从模拟系统到高清数字系统——第三代平安城市解决方案

■ 韩伟钟

2010年是行业高清元年，2011年随着SDI方案的出现，行业遍地高清。对于最大的行业化应用——智慧城市建设来说，高清与模拟系统兼容与集成是个建设难点，本文将解答。

在平安城市建设过程中，“高清化”已经成为一种必然的发展趋势。平安城市视频监控系统已经由“看得见”的视频安保系统，全面转向“看清楚”的高清联网系统，并遵循“建为用，用为战”的原则，开始了“看明白”的智能化、业务实战化的融合系统建设。

多样化的高清需求

不同场景需要不同高清

高清化不简单是某一种单一高清技术的应用，而是从公安实际业务应用需求入手，能够适应城市所有掌控面对图像质量高清的需求。整个城市的掌控面，处于复杂多样的应用“生态环境”中，因此高清平安城市系统的建设需要根据各个不同应用场景的不同特点，选择各自合适的高清解决方案。

对于社会面应用，采用700线模拟高清解决方案，实现960H分辨率，该方案兼具性能与价格优势，可有效提升社会面图像质量。

对于公安自建点位，采用百万像素IP高清解决方案，实现更高的720P、1080P分辨率，实现城市重点部位的高清系统部署。

对于某些重要点位，对实时性、随动性有更高要求，则推荐采用HD-SDI高清解决方案，实现1080P无损、无延时、高随动性的高清系统建设。

原有多样化系统需整合

在实际应用中，系统中往往是多种技术体系并存：既有早期建设的模数监控系统，又有新建的IP高清或HD-SDI全数字高清系统。在系统建设过程中，就必须从建设成本、已建系统利旧、系统整合优化等综合因素出发，考虑多种监控技术体系如何整合并存，如何实现多种监控技术体系的统一管理、控制和显示。

在平安城市“高清化”的大背景下，同时还伴随着“多样化”的特点，以目前来看，IP高清、HD-SDI高清以及模拟高清都在整个平安城市应用中扮演着不同的角色，并且它们会在很长一段时间内共同存在。“多样化”的高清能够满足用户的需求，但同时也对整个解决方案的“中心系统”提出了更高要求：

标准与接口的不一致：由于模拟高清、IP高清、SDI高清在采集、传输、显示、控制等各方面均采用不同的标准、数据格式、接口，这就导致在中心端完成多种高清系统融合时，就面临信号采集标准、传输显示接口、应用方式不一致的问题。

原有模拟矩阵系统的整合：系统中往往保有大量早期建设过程中使用的模拟设备，这些设备对于用户来说是有价值的。在新建设系统高清化、数字化、网络化的同时，有必要对原有模拟资源进行有效的整合利用的，确保前期投资不浪费。

系统性能与扩展性要求：平安城市的建设是一个长期不断持续的过程，前端点位会随着城市的发展，治安需求的变化不断增加，所以后端中心系统必须具备可扩展性，满足不断增长的前端点位的需求。针对城市建设“多样化”高清需求挑战，我们必须首先解决中心多样化融合的问题。对此，大华股份针对性的开发出了以DH-M60视频综合平台为核心的第三代平安城市解决方案。

高清系统级联及扩展

第三代平安城市解决方案核心为DH-M60视频综合平台，其可同时支持模拟视音频信号、IP网络视音频信号、数字HD-SDI视频视音频信号的接入，通过光纤级联板可实现系统的级联和扩展。

多种不同技术体系应用

根据不同技术体系类型不同，可组成丰富的应用构架，其中较为典型的是：

模拟前端技术体系

前端模拟摄像机和拾音器通过模拟视音频传输线路接入视频综合平台视音频输入板，模拟视音频信号经数字化后，通过高速交换背板可向视频输出板输送非压缩原始视频数据流，进行上墙显示。（见图1）

IP前端技术体系

前端IP摄像机或视频服务器等的网络视频流，通过网络接入视频综合平台，视频综合平台通过视音频输出板输出视频图像，上墙显示，可支持高清视频图像同时解码上墙显示。（见图2）

SDI数字前端技术体系

前端摄像机采用SDI数字摄像机，视频图像直接输出未经压缩的原始数据流，通过光纤直接接入视频综合平台，实现数字高清视频图像的编码、矩阵切换、高清显示输出等，构建一套图像显示、切换、控制不依赖网络低延时的高清视频系统。（见图3）

混合技术体系

模拟监控系统、IP监控系统和SDI监控系统技术各具特点，在实际应用中，往往会出现多种技术体系并存的局面。视频综合平台可支持同时接入多种视音频信号，通过模拟、IP、数字多种模式的组合，可针对不同需求部署不同监控系统，以此满足用户对各种视频技术的需求，也可以满足用户对原有系统与新建系统的整合利用，整合视频资源，提高管理效率。

图1：模拟系统应用拓扑图

图2：IP系统应用拓扑图

级联与扩展设计

当接入数量规模超过单台容量或者需要多级级联时，系统可通过IP与光纤级联卡两种方式进行扩展与级联应用。

IP扩展方式：通过接入统一的IP网络，完成对多台多级M60之间的网络级联或扩展，实现上级视频综合平台调阅下级图像，下级亦可监控到上级下发的图像。如图所示，监控中心视频综合平台A与视频综合平台B之间采用IP方式扩展，当监控中心视频综合平台A接入的模拟/数字视频图像需要上墙显示时，需要通过IP网络，传输到视频综合平台B，通过视频综合平台B的解码输出板解码后显示输出。当上级监控中心，需要调看视频综合平台A和视频综合平台B接入的模拟和数字视频图像时，也需要通过IP网络传输后经视频综合平台C解码输出。IP级联扩展方式的优势包括实现方式简单，不需要额外投资，成本低，利用现有IP网络实现级联。此外，可以灵活部署，在带宽满足要求的前提下，视频综合平台可以部署在任意网络位置。

光纤级联扩展方式：另外，通过配置光纤级联卡，可实现上下级之间无损非压缩图像的上传与下发，实现多级级联应用。光纤级联扩展方式将一级监控平台视频综合平台作为主控级联设备，下属其他视频综合平台通过光纤接入到一级平台。二级平台调看三级平台图像需要通过一级视频综合平台转发。相比IP级联扩展方式，光纤级联扩展方式的视频综合平台之间采用数字传输，比IP传输具有更低的延时特点，实时性好。光纤传输采用单独的光纤组网，不依赖外部网络和传输设备，网络稳定性、可靠性更有保障。光纤具有高带宽性能，适合传输非压缩的高清、低延时的视频图像。

原有模拟系统的整合方式

目前的系统中往往保有大量早期平安城市建设过程中使用的模拟设备，这些设备对于用户来说是有价值的。在新建设系统高清化、数字化、网络化的同时，有必要对原有模拟资源进行有效的整合利用的，确保前期投资不浪费。根据整合方式的不同，分为以下三种整合方式：

整合方式一

保留模拟矩阵与电视墙的整合方式：保留原有模拟矩阵系统和原有电视墙大屏幕，实现原有模拟图像与高清图像统一整合上电视墙。视频综合平台配置模拟BNC输出板与模拟矩阵输入板对接，实现视频综合平台与模拟矩阵视频源的对接。通过矩阵接入网关设备，与模拟矩阵系统通过协议对接方式，模拟矩阵系统可与视频综合平台实现互联互控，实现视频综合平台高清图像输出至模拟矩阵上墙显示，完成模拟矩阵与高清系统的整合对接。

整合方式二

保留原模拟矩阵的整合方式：保留原有模拟矩阵系统，采用新建电视墙大屏幕，实现原有模拟图像与高清图像统一整合上新电视墙。视频综合平台配置模拟BNC输入板与模拟矩阵输出板对接，实现视频源的对接。再通过矩阵接入网关设备，M60 与模拟矩阵系统协议对接，与模拟矩阵系统实现互联互控，M60可切换、控制模拟矩阵的输出通道至视频综合平台的输入端，完成模拟矩阵与高清系统的整合对接。

整合方式三

原有模拟系统数字化整合方式：针对某些模拟视频路数较少的系统，采用M60模拟输入板实现模拟图像的接入与编码，并采用新建电视墙大屏幕实行上墙显示，以此完成原有模拟图像与高清图像统一整合上新电视墙。

系统功能

编解码系统配置和管理：编码子系统远程参数配置界面可配置显示设置、视频参数、录像计划、移动侦测、遮挡报警、键盘管理、网络参数设置及用户管理等相关信息。解码子系统远程参数配置界面可配置网络参数、串口参数、异常参数、用户管理等信息。

视频资源设备整合：可将硬盘录像机、视频服务器、网络摄像机、网络快球等视频资源设备添加到系统设备列表中。通过软件管理，将这些视频资源设备的通道由视频综合平台解码子系统切换到电视墙输出，可进行设备的预览、配置、回放等相关操作，从而进行各设备的统一解码上墙显示和管理。

图3：SDI系统应用拓扑图

图4：混合系统应用拓扑图

电视墙管理：通过对视频综合平台视音频输出板输出方式配置，可实现图像切换上墙，视频通道可选择输出接口类型、分辨率、画面分割模式，可对电视墙控制窗口进行自定义的位置配置和大小管理，可与实际电视墙的样子相符合，以便于直观地进行电视墙控制操作。图像解码的同时，可以对声音输出、云台、镜头进行控制，设定轮循解码规则，可进行图像抓拍、录像等操作。

高清图像无损大屏幕拼接显示：传统监控系统图像在中心端上墙需要经过多个设备，从视频分配器、矩阵、解码器再到大屏幕拼接处理器，M60凭借强大的软硬件性能视频输出板具备大屏幕拼接功能，能够实现高清图像无损拼接显示上墙。

图像预览功能：通过客户端软件可实现视频图像预览，支持多画面分割，支持多画面轮循预览。图像预览时，可对云台、镜头等进行远程控制操作，实现图像抓拍、录像等功能。

集中存储转发功能：配置IP SAN实现数据的集中存储和管理，M60可对存储于IPSAN上的录像文件进行流媒体转发满足客户端远程回放调用请求，同样支持经网络传输至视频综合平台加以解码，从而实现回放上墙。

存储流：模拟摄像机及IPC视频流，由视频综合平台通过ISCSI协议，以文件块的方式直写到IPSAN存储系统上。

实时流：视频综合平台内部交换获取前端实时视频流，将实时视频流转发给各个客户端。

回放流：客户端向视频综合平台发起回放请求，视频综合平台根据文件索引信息查询到符合条件的录像文件列表，并进行排序从IPSAN读取录像片段。

结束语

平安城市系统经历了多年的建设与发展，早期公安用户基于对自身业务的理解建设系统多以模拟摄像机+矩阵为的数模体系为主，这套模数体系符合公安系统层级化的业务应用需求，应用多年系统成熟、稳定、可靠。但随着视频技术的不断发展，SDI高清、IP高清、模拟高清各种新技术层出不穷，眼花缭乱，在如此众多的新技术面前如何选择非常关键。高清化是平安城市系统发展过程中的一条必经之路。由于平安城市业务需求与应用场景非常复杂，高清必然是多样化的。如何帮助用户更好地面对多样化的高清，做出更好的选择，这就是M60解决方案存在的价值。