公安高清化联网视频监控系统建设构思

随着高清视频监控技术的发展与应用，目前我国很多城市将在公共场所和重要监控区域建设高清视频监控系统。为提高公安联网高清视频监控系统建设的规范性、应用的可靠性和联网的安全性，切实发挥高清视频监控系统在安全技术防范工作中的积极效能，按照统一规划、统一管理、统一标准的原则，现对公安联网高清视频监控系统建设的技术方案进行规划构思。
　　一、目前高清视频监控技术的比较
　　现阶段高清视频监控系统主要有两种技术模式，一是HD-SDI非压缩高清视频监控模式，二是IPC编码高清视频监控模式。
　　1、HD-SDI非压缩高清视频监控技术
　　HD-SDI非压缩高清视频监控技术是广电的高清数字输入与输出标准，采用了广播级的高清数字串行接口传输技术，具有以下特点。
　　图像未经压缩传输。每路数据高达1.485Gbps，图像帧率可达到60帧以上，高清图像还原度高，细节损失少，为公安侦查破案及智能视频分析提供最佳的高清图像资源。
　　高清图像传输时延低。在传输过程中没有产生压缩与封包化处理，高清图像传输调控几乎零延时，满足公安实战中的应急指挥、跟踪调控要求快速准确的应用需求。
　　系统稳定性高。非压缩数字技术的交换系统拥有较高的稳定性，很少出现系统死机，图像丢失等不稳定现象。
　　整体安全性高。前端通过光纤或同轴线缆传输非压缩数据，无IP接口，可做到网络充分隔离，系统整体安全性高。
　　接口技术成熟。HD-SDI传输协议的物理形态是BNC接口，接口技术成熟，将已有的传统模拟框架系统转为高清监控系统非常方便。
　　2、IPC编码高清视频监控技术
　　网络摄像机又叫IPCAMERA(简称IPC)，是由网络编码模块和模拟摄像机组合而成，摄像机前端直接将视频信号进行高清编码压缩并IP封装，利用IP网络来传输承载高清视频流，IPC网络高清视频监控技术，具有以下特点。
　　组网灵活。IPC网络高清视频监控系统布点简易，只需网线连接即可将视频信号传输，安装方便，后期容易进行二次开发应用。
　　图像前端压缩。IPC高清视频监控系统采用前端压缩的编解码方式，图像质量有所损失。
　　存在控制和显示延时。IPC高清视频监控系统采用网络传输，需要对数据封装、编码等原因，导致图像控制和显示延时较大。
　　IP接口外露。IPC高清视频监控技术存在IP接口外露的情况，不能直接构建在公安网上，不能直接与公安网内众多应用系统关联。
　　3、HD-SDI模式更适用于公安网的一类摄像点建设
　　公安一类摄像点高清视频监控系统是直接构架在公安网上，与公安网内的众多警用系统进行直接关联应用。鉴于HD-SDI高清视频监控技术具有图像传输非压缩，图像显示及控制快速低延时，充分做到公安网与外网的隔离，具有非常可靠的安全性和可靠性，综上所述，在一类点的建设中应首选HD-SDI的高清视频建设方案。

二、公安高清联网视频监控系统建设构思

鉴于HD-SDI非压缩高清视频监控模式更适用于公安网的一类摄像点建设，我们将HD-SDI的建设模式运用于公安高清视频监控系统的建设中，具体技术构思如下。

1、系统总体要求

公安高清联网视频监控系统拟采用不少于二百万像素(1080P)的高清监控设备，使视频采集、存储、显示均达到不少于二百万像素的高清视频监控效果;同时采用HD-SDI高清技术和后端网络高清视频技术相融合的解决方式，系统既有HD-SDI高清视频监控的高清、实时、安全、稳定、操作简单的优点，又具有后端IP网络高清视频监控的开放性、易扩展性、便于视频浏览、存储的先进性。

2、系统联网要求

根据公安高清联网视频监控系统的技术特点，拟采用三级联网构架;通过公安视频信息综合应用管理平台，实现HD-SDI实时高清视频监控子系统和网络高清视频监控子系统的融合.

派出所级监控中心：派出所级监控中心负责管理本地高清视频的接入、传输、汇聚、编码、存储和显示，前端通过HD-SDI光传输网络接入本地HD-SDI高清视频，并实现与分局高清视频联网。通过公安网编码接入本地的高清视频和调用系统内的高清视频及录像。

分局级监控中心：分局级监控中心负责管理本地高清视频的接入、传输、汇聚、编码、存储和显示，前端通过HD-SDI光传输网络接入本地的HD-SDI高清视频，并实现与派出所级监控中心和市局级监控中心的高清视频联网。通过公安网编码接入本地的高清视频和调用系统内的高清视频及录像。

市局级监控中心：市局级监控中心负责管理本地高清视频的接入、传输、汇聚、编码、存储和显示，前端通过HD-SDI光传输网络接入本地的HD-SDI高清视频，并实现与分局级监控中心的高清视频联网。通过公安网编码接入本地的高清视频和调用系统内的高清视频及录像。

3、系统建设内容

公安高清联网视频监控系统建设内容包括三级监控中心，分别是派出所级监控中心(或警务室)、分局级监控中心、市局级监控中心。各级监控中心连续图像编码存储优先采用HD-SDI高清硬盘录像机(DVR)或高清网络硬盘录像机(NVR)实现编码存储功能。同时采用连续图像与图片相结合的方式进行存储，连续图像存储码流6M以上，无损压缩存储JPEG高清图片1-2帧/秒。

派出所级监控中心由HD-SDI高清矩阵(汇聚)、HD-SDI光端机、HD-SDI前端和显示器组成HD-SDI实时高清视频监控子系统;网络高清视频子系统由网络视频管理平台、存储和编解码设备组成。

分局级监控中心由HD-SDI高清矩阵(汇聚)、HD-SDI光端机、HD-SDI前端和显示器组成HD-SDI实时高清视频监控子系统;网络高清视频子系统由网络视频管理平台、存储和编解码设备组成。

市局监控中心由HD-SDI高清矩阵(汇聚)、HD-SDI光端机、HD-SDI前端、显示器组成HD-SDI实时高清视频监控子系统;网络高清视频子系统由网络视频管理平台、存储和编解码设备组成。通过IP网络视频管理平台可扩展集成PGIS地理信息系统、高清卡口等系统。

派出所、分局、市局的监控中心之间可根据实际需要通过HD-SDI高清实时监控系统实现视频的互联互控，也可通过IP网络视频管理平台实现所有高清网络视频的远程调用、实时浏览、录像回放等功能。

4、系统技术要求

高清视频监控要求。前端、传输、汇聚、存储、显示满足视频分辨率为1080P，帧率≥25fps。

高清视频联网要求。本高清视频监控系统的联网要求，包括传输、交换、控制等应满足GB/T28181-2011《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》的相关规定。

高清前端要求。传感器尺寸：一体化云台或球机≥1/3英寸，枪机或半球≥1/3英寸;有效像素不低于200万，采用逐行扫描方式

图像比例为16：9，1920×1080 逐行扫描

帧率：不小于25fps

最低照度：≤0.1 lux(日夜模式下)

高清镜头：镜头靶面尺寸应不小于摄像机图像传感器的靶面尺寸;

镜头的有效像素值应不小于摄像机的像素值，分辨率≥200万像素。

5、高清传输要求

HD-SDI实时高清视频传输要求。能同时传输HD-SDI高清视频信号和RS485/RS422/RS232数据信号

支持传输1080p/25fps/30fps HD-SDI视频

传输延迟时间要求：

传输控制命令数据的延时应小于5毫秒

传输视频图像数据的延时应小于10毫秒

HD-SDI光纤传输质量要求：

网络时延上限应小于 2毫秒

端到端通信的时延抖动上限应小于 0.5毫秒

端到端通信的丢包率上限应小于1×10ˉ5

安全性要求。本系统安全性要求高，需保持公安网的独立性，社会视频专网必须通过安全隔离平台调用网络视频和录像，可通过HD-SDI光纤向外共享非压缩实时视频。

6、高清汇聚要求

汇聚延迟时间要求： 延时应小于20ms

汇聚视频指标要求：

视频格式：HD-SDI

输入阻抗为75欧，接口为BNC

信号幅度：800mV±10%

上冲(下冲)： -10% ~ +10%

校准抖动：HD(100KHZ处)<0.2UI; SD(1KHZ)<0.2UI

定时抖动：HD：(10HZ处)<1UI;SD(10HZ处)<0.2UI(和源有关)

分辨率/帧率： 1280x720P/25fps，1280x720P/30fps，1920x1080P/25fps; 1920x1080P/30fps 具有输入线缆均衡能力，输出线缆驱动能力

支持时钟恢复，去除信号抖动

7、高清编码要求

支持H.264(或SVAC)编码和MJPEG编码;

H.264编码：主码流分辨率不小于1080P，辅码流分辨率支持D1(或4CIF)编码，帧率≥25fps;支持ISO/IEC 14496–10(即ITU-T H.264/AVC)，视频码流的语法内容应依据ISO/IEC 14496-10标准，不应包含非法私有数据格式;

H.264编码支持CBR(定码流)和VBR(变码流)两种码率控制方式，CBR码率波动不应超过15%，编码带宽范围宜为2Mbps~8Mbps可设;

MJPEG编码：分辨率不小于1080P;支持ISO/IEC 10918标准， 支持比特率控制，支持编码质量设置;

8、高清平台功能要求

视频监控管理平台由管理、索引、视频转发、存储、点播、GIS模块、实时监控、告警、网管、解码等模块组成：

管理模块应具有对高清设备的管理、配置，操作日志审计，用户、机构管理功能;

视频转发模块应具有对高清、标清混合媒体流的转发功能;

存储点播模块应具有对高清视频的存储、管理、检索、点播回放等功能;

GIS模块应以PGIS为基础，将一类点高清、标清视频进行图上标注，并整合卡口、警用GPS及350M数字集群等警用业务信息数据，实现可视化图上调控;

实时监控模块应具有对高清、标清视频混合多画面调控、图像抓拍、编辑、本地录像和录像拼接等功能;

告警模块应具有对前端设备的故障报警、前端报警信息、异常操作等信息进行报警转发和管理;

网管模块应具有对前端设备、网络、系统服务和用户等相关信息进行实时监测及历史数据统计分析功能;

解码模块应具有对高清、标清视频统一解码输出的功能;

分局及派出所的高清视频监控平台必须与市局公安视频信息综合应用管理平台做到无缝对接。

9、高清存储需求

存储H.264编码不小于1080P/25fps的高清视频，码流不低于6Mbps，存储时间不少于30天，无损压缩存储JPEG高清图片不少于1-2帧/秒;采取在派出所、分局、市局分布式存储和集中管理的模式，在网络中可方便调用所有存储的高清视频和图片;

根据实际的应用需要，优先采用DVR存储或NVR网络存储方式。

10、高清显示要求

采用高清显示器或高清拼接屏显示;

单屏分辨率支持分辨率1920×1080P;

支持HD-SDI、或HDMI、DVI、CVBS、VGA等视频接口。

三、结语

目前我国很多城市将在公共场所和重要监控区域建设高清视频监控摄像机，对于直接接入公安网的高清视频监控系统，实现与公安网内的众多警用系统进行智能化关联应用;我们认为前端采用HD-SDI的高清视频建设方案，能很好地满足公安实战的整体需求，随着HD-SDI设备的普及和价格的逐步下降，HD-SDI监控系统在公安高清联网视频监控建设中，将发挥重要的、积极的应用效能。