網絡VGA數字矩陣

網絡數字矩陣是JSD依據第三代開放式網絡視頻監控系統的實際需求研製新型數字矩陣系統，專為液晶電視牆系統設計。它可以實現傳統模擬矩陣的全部切換功能，還可以實現NVR的錄像功能。VGA數字矩陣可以任意連接系統內的任意前端攝像機通道，連接到系統的視頻通道信息（如網點信息、攝像機位置等）可以實時獲得，同時可以根據需要選擇可以錄像的數字矩陣，對數字矩陣的操作可以利用鼠標或主控鍵 盤在矩陣本機操作，也可以利用主控制終端或管理中心進行遠程操作，數字矩陣解碼通道可以實現自動、手動切換、輪巡或組（羣）切換；可以實現單畫面或多畫面的顯示效果，支持報警自動放大顯示等，單機可支持128CIF、54路D1、24路720P、16路1080P解碼通道，支持萬能解碼，不受前端編碼設備限制。

1、解碼器功能

單機支持16路1080P、24路720P、54路D1、96路CIF的解碼輸出功能

2、矩陣功能

單機具備D1：16入16出、24入24出、54入54出、80入54出 CIF:64入16出、64入64出、96入24出，96入64出、96入96出的矩陣切換功能，甚至輸入路數不受限制。

3、網絡錄像機功能

可以將傳輸到網絡VGA矩陣的所有視頻信息全部錄像存儲，並可切換任意一路或多路視頻在不同時段的錄像信息到電視牆的任意位置回放；單屏顯示輸出分辨率為1920*1080，遠高於硬盤錄像機的本地VGA800*600顯示輸出，圖像更清晰

4、圖形拼接控制器功能（可選）

相當於4屏拼接處理控制器，將4塊顯示單元拼接合成為一個顯示單元，可以切換任意一路或多路（歷史）視頻以及電子地圖做跨屏放大顯示

5、畫面分割器功能

通過1/4/9/16分屏顯示多路視頻信號功能，引入高性價比的大屏監控專用液晶屏來替代多台小屏監視器，既能降低成本，又能提升工程檔次

6、網絡視頻分配器功能

通過主控授權網絡內16個分控點，每個分控可同時察看訪問授權權限內的任意一路或多路（歷史）視頻

7、統一控制功能

通過JSUP統一操作平台或三維矩陣鍵盤，實現：

（A）遠程切換所有屏幕窗口和視頻信號輸入與輸出

（B）遠程控制前端攝像機、球機、雲台，如變光、調焦、設置預置位等

8、多機無縫級聯和無限擴展功能

可以與系統內多台矩陣、多台硬盤錄像機、視頻服務器、網絡攝像機、球機無縫級聯

海康全系列產品

漢邦全系列產品

恆億全系列產品

大華全系列產品

天地偉業系列產品

黃河全系列產品

映泰全系列產品

朗馳系列產品

億維繫列產品

大立系列產品

北京聲訊

安霸方案全系列產品

音視頻輸入: 64路數字信號輸入

音視頻輸出: 24路輸出，每路可手動/自動/程序/同步/羣組切換輸出

顯示輸出: 4個VGA/DVI/HDMI 液晶屏/等離子屏/DLP屏輸出。

顯示模式:1、4、9、16畫面

遠程監看/ 回放分辨率:720P（1280*720）1080P(1920*1080)

遠程切換:遠程羣組切換、同步切換、程序切換，支持16個分控點電視牆進行同步切換，1000路以上視頻，並同時進行雲鏡等控制

切換模式:256組羣組切換,1024組同步切換,2048組程序切換,4096路以上報警聯動切換, 8192路音視頻的自由切換

雲鏡控制: 遠程高速球及雲鏡控制，如：光圈，變焦，預置位設置等功能

主控副控:主控與副控功能不受地理條件的限制，可以遠程網絡執行主控與副控權限

視頻轉發:主控授權可達16個分控點,每個分控可同時查看訪問權限內的任意一路或多路視頻

錄像回放:遠程回放到電視牆

檢索方式:按錄像通道、時間進行自由檢索

字符疊加:可同時進行時間、日期、攝像機標題、運行狀態、圖形、圖像等字符疊加，疊加字符長度為256個漢字

攝像機編號:全部攝像機統一編號識別，或矩陣號加攝像機號來編碼識別

報警輸入:全網絡統一編號與聯動切換，可通過網絡接入110等異構系統中，兼容多廠家報警主機

報警輸出:全網絡統一編號與聯動報警輸出，可通過網絡接入110等異構系統中

報警聯動:全網報警輸入輸出統一編號，統一聯動，聯動形式多樣化，如：移動偵測聯動，同步切換聯動，電子地圖聯動等

級聯實現:多種異構系統的互聯。前端可以局部集中後再向上級聯，多個矩陣的級聯可以連續統一編號，實現全網交叉切換，實現無縫拼接切換

網絡接口:RJ45 1000M以太網接口，TCP/IP協議

控制鍵盤:矩陣專業控制鍵盤

工作温度:-30℃~60℃

工作濕度:< 90%

電源功率:500W以上

尺 寸:2U：482*650*89（mm）

重 量:≤20KG

第1章 項目背景

為大力推進和完善全市社會治安防控體系建設，構建和諧社會。市政府也高度重視報警與監控系統的建設，把“科技強警示範”作為建設項目中一項重要內容。結合社會治安防控體系建設的實際，立足於提高公安機關快速反應和社會治安防控能力，利用先進的技術手段和科學的設計思想，建設主要覆蓋市區的實時圖像監控系統。採用網絡數字監控系統，對景區、商區、社區及治安複雜場所進行全面網絡數字監控。

本項目主要對包括辦公樓、道路、會議室等場所實行視頻監控系統。各視頻組建專網直接拉到指揮中心。集中錄像存儲以及視頻輸出上電視牆。

同時，高清需求凸顯，客户對於視頻監控產品的要求也在不斷提高，如功能要求更加完善、穩定，性能要求更加清晰、準確。近年來，視頻監控設備逐步從百萬像素向高清跨進，傳統的模擬監控達到百萬像素都很困難，而網絡視頻監控則使得高清變為可能。這得益於H.264壓縮標準，在同等數據量的情況下，相對於MPEG4標準，H.264壓縮後的容量只有MPEG4壓縮後的20%，這意味着相同的存儲容量H.264的存儲內容是MPEG4的5倍，這可以大大降低用户的存儲成本，並且圖像的傳輸質量不會改變。更重要的是H.264是國際標準，iPhone、電視和其他的一些視頻設備都是採用H.264標準的，這樣兼容性比較好，因而可以用其他的設備來收看監控視頻。

因此結合這些特點，該項目我們採用高清百萬像素的全實時高清網絡視頻監控系統設計方案。

第2章 網絡治安監控系統要求

系統應能實現不同設備及系統的互聯、互通、互控，採用全網絡化、數字化的系統架構,實現視音頻及報警信息的採集、傳輸/轉換、顯示/存儲、控制；進行身份認證和權限管理，保證信息的安全；應能與報警系統聯動，並提供與其他業務系統的數據接口。

如何選擇“數字化系統” 以下四個步驟，不但可用於從各色數字化產品及解決方案中區分出“數字化系統”，同時也是衡量“數字化系統”品質的指標：因此，方案的設計必須在以下幾個方面得到保證：

數字化系統對設備的資源配置有較高的要求，而數字化產品的系統資源，如CPU處理能力往往相當有限。視頻編碼、視頻解碼、錄像存儲、視頻顯示操作、系統設置及安全管理，是數字化系統的主要功能，各項功能均佔用相當高的系統資源。若將多項甚至所有功能集中於單個設備完成，不但各功能所分配到的資源相對低、效果相對差，而且若多項功能同時啓動，設備的負載急劇提高，較易引起阻塞甚至死機。

因此，數字化系統必須由多個系統設備組成，各設備僅完成其所屬功能。“專有設備專門化使用”，這便是明確組建的含義。

應能按照指定設備、指定通道進行圖像的實時點播，支持點播圖像的顯示、縮放、抓拍和錄像，支持多用户對同一圖像資源的同時點播，支持IP 組播技術。

應保證圖像信息的原始完整性，即在色彩還原性、圖像輪廓還原性（灰度級）、事件後繼性等方面均與現場場景保持最大相似性。系統的最終顯示圖像應達到四級（含四級）以上圖像質量等級，對於電磁環境特別惡劣的現場，圖像質量應不低於三級。高風險對象的圖像存儲、回放的圖像分辨率應與其相對應的風險等級劃分規定的要求相一致，保證目標圖像質量的有效性。經智能化處理的圖像，其質量不受上述等級劃分要求的限制，但對指定目標的處理，其處理前後的保留信息應保持一致。

根據應用需要（如聲音複核、通信指揮等），能支持在監控點和監控中心以及各監控中心之間實現語音雙向對講功能。

前端設備的媒體發佈是聯網監控系統的瓶頸之一。前端設備帶寬有限，一般只有1Mb-10Mb，多路用户（5至10路）併發訪問就會發生網絡擁塞，而流媒體系統能夠支持1000路以上併發視頻播放，並且可通過消除抖動和圖像後處理保證客户端的視頻質量，將流媒體技術應用到視頻監控系統中將極大提高系統的媒體發佈能力。通常是將網絡攝像機作為流媒體的前端，流媒體系統作為視頻傳輸的載體，充分利用流媒體系統的傳輸優勢，擴展系統的容量，容納上千、上萬用户的併發訪問。同時平台的存儲系統也可以通過流媒體服務器的點播能力實現。諸如存儲網絡的讀寫，視頻文件的檢索和發佈等功能都可以藉助流媒體服務器強大的轉發能力完成。

監控控制平台的數據庫在記錄圖像信息的同時還應記錄與圖像信息相關的檢索信息，如設備、通道、時間、報警信息等。平台應能存儲視音頻信息並保持30天；對需要長期保存的信息可配置專用存儲設備備份。

應能按照指定設備、通道、時間、報警信息等要素檢索歷史圖像資料並回放和下載；回放應支持正常播放、快速播放、慢速播放、逐幀進退、畫面暫停、圖像抓拍等；支持回放圖像的縮放顯示。

&Oslash; 報警的接收和分發

應能接收報警源發送過來的報警信息，根據報警處置策略將報警信息分發給相應的系統、設備進行處理。報警源包括前端報警（探測）設備/報警子系統、監控設備的視頻移動偵測輸出和現有公共網絡報警系統的聯動輸出。

&Oslash; 報警聯動

若報警位置存在監控設備，報警發生時應能通過預設方式自動調用視頻或聲音信息進行報警複核，並觸發錄音錄像。系統應支持與其它警用業務系統進行報警聯動。

&Oslash; 報警記錄

當發生報警時，監控中心應記錄報警的詳細信息，如報警地址、報警所屬組織、報警級別、報警類型、報警時間、處警時間、處警結果等。

&Oslash; 報警延遲

報警信號到達監控中心後，在本監控中心的IP 網絡內與視頻顯示的直接聯動響應時間應不大於4秒.

&Oslash; PTZ控制

應能通過手動或自動操作，對前端設備的各種動作進行遙控；應能設定控制優先級，對級別高的用户請求應有相應措施保證優先響應。在20000路規模情況下，所有用户對遠端攝像機PTZ遠搖操縱時間應不高於300ms。

“監控系統”發展至今已有相當長的歷史。其間，系統的規模、結構及功能曾經過多次變革及提升。可以發現，無論監控系統如何進化發展，其本質並未改變——監控系統實質為切換顯示系統，而其他諸如編程、聯動、集成等都是在此基礎上的附加，目的使監控系統功能更強大。因此，切換操作是否便捷、是否流暢、是否簡單易控，是判斷一套監控系統本質性能的關鍵。

傳統的模擬系統，其切換顯示只需利用鍵盤即可完成。其操作流程的簡單快捷，已經廣泛受到全球各類用户的青睞與認定。目前，不少數字化系統採用圖形化界面，通過鼠標拖曳實現切換操作，其用户操作體驗與模擬系統相比，不可否認地缺乏流暢性，且較易因用户誤操作而引起系統故障。數字化系統擁有如模擬系統般流暢的操作體驗，這不但是系統本質的堅持，更是廣大用户的強烈需求。

應具有直觀、友好、簡潔的人機交互界面,應具有視頻畫面分割顯示、信息提示等處理功能。應能反映自身的運行情況，對正常、報警、故障等狀態給出指示。

各種異構網絡接入條件存在差異性，表現在帶寬、時延、誤碼率等方面。為保證視頻流在傳輸的過程中的實時性、連續性和平穩性，需根據網絡的當前狀況自適應調節視頻的碼率、質量，以適應當前的網絡環境。視頻監控的城域和廣域互聯都必須採用這種自適應視頻傳輸機制以適應目前公安專網或公網的實際網絡環境。目前的自適應網絡傳輸可以分為基於發送方的、基於接收方的以及混合控制的速率調整方式。也可以採用動態多碼率技術，使視頻流的碼率能夠根據帶寬的不同而相應變化。

數字化系統的視頻流屬於高帶寬信號，傳輸時要求網絡具備足夠的帶寬資源及交換能力。然而目前的監控系統，其視頻量往往達到百餘路甚至幾百路，而用户對圖像質量的追求（如4CIF@25IPS）再次加劇了視頻流的帶寬佔用。如此數量龐大的高帶寬信號傳輸於網絡，若不進行有效的帶寬管理，對任何類型的網絡都將是一場災難！

合理的網絡結構，可通過劃分VLAN等方式，對視頻流進行“圍堵”。將高數量高帶寬視頻流限制於VLAN內，而各VLAN間僅傳輸有限數量及帶寬的視頻流，以保障系統主幹網的通暢。

監控中心網絡帶寬規劃設計主要應考慮前端設備接入監控中心、監控中心互聯、用户終端接入監控中心和預留的網絡帶寬。

信息（包括媒體信息、控制信息及報警信息等）經由IP 網絡傳輸時，端到端的信息延遲時間包括髮送端信息採集、編碼、網絡傳輸、信息接收端解碼、顯示等過程所經歷的時間。

前端設備與監控中心間端到端的信息延遲時間應不大於1 秒。前端設備與用户終端間端到端的信息延遲時間應不大於2 秒。

第3章 系統總體設計3.1 系統總體拓撲結構

前端我們採取130萬像素全實時百萬像素網絡攝像機進行監控，最高分辨率可達1600*1200的分辨率。並且基於H.264的百萬像素網絡攝像機，實現高清視頻壓縮、畫質比傳統視頻監控系統提升了2倍多。這樣提高了畫面清晰度以及監視的有效性，滿足系統建設的先進性。

百萬像素高清網絡VGA數字矩陣單機可管理44路百萬像素攝像機相當於110路D1視頻的錄像存儲以及解碼顯示，流媒體轉發。

網絡流媒體存儲服務器, 該系統提供了中心存儲與前端存儲等多級存儲方案，用户根據具體情況可以選擇三種存儲方案，確保錄像數據安全。一是隻做前端存儲；二是隻做數字矩陣後端存儲；三是前端全面存儲，後端做重點監控存儲。前端存儲方案的好處在於減少網絡帶寬，但可能缺少安全；後端數字矩陣存儲方案是能確保視頻數據的安全，但缺點是每路視頻都需要佔用實時帶寬；多級存儲方案能解決前面兩種方案的問題，是最佳解決方案，但卻需要更多的存儲設備。如果是重點監控存儲將不佔用額外帶寬。並且流媒體存儲服務器單機最大支持24TB的存儲，解決了海量存儲問題，並且支持磁盤陣列功能，確保數據的安全性。

分佈式存儲，集中存儲與分散存儲相結合實現多級存儲，支持1000GSATA硬盤，單機最大支持24TB的存儲容量，並支持磁盤陣列存儲，前端設備與數字矩陣可以同時存儲；或者前端做全面存儲，數字矩陣做重點存儲；或者數字矩陣做全面存儲，前端不做存儲，三種存儲方案任選。

監控中心電視牆輸出採取14台44進22出的高清網絡VGA數字矩陣輸出到42個42寸液晶大屏,每個大屏4/9畫面分割顯示，42個屏可同時輸出300路720P視頻，同時各單畫面可單獨控制同步、羣組、程序切換、報警聯動切換等所有模擬矩陣的切換功能。

統一控制功能。通過統一操作平台或三維鍵盤可以遠程控制：（A）遠程切換控制任意屏幕和視頻信號；（B）遠程控制前端攝像機、球機和雲台，如變亮變暗，調焦，預置位等。

系統可提供與其它信息系統的互聯接口。如110報警系統、應急指揮系統、GIS 地理信息系統、等各警用業務工作相互集成。

當系統啓動佈防時，一旦編碼器檢測到告警檢測裝置的開關量輸入，系統將有如下的報警聯動：圖像輸出到指定解碼器或視頻監控客户端，系統按照預定義的方式使用視頻和音頻方式提醒管理員進行報警複核，觸發攝像頭打到預製位，GIS地圖上以醒目的圖標顯示報警的攝像頭位置；

報警轉發主要是前端設備收到報警信號以後進行相應的轉發，包括轉發給相應設防的主控及大屏等顯示設備，並且進行相應的報警提示信息。

報警中心可接受多種報警輸入方式：包括移動偵測、探頭報警、視頻丟失報警並且報警輸出時可聯動圖像、聲音、並將報警信息上傳中心進行處理。

報警設防、撤防可以按分區進行設防、撤防，也可以按單個報警點進行設防、撤防。

報警聯動處理方式有多種：包括視頻的自動切換，並且支持多路視頻的同時自動切換、球機預置位的自動調取、電子地圖的自動切換（即把報警點所在的電子地圖自動切換到大屏上）、報警輸出的聯動等。報警提示方式：包括文字提示、圖片閃爍、聲音提示等方式。

第4章 系統功能及核心業務流程4.1 數字矩陣基本功能介紹

數字矩陣是大型網絡監控領域最核心部分，處於監控電視牆系統的咽喉地帶，包括前端網絡信號的輸入以及後端視頻的輸出，都需經過數字矩陣來完成。網絡VGA大屏數字矩陣是網絡電視牆領域的極少廠家所具備的產品。他完成電視牆系統的多路數視頻集中1：1解碼輸出或同步、程序、羣組切換輸出、多畫面分割顯示、多屏拼接輸出、多機級聯以及集中錄像存儲、回放歷史視頻上電視牆等功能特色，集成了多個產品的功能。使得整個系統在結構簡單、佈局合理、操作簡易的前提下實現了用户的需求。

數字矩陣首先定義於電視牆矩陣功能，具有模擬矩陣的所有切換功能，包括羣組、同步、程序、報警聯動等自動切換及手動切換功能，並且能夠使用三維矩陣鍵盤操作所有功能，支持256組羣組切換,1024組同步切換,2048組程序切換,4096路以上報警聯動切換, 8192路音視頻的自由切換。平均切換響應時間低於200ms,平均視頻延遲時間小於600ms。

模擬矩陣的核心切換功能是通過8816多路交叉開關來實現切換的，它來自於第一代電話交換即線路交換的主要芯片。數字矩陣是通過實時流媒體來實現切換，同樣來自於第二代（IP）電話交換即包交換功能。只有擁有實時的網絡切換功能，實現了模擬矩陣在切換方面的功能邏輯，才算得上是真正意義上的數字網絡矩陣，而不是個別商家實現了簡單的解碼輸出功能的“網絡解碼器”。

流媒體轉發是整個系統的視音頻數據和通訊命令的中轉樞紐，同時可以完成數據集中存儲功能。將多個流媒體服務器進行級聯，可構建複雜的分佈式網絡應用。中轉是用來跨網應用，通過對流媒體的請求轉發和管理，使其處於樹型模型任意位置的流媒體服務節點，即使不在一個網段，獲得指定授權的客户端仍然可以訪問並獲得該流媒體服務點上的數據。

流媒體轉發功能主要是在前端獲取一次數據，後端多個用户共享前端數據的功能，此功能可以解決前端帶寬的壓力問題，並且解決了前端設備多次訪問相應硬件設備處理不了的硬件瓶頸問題，並且數字矩陣流媒體轉發功能是實時轉發，不存在延時問題，即收到數據即刻進行轉發，使得網絡轉發、網絡解碼上電視器延時小於1秒；而非一般平台軟件所採用的文件流媒體，延時比較大，一般在4秒以上。

流媒體轉發是IP監控裏最常用的功能，我們一般瞭解的是它在一對多轉發方面的功能，但為什麼會在稍大一點的系統就必須用到流媒體，其重要的原因是IP監控設備普遍存在的一個重要侷限。

IP設備最常用的芯片是DSP，因為其能完成高運算能力要求的圖像壓縮計算，但正因為如此，其在網絡傳輸方面是非常薄弱的。如果是DVR，通過MIPS等芯片進行處理，這個瓶頸就更為明顯。因為這個芯片要負責通過PCI總線從DSP取到視頻流，並同時負責錄像存儲，那麼在網絡方面的資源就非常少了。不僅從芯片本身的功能，或是嵌入式設備上程序表達空間的侷限，或是從1000M網絡技術的消化難度，都對IP編碼設備形成了難以突破的屏障。

按海康的硬盤錄像機而言，它的總會話資源是24路，單路最多訪問是6個。即最多可以實現第一個用户預覽全部16路視頻，第二個則最多隻能預覽8路視頻。或是6個用户，同時訪問其中某4路視頻。另一個重要侷限是它的總帶寬資源是25Mbps，這個侷限在D1畫質的情況尤為明顯，也就是説DS8016HF最多每路只能達到1.28Mbps，而且沒法向第二個用户提供任何視頻了。從技術的角度，海康能達到這個水平已屬不易，相信國內IP監控廠家在通訊方面少有能與海康匹敵，但從用户的角度特別是大規模的網絡監控系統裏，這是IP編碼設備未能形成燎原之勢的重要因素。

通過市場力量的推動，電影/廣播系統裏的流媒體被引入到安防行業裏，流媒體一對多轉發成為了這個問題的救星，許多大公司都推出了類似的技術服務。但好景不長，源於電影/廣播系統裏的流媒體屬於文件型流，經轉發後的延時平均在4秒左右。這在網絡電影等行業裏是可以接受的，即便是現場轉播也是可以接受的，但習慣了模擬視頻全實時效果的安防行業，非常難以接受這個條件。特別是通過網絡對球機進行控制後，誰也不能接受4秒針以後才開始動。

經過業內一些IP監控廠家的潛心研究，引入了電信多媒體交換機的核心即實時流媒體（Realtime Stream）技術，實現了大容量網絡視頻數據的實時轉發，達到了電信級在600毫秒以內的行業要求標準,同時也實現了PTZ的一對多控制、報警信號的一對多廣播。直到實時流媒體技術的引入，才算是真正意義上安防行業的流媒體。

由於具備流媒體功能，數字矩陣系統吸實現可遠程多分控聯網調看任意視頻，比如領導辦公室或保安室都可通過幅控軟件來實現視頻的瀏覽以及控制。所有視頻信息經過交換機上傳局域網，通過主控授權給網內的多達16個分控點（客户端），各分（副）控點可以同一時間訪問查看主控授權範圍內的任意一路或多路視頻信息，最多每個分控可以16分屏同時察看16路視頻。

“兩邊小屏全面覆蓋，中間大屏重點監控”是網絡VGA大屏數字矩陣應用在總控中心電視牆的核心指導思想。實現輸出視頻跟輸入視頻2：1顯示，最重要的是矩陣的網絡解碼能力。在大規模網絡監控系統中，網絡的解碼能力是其中最重要的瓶頸資源。早期的DSP解碼卡或網絡解碼器技術方案，由於市場銷量遠低於編碼的市場，及單芯片解碼能力非常有限，至今都維持着解碼是編碼2倍以上的單路成本。

按海康4路解碼能解4路D1、8路CIF，單台機最多裝4張解碼卡來核算，一個512路CIF畫質（32台錄像機）的解碼需要高達64張4路解碼卡、16台服務器，相當於兩台42U的大機箱才能實現，業內人士應該不難核算出它的硬件成本將超過二十萬。

當前端輸入升級到720P或1080P的編碼能力後，後端的解碼、顯示將會面臨着更大的挑戰，要控制管理這麼多視頻輸入與輸出，平台軟件一項的成本也是一個不低的數字，在操作方面對於普通的安保人員來説將是一個巨大的挑戰。

網絡VGA大屏數字矩陣具有多畫面分割功能，單屏支持1、4、9、16畫面分割，每個屏運行HDMI/DVI/VGA等多種接口，每個畫面之間可以相互切換調看，執行程序切換跟自動切換，也可以單獨進行單屏擴大輸出。以液晶屏

採用42/46寸液晶屏做為顯示系統，即節省了顯示設備的成本，又達到了最佳的顯示效果，單屏可以1、4、9、16畫面分割，即方便靈活，又解決了大比例輸出的高低成本的問題。

目前解碼卡不僅有解碼能力的限制，更重要的是在多畫面分割顯示方面有着更大的侷限，其中關鍵的一個因素是解碼卡受制與DSP的DA芯片，最高只能達到D1(704×576)的單通道顯示輸出。

仍以海康的4路解碼卡為例，一張卡最多隻能實現2個4分屏。一張4路解碼卡是由2個獨立的DSP芯片組成，即一個芯片只能完成2路D1或4路CIF的解碼。結合解碼能力，若超過4分屏以上則需要通過其它芯片解碼，再通過PCI將解碼後的原始圖片傳替給輸出的通道，如果實現9個CIF將需要三個芯片才能完成。

而分畫面分割的問題在D1畫質的多畫面分割方面將會更加突出。一個16路D1的16分屏將需要4張四路解碼卡資源才能完成，不僅成本非常昂貴，而且PCI上需進行14路原始圖像的傳輸，最後的總輸出分辨率還只能是704×576，即D1畫質的輸入最後還是回到了QCIF畫質。只有單路輸出達到1280×1024（或以上）的分辨率，多畫面分割顯示視頻才有意義；1280×1024的分辨率，按4分屏顯示，可以充分展現D1(704×576)編碼優勢，按16分屏顯示，也能達到CIF畫質效果。配合大尺寸的液晶監視器，就解決了較低成本來實現多路數解碼輸出顯示的問題。

本系統中間大屏是由42個42寸高清液晶屏組成,在操作方面它即獨立於解碼系統，也獨立於VGA切換系統，需專業的人員經過專業的培訓才會些簡單的操作。網絡VGA數字矩陣巧妙的借用解碼顯示的硬件，用較低的成本實現了監控系統中需要的拼接功能。因為少了獨立的拼接硬件，又是與解碼顯示完全的溶為一體，所以可以通過在JSUP上簡單的兩次雙擊就可以實現拼接放大功能或復原功能。極大的降低了系統的成本，也簡化了總控中心的操作。

數字矩陣支持任意多路歷史視頻同時切換到電視牆，包括音視頻，支持任意路數、任

意時間、在任意窗口回放，並且主控與大屏同步回放。在視頻監控客户端上，可以對回放進行正常播放、快速播放、慢速播放、回放抓拍等操作。可以控制圖像的縮放顯示，分屏顯示和全屏顯示。

不同於一般系統的回放功能，數字矩陣的錄像回放不是簡單的播放器回放功

能，不需要選擇攝像機、回放時間，然後從一堆文件中選擇一個文件進行回放，並且需要在錄像的地方回放或者把錄像文件下載到本地之後才能進行回放，數字矩陣的回放只需要選擇攝像機、回放時間，不需要用户選擇回放文件，系統自動進行定位回放，並且能夠在系統的任意地方進行回放，不需要下載文件，可以同時回放多路上電視牆，在任意位置進行回放，同一路視頻的同一個時間點支持多個地方同時回放，即回放也具有流媒體轉發功能。

如何實現網絡上成百上千的前端攝像頭，雲台，報警設備，中間的採集傳輸存儲設備，後端的解碼與輸出等設備的統一管理與控制，並滿足遠程環境下在方便性與實時性方面的需求，也是個不小的挑戰。的JSUP及整套基於IP電話及模擬矩陣的編號方式，避免了網絡環境多IP地址帶來操作上的不便．系統內有一套完善的編號機制及靈活的對應關係，以攝像為主線進行多級綁定．如101為一號樓的1號攝像機，那麼對其相應雲台的控制也是101，方便操作，JSUP統一監控操作平台是一種面向業務應用服務的、全數字化、基於網絡和高度集中管理的第三代安防管理平台軟件，以滿足行業客户高可靠性、複雜性和靈活性的視頻與安防監控業務管理需求為主要目的，適用於大型網絡視頻監控環境下對不限路數的PC架構DVR、嵌入式DVR、DVS、IP攝像機和報警設備的用户角色、設備配置、報警關聯策略、電子地圖、流媒體轉發、集中存儲、數字矩陣等的集中監控與管理。

數字矩陣源於網絡，並與網絡有着密不可分的關係，網絡的重要特徵在於它的分佈式計算能力。那麼其功能不應受制於類似於模擬矩陣或硬盤錄像一樣單台機箱的約束，而是應充分的借用它在網絡方面的先天優勢，方便地進行分佈式計算。

多機無縫級聯是大型網絡監控系統裏必備的功能，多機全交叉切換則是網絡矩陣賴以生存的重要職能。如果説實時流媒體是數字矩陣的軟芯片，那麼網絡交換機就是它的硬芯片。很多人能夠理解非常複雜的模擬系統的接線結構，或許也是電腦方面的專家，但對於家喻户曉的普通網絡交換機，卻不知道它在這樣大型的監控系統裏起着不可估量的作用。

通過實時流媒體及網絡交換機，進行多機聯網全交叉矩陣切換,則可輕鬆實現256入256出(16屏)、512入512出(32屏)等超大型聯網監控系統。

對於多台數字矩陣級聯的大型功能，不需要一台一台去操作，只需在主控上進行統一操作即可，既可操作各台矩陣的所有屏幕的畫面分割，也可單獨控制每個窗口的視頻切換顯示，或者控制某個窗口的自動切換顯示。視頻信號可以在多台矩陣之間混合交叉切換顯示

行業領先的所見即所得的操作方式，實現了“所見即所得”的功能，實現對電視牆所有屏幕及前端球機等設備的遠程控制，並支持多個網絡分控進行遠程切換及控制，即主控上的操作結果會即時反應到電視牆上，不需要對着電視牆進行操作，並且對所有電視牆設備都實現了此功能，使得電視牆的操作變得非常簡單。

由於存儲系統不僅要支持多路攝像頭的監控數據為併發實時順序寫入，同時要滿足三級監控中心對同一數據源的多路併發隨機讀取，對於存儲系統帶寬、持續讀寫性能、系統控制器處理性能要求很高。存儲設備的控制性能、持續讀寫帶寬必須需隨着攝像頭數量的增加和存儲容量的擴展而同步提升，以滿足監控系統的帶寬、性能需要，存儲設備不可有內部帶寬、性能的瓶頸。

當網絡集中存儲的需求產品化後，即出現了專門的獨立存儲服務器。這個產品雖然解決了存儲的問題，但卻加重了核心骨幹網上的壓力。比如512路視頻進入骨幹網後，按512K來算，即產生了256M的實際網絡帶寬。如果這個256M的帶寬，經流媒體服務器，再轉存儲服務器，然後輸出到解碼服務器，有一部分通過分控訪問，就會產生超過1000M實際碼流的網絡風暴。

網絡存儲採用流媒體、存儲一體化設計，即網絡視頻一經輸入到某台存儲服務器，則少有機會再需轉發出來。同一路視頻的實時存儲以及第三方的多路併發隨機讀取都由本服務器的內部流媒體來完成，這樣該部分視頻所引起的網絡帶寬就不會負載到監控中心骨幹網絡上。這樣極大的減少了整個網絡系統的帶寬壓力。

存儲系統採用監控專用SATA硬盤，其安全性跟讀寫速度以及電源功耗都遠優於企業級SATA硬盤或IDE硬盤，可保障監控數據的安全性，事後監控、調閲、調查有充分保障。硬盤可實現RAID保護，並採用熱備盤進行二級保護，進一步保障監控數據的安全性。

採用數據塊指針紀錄技術，實現歷史影像資料的基於指針數據庫的檢索，檢索效率相對基於影像基於文件檢索速度從數十分鐘提高秒級，同時指針數據庫考慮考慮對錄像文件的採取防篡改或完整性檢查措施；支持按圖像來源、紀錄時間、報警事件類別等多種方式對存儲的圖像數據進行檢索，支持多用户同時併發訪問同一數據源。

在統一監控模式下，可統一監控整個監控系統中的數十台，乃至數百台的存儲設備的運行狀態，實現集中管理。另外，由於採用專業存儲設備，降低了分佈式DVR帶來的維護工作量大、數據丟失頻繁等問題，降低了日常維護工作量。同時系統支持熱插拔功能，硬盤維護方便。

第5章 設計方案涉及主要設備技術參數5.1 MPC-AL7百萬像素網絡攝像機

MPC-AL7高清型百萬像素網絡攝像機採用130萬像素逐行CMOS傳感器和高性能多媒體處理器設計開發，選用嵌入式Linux操作系統，支持H.264 Main Profile、Baseline Profile、MJPEG、JPEG等多種視頻編碼協議，支持G.726、G.711、ADPCM多種音頻編碼協議，具有先進的百萬像素技術，SD卡存儲圖像抓拍技術，可與標準IPTV系統互通，是一款集視頻採集、圖像處理、視頻傳輸、視頻存儲、視頻管理功能於一體的高清型、高性能網絡攝像機，其設計理念是All in one(高度集成化),Ready to go(即插即用)，極大地方便了用户安裝、使用和維護。主要針對對圖像清晰度要求比較高的高端監控市場的應用需求，包括：高速公路，銀行，遠程醫療，安檢關口等領域。

－採用高性能多媒體處理器設計開發，單芯片SOC，內置（ARM9+DSP）和高速視頻協處理器

－高靈敏度、高信噪比130萬像素逐行CMOS傳感器－優化的H.264 Main Profile@Level 3壓縮算法，方便在窄帶上實現高清晰的圖像傳輸

－最高支持1600*1200解析度的實時編碼

－最大可支持10個用户同時瀏覽

－內置Web Server方便用户使用標準的IE瀏覽器實現對前端的實時監看和設置管理

－支持CDMA1X 和GPRS 移動網絡，支持手機監看，兼容多種智能手機操作平台

－支持遠程系統升級功能

－支持本地及網絡存儲功能，內置SD卡接口，集成多種網絡存儲協議，支持網絡硬盤功能

－支持動態域名解析，支持LAN和Internet (ADSL、Cable Modem)

－支持多種網絡協議：HTTP, TCP/IP, UDP, SMTP, DDNS, DNS, SNTP,BOOTP, DHCP, FTP,SNMP

－支持雙向語音對講和語音廣播

－網絡自適應功能：根據網絡帶寬自動調整碼流大小和編碼幀率

－提供視頻丟失、移動檢測（區域、靈敏度可設）和傳感器報警功能

－提供RS485/RS232 串口和內置各種解碼協議，支持透明傳輸協議

－異常自動恢復功能，網絡中斷自動連接功能

型號：IPV6HWAD44V22(2*9+4)

網絡VGA數字矩陣,是我們針對全部是網絡數字視頻流輸入監控顯示終端的情況而專門製作的一款產品，用於完成解碼、切換、存儲、轉發、遠程控制等功能。主要有

CIF:64入16出（4*4），64入64出（4*16），96入24出（6*4），96入96出（6*16）D1: 54入16出（4*4），54入36出（4*9），80入54出（6*9） 720P：44入16出（4*4），44入20出（5*4），44入24出（6*4）等系列產品。

★實時流媒體一對多網絡轉發功能

採用電信多媒體交換機的核心即實時流媒體（Realtime Stream）技術，實現了大容量網絡視頻數據的實時轉發，突破了安防行業普遍採用的文件流媒體(File Stream)高達四秒延時的侷限，達到了電信級在600毫秒以內的行業要求標準,同時也實現了PTZ的一對多控制、報警信號的一對多廣播。

★多廠家設備兼容，無縫接入

兼容海康、大華、黃河、朗馳、安士訊(AXIS)等國內外廠家的硬盤錄像機、視頻服務器、網絡攝像機的網絡視音頻流。

★1000M網絡平衡負載功能

採用標準的TCP/IP輸入及輸出,雙1000M網口，含IP路由以及網關功能,將前端DVR/DVS/IPC與後端訪問網絡相隔離，對監控網進行多片區物理切割，大幅度減少中央骨幹網絡的網絡壓力，減少網絡風暴的出現，充分保證骨幹的穩定性。

音視頻輸入: 44路數字信號輸入

音視頻輸出: 22路輸出，每路可手動/自動/程序/同步/羣組切換輸出

顯示輸出: 3個VGA/DVI/HDMI 液晶屏/等離子屏/DLP屏輸出，單屏最高分辨率達1600*1200

顯示模式:1、4、9畫面

遠程監看/ 回放分辨率:720P（1280*720）

遠程切換:遠程羣組切換、同步切換、程序切換，支持16個分控點電視牆進行同步切換，1000路以上視頻，並同時進行雲鏡等控制

切換模式:256組羣組切換,1024組同步切換,2048組程序切換,4096路以上報警聯動切換, 8192路音視頻的自由切換

雲鏡控制: 遠程高速球及雲鏡控制，如：光圈，變焦，預置位設置等功能

主控副控:主控與副控功能不受地理條件的限制，可以遠程網絡執行主控與副控權限

視頻轉發:主控授權可達16個分控點,每個分控可同時查看訪問權限內的任意一路或多路視頻

錄像回放:遠程回放到電視牆

檢索方式:按錄像通道、時間進行自由檢索

字符疊加:可同時進行時間、日期、攝像機標題、運行狀態、圖形、圖像等字符疊加，疊加字符長度為256個漢字

攝像機編號:全部攝像機統一編號識別，或矩陣號加攝像機號來編碼識別

報警輸入:全網絡統一編號與聯動切換，可通過網絡接入110等異構系統中，兼容多廠家報警主機

報警輸出:全網絡統一編號與聯動報警輸出，可通過網絡接入110等異構系統中

報警聯動:全網報警輸入輸出統一編號，統一聯動，聯動形式多樣化，如：移動偵測聯動，同步切換聯動，電子地圖聯動等

級聯實現:多種異構系統的互聯。前端可以局部集中後再向上級聯，多個矩陣的級聯可以連續統一編號，實現全網交叉切換，實現無縫拼接切換

網絡接口:RJ45 1000M以太網接口，TCP/IP協議

控制鍵盤:矩陣專業控制鍵盤

工作温度:-30℃~60℃

工作濕度:< 90%

電源功率:500W以上

尺 寸:2U：482*650*89（mm）

重 量:≤20KG

IPV5300實時流媒體存儲服務器

IPV5300實時流媒體存儲服務器是網絡數字視頻監控系統環節中的服務器級產品，流媒體技術的高低直接影響到網絡視頻眾多效果的好壞，採用電信級專業網絡實時流媒體技術，不僅解決了在網絡視頻裏多個分控同時訪問同一路視頻時的“瓶頸”問題，而且做到對視頻切換的實時性、流暢性的要求。結合多廠家兼容，集中存儲功能，及報警廣播等安防行業的專用功能，是一款安防行業的專業級流媒體，是大型網絡視頻監控系統中不可缺少的核心產品。

1、採用電信多媒體交換機的核心及實時流媒體（Realtime Stream）技術，實現了大容量網絡視頻數據的實時轉發，突破了安防行業普遍採用的文件流媒體(File Stream)高達四秒的延時缺憾，達到了電信級在600毫秒以內的行業要求標準,同時也實現了PTZ的多用户轉發控制、報警信號的廣播，這個功能也是數字矩陣實現所有功能的最核心基礎

2、兼容國外廠家三星（SAMSUNG）、索尼（SONY）,國內廠家海康、大華、漢邦、恆億、金鵬、朗馳、黃河、德加拉、拓普生、及所有映佳方案相關廠家的硬盤錄像機、視頻服務器、網絡攝像機的網絡視音頻流

3、採用動態虛擬結構，各媒體流可以通過簡單配置實現增加或減少各媒體流所管轄的DVR、DVS、IPC。單機支持100路CIF（25FPS）、60路D1、50路720P（25FPS）視頻輸入,每路視頻支持64個以上客户端同時訪問

4、採用標準的TCP/IP輸入及輸出, 1000M網口，含IP路由以及網關功能,將前端DVR/DVS/IPC與後端訪問網絡相隔離，對監控網進行多片區物理切割，大幅度減少中央骨幹網絡的網絡壓力，減少網絡風暴的出現，充分保證骨幹的穩定性

5、存儲與流媒體一體化設計，支持計劃錄像、循環錄像、移動幀測錄像及錄像回放功能。單機9TB存儲，含9個1000G以上SATAII硬盤位，並且具有RAID陣列功能

設備接口LAN/Ethernet(RJ-45) 1000M網口

組網架構單平台單設備組網；單平台多設備堆疊組網；多平台多級級聯組網

可靠性電信級網絡分組交換技術，分佈式數據庫管理，支持負載均衡

錄像轉發和存儲能力單機最大可接24個1000G硬盤，單平台組網：50*2048Kbps轉發50路720P畫質SATA陣列併發存儲；

RAID策略RAID0 RAID5

網絡適應性具備多網口功能，可跨接不同網段

業務功能圖像監控、流媒體轉發、錄像存儲回放、音頻通信、報警聯動、移動偵測、電子地圖等

管理功能權限管理、設備管理、日誌管理、系統遠程升級等

客户端註冊可不受限制，根據實際需求而定

工作温度-10℃~50℃

工作濕度5%~90%

存儲温度 -20℃~70℃

存儲濕度5%~90%

電源功率 400W以上

網絡接口RJ45 1000M以太網接口，TCP/IP協議

尺 寸4U:555*435*160（mm）

重 量40KG

★金屬殼體，電腦鍵盤按鍵設計

★液晶英文顯示

★有自檢功能

★有操縱桿參數誤差校正功能

★通訊RS-485接口有1500W防雷、短路過流保護自動恢復設計

★監視器/攝像機控制

★雲台/鏡頭/輔助設備控制

★攝像機預置位設置/調用控制

★鍵盤的主/副控工作方式

★內置多款控制協議，可控制不同廠家球機

★具有對快球雲台變速調控、多個預置點巡航、報警聯動設置等功能

★實時顯示解碼器和矩陣的工作狀態

★具有對報警器布/撤防設置、狀態查詢顯示功能

★報警設備報警時鍵盤能發出蜂鳴進行警示和報警區域顯示

★具有8組管理員操作登陸和鍵盤鎖定功能

★有浪湧保護措施及抗雷擊干擾設

（一）產品簡介功能特色

★支持1-16路畫面分割及實時預覽功能，支持CIF與D1畫質自適應方式；支持本地錄像、回放功能，視頻源來自JUNSDA、海康、大華、汗邦等編碼設備以及IPV5000流媒體的實時視頻，或回放視頻。

★羣組切換、同步切換、程序切換的設置及指令的執行，向前向後切換；遠程高速球及雲台控制，光亮光暗，遠焦，近焦，預置位設置等功能。

★電子地圖功能，實現電子地圖與報警和視頻聯動功能，能夠直觀看出哪個地方報警，進而切換輸出現場視頻圖像，視頻觀察現場整個情況實現電子地圖與警視聯動功能，當需要查看報警點的具體位置時，可以把電子地圖切換到大屏幕，實現了電子地圖與視頻互切功能。

★所有設備管理上採用樹型結構：方便對系統內所有設備進行統一管理，而且設備之間的等級分明。如某個矩陣屬於某個行政區域等，所有設備採用統一編碼機制，即每個設備一個設備號，設備號是該設備在整個系統內的唯一標識。

★操作界面美觀大方：系統採用Window XP風格，界面美觀又大方，顏色協調一致。系統範圍內操作一致：同一用户，不管在什麼地方操作系統（如深圳或北京），所擁有的權限、操作的界面完全一致。使用方便：採用所見即所得，大部分操作都是一步到位，把複雜的業務邏輯隱藏在系統內部。

★權限控制嚴格、等級分明：系統具有嚴格的權限管理器，可針對不同的區域、管理人員設置不同的帳户，限制其對系統的操作、訪問權限，用户分為不同的等級，每個等級的用户又可以分配不同的權限，用户的所有操作全部控制在權限範圍之內。

★全網絡化、數據化的系統：硬件及軟件皆通過網絡進行連接，傳輸數據全部進行數據化，解決數據傳輸過程中的數據衰減的問題。

★強大的報表輸出功能：包括操作日誌報表、報警日誌報表、設備統計報表等等報表功能。

6 後記網絡VGA數字矩陣，巧妙利用電信行業的多媒體交換機核心實時流媒體技術，實現了模擬矩陣的實時切換功能。充分借用模擬矩陣的多媒體控制軟件界面的邏輯，實現了模擬矩陣所有的羣組、同步、程序、報警聯動及手動切換的功能邏輯。

融入了平台軟件在DVS等設備管理、多級聯網的等方面的業務邏輯。兼容了國內外多個廠家的網絡攝像機、視頻服務器、硬盤錄像機的網絡視音頻流。

運用1000G以上工業服務器硬盤實現海量集中存儲，發揮胃高性能的中央處理器的多路網絡視頻解碼能力，從而可輸出到大尺寸、高分辨率的液晶屏、等離、DLP等顯示設備進行多畫面分割顯示。

支持多機無縫級聯，組成M*N的64個屏幕1024個窗口輸出的大型網絡電視牆，即任意視頻輸入可切換到任意屏幕輸出。支持64個以上分控電視牆的串行級聯，即多個分控可以串行到總控電視牆，組成多級網絡監控系統。