【安防知識網(wǎng)】對于一項運動賽事來說，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)控解決方案的架構選型、方案設計及關鍵技術選擇為主題進行展開。

　　體育場館是為舉辦運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?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行、賽事舉辦過程中的安全防范和應急指揮、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)中技術最復雜、實戰(zhàn)中應用最多、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)控解決方案的架構選型、方案設計及關鍵技術選擇為主題，并對之進行展開。

　　視頻監(jiān)控技術發(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，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)控技術帶來了革命性的變化，新技術、新名詞令人應接不暇。安防產(chǎn)品成本的進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)從推出到成熟應用不過5年，從高清概念在國內(nèi)的提出到實現(xiàn)應用也不過3年時間。

　　在視頻監(jiān)控領域，安防部件IT化、監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)化、采集高清化、應用軟件智能化成為主導該行業(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種力量構成，它們分別是：以光電技術見長的傳統(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)絡化見長的IT、電信產(chǎn)品提供商、以整合見長的獨立軟件提供商。IT廠家的進入，迅速地讓視頻監(jiān)控技術在標準化的網(wǎng)絡世界里找到了坐標和方向。隨著技術交流、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領域內(nèi)使用的各種技術引入視頻監(jiān)控領域。

　　視頻傳輸網(wǎng)絡化

　　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。其技術趨勢不但推動著純網(wǎng)絡監(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)品進行網(wǎng)絡化的改進。比如，很多數(shù)字矩陣帶有網(wǎng)絡接口，可以通過IP網(wǎng)絡遠程訪問矩陣的圖像。

　　視頻采集高清化

　　廣電領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)視器進行圖像還原，所以安防監(jiān)控領域基本采用這兩種分辨率作為高清的分辨率標準。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。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)控范圍得到擴展，3個車道也只需一支槍機進行監(jiān)控。

　　應用軟件智能化

　　在視頻監(jiān)控領域存在著兩類軟件，一類是基礎平臺軟件，通常由監(jiān)控硬件廠商提供;另一類是應用軟件，由獨立的應用軟件開發(fā)商根據(jù)用戶需求進行定制開發(fā)。當前，應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。

　　應用軟件的智能化發(fā)展，將促進視頻監(jiān)控從以事后取證為主向事前預防與事后取證相結(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、關鍵目標識別等技術已經(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服務器硬件資源量大且采購成本較高，一般項目中僅在重點部位啟用智能業(yè)務。

[nextpage]　　視頻監(jiān)控技術架構選型

　　體育場館應用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，按架構可分為模數(shù)結(jié)合和全數(shù)字化兩大類，在該領域模數(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)模應用。系統(tǒng)據(jù)組網(wǎng)模式又可細分為硬盤錄像機聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化流媒體轉(zhuǎn)發(fā)和IP智能監(jiān)控架構三類。

　　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)控機房，再通過矩陣完成視頻上墻，之后通過硬盤錄像機完成視頻的編碼和存儲，同時給網(wǎng)絡用戶提供遠程瀏覽圖像。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。當然，采用這種組網(wǎng)模式也會帶來一些副作用，如耗費光纖資源、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，硬盤錄像機集視頻編碼、解碼、存儲、管理于一體，造成其圖像質(zhì)量、網(wǎng)絡特性均不佳。從長遠來看，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，通過硬盤錄像機將圖像數(shù)字化后傳輸?shù)骄W(wǎng)絡中，再由后臺的管理服務器進行統(tǒng)一管理及流媒體轉(zhuǎn)發(fā)，最后對部分重要圖像進行轉(zhuǎn)存，通過客戶端軟件進行視頻的點播和回放。由于硬盤錄像機的性能限制，其圖像清晰度、系統(tǒng)響應速度、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，推薦在資金不充裕或某些小型場館中使用。

　　數(shù)字化流媒體轉(zhuǎn)發(fā)方案

　　該方案是對硬盤錄像機聯(lián)網(wǎng)方案的改進，在弱電間使用編碼器代替了硬盤錄像機，在中心機房使用流媒體服務器做實時視頻的轉(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、響應速度都得以提高。

　　該方案依賴流媒體服務器的轉(zhuǎn)發(fā)和轉(zhuǎn)存功能，流媒體服務軟件成為了系統(tǒng)的瓶頸。在實際應用中會發(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)控架構方案

　　如圖3所示，通過IP攝像頭接入弱電間的交換機，或者將模擬攝像機通過模擬線接入弱電間的編碼器再匯集到交換機中。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，通過磁盤陣列進行數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲。IP智能監(jiān)控架構方案是對全數(shù)字化流媒體轉(zhuǎn)發(fā)方案的優(yōu)化和改進，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器，實時碼流通過交換機組播協(xié)議來做復制和轉(zhuǎn)發(fā)，存儲碼流通由編碼器直接寫入存儲中。

　　IP智能監(jiān)控架構架構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)控架構監(jiān)控典型技術方案

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

　　攝像頭可通過多種方式進行接入。其中，價格最低的組網(wǎng)方式是將多路編碼器放在弱電間，通過將模擬攝像機信號接入編碼器中;在某些較為孤立的室外監(jiān)控點，根據(jù)實際情況采用單路D1編碼器、高清攝像機+高清編碼器、高清IPC等方式接入，使用光纜傳輸接入網(wǎng)絡中;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、匯聚交換機兩層扁平化組網(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)控中心機房部署核心交換機、視頻管理平臺、磁盤陣列，構成視頻監(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，構成監(jiān)控的視頻應用環(huán)節(jié)。

[nextpage]　　在完成視頻監(jiān)控自身系統(tǒng)的設計后，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，將相關信息傳送給視頻監(jiān)控管理平臺，完成告警聯(lián)動，比如當告警主機接收到告警信號，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，進一步進行信息挖掘，提供圖像智能業(yè)務。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)控關鍵技術選擇探討

　　模擬攝像機還是數(shù)字攝像機

　　在體育場所系統(tǒng)中，前端既可用攝像機+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，其可維護性較編碼器模式差，在現(xiàn)階段，高清IP球機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)在實際情況，建議在D1分辨率下采用模擬攝像機+多路編碼器，高清槍機采用IP Camera，高清球機組網(wǎng)采用高清球形攝像機+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。在大多數(shù)室外場所采用D1分辨率，在室內(nèi)場所，根據(jù)實際情況采用CIF或者D1分辨率的設備。

　　硬盤錄像機存儲還是磁盤陣列存儲

　　硬盤錄像機帶硬盤接口，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)絡傳輸，存儲于后端的磁盤陣列中。

　　磁盤陣列放在監(jiān)控機房，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、熱備盤、關鍵數(shù)據(jù)磁盤陣列間備份等技術，可以做到硬盤損壞、部分網(wǎng)絡中斷不丟失圖像，不影響系統(tǒng)運行。所以在預算允許的情況下，應該盡量采用磁盤陣列集中存儲的方案。

　　共享網(wǎng)絡還是專用網(wǎng)絡

　　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，并通過VLAN、ACL等手段實現(xiàn)業(yè)務隔離，共享組網(wǎng)。當然考慮到業(yè)務的安全性，該網(wǎng)絡必須與Internet進行物理隔離。