信息，如：当用户使用前端球机的PTZ控制功能时，若同时该球机的PTZ控制功能正在被其它操作人员使用，系统将给出相应的提示信息，并指明正在使用的操作者。SDK软件开发包SDK是客户对Ar
33、cher系列产品以及相关产品进行二次开发的基础，它是客户应用程序与设备之间的透明通信协议规范，提供了整个数字视频监控解决方案的完美实现，可与本公司的系列产品等进行无缝连接。使用SDK，可以简单快捷的进行二次开发，可减少客户应用程序的开发周期，减少开发工作，提高应用程序的可靠性和稳定性。SDK层次结构：SDK在纵向上分为5个层面。个性化客户服务是客户通过SDK开发包量身定做，提供专业安防系统解决方案，满足客户多层次需求；视频应用服务是各种视频相关的应用实现；系统管理涉及客户认证、设备监控、任务调度等系统功能；报警联动服务是当CCTV发生报警时，根据客户设置，执行相应的处理；流媒体服务是介于显示设
34、备与视频交换主机之间的一个服务，视频交换机将音视频数据流传输给流媒体服务，而流媒体服务根据客户需要，将音视频数据流分发到各个显示设备；直接流媒体是指音视频数据流从视频交换设备直接传输到图像显示设备(PC或者电视墙)；硬件系统包括视频交换主机、摄像机、云台、流媒体服务器等。接口说明：SDK的接口是一个动态链接库(DLL)， 是使用C语言导出的API。它能够在大多数开发环境中使用，比如C+、VB、C#、Delphi等等。 SDK开发软件包提供如下种类接口函数：l SDK授权认证接口函数l 音视频接口函数n 建立连接n 断开连接n 设置OSDn 显示图像n 启动录像n 回放录像及控制n 录像查询n
35、获取错误码l 云台（PTZ）接口函数n 打开PTZn 关闭PTZn 发送串口数据n 打开PTZ控制协议n 发送PTZ命令n 连接指令接口函数l 建立TX至RX的音视频连接n 断开TX至RX的音视频连接n 建立透明串口通道n 断开透明串口通道n 查询机箱已建立的连接l 参数设置接口函数n 同步机箱时间n 设置视频参数n 设置音频参数n 设置数据参数n 设置通道名称n 修改机箱IP地址n 修改机箱名称n 获取机箱基本参数n 获取机箱网络参数n 设置机箱网络参数n 获取机箱板卡l CVSS服务器接口函数l 告警设置接口函数2.3 系统关键性技术说明2.3.1 基于分布式架构的IP视频网本方案基于真正
36、的分布式系统架构，无单一失效点。资源管理服务器RM作为只作为系统的配置和网管服务器，RM宕机不会影响其它设备业务的进行，构造了一个平坦化的视频监控网络。系统的工作流程可以概述如下：1、 RM搜集视频交换主机的信息；2、 RM进行相关配置，并保存配置在本地数据库；3、 RM配置CM相关用户及权限；4、 RM将相关配置（包括主机的技术配置和CM用户的权限配置）分发同步到前端视频交换主机；5、 视频交换主机拥有相关的技术配置和权限配置；6、 CM第一次登陆到RM下载同步相关数据库到本地；7、 CM拥有了相关权限范围内的资源及可操作权限；8、 RM宕机后，CM可以先登陆本地域后直接访问相关的视频交换主
37、机，因为所有设备均已经同步；9、 如果需要更改配置，只需要在RM重新配置后进行分发，CM重新登陆RM，就可以更新配置了。2.3.2 CM同时支持电脑和模拟键盘的操作 CM支持电脑和模拟键盘的操作与AVTrace系统软件的架构联系密切，CM客户端支持与AVTrace网关软件集成，配置操作工作站连接键盘的串口数据参数即可实现。 端口名称是模拟键盘接入CM客户端计算机的串口名称。键盘协议时该模拟键盘锁采用的键盘输出协议。协议控制需要选择将键盘协议转换为AVTrace数字指令的协议转换模式，如果是AVTrace协议的键盘则直接选择原始协议，也就是不需要指令网关进行转化，由此可见操作方法简单而具有人性化
38、。2.4 系统性能分析一个优秀的数字视频系统必须具备良好的系统性能，在画面质量比拼模拟画质的同时，延时控制也是一个重大的关注点。数字视频系统可以认为符合一个短板理论，模拟技术、视频压缩技术以及网络传输技术三方面的一个短板理论。本技术方案综合考虑这三方面的问题，构造一个稳定、高质量、快速的数模结合的视频监控系统。2.4.1 单播、组播和多能单播安维思的网络视频交换主机支持单播、组播和多能单播功能，如果传输网络支持组播功能，监控视频在网络传输过程中，可采用组播的传输方式，这样每路视频无论有多少个接收端的调看，都同时只会在传输网络中占用一路视频流的带宽，可充分保证传输网络的设计带宽可以满足应用的需求
39、。另外，安维思的视频交换主机还支持多能单播功能，即可使用单播模拟多播的传输效果，无论控制中心的几十路硬解压缩中有多少路模拟视频同时观看同一架摄像机的图像，可保证在该站到控制中心的网络中只存在一路该摄像机的数字视频连接。可很好的达到在单播网络中传输多路相同视频流占用最小带宽的效果，极大的提高了传输网络的稳定性。2.4.2 系统整体延时分析数字视频网络的延时可以认为在视频压缩阶段最大，其次系统采用的技术不同也会产生不同的延时，对本系统而言：最大总时延约为视频压缩时延+网络时延+指令转发时延对于AVTrace的产品线，所有设备均采用嵌入式实时操作系统，是真正的嵌入式底层硬件设备，所以指令转发时延可以
40、控制在MS级别，网络时延以10MS计算时，AVTrace强大的处理芯片可以将压缩时延控制在250MS左右，则所有最大总时延控制在270MS内。对比如果其中任何一款设备采用了PC指令网关模式，则时延变得不可控制，整体时延超过1秒非常常见。3. 系统先进性3.1 系统可靠性3.1.1 整体网络架构确保全网无单一故障失败点AVTrace高清晰IP数字视频监控系统是基于IP网络的全分布式体系结构，在应用上，以分布式服务为设计理念，所设计的网元均为智能性client/sever合一型产品，可不依赖于任何服务器的介入实现client/sever的服务，完成日常的视频监控业务，包括：(1)实时视频连接：编码
41、端到解码端视频连接的建立、切换、拆除及云镜的控制优先级判断及控制权的授予。(2)存储视频的检索、回放：存储视频的检索、回放及NVR到视频输出端（含硬件解码器及软解码）视频连接的建立、拆除和控制。系统网管服务器宕机：本系统的系统网管服务器不参与日常视频监控动作的完成，其主要任务是系统建立初始时的集中资源分配及相关参数配置。一旦系统建立完成，其主要任务是网络运行状态的监控及完成系统日志的工作。在系统正常运营阶段，系统网管服务器宕机，不会影响监控系统的正常使用，不会造成现存视频连接的中断，不会影响操作终端正常操作指令的下达，更不会造成系统瘫痪。操作终端宕机：只会影响该设备的显示输出及该设备的操作控制
42、功能，不会造成该终端建立的现存视频连接的中断，不会影响全网任何其它设备及功能。骨干网络故障：骨干网络由电信级的传输系统负责，其发生单点故障，可保证会在50ms内自动恢复，可能造成瞬间控制中心连续图像的丢失（对于每秒25帧的连续视频，约丢失12帧图像）。待其恢复网络后视频能自动恢复。不会影响正常的监控任务且由于视频存储在本地完成，所以完全不受影响。前端监控室网络交换机的故障：只会影响到该站的视频编解码的丢失及本地视频存储的丢失，不会对整个系统（控制中心及其他前端监控室）造成影响。控制中心网络交换机的故障：会导控制中心视频监控图像的中断，但所有各站的视频监控可照常工作，不受影响。编码器故障：只会影
43、响该设备本身的视频编码输出，不会影响全网任何其它设备。解码器故障：只会影响该设备本身的视频显示输出，不会影响全网任何其它设备。NVR故障：只会影响该设备本身的视频存储的中断，不会影响全网任何其它设备。3.1.2 编解码设备的可靠性本方案选择的编、解码设备均为模块化、高密度的大机箱嵌入式智能型产品，工业化嵌入式专用产品设计、精简实时操作系统可有效提高设备本身的稳定性能。其独特的单端口网络连接、高密度视频接口、高冗余设计提供可为本系统的可靠性带来以下方面的改善：冗余电源设计：可有效改善由于设备电源故障带来的设备停机。从电子化设备故障统计来看，设备故障率最高的部件就是电源部分，因此，提供冗余电源是高
44、端产品的基本特征之一。冗余网络接口设计：AVTrace可提供的编解码设备均提供冗余千兆网络接口的连接能力，可提供该设备到网络的双链路连接，可有效避免由于线路、线路接头、两端设备（网络设备及编解码设备）接口的物理故障带来的业务中断。高收敛比的接入能力：AVTrace可提供的编解码设备，单台最大可提供88路的模拟视频流编码能力（Archer5412GR），但只需要一个千兆网络接口既可实现到网络的连接。可有效降低网络设备端口的占用及所需网络线缆连接的数量，不仅降低了施工难度，而且由于设备数量、连接数量的减少，也可有效提高系统可靠性。3.2 系统可维护性系统全部设备均可支持集中的网管，系统网管服务器支
45、持构建大规模视频网络系统，可提供集中的系统设备网络化管理，实现针对视频编解码器、NVR网络视频存储服务器和监控终端用户与操作控制权限等进行统一的配置、管理、分发及实时设备运行状态检测。提供友好的图形化人机界面，方便网络的运营维护管理。所有编解码设备均为模块化产品，支持热插拔功能，可在线实现故障设备的维修、更换，避免设备维修造成业务中断。所有内置固件（Firmware）均可远程在线升级。同功能业务板卡（编码板、解码板）均可通用，方便备品备件的储备及更换。由于网络资源管理服务器（RM）采用标准SQL数据库存储网络配置的相关参数，易于备份及恢复，且由于RM宕机不会影响全网任何的应用业务的正常，可有效
46、降低服务器实时维护的难度。大机箱、高收敛比的编解码设备，可使用更少的IP地址，实现管理全部视频资源的需要。即可减轻网管的资源开销，降低IP地址规划、管理的难度，又能使屏幕显示简洁明了，缓解网络管理人员的工作压力。可通过便携式笔记本，在全网任何一地接入视频网络，检查全网的设备运行情况。3.3 系统可扩充性及兼容能力在整体系统架构的设计上，充分考虑了城市监控网络的扩展性要求。以嵌入式高密度数字视频编解码器（智能主机）为服务提供和管理的基本网元，实现了真正的全分布式的网络架构，不仅可随网络的扩充延伸，方便的通过添加节点设备、设备内的板卡，既可实现系统的扩容。而且可实现在不中断现行业务的情况下实现系统
47、的任意扩容。Archer 5000高清晰IP数字视频监控系统利用兼容性良好的IP网络作为传输平台，提供了目前最完善、兼容性最好的国际标准的MPEG-2编解码技术，以满足用户对多厂家产品的数字视频兼容性的要求；又提供了标准的、高压缩比的MPEG-4的编解码技术，以满足用户用最小的网络资源开销，来存储高质量、连续稳定的低时延视频数据流的需求；标准化的应用会给今后所面临的全网集中监控和与其他轨道线路的互联创造良好的前提条件。本方案配置的视频存储解决方案，核心产品为视频存储服务器CVSS，该产品以大容量的高速IO吞吐满足视频信息数据量大、码流持续恒定、长期存在的视频存储需求的特点，满足高标准、高安全性、长期可靠稳定运行的视频信息的存储要求。同时，为满足随系统扩容所带来的存储容量的增加。可方便的通过直接增加新的存储设备既可实现存储容量的增加，在扩容的过程中，无需中断现在的视频存储业务。并可随之同步扩容信息