1.1概述
 随着社会经济的迅猛发展，小区智能化已成为人们选择小区的重要标准，安全感的满足更是越来越成为人们购买高档住宅区、入住星级社区时的首选要求之一，这种安全感不仅体现在舒适的住房、优美的生活环境上，更体现在人们对提供安全保障的技术措施的放心程度上。建立一套技术上先进的、性能稳定可靠的安全防范系统，正是满足了这种普遍的心理需要，同时也让物业管理更方便，使得小区的安全保障有了一个新的提升。

结合小区的具体情况，对小区周边综合保安管理系统应采用大部分时间内以监视、录像取证为主，对重点监视要害区域，进行长时间监视、防范的思路进行设计，设备具有长时间工作能力，如录像、浏览、控制等，总的宗旨是服务于物业管理和业主安全，使居民生活具有安全感和舒适感。

1.2设计原则
（1）标准化
    结构体系满足EIA/TIA568、IEEE 802、EIA-569、EIA-606、ISO/IEC11801 等标准。
（2）实用性
    系统的各子系统，包括数据、语音、视频、控制等都满足国际标准，具备友好的用户界面，管理功能完善，方便实用。
（3）灵活性
    系统中的任何一部分的联接都是灵活的，即从物理布线，到数据通讯，语音通讯，视频通讯、监控设备的联接都不受物理位置和这些设备类型的限制。
（4）扩展性
    由于这些基础设施（材料、部件、通讯设备）都采用国际标准，因此，无论计算机设备、通讯设备、控制设备随技术如何发展，将来都可很方便地将这些设备联到系统中，对于系统的扩容及各部分调整带来很多方便性。
（5）安全性
    数字智能化网络监控系统最大特点之一就是利用现有的，成熟的计算机存储技术存储来自网络摄像机传送的数字图像。一方面保证了高效，可靠的存储，另一方面易于存储的扩展，从而组成更大的存储空间。结合数字矩阵专业管理软件，不仅轻易存储来自网络摄像机采集到的数字图像，而且提供强大的录像检索，可以迅速检索到发生事件时段的录像资料。为处理事件提供强有力的图像证据资料。
（6）模块化
    所有用于连接这些设备的适配件都是标准件，并且形成一定的功能模块，如各个采集终端作为一个独立的运作单元，其自身可以实现音视频的采集、压缩、传输等功能。作为独立模块运作对系统的扩展来说非常方便。
（7）可靠性
    在系统设计中除选用符合国际通用标准的、技术上成熟的名牌产品以确保其可靠性外。还在设计中根据其功能、重要性等分别采用冗余、容错等技术，确保系统的长期稳定运行。在本系统的设计中，对各子系统的可靠性作了充分考虑，具有高效、快速的故障自诊断和自恢复功能。
（8）成熟性、兼容性
    本系统设计中优选成熟、稳定、运行良好、技术可靠的设备。系统设计布置各种先进的监控设备，可方便地接入网络视频服务器，系统具有良好的兼容性。
1.3系统技术要求
    如何选择“数字化系统” 以下几个步骤，不但可用于从各色数字化产品及解决方案中区分出“数字化系统”，同时也是衡量“数字化系统”品质的指标：因此，方案的设计必须在以下几个方面得到保证：
（1）是否具备明确的系统组建 
    数字化系统对设备的资源配置有较高的要求，而数字化产品的系统资源，如CPU处理能力往往相当有限。视频编码、视频解码、录像存储、视频显示操作、系统设置及安全管理，是数字化系统的主要功能，各项功能均占用相当高的系统资源。若将多项甚至所有功能集中于单个设备完成，不但各功能所分配到的资源相对低、效果相对差，而且若多项功能同时启动，设备的负载急剧提高，较易引起阻塞甚至死机。 
因此，数字化系统必须由多个系统设备组成，各设备仅完成其所属功能。“专有设备专门化使用”，这便是明确组建的含义。 
（2）是否具备合理的网络结构 
    各种异构网络接入条件存在差异性，表现在带宽、时延、误码率等方面。为保证视频流在传输的过程中的实时性、连续性和平稳性，需根据网络的当前状况自适应调节视频的码率、质量，以适应当前的网络环境。视频监控的城域和广域互联都必须采用这种自适应视频传输机制以适应目前公安专网或公网的实际网络环境。目前的自适应网络传输可以分为基于发送方的、基于接收方的以及混合控制的速率调整方式。也可以采用动态多码率技术，使视频流的码率能够根据带宽的不同而相应变化。
    数字化系统的视频流属于高带宽信号，传输时要求网络具备足够的带宽资源及交换能力。然而目前的监控系统，其视频量往往达到百余路甚至几百路，而用户对图像质量的追求（如4CIF@25IPS）再次加剧了视频流的带宽占用。如此数量庞大的高带宽信号传输于网络，若不进行有效的带宽管理，对任何类型的网络都将是一场灾难！ 
合理的网络结构，可通过划分VLAN等方式，对视频流进行“围堵”。将高数量高带宽视频流限制于VLAN内，而各VLAN间仅传输有限数量及带宽的视频流，以保障系统主干网的通畅。
（3）是否具备完善的安全管理 
    监控系统亦称为闭路电视系统（CCTV），原因在于其系统资源是闭合的，非开放的。然而，网络是相对开放的资源，病毒、黑客等都会对网络及其资源造成严重破坏。数字化系统既然建设于网络环境，如何保持其必要的闭合性，这便是“安全管理”所关注的问题。 
    系统要求能够实现在监控中心对监控资源的集中控制、管理和监视等功能，通过授权方式实现用户终端的权限控制。系统中所有注册用户根据权限、所在机构的不同组成树状的管理结构，用户根据级别访问不同内容的视频资源。其中高级别权限用户可以随时掌控其权限范围内用户的客户端使用情况，并对可疑用户进行远程封杀管理。用户之间根据业务需求，也可提供临时的授权，使低级别或其余机构的用户跨级访问非权限范围内的视频资源。这种基于权限的纵深式管理机制使平台的管理更加灵活、方便。
（4）是否具备流畅的数字矩阵切换操作 
    “监控系统”发展至今已有相当长的历史。其间，系统的规模、结构及功能曾经过多次变革及提升。可以发现，无论监控系统如何进化发展，其本质并未改变——监控系统实质为切换显示系统，而其他诸如编程、联动、集成等都是在此基础上的附加，目的使监控系统功能更强大。因此，切换操作是否便捷、是否流畅、是否简单易控，是判断一套监控系统本质性能的关键。 
    传统的模拟系统，其切换显示只需利用键盘即可完成。其操作流程的简单快捷，已经广泛受到全球各类用户的青睐与认定。目前，不少数字化系统采用图形化界面，通过鼠标拖曳实现切换操作，其用户操作体验与模拟系统相比，不可否认地缺乏流畅性，且较易因用户误操作而引起系统故障。数字化系统拥有如模拟系统般流畅的操作体验，这不但是系统本质的坚持，更是广大用户的强烈需求。 
（5）基于流媒体分发技术的视频浏览和存储回放
    前端设备的媒体发布是城市联网监控系统的瓶颈之一。前端设备带宽有限，一般只有1Mb-10Mb，多路用户（5至10路）并发访问就会发生网络拥塞而传统的流媒体系统能够支持1000路以上并发视频播放，并且可通过消除抖动和图像后处理保证客户端的视频质量，将流媒体技术应用到视频监控系统中将极大提高系统的媒体发布能力。通常是将网络摄像机作为流媒体的前端，流媒体系统作为视频传输的载体，充分利用流媒体系统的传输优势，扩展系统的容量，容纳上千、上万用户的并发访问。同时平台的存储系统也可以通过流媒体服务器的点播能力实现。诸如存储网络的读写，视频文件的检索和发布等功能都可以借助流媒体服务器强大的转发能力完成。
（6）压缩算法、图像质量、系统延时 
    作为数字化系统，在满足以上几个必要条件：明确的系统组建、合理的网络结构、完善的安全管理及流畅的切换操作，再去考察其数字化效果才存在意义。 
1.4设计依据
 《智能建筑设计标准》(GB／T 50314—2000)
 《建筑智能化系统工程设计标准》（DB32/191-1998）
 《城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范》（CECS/119-2000）
 《建筑与建筑群综合面线系统工程设计规范》（GB/T50311-2000）
 《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）
 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB/50198-94)
 《系统接地的型式及安全技术要求》（GB14050-93）
 《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）
 《安全防范工程验收规则》（GA/T308-2001）
 《工业电视系统工程设计规范》(GBJ 115)
 《安全检查防范系统通作图形符号》（GA/74-94）
 《消防联动控制设备通用技术条件》（GB 16806—1997）
 《火灾自动报警设计规范》（GB50116-98）

系统整体方案设计
2.1系统结构拓扑图

2.2系统结构说明:
    数字矩阵是大型网络监控领域最核心部分，处于监控电视墙系统的咽喉地带，包括前端网络信号的输入以及后端视频的输出，都需经过数字矩阵来完成。数字矩阵完成电视墙系统的多路数视频集中1：1解码输出或同步、程序、群组切换输出、多画面分割显示、多屏拼接输出、多机级联以及集中录像存储、回放历史视频上电视墙等功能特色，集成了多个产品的功能，使得整个系统在结构简单、布局合理、操作简易的前提下实现了用户的需求。
2.3拼接控制功能
    总监控中心设置9显示单元液晶电视墙.监控中心采用我司的FS-HBX2000系列嵌入式高清矩阵，该矩阵集成了传统数字矩阵，超窄边DID液晶拼接屏，网络VGA数字矩阵三个监控领域专业级设备的优势外于一身，充分发挥了每个设备各自的优势与特长，巧妙的实现了各项拼接功能。
2.4摄像机统一编号控制功能
    如何实现网络上成百上千的前端摄像头，云台，报警设备，中间的采集传输存储设备，后端的解码与输出等设备的统一管理与控制，并满足远程环境下在方便性与实时性方面的需求，也是个不小的挑战。整套基于ＩＰ电话及模拟矩阵的编号方式，避免了网络环境多ＩＰ地址带来操作上的不便．系统内有一套完善的编号机制及灵活的对应关系，以摄像为主线进行多级绑定．如101为一号楼的1号摄像机，那么对其相应云台的控制也是101，方便操作，统一监控操作平台是一种面向业务应用服务的、全数字化、基于网络和高度集中管理的第三代安防管理平台软件，以满足行业客户高可靠性、复杂性和灵活性的视频与安防监控业务管理需求为主要目的，适用于大型网络视频监控环境下对不限路数的PC架构DVR、嵌入式DVR、DVS、IP摄像机和报警设备的用户角色、设备配置、报警关联策略、电子地图、流媒体转发、集中存储、数字矩阵等的集中监控与管理。
2.5矩阵切换功能
    数字矩阵首先定义于电视墙矩阵功能，具有模拟矩阵的所有切换功能，包括群组、同步、程序、报警联动等自动256组群组切换,1024组同步切换,2048组程序切换,4096路以上报警联动切换, 8192路音视频的自由切换。
模拟矩阵的核心切换功能是通过8816多路交叉开关来实现切换的，它来自于第一代电话交换即线路交换的主要芯片。数字矩阵是通过实时流媒体来实现切换，同样来自于第二代（IP）电话交换即包交换功能。只有拥有实时的网络切换功能，实现了模拟矩阵在切换方面的功能逻辑，才算得上是真正意义上的数字网络矩阵，而不是个别商家实现了简单的解码输出功能的“网络解码器”。
具体切换如下图：

2.6多画面分割功能
    网络VGA数字矩阵具有多画面分割功能，720P的单屏支持1/4画面分割，D1单屏支持1/4/9画面分割，每个屏运行VGA或者DVI接口，每个画面之间可以相互切换调看，执行程序切换跟自动切换，也可以单独进行单屏扩大输出。
采用46寸液晶屏做为显示系统，即节省了显示设备的成本，又达到了最佳的显示效果，单屏可以1/4画面分割，即方便灵活，又解决了大比例输出的高低成本的问题。
    目前解码卡不仅有解码能力的限制，更重要的是在多画面分割显示方面有着更大的局限，其中关键的一个因素是解码卡受制与DSP的DA芯片，最高只能达到D1(704×576)的单通道显示输出。
    仍以海康的4路解码卡为例，一张卡最多只能实现2个4分屏。一张4路解码卡是由2个独立的DSP芯片组成，即一个芯片只能完成2路D1或4路CIF的解码。结合解码能力，若超过4分屏以上则需要通过其它芯片解码，再通过PCI将解码后的原始图片传替给输出的通道，如果实现9个CIF将需要三个芯片才能完成。
    而画面分割的问题在D1画质的多画面分割方面将会更加突出，一个16路D1的16分屏将需要4张四路解码卡资源才能完成，不仅成本非常昂贵，而且PCI上需进行14路原始图像的传输，最后的总输出分辨率还只能是704×576，即D1画质的输入最后还是回到了QCIF画质。只有单路输出达到1280×1024（或以上）的分辨率，多画面分割显示视频才有意义；1280×1024的分辨率，按4分屏显示，可以充分展现D1(704×576)编码优势，按16分屏显示，也能达到CIF画质效果。配合大尺寸的液晶监视器，就解决了较低成本来实现多路数解码输出显示的问题。
2.7集中多路数视频解码切换显示功能
    网络数字矩阵融入了平台软件在网络摄像机、DVR\DVS等设备管理、多厂家兼容、多级联网等方面的业务逻辑。通过4块液晶拼接屏，各屏9画面分割，高达36路同时解码输出能力。同时可以实现单屏放大显示功能，各单元也能实现1/4/9画面分割，即实现36路同时解码显示能力，多个点的视频可进行灵活的同步、程序、群组切换，屏与屏的各窗口视频可进行全交叉任意切换以及单屏扩大输出，实现以前模拟矩阵的切换功能，实现真正意义上的矩阵电视墙功能。通过统一操作平台或三维键盘可以远程控制：（A）远程切换控制任意屏幕和视频信号；（B）远程控制前端摄像机、球机和云台，如变亮变暗，调焦，预置位等。
2.8多矩阵无缝级联功能
    数字矩阵源于网络，并与网络有着密不可分的关系，网络的重要特征在于它的分布式计算能力。那么其功能不应受制于类似于模拟矩阵或硬盘录像一样单台机箱的约束，而是应充分的借用它在网络方面的先天优势，方便地进行分布式计算。
    多机无缝级联是大型网络监控系统里必备的功能，多机全交叉切换则是网络矩阵赖以生存的重要职能。如果说实时流媒体是数字矩阵的软芯片，那么网络交换机就是它的硬芯片。很多人能够理解非常复杂的模拟系统的接线结构，或许也是电脑方面的专家，但对于家喻户晓的普通网络交换机，却不知道它在这样大型的监控系统里起着不可估量的作用。
    通过实时流媒体及网络交换机，进行多机联网全交叉矩阵切换,则可轻松实现256入256出(16屏)、512入512出(32屏)等超大型联网监控系统。
    对于多台数字矩阵级联的大型功能，不需要一台一台去操作，只需在主控上进行统一操作即可，既可操作各台矩阵的所有屏幕的画面分割，也可单独控制每个窗口的视频切换显示，或者控制某个窗口的自动切换显示，视频信号可以在多台矩阵之间混合交叉切换显示。
2.9实时流媒体一对多转发功能
    流媒体转发是整个系统的视音频数据和通讯命令的中转枢纽，同时可以完成数据集中存储功能。将多个流媒体服务器进行级联，可构建复杂的分布式网络应用。中转是用来跨网应用，通过对流媒体的请求转发和管理，使其处于树型模型任意位置的流媒体服务节点，即使不在一个网段，获得指定授权的客户端仍然可以访问并获得该流媒体服务点上的数据。
    流媒体转发功能主要是在前端获取一次数据，后端多个用户共享前端数据的功能，此功能可以解决前端带宽的压力问题，并且解决了前端设备多次访问相应硬件设备处理不了的硬件瓶颈问题，并且数字矩阵流媒体转发功能是实时转发，不存在延时问题，即收到数据即刻进行转发，使得网络转发、网络解码上电视器延时小于1秒；而非一般平台软件所采用的文件流媒体，延时比较大，一般在4秒以上。
    经过业内一些IP监控厂家的潜心研究，引入了移动多媒体交换机的核心即实时流媒体（Realtime Stream）技术，实现了大容量网络视频数据的实时转发，达到了移动级在600毫秒以内的行业要求标准,同时也实现了PTZ的一对多控制、报警信号的一对多广播。直到实时流媒体技术的引入，才算是真正意义上安防行业的流媒体。
2.10远程多分控视频浏览与控制功能
    由于具备流媒体功能，数字矩阵系统可实现可远程多分控联网调看任意视频，比如领导办公室或保安室都可通过分控软件来实现视频的浏览以及控制。所有视频信息经过交换机上传局域网，通过主控授权给网内的多达40个分控点（客户端），各分（副）控点可以同一时间访问查看主控授权范围内的任意一路或多路视频信息，最多每个分控可以40分屏同时察看多路视频。
2.11报警联动功能以及电子地图功能
    当系统启动布防时，一旦编码器检测到告警检测装置的开关量输入，系统将有如下的报警联动：图像输出到指定解码器或视频监控客户端，系统按照预定义的方式使用视频和音频方式提醒管理员进行报警复核，触发摄像头打到预制位，GIS地图上以醒目的图标显示报警的摄像头位置；
报警转发主要是前端设备收到报警信号以后进行相应的转发，包括转发给相应设防的主控及大屏等显示设备，并且进行相应的报警提示信息。
    报警中心可接受多种报警输入方式：包括移动侦测、探头报警、视频丢失报警并且报警输出时可联动图像、声音、并将报警信息上传中心进行处理。报警设防、撤防可以按分区进行设防、撤防，也可以按单个报警点进行设防、撤防。
    报警联动处理方式有多种：包括视频的自动切换，并且支持多路视频的同时自动切换、球机预置位的自动调取、电子地图的自动切换（即把报警点所在的电子地图自动切换到大屏上）、报警输出的联动等。报警提示方式：包括文字提示、图片闪烁、声音提示等方式。