【安防知識網(wǎng)】對于一項運(yùn)動賽事來說，無論在賽中還是賽后，保證賽事安全順利和防止賽后事故發(fā)生，是十分必要的，而用于舉辦運(yùn)動賽事的體育場館更是如此。本文即以體育場館視頻監(jiān)控解決方案的架構(gòu)選型、方案設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)選擇為主題進(jìn)行展開。

　　體育場館是為舉辦運(yùn)動賽事而修建的大型建筑系統(tǒng)，在體育賽事舉辦的時候會有大量人群聚集，在賽后又將成為當(dāng)?shù)厝罕娊∩硇蓍e的重要場所，體育場館安防系統(tǒng)在保證體育賽事正常進(jìn)行、賽事舉辦過程中的安全防范和應(yīng)急指揮、賽后的場館日常安防中起著巨大作用。

　　體育場館安防系統(tǒng)一般包含視頻監(jiān)控、出入口門禁控制、入侵報警、電子巡查及車輛管理5大系統(tǒng)。其中視頻監(jiān)控系統(tǒng)是體育場館安防系統(tǒng)中技術(shù)最復(fù)雜、實(shí)戰(zhàn)中應(yīng)用最多、投資占比最大的一部分，其投資約占安防系統(tǒng)整體投資的70%-80%左右。本文即以體育場館視頻監(jiān)控解決方案的架構(gòu)選型、方案設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)選擇為主題，并對之進(jìn)行展開。

　　視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展概述

　　近年來，隨著平安城市、大型園區(qū)、區(qū)域性聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控等項目的大量建設(shè)，不斷有新的廠家加入到安防系統(tǒng)的研發(fā)中來，由此也給視頻監(jiān)控技術(shù)帶來了革命性的變化，新技術(shù)、新名詞令人應(yīng)接不暇。安防產(chǎn)品成本的進(jìn)一步降低也推動了其在各個行業(yè)中的普及，全數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)從推出到成熟應(yīng)用不過5年，從高清概念在國內(nèi)的提出到實(shí)現(xiàn)應(yīng)用也不過3年時間。

　　在視頻監(jiān)控領(lǐng)域，安防部件IT化、監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)化、采集高清化、應(yīng)用軟件智能化成為主導(dǎo)該行業(yè)的四大趨勢，在體育場館視頻監(jiān)控的產(chǎn)品選型過程中，也應(yīng)考慮這些大趨勢。

　　監(jiān)控部件IT化

　　現(xiàn)階段的國內(nèi)安防市場格局主要由4種力量構(gòu)成，它們分別是：以光電技術(shù)見長的傳統(tǒng)安防提供商、以數(shù)字化見長的數(shù)字化視頻圖像提供商、以網(wǎng)絡(luò)化見長的IT、電信產(chǎn)品提供商、以整合見長的獨(dú)立軟件提供商。IT廠家的進(jìn)入，迅速地讓視頻監(jiān)控技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)世界里找到了坐標(biāo)和方向。隨著技術(shù)交流、產(chǎn)品競爭及人才的流動，這4類廠家不約而同地將原來僅在IT領(lǐng)域內(nèi)使用的各種技術(shù)引入視頻監(jiān)控領(lǐng)域。

　　視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)化

　　市級、省級乃至國家級的視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)項目的大量涌現(xiàn)，在推動網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控發(fā)展與成熟的同時，也讓視頻共享、信息挖掘成為可能。其技術(shù)趨勢不但推動著純網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控解決方案的產(chǎn)生與發(fā)展，也有助于對傳統(tǒng)方案中的產(chǎn)品進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的改進(jìn)。比如，很多數(shù)字矩陣帶有網(wǎng)絡(luò)接口，可以通過IP網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問矩陣的圖像。

　　視頻采集高清化

　　廣電領(lǐng)域定義的高清分辨率為720(1280×720)、1080(1920×1080)兩種，采用16：9的圖像比例。因為視頻監(jiān)控最終需要上監(jiān)視器進(jìn)行圖像還原，所以安防監(jiān)控領(lǐng)域基本采用這兩種分辨率作為高清的分辨率標(biāo)準(zhǔn)。以1080分辨率為例，其分辨率是普通D1圖像的5倍，在一些重要的場合，可以為用戶提供高清晰的圖像及寬闊的視野。

　　某大型場館周界路段的監(jiān)控抓圖，采用了1080P的分辨率攝像機(jī)。因為分辨率的提升，其清晰度也大大提高，在抓圖時可以清晰辨別車牌號碼;由于采用16∶9的寬屏比例，其監(jiān)控范圍得到擴(kuò)展，3個車道也只需一支槍機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。

　　應(yīng)用軟件智能化

　　在視頻監(jiān)控領(lǐng)域存在著兩類軟件，一類是基礎(chǔ)平臺軟件，通常由監(jiān)控硬件廠商提供;另一類是應(yīng)用軟件，由獨(dú)立的應(yīng)用軟件開發(fā)商根據(jù)用戶需求進(jìn)行定制開發(fā)。當(dāng)前，應(yīng)用軟件智能化勢不可擋，所提供的信息挖掘功能也將越來越豐富。

　　應(yīng)用軟件的智能化發(fā)展，將促進(jìn)視頻監(jiān)控從以事后取證為主向事前預(yù)防與事后取證相結(jié)合轉(zhuǎn)變，最終做到防患于未然。

　　禁區(qū)闖入告警、車牌識別、動態(tài)圖像放大、關(guān)鍵目標(biāo)識別等技術(shù)已經(jīng)得到規(guī)模商用，并在全國出現(xiàn)不少成功案例。然而，智能識別軟件由于耗費(fèi)服務(wù)器硬件資源量大且采購成本較高，一般項目中僅在重點(diǎn)部位啟用智能業(yè)務(wù)。

[nextpage]　　視頻監(jiān)控技術(shù)架構(gòu)選型

　　體育場館應(yīng)用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，按架構(gòu)可分為模數(shù)結(jié)合和全數(shù)字化兩大類，在該領(lǐng)域模數(shù)結(jié)合方案模式較為固定;數(shù)字方式在近期也得到了大規(guī)模應(yīng)用。系統(tǒng)據(jù)組網(wǎng)模式又可細(xì)分為硬盤錄像機(jī)聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化流媒體轉(zhuǎn)發(fā)和IP智能監(jiān)控架構(gòu)三類。

　　模數(shù)結(jié)合方案

　　如圖1所示，模數(shù)結(jié)合采用集中式、非共享的組網(wǎng)方式，視頻信號通過視頻線或者光纜傳輸?shù)奖O(jiān)控機(jī)房，再通過矩陣完成視頻上墻，之后通過硬盤錄像機(jī)完成視頻的編碼和存儲，同時給網(wǎng)絡(luò)用戶提供遠(yuǎn)程瀏覽圖像。在由多個體育館組成的體育館群或者有多個監(jiān)控中心的大型體育館，矩陣可以通過級聯(lián)方式進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，從而完成整體圖像的調(diào)度。

　　模數(shù)結(jié)合模式的最大優(yōu)勢是實(shí)時圖像調(diào)度的快速性及模擬圖像上墻的良好效果，這得益于其采用非共享的組網(wǎng)模式及非壓縮的傳輸模式。當(dāng)然，采用這種組網(wǎng)模式也會帶來一些副作用，如耗費(fèi)光纖資源、資源共享性差。模數(shù)結(jié)合模式的瓶頸主要還在硬盤錄像機(jī)，硬盤錄像機(jī)集視頻編碼、解碼、存儲、管理于一體，造成其圖像質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)特性均不佳。從長遠(yuǎn)來看，高清視頻將是未來監(jiān)控的主軸，而模擬方案對高清系統(tǒng)的支持代價非常大，典型的單路1080P圖像通過SDI接口無損傳輸需要1.5G左右的帶寬。

　　硬盤錄像機(jī)聯(lián)網(wǎng)方案

　　如圖2所示，將視頻信號匯聚到弱電間，通過硬盤錄像機(jī)將圖像數(shù)字化后傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中，再由后臺的管理服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一管理及流媒體轉(zhuǎn)發(fā)，最后對部分重要圖像進(jìn)行轉(zhuǎn)存，通過客戶端軟件進(jìn)行視頻的點(diǎn)播和回放。由于硬盤錄像機(jī)的性能限制，其圖像清晰度、系統(tǒng)響應(yīng)速度、錄像可靠性都處于較低水平。不過，這是現(xiàn)階段最便宜的解決方案，推薦在資金不充?；蚰承┬⌒蛨鲳^中使用。

　　數(shù)字化流媒體轉(zhuǎn)發(fā)方案

　　該方案是對硬盤錄像機(jī)聯(lián)網(wǎng)方案的改進(jìn)，在弱電間使用編碼器代替了硬盤錄像機(jī)，在中心機(jī)房使用流媒體服務(wù)器做實(shí)時視頻的轉(zhuǎn)發(fā)和視頻圖像的轉(zhuǎn)存，在指揮中心通過硬件解碼器上電視墻，通過軟件客戶端進(jìn)行圖像回放。

　　編碼器只具備視頻編碼功能，而視頻解碼、視頻存儲等功能分配到后臺的解碼器和磁盤陣列中，單一的功能定位使得壓縮圖像的清晰度、響應(yīng)速度都得以提高。

　　該方案依賴流媒體服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)存功能，流媒體服務(wù)軟件成為了系統(tǒng)的瓶頸。在實(shí)際應(yīng)用中會發(fā)現(xiàn)，采用該方案的系統(tǒng)對攝像頭操控的響應(yīng)速度和模擬矩陣方案相比有很大差距。

[nextpage]　　IP智能監(jiān)控架構(gòu)方案

　　如圖3所示，通過IP攝像頭接入弱電間的交換機(jī)，或者將模擬攝像機(jī)通過模擬線接入弱電間的編碼器再匯集到交換機(jī)中。在后臺采用管理平臺統(tǒng)一管理，通過硬件解碼器上電視墻，通過磁盤陣列進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲。IP智能監(jiān)控架構(gòu)方案是對全數(shù)字化流媒體轉(zhuǎn)發(fā)方案的優(yōu)化和改進(jìn)，與流媒體方案的最大區(qū)別是在視頻專網(wǎng)中取消了流媒體服務(wù)器，實(shí)時碼流通過交換機(jī)組播協(xié)議來做復(fù)制和轉(zhuǎn)發(fā)，存儲碼流通由編碼器直接寫入存儲中。

　　IP智能監(jiān)控架構(gòu)架構(gòu)方案的性能與模擬方案最為接近，能夠保證系統(tǒng)端到端小于300ms的延遲效果。

　　體育場館IP智能監(jiān)控架構(gòu)監(jiān)控典型技術(shù)方案

　　數(shù)字化方案代表了技術(shù)發(fā)展方向，同時IP智能監(jiān)控架構(gòu)架構(gòu)方案在眾多數(shù)字化方案中的技術(shù)優(yōu)勢明顯。下面將介紹數(shù)字IP智能監(jiān)控架構(gòu)方案的典型組網(wǎng)。

　　攝像頭可通過多種方式進(jìn)行接入。其中，價格最低的組網(wǎng)方式是將多路編碼器放在弱電間，通過將模擬攝像機(jī)信號接入編碼器中;在某些較為孤立的室外監(jiān)控點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況采用單路D1編碼器、高清攝像機(jī)+高清編碼器、高清IPC等方式接入，使用光纜傳輸接入網(wǎng)絡(luò)中;如果在室外環(huán)境下部署攝像頭的數(shù)量較多，可以考慮采用串行以太網(wǎng)接入，通過一根光纜串接多個攝像頭信號。

　　數(shù)字化系統(tǒng)最大的優(yōu)勢在于視頻的傳輸和信息的共享，圖5描述了典型的多場館聯(lián)網(wǎng)傳輸模型。體育場館內(nèi)部采用接入交換機(jī)、匯聚交換機(jī)兩層扁平化組網(wǎng)，各體育場館到主體育場之間采用雙上行光纜互聯(lián)，總監(jiān)控中心設(shè)置在主體育場，可以調(diào)度整網(wǎng)視頻監(jiān)控資源。

　　在監(jiān)控中心機(jī)房部署核心交換機(jī)、視頻管理平臺、磁盤陣列，構(gòu)成視頻監(jiān)控的核心部分;在指揮大廳部署硬件解碼器、電視墻、管理控制臺、軟件客戶端，構(gòu)成監(jiān)控的視頻應(yīng)用環(huán)節(jié)。

[nextpage]　　在完成視頻監(jiān)控自身系統(tǒng)的設(shè)計后，還需要考慮與出入口門禁控制、入侵報警、電子巡查等周邊系統(tǒng)的聯(lián)動。如圖6所示，電子巡查及車輛管理平臺、報警管理平臺、門禁管理平臺單獨(dú)管理下屬系統(tǒng)，同時這三個平臺通過視頻監(jiān)控系統(tǒng)的告警接口，將相關(guān)信息傳送給視頻監(jiān)控管理平臺，完成告警聯(lián)動，比如當(dāng)告警主機(jī)接收到告警信號，可以將該信號傳送給視頻監(jiān)控平臺，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以完成圖像彈出、攝像頭控制等聯(lián)動動作。

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過SDK函數(shù)，將視頻信號提供給智能分析軟件，進(jìn)一步進(jìn)行信息挖掘，提供圖像智能業(yè)務(wù)。同時在有條件的地方，可以引入一家第三方軟件提供商，對安防系統(tǒng)做整合，在同一界面下調(diào)度到所有資源，此外，可以根據(jù)用戶需求定制化開發(fā)一些特殊功能。

　　IP監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)選擇探討

　　模擬攝像機(jī)還是數(shù)字?jǐn)z像機(jī)

　　在體育場所系統(tǒng)中，前端既可用攝像機(jī)+編碼器模式組網(wǎng)，也可直接部署IP Camera，這兩種模式各有好處且都存在不足之處。IP Camera部署簡單，一根以太網(wǎng)線即可完成視頻傳輸、云臺控制、設(shè)備供電(需要增加PoE供電模塊)。由于IP Camera的集成度高，其可維護(hù)性較編碼器模式差，在現(xiàn)階段，高清IP球機(jī)的散熱存在一定問題。

　　在價格方面，由于D1分辨率的模擬攝像機(jī)和多路編碼器產(chǎn)品已經(jīng)極為成熟，在D1分辨率下，IP Camera價格相對較高;在高清分辨率下，由于沒有出現(xiàn)多路高清編碼器，IP Camera的價格更有優(yōu)勢。

　　考慮到現(xiàn)在實(shí)際情況，建議在D1分辨率下采用模擬攝像機(jī)+多路編碼器，高清槍機(jī)采用IP Camera，高清球機(jī)組網(wǎng)采用高清球形攝像機(jī)+編碼方式。

　　D1還是高清

　　由于現(xiàn)階段高清解決方案價格相對較高，單路圖像占用網(wǎng)絡(luò)資源大，占用磁盤陣列空間較高，建議只在體育場館外部道路、場館出入口、人群大量聚集區(qū)采用高清攝像機(jī)。在大多數(shù)室外場所采用D1分辨率，在室內(nèi)場所，根據(jù)實(shí)際情況采用CIF或者D1分辨率的設(shè)備。

　　硬盤錄像機(jī)存儲還是磁盤陣列存儲

　　硬盤錄像機(jī)帶硬盤接口，視頻監(jiān)控圖像可以存儲在前端;而編碼器方案則通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，存儲于后端的磁盤陣列中。

　　磁盤陣列放在監(jiān)控機(jī)房，外部環(huán)境相對較好，且磁盤陣列支持多網(wǎng)口備份、RAID5保護(hù)、熱備盤、關(guān)鍵數(shù)據(jù)磁盤陣列間備份等技術(shù)，可以做到硬盤損壞、部分網(wǎng)絡(luò)中斷不丟失圖像，不影響系統(tǒng)運(yùn)行。所以在預(yù)算允許的情況下，應(yīng)該盡量采用磁盤陣列集中存儲的方案。

　　共享網(wǎng)絡(luò)還是專用網(wǎng)絡(luò)

　　在傳統(tǒng)組網(wǎng)方案中，視頻監(jiān)控、門禁、報警、電子巡查系統(tǒng)等系統(tǒng)都是獨(dú)立組網(wǎng)的，在過渡到數(shù)字化方案后，如果還是通過各系統(tǒng)建專網(wǎng)，不但成本高，而且體現(xiàn)不出網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化融合的優(yōu)勢。

　　建議視頻監(jiān)控、門禁、報警、電子巡查系統(tǒng)共享一張物理網(wǎng)絡(luò)，并通過VLAN、ACL等手段實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)隔離，共享組網(wǎng)。當(dāng)然考慮到業(yè)務(wù)的安全性，該網(wǎng)絡(luò)必須與Internet進(jìn)行物理隔離。