系統(tǒng)介紹

　　某醫(yī)院地處市區(qū)繁華路段，每日前來就診的患者絡(luò)繹不絕，也因此吸引了一些不法分子的目光，由于保衛(wèi)部門人員有限，因此急需構(gòu)建一套完善的安全防范系統(tǒng)來應(yīng)對號販子、醫(yī)托、盜竊、詐騙等治安事件的取證，以技防為手段，配合人防、物防形成覆蓋整個醫(yī)院的安全防護網(wǎng)。

　　醫(yī)院早期就認識到了安全防范系統(tǒng)的重要性，也建設(shè)了一套模擬安全防范系統(tǒng)，但由于技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)數(shù)字攝像機的興起，圖像清晰度已經(jīng)有了質(zhì)的飛躍，為了進一步加強醫(yī)院的安保工作，醫(yī)院決定采用以百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機為核心，依托數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)傳輸、綜合平臺管理、集中存儲設(shè)備構(gòu)建一套跨時代的數(shù)字高清安全防范系統(tǒng)。無論從圖像清晰度、設(shè)備質(zhì)量、系統(tǒng)構(gòu)架、平臺可操作性力爭達到國內(nèi)一流水平。

　　設(shè)計原則和設(shè)計思路

　　設(shè)計原則

　　按照招標文件要求整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)遵循“系統(tǒng)的可靠性、先進性、實用性、適用性、前瞻性、擴充性和兼容性”原則。

　　設(shè)計思路

　　根據(jù)醫(yī)院實際情況，選用適合的監(jiān)控設(shè)備，構(gòu)建一套高性價比的安全防范系統(tǒng)。本系統(tǒng)前端包括210余支攝像機，分別為高清網(wǎng)絡(luò)紅外一體化攝像、高清槍式攝像機、網(wǎng)絡(luò)高速球型攝像機等。視頻信號通過內(nèi)置的編碼芯片，應(yīng)用MPEG-4/H.264算法數(shù)字化，通過接入層交換機的千兆光鏈路上傳到中心控制室，系統(tǒng)平臺軟件對整個系統(tǒng)內(nèi)的攝像機、交換機、服務(wù)器、工作站、顯示設(shè)備、UPS進行集中統(tǒng)一管理。

　　工程設(shè)計要點、難點分別為：

　　· 百萬像素攝像機的高碼流對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的要求;

　　· 核心交換機的安全保護措施;

　　· 供電系統(tǒng)的可擴展性;

　　· 合理分配有限的磁盤容量，使重點部位滿足30天錄像時間;

　　· 顯示設(shè)備選擇及其控制方式;

　　· 各子系統(tǒng)的融合。

　　本工程進行布防的攝像機主要安裝在醫(yī)院公共區(qū)域、財務(wù)及現(xiàn)金交易處、核醫(yī)學(xué)及藥品庫等高風(fēng)險部位、各大樓主要出入口等位置。攝像機布防位置的選取直接影響到攝像機的監(jiān)控質(zhì)量以及監(jiān)控能力，需因地制宜地進行設(shè)置。由于百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機提供了比模擬攝像機更高的圖像質(zhì)量(分辨率高達1280×1024)，這意味著相同視野內(nèi)目標的細節(jié)更清晰或者說可以監(jiān)控更大的視野，在掛號大廳等場合可以完全用固定高清網(wǎng)絡(luò)攝像機來替代模擬全方位攝像機，解決了后者的監(jiān)控死角問題，為醫(yī)院保衛(wèi)部門及時發(fā)現(xiàn)可疑目標提供了便利。百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機的錄像質(zhì)量與實時監(jiān)控畫面相同，大大提升了取證的圖像分辨率，該系統(tǒng)已經(jīng)多次為公安部門提供了清晰的犯罪嫌疑目標證據(jù)。盡管由于技術(shù)限制，該系統(tǒng)使用的網(wǎng)絡(luò)攝像機最高畫質(zhì)時的幀率僅為8幀/秒，但足以保證提供某個場景的清晰圖像，而且與報警聯(lián)動的攝像機在報警觸發(fā)時可以自動轉(zhuǎn)換為720P實時錄像，符合國家標準的要求。

　　而如果把攝像機比做系統(tǒng)的“眼睛”，那么傳輸部分則是系統(tǒng)“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，它負責(zé)傳輸系統(tǒng)所有的數(shù)據(jù)、信息等。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更是如此，為了保證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，在各分區(qū)也就是匯聚層配置了百兆接入、千兆上傳的匯聚層交換機，由于網(wǎng)絡(luò)攝像機使用了PoE供電，大大節(jié)省了布線工作量，沒有為本來就不富裕的醫(yī)院管井增加很大壓力，從而節(jié)省了投資。系統(tǒng)采用星型專用網(wǎng)絡(luò)，中心配置華為6506雙引擎雙電源的核心級交換機，多業(yè)務(wù)板模塊化設(shè)計使系統(tǒng)更加靈活，整個網(wǎng)絡(luò)預(yù)留比例為50%以上，方便日后進行系統(tǒng)擴展。

　　系統(tǒng)管理平臺功能強大，目前除視頻監(jiān)控、入侵報警功能外，還預(yù)留指揮調(diào)度系統(tǒng)接口，通過簡單的系統(tǒng)升級即可成為優(yōu)秀的手術(shù)教學(xué)、多方視訊會議系統(tǒng)。

　　所有控制、存儲裝置全部布置在中心控制室旁邊設(shè)備機房內(nèi)，值守人員只負責(zé)一般圖像操作。即保證了系統(tǒng)只由專職人員維護，又避免了設(shè)備對值守人員的噪聲、電磁污染。服務(wù)器的選擇均為雙冗余電源設(shè)計，中心設(shè)置高性能工作站。[nextpage]

　　監(jiān)控中心設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)實用、美觀、可操作性強以及符合人體工程學(xué)設(shè)計三大原則。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)在設(shè)計上完全遵循下一代網(wǎng)絡(luò)(NGN)的分層、全開放的體系架構(gòu)，形成一個開放的、完整的、標準化的軟交換架構(gòu)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)控制與業(yè)務(wù)承載相互分離。系統(tǒng)采用基于IP網(wǎng)絡(luò)的分布式部署結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)視頻信號的全數(shù)字化傳輸、交換、存儲、處理。

　　系統(tǒng)分為四層：應(yīng)用接口層，業(yè)務(wù)控制層，業(yè)務(wù)承載層，媒體接入層、支撐服務(wù)層。應(yīng)用接口層：用戶界面顯示、二次集成開發(fā)，實現(xiàn)應(yīng)用的客戶化，提供視頻監(jiān)控、視頻會議、視頻指揮調(diào)度、視頻報警聯(lián)動等應(yīng)用。業(yè)務(wù)控制層：主要實現(xiàn)信令、控制信息交換、音視頻流調(diào)度和系統(tǒng)管理等業(yè)務(wù)邏輯控制，如系統(tǒng)安全認證;用戶端地址解析;用戶級別和權(quán)限設(shè)置管理;設(shè)備接入控制;與周界門禁、防火防盜報警、環(huán)境數(shù)據(jù)采集、GIS、DSS、GPS等其他相業(yè)務(wù)系統(tǒng)交互控制綜合集成。業(yè)務(wù)承載層：主要實現(xiàn)視頻轉(zhuǎn)發(fā)、設(shè)備代理、錄像及回放、智能視頻分析等基本視頻服務(wù)。媒體接入層：主要實現(xiàn)音視頻信號數(shù)字化、分組化，以便于在IP網(wǎng)絡(luò)中傳輸。

　　主要設(shè)備選型

　　百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機

　　本工程主要選用130萬像素紅外一體化攝像機，采用Micron 1/3"百萬像素CMOS傳感器和百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機專用系統(tǒng)級芯片(SoC)，在分辨率高達1280x1024的情況下，系統(tǒng)級芯片技術(shù)使帶寬占用依然保持在28K到3M可調(diào)。攝像機支持PoE供電，與模擬工程相比大大減少了施工難度，且擴容方便。

　　網(wǎng)絡(luò)交換機

　　包括前端接入交換機和中心控制室核心交換機，為保證網(wǎng)絡(luò)帶寬，兩者使用光纖連接構(gòu)成二層交換專網(wǎng)，整個網(wǎng)路系統(tǒng)預(yù)留了至少50%的系統(tǒng)冗余。

　　根據(jù)攝像機數(shù)量配置接入層交換機，為了保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，所有接入層交換機使用匯聚層交換機規(guī)格，同時支持PoE供電，可以為攝像機供電。通過光纜將其上傳至中心核心交換機。

　　核心層負責(zé)進行視頻流數(shù)據(jù)的快速交換、轉(zhuǎn)發(fā)，是整網(wǎng)的核心，應(yīng)具有較高的安全性和可擴展性。是一個高速的交換主干，為應(yīng)用提供盡可能高的包交換速度，在這一層上應(yīng)能提供安全過濾及抗攻擊等特性。千兆核心層網(wǎng)絡(luò)是整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行的保證。

　　核心交換機是整個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)中樞，因此需要做冗余配置以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性，同時也要考慮系統(tǒng)的性能價格比，經(jīng)過論證配置了小型信息中心核心級交換機，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性配置了雙引擎、雙冗余電源，而高達384Gbps的背板帶寬保證了核心的網(wǎng)絡(luò)吞吐量，完全可以承受210支百萬像素攝像機8~12Mbps的碼流。

　　同時核心交換機也充分考慮了業(yè)務(wù)擴展能力，不僅可以負載10G的業(yè)務(wù)板卡，同時還可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上擴展高達768G背板帶寬以及更多業(yè)務(wù)板卡組合等功能。

　　中心控制室設(shè)備

　　主要包括綜合視頻交換機、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、錄像服務(wù)器、磁盤陣列和工作站終端。

　　網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心控制設(shè)備-VC3綜合視頻交換機。其職能為處理整個系統(tǒng)平臺內(nèi)的信令流(包含控制信息、授權(quán)信息等)，是整個平臺的管理服務(wù)器。

　　流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器承載了系統(tǒng)全部210支攝像機的數(shù)據(jù)流，因此為了分擔(dān)單臺服務(wù)器的負載，為系統(tǒng)配置了多臺流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，配置了基于英特爾至強核心的2U機架式服務(wù)器。

　　系統(tǒng)同樣配置了多臺錄像服務(wù)器，外掛總存儲容量為126T的直連磁盤陣列，完全可以滿足系統(tǒng)重點部位錄像30天的需求。磁盤陣列構(gòu)建為RAID 5模式，保證硬盤損壞時錄像數(shù)據(jù)可自動遷移至其他磁盤保存。

　　顯示設(shè)備

　　整個系統(tǒng)以顯示數(shù)字信號為主，故配置了專業(yè)液晶拼接屏(DID)構(gòu)成的電視墻。

　　系統(tǒng)功能

　　整個系統(tǒng)那個能夠?qū)崿F(xiàn)的功能有以下幾個方面。

　　· 視頻監(jiān)控功能：單點監(jiān)控、多點監(jiān)控、多點交叉監(jiān)控、監(jiān)控語音對講;

　　· 視頻報警聯(lián)動：將現(xiàn)有報警主機接入到網(wǎng)絡(luò)管理平臺中，為此配置了專用報警服務(wù)器，即可實現(xiàn)本地報警同時在電視墻指定監(jiān)視器上彈出報警畫面，同時實現(xiàn)電子地圖等功能;

　　· 電視墻多畫面顯示功能：網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器，支持強大的電視墻顯示功能;

　　· 數(shù)字錄音、錄像功能：支持手動錄像、定時錄像、報警聯(lián)動錄像以及功能強大的查詢檢索功能;

　　· 多種級別權(quán)限設(shè)置：用戶權(quán)限管理規(guī)定了對其它各終端的三種權(quán)限：指揮權(quán)、監(jiān)視權(quán)和控制權(quán);系統(tǒng)進行配置時可以根據(jù)實際的隸屬關(guān)系進行靈活的權(quán)限設(shè)置;發(fā)生爭用時，級別不同的級別優(yōu)先，級別相同的時間優(yōu)先，通過綜合視頻交換機可以根據(jù)用戶管理需求進行靈活的級別和權(quán)限設(shè)置，能夠適用于各種管理方式。

　　系統(tǒng)技術(shù)指標

　　本系統(tǒng)采用高清攝像機，在醫(yī)院環(huán)境環(huán)境下，技術(shù)要求應(yīng)要達到以下標準。標準照度條件下,監(jiān)視圖像質(zhì)量按“五級損傷標準”評定不低于四級;視頻信號輸出幅度1Vp-p±3dB，信噪比≥45dB，灰度≥8級;視頻監(jiān)控圖像質(zhì)量的水平分辨率：高清攝像機最大為1280×1024;回放分辨率高清攝像機最大1280×1024;單路顯示基本幀率高清達到15幀/秒、普通攝像機達到25幀/秒;監(jiān)控系統(tǒng)后備電源保證為主要設(shè)備供電1.5小時;錄像信息7×24小時存儲15天以上，重點目標保證存儲至少為30天;系統(tǒng)操作延遲不高于300ms;系統(tǒng)設(shè)備7×24小時工作，平均無故障時間大于5000小時。

　　結(jié)語

　　在本項目中，根據(jù)某醫(yī)院監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀和實際要求，建立監(jiān)控專網(wǎng)，結(jié)合數(shù)字醫(yī)院的整體要求，構(gòu)建一個無盲點，高清全天候?qū)崟r的全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。同時系統(tǒng)兼顧未來應(yīng)用和整合的需要，實現(xiàn)各個系統(tǒng)的互聯(lián)互控、共享共用，形成覆蓋醫(yī)院全區(qū)域的全天候網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控報警系統(tǒng)。

　　(本文作者現(xiàn)為北京華科鴻泰智能系統(tǒng)工程有限責(zé)任公司總工程師)