視頻培訓資料通信公司工程項目部

2009年7月一、通信公司視頻業務的發展2006年，以陸經理為核心的通信公司領導班子，高瞻遠矚，抓住有利時機，決定率先在英臺采油廠實現油井視頻監控系統，從此邁出了通信公司視頻業務發展的成功一步，是通信公司發展重要的里程碑。英臺采油廠視頻監控系統為油井管理提供可視化平臺，采取在線實時監控，真實地記錄第一現場的影象資料，全部監控數據都可在室內實時獲得，管理人員在總控中心或監控中心可以看到所有抽油機由點到面的工作情況，通過激活管理模塊和預留接口的擴展，使計算機能及時、準確、全面、直觀、高效、連續地反映生產動態，并隨時錄制、保存、打印、傳送被監控油井的影像，及時掌握生產情況，油井工作狀況。在發生盜油、破壞生產設備設施時，系統會自動錄像，為偵破提供有力證據。隨著英臺油井視頻監控的成功應用，視頻業務在吉林油田其它領域逐步得到推廣，2006年底-2007年初，利用我們的網絡優勢，在鏡湖、錦江、青松小區實現了小區模擬球機視頻監控系統和油田公司重大危險點源視頻監控系統，為我們今后的視頻業務走向數字時代打下了重要的基礎，2007年中期-2008年底，油田公司礦區服務事業部決定在油田33個住宅小區實現平安小區視頻監控系統，開創了吉林油田視頻領域數字化時代。繼語音、數據后，視頻成為通信公司第三大發展業務，為公司發展提供了廣闊的發展前景。二、視頻監控系統介紹通信公司視頻業務的發展經歷了兩個重要的發展階段英臺采油廠油井視頻監控系統的建立、平安小區視頻監控系統的建立。視頻監控系統由三個子系統組成：即前端視頻采集系統、網絡傳輸系統、監控中心系統（包括主控中心和分控中心）油井視頻監控系統組成圖如下所示：平安小區視頻監控系統建設架構圖平安小區視頻監控是智能小區重要的子系統，可以輔助保安對小區內的環境，小區重要區域24小時監視，并實時錄像。前端視頻采集部分采用全數字化技術，實現全天候、多方位、定時或移動偵測的方式進行監視，輸出信號為全數字信號，并基于TCP/IP協議，以光網絡為傳輸媒介。采用流媒體技術實現視頻的多路復用傳輸，并通過后臺管理中心來實現對整個監控系統的數據管理、存貯、授權控制等功能。平安小區監控系統是計算機網絡技術、控制技術、通信技術等高新技術有機結合。整合了IP網絡、視頻、存儲、信令等領域的技術，采用開放的架構，標準的技術實現。系統將信令控制與媒體流交換分離的先進理念引入視頻監控系統。前端采用網絡攝像機作為視頻采集前端，各種信息流（視頻、音頻，數據控制）全部采用的是數字化控制技術，通過對視音頻信號進行數字化壓縮，將壓縮碼流組成IP報文，通過TCP/IP協議，把這些IP報文傳到監控中心實時解碼出視頻圖像，進行集中監控，并采用先進的關鍵技術。兩大系統的不同之處網絡攝像機數字技術網絡攝像機作為視頻采集前端，各種信息流（視頻、音頻，數據控制）全部采用的是數字化控制技術，圖像清晰可達FullD1級、實時性好，根據網絡帶寬情況，傳輸速率可以在10－25幀/秒間自適應調整；也可以在512K-3M的網絡帶寬內，靈活設置各個網絡攝像機的傳輸帶寬。所有視頻信號經過處理后轉化為基于TCP/IP的數據包，使攝像機信息流通過以太網接口直接傳送到IP網絡上，圖像清晰，分辨率高，不受環境，傳輸條件的干擾。先進的網絡存儲技術系統中網絡存儲是采用IPSAN架構，通過iSCSI協議來實現存儲數據在服務器和存儲設備之間高速傳輸。它繼承了IP網絡標準化、高性能、高可靠性、易管理性、可擴展性優點，實現存儲與用戶現有網絡的無縫連接。實現集中管理、跨域共享、平滑擴容、兼容互通等，確保了可靠海量視頻信息的安全。同時由于端到端的IPSAN存儲是基于數據塊的存儲模式，克服了傳統監控模式中文件存儲容易損壞文件和無法查詢最近圖像的弊端，提高系統可靠性，大大縮短了系統的圖像回放響應時間。基于流媒體分發的大規模聯網監控技術單臺流媒體服務器的帶寬在1-2G左右，可以滿足300路用戶的點播請求。這樣前端設備只需發送一份數據到流媒體服務器上，再由流媒體服務器進行緩沖轉發，客戶端則統一連接到流媒體服務器獲取視頻數據，真正實現多路用戶的并發訪問，節省了前端設備寶貴的帶寬。同時，采用流媒體服務器技術來分離視頻壓縮和分發業務，各級用戶可根據網絡流量分布和業務優先等級從后臺管理中心的流媒體服務器上動態獲取視頻資源，充分利用流媒體系統的傳輸優勢，擴展系統的能力。光纖接入技術整個系統中，從核心到接入端完全以單模光纖作為傳輸介質。單模光纖具信號強，帶寬高、傳輸距離遠優勢。采用光纜交接箱和室內光配線架相結合的模式，配線光纜接入方式采用星形配線方式，來實現到樓、到戶光纖以太網接入（FTTX），主干網絡傳輸帶寬可以達到G級，足以滿足海量數據傳輸以及前端各種信息流向各級控制中心的匯聚型傳輸。三、主要視頻監控設備介紹1、攝像機介紹安全防范系統中，圖像的生成當前主要是來自CCD攝像機,CCD是電荷耦合器件（chargecoupleddeice)的簡稱，它能夠將光線變為電荷并將電荷存儲及轉移，也可將存儲之電荷取出使電壓發生變化，因此是理想的攝像機元件，以其構成的CCD攝像機具有體積小、重量輕、不受磁場影響、具有抗振動和撞擊之特性而被廣泛應用。CCD攝像機的工作方式被攝物體的圖像經過鏡頭聚焦至CCD芯片上，CCD根據光的強弱積累相應比例的電荷，各個像素積累的電荷在視頻時序的控制下，逐點外移，經濾波、放大處理后，形成視頻信號輸出。視頻信號連接到監視器或電視機的視頻輸入端便可以看到與原始圖像相同的視頻圖像CCD攝像機大致可分為下列幾大類：成像色彩劃分(1)彩色攝像機：適用于景物細部辨別，如辨別衣著或景物的顏色。因有顏色而使信息量增大，信息量一般認為是黑白攝像機的10倍。(2)黑白攝像機：適用于光線不足地區及夜間無法安裝照明設備的地區，在僅監視景物的位置或移動時，可選用分辨率通常高于彩色攝像機的黑白攝像機。依攝像機分辨率劃分

(1)影像像素在25萬像素（pixel）左右、彩色分辨率為330線、黑白分辨率420線左右的低檔型。

(2)影像像素在25萬~38萬之間、彩色分辨率為420線、黑白分辨率在500線上下的中檔型

(3)影像在38萬點以上、彩色分辨率大于或等于480線、黑白分辨率，570線以上的高分辨率。

依攝像機靈敏度劃分

(1)普通型：正常工作所需照度為1~3Lux

(2)月光型：正常工作所需照度為0.1Lux左右

(3)星光型：正常工作所需照度為0.01Lux以下

(4)紅外照明型：原則上可以為零照度，采用紅外光源成像監控攝像機參數介紹

監控攝像機的作用是對監視區域進行攝像并將其轉換成電信號，按規格可分為1/3″、1/2″和2/3″等種類，安裝方式有固定和帶云臺二種。常用的攝像機介紹普通變速云臺攝像機紅外一體攝像機防爆一體化攝像機防爆云臺攝像機半球攝像機高倍攝像機高速球形攝像機高速網絡球形攝像機2.1定義：視頻服務器是專為遠程監控而設計的嵌入式數字監控產品，采用嵌入式實時多任務操作系統（RTOS）和嵌入式CPU處理器，完全脫離PC平臺，系統調度效率高，代碼固化在FLASH中，系統運行更加穩定可靠。有視頻信號和音頻信號的硬件同步壓縮功能，壓縮碼流通過網絡進行傳輸，通過網絡可進行實時視頻和聲音預覽，支持流協議（RTP/RTCP）、支持IE瀏覽、支持雙向語音對講、多種語言支持等功能。2、網絡視頻服務器2.2主要功能介紹視音頻壓縮技術：采用H.264視頻壓縮技術及OggVorbis音頻壓縮技術，壓縮比高，且處理非常靈活；網絡功能：支持完整的TCP/IP協議簇，支持視頻、音頻、報警、語音數據、串行設備數據通過TCP/IP網絡進行傳輸，內置WEB瀏覽器，可進行IE訪問。PTZ控制功能：云臺與電動鏡頭的控制，可以進行預置位、巡航、軌跡的設置與調用，支持眾多解碼器及球機類型；報警功能：報警輸入信號、移動幀測報警、報警聯動輸出、網絡聯動輸出；語音對講：雙向、雙工語音對講，單向語音廣播；數據采集：串行設備數據采集；用戶管理：多級用戶權限管理方式。一個管理員可以創建多個操作員，每個操作員的權限可以定制，系統安全性更好。什么是H.264？H.264是一種高性能的視頻編解碼技術。H.264最大的優勢是具有很高的數據壓縮比率，在同等圖像質量的條件下，H.264的壓縮比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。舉個例子，原始文件的大小如果為88GB，采用MPEG-2壓縮標準壓縮后變成3.5GB，壓縮比為25∶1，而采用H.264壓縮標準壓縮后變為879MB。2、網絡視頻服務器物理接口連接說明視頻輸入(VIN)連接攝像機視頻電纜，標準BNC接口。音頻輸入(AIN)連接拾音器音頻電纜，標準BNC接口音頻輸出(AOUT)連接音頻設備，如喇叭等用于語音對講輸出語音輸入(LINEIN)連接語音輸入設備，如麥克風RS-232接口連接RS-232設備如調制解調器、電腦等RS-485接口連接RS-485設備，如解碼器等，可使用RJ45接口的1、2線連接解碼器。UTP網絡接口連接以太網絡設備，如以太網交換機、以太網集線器(HUB)等報警輸入(IN)接報警輸入。4路開關量報警輸出(OUT)接報警輸出。2路開關量電源5VDC視頻服務器的接口介紹3、無線網橋無線網橋顧名思義就是無線網絡的橋接，它可在兩個或多個網絡之間搭起通信的橋梁（無線網橋亦是無線AP的一種分支）。無線網橋除了具備上述有線網橋的基本特點之外，無線網橋工作在2.4G或5.8G的免申請無線執照的頻段，因而比其它有線網絡設備更方便部署。網橋屬于第二層設備，負責將網絡劃分為獨立的沖突域獲分段，達到能在同一個域/分段中維持廣播及共享的目標。網橋中包括一份涵蓋所有分段和轉發幀的表格，以確保分段內及其周圍的通信行為正常進行。無線網橋通常是用于室外，主要用于連接兩個網絡，功率大，傳輸距離遠（最大可達約50km），抗干擾能力強等，不自帶天線，一般配備拋物面天線實現長距離的點對點連接。

目前我們主要用的就是:BreezeACCESSVL中心端（BSE）和AU-D-BS-5.8-120-VL客戶端

BreezeACCESSVL中心端設備(AU)安裝在系統中心位置，提供遠端點設備所有必需功能與通信，并且與中心服務提供設備連接。每個中心設備服務一個扇區，以54Mbps速率服務于遠端點。

BreezeACCESSVLAU以低成本費用安裝設計，設備包括簡單的室內單元，利用低饋線CAT-5電纜連接室外單元和天線。數據、電源、管理和控制信號通過低饋線CAT-5電纜在室外和室內單元間傳輸。所有的接入設備都可以通過符合IEEE8022.3標準的以太網接口連接。我們用的主要是以色列奧維通公司生產的。目前主要用于英臺、紅崗、扶余采油廠油井視頻監控系統中。ESSID的含義ESSID：ESSID標識一個無線網絡，防止兩個共存的無線網絡之間無意的入侵。每個SU只能跟具有相同ESSID的AU連接。注意:在一個無線局域網中，為中心設備和它所連接的所有遠端點設置完全相同的ESSID是非常重要的。ESSID值區分大小寫。(缺省值:ESSID1)強烈建議在安裝設備之前修改此參數，不要使用缺省值。4、光纖收發器

光纖通信以其信息容量大、保密性好、重量輕、體積小、無中繼、傳輸距離長等優點得到了廣泛的應用，光纖收發器正是利用了光纖這一高速傳播介質很好的解決了以太網在傳輸方面的問題。在一些規模較大的企業，網絡建設時直接使用光纖為傳輸介質建立骨干網，而內部局域網的傳輸介質一般為銅線，如何實現局域網同光纖主干網相連呢？這就需要在不同端口、不同線形、不同光纖間進行轉換并保證鏈接質量。光纖收發器的出現，將雙絞線電信號和光信號進行相互轉換，確保了數據包在兩個網絡間順暢傳輸，同時它將網絡的傳輸距離極限從銅線的100米擴展到100公里（單模光纖）。

光纖收發器是一種將短距離的雙絞線電信號和長距離的光信號進行互換的以太網傳輸媒體轉換單元，在很多地方也被稱之為光電轉換器。產品一般應用在以太網電纜無法覆蓋、必須使用光纖來延長傳輸距離的實際網絡環境中，且通常定位于寬帶城域網的接入層應用；同時在幫助把光纖最后一公里線路連接到城域網和更外層的網絡上也發揮了巨大的作用。

通常分為兩類：雙纖收發器、單纖收發器。平安小區視頻監控系統的小區內的監控點全部光纖化傳輸，在吉林油田監控領域率先使用了先進的單纖傳輸技術，采用單纖光纖傳輸，GT-WS01／02

-xx

10／100M

自適應以太網單模單纖雙向光纖收發器，必須成對使用，即一臺WS01必須與一臺WS02配對連接使用，定貨時也以對為單位。WS01發射光波長

1310nm，接收光波長1550nm；WS02發射光波長1550nm，接收光波長1310nm。光纖最大距離有20、40、60、80、100KM等款，型號中的XX為距離數。5、IP存儲網絡本系統IP存儲網絡采用的是華為OceanStorV1500存儲系統是一款企業級、典型的SAN存儲設備。應用服務器、應用服務器集群和V1500通過以太網交換機互聯組成IPSAN。主要功能描述：靈活主機接口、一體化UPS電源模塊、大容量、全面數據保護等功能特點。支持集中式、分布式及混合式視頻監控存儲組網模式。4/8個GE接口，支持鏈路聚合和故障切換，充分滿足各種組網需求；磁盤、電源等組件支持在線熱插拔；支持全局熱備盤；一體化UPS電源，保證掉電時Cache數據可安全寫入磁盤；支持RAID0,1,5,10；高性能、大容量、低成本—250GB/500GB/750GB大容量SATA磁盤；磁盤預拷貝功能與熱備盤結合使用，規避RAID組失效和數據丟失的風險；方便接入：基于iSCSI架構，提供靈活的業務接入，與IP網絡同步部署，實現LAN或WAN應用；配置方便：通過圖形化界面，可對存儲設備各項功能（如RAID劃分，快照，LUN分組等）配置和管理。用戶只需將V1000系列存儲設備連接到IP網絡，無需添加其它任何專用設備。通過統一的OSM存儲管理軟件，對設備硬件健康狀況（如風扇，電源，磁盤，關鍵芯片的溫度和工作電壓）進行監控6、監控領域中的分辨率介紹目前監控行業中主要使用QCIF（176×144）、CIF（352×288）、HALFD1（704×288）、D1（704×576）等幾種分辨率，QCIF全稱Quartercommonintermediateformat。QCIF是常用的標準化圖像格式像素.在H.323協議簇中，規定了視頻采集設備的標準采集分辨率。QCIF=176×144像素。CIF是常用的標準化圖像格式（CommonIntermediateFormat）。在H.323協議簇中，規定了視頻采集設備的標準采集分辨率。CIF=352×288CIF錄像分辨率是主流分辨率，絕大部分產品都采用CIF分辨率。目前市場接受CIF分辨率，主要理由有四點：1、目前數碼監控要求視頻碼流不能太高；減輕對磁盤存儲的負擔。2、視頻傳輸帶寬也有限制；3、使用HALFD1、D1分辨率可以提高清晰度，滿足高質量的要求，但是以高碼流為代價的。在現階段，出現了眾多D1的產品，但市場份額非常小；4、采用CIF分辨率，信噪比在32db以上，一般用戶是可以接受的，但不是理想的視頻圖像質量。目前業內人士正在嘗試用HALFD1來尋求CIF、D1之間的平衡。但隨著單塊硬盤的容量達到750GB甚至1000GB，而國內的大部分DVR已經可以做到連接8塊1000GB的硬盤，故D1逐漸會變成時常的主流。什么是D1？

做閉路電視監控系統這一行久了，大家都以為D1是硬盤錄像機顯示、錄像、回放的分辨率，實際上不是的，D1是數字電視系統顯示格式的標準，共分為以下5種規格：

D1：480i格式（525i）：720×480（水平480線，隔行掃描），和NTSC模擬電視清晰度相同，行頻為15.25kHz，相當于我們所說的4CIF（720×576）

存儲系統采用華為IP存儲網絡系統。圖像存儲容量的計算以512Kbps單路視頻圖像碼流，視頻圖像分辨率為CIF級別PAL25幀,變化運動率保持在視頻圖像70％左右，計算圖像存儲容量。512Kbps=512×1024=524288比特/秒512Kbps÷8(8bit=1B)=64KB/秒每小時容量=3600秒×64KB/秒=230400KB=230MB每路圖像一天24小時一天容量=24Hour×230MB/Hour=5520MB/天=5.52GB/天視頻數據存儲需要大量的存儲空間。按照500個監控點視頻數據存儲可按以下方式計算：512K碼流500點存儲7天=5.52GB/天*500點*7天=19320GB=19.32T所以從上訴數據看出500個監控點實際需要存儲空間19.32T的容量。7、視頻監控點的存儲容量計算8、以太網交換機為來充分考慮到網絡提供綜合信息與資訊服務的能力，網絡的先進性、擴展性、性價比，網絡傳輸系統必須做到具備足夠的帶寬資源及交換能力。在英臺采油廠、平安小區視頻監控網中，匯聚層交換機采用三層以太網交換機，利用交換機的高密度接口、VLAN交換，實現點到點和點到多點的以太透傳業務，實現IP城域網節點鏈路互連、用戶互聯網接入、用戶綜合業務接入、IP城域網中各個節點信息流匯聚等。在核心管理層采用華為8512交換機和6502交換機實現來上行達到萬兆。有效避免的海量視頻流數據上傳中的瓶頸問題。主監控中心需要瀏覽和回放所有前端視頻監控點的視頻信息，所以需要足夠的帶寬，通過我們的網絡，在監控中心接入端交換機都采用三層交換機，帶寬達到千兆，在小區監控中心采用二層交換機，帶寬達到百兆，最終在監控中心可以瀏覽流暢、高清晰的畫質。9、網絡攝像機IPH5407E網絡高速球機主要由攝像機、內置網絡服務器、防護罩組成，是監控領域的高端產品，它配備高性能H.264編碼芯片、智能云臺、寬幅電源板組件，可實現360度無線位旋轉、180度自動翻轉、模式路徑、花樣掃描、屏幕菜單、遠程升級、移動偵測和隱私遮擋等功能。其內置的WEB服務器，可使用IE瀏覽器訪問。它的云臺采用穩定穩定可靠性高的步進電機，具有捕捉目標準確，速度級別多的特點，適用于對大面積區域活動目標的監視，可實現多臺固定攝像機達不到的效果。通過附送的控制軟件，可實現專業級別的集中管理，可實現大型的網絡監控系統。目前越來越多地應用于城市、機場、車站、道路、大型商場、政法機關、監獄、銀行、企業、倉庫等重要領域，標準H.264或MPEG4視頻壓縮格式

支持D1分辨率優質元器件、高細分步進電機、長壽命導電環、進口鋼絲齒型皮帶可內置錄像存儲器、自定義錄像策略移動偵測報警功能圖像屏蔽功能，實現隱私保護守望功能、自動掃描、自動巡航、自動尋跡高清晰畫面、低網絡帶寬占用視頻監控主要設備介紹三層交換機8512萬兆核心路由交換機S6502高端多業務路由交換機·OceanStorV1500存儲系統單纖光收發器二層交換機（一）前端視頻采集系統

前端視頻采集系統包括攝像頭（紅外定焦攝像頭、變焦攝像頭、夜視變焦攝像頭）、視頻服務器、無線網橋設備、云臺等組成。前端設備主要完成視頻圖像的采集、壓縮、編碼和為遠程訪問提供WEB服務器及傳輸提供接口。根據監控需求的不同，采用三種方式實現前端視頻信號的采集。1、定點監控利用夜視攝像機對油井或重點要害部位實施定點監控。可以實現24小時監控，應用于重點高產油井比較合適。該攝像機采集的信號利用無線網橋通過IP網絡傳送到二級監控中心。采油廠本地監控光纖網監控終端流媒體服務器磁盤陣列定點監控示意圖四、視頻監控網介紹

2、小區域監控利用帶云臺的夜視攝像機對周圍較近的一些油井或重點要害部位實施小區域監控。該方案可以實現24小時監控，應用于高產油井相對比較集中的地區。云臺具有預置位功能，可對監控目標進行巡航監視。

3、區域監控利用帶云臺的攝像機對周圍較大區域的油井或重點要害部位實施區域監控，主要用于白天對區域內油井、道路、施工現場等進行監控。觀察油井的生產情況及施工作業情況，云臺具有預置位功能，可對監控目標進行巡航監視。

采油廠本地監控光纖網監控終端服務器磁盤陣列區域監控示意圖4、前端連接示意圖（二）網絡傳輸系統

網絡傳輸系統是整個系統的平臺，采用基于IP網絡架構。是視頻監控信號傳輸的通道，整體設計思路是干線通過光纖傳送，分支利用無線方式傳送。組建一個基于IP的數據網絡用于視頻信號的傳輸。從監控中心至采油廠分監控中心直至作業區內的無線基站架設光纜，各攝像機通過無線設備與基站相連。光纖骨干為1000兆，無線基站為54兆，無線接入端不低于2兆。

通信公司光纖骨干網無線基站采油廠（三）監控中心系統在采油廠建立二級監控中心，分為廠級監控中心，區（隊）級監控點。廠級監控中心：直接同本單位監控用光纖網連接，完成本單位所屬的監控目標的監控。安裝一臺或多臺監控終端，同時配置2臺流媒體服務器和磁盤陣列用來運行監控系統軟件和圖像存儲。安裝大屏幕電視墻作為顯示。大屏幕電視墻根據監控中心的空間情況進行設計。作業區監控中心：設在必要的作業區，安裝一臺監控終端，直接同本單位監控用光纖網連接，負責相應區域監控目標的監控。采油廠本地光纖網通信公司光纖骨干網各通信站管理平臺作業區1作業區n流媒體服務器影像存儲陣列扶余采油廠監控中心1、監控中心網絡拓撲圖平安小區視頻監控住宅小區內的監控網絡拓撲圖平安小區視頻監控系統分層管理架構圖五、系統主要功能

視頻監控功能圖像錄像圖像回放及檢索圖像備份圖像丟失告警電子地圖用戶管理日志功能視頻服務器和網絡攝像機的各種參數介紹1、默認格式：CIF格式是指352*288的圖像分辨率格式（PAL制）

圖像清晰度視碼流大小而不同一般為2Mbps以下

大約相當于VCD清晰度

適合網絡中傳輸，可以在有限的帶寬中獲得盡可能好的清晰度2、分辨率：分辨率越高，圖像清晰度越高。從低到高的分辨率