银行大厦监控系统设计探讨

李智勇

（中机中联工程有限公司建筑二所，重庆 400039）

0 前言

随着社会的发展，人们对监控的需求越来越多。目前小区监控、商场监控及办公楼监控等都是建筑必需的组成部分，有效保障了人身及财产安全[1]。

最早的监控系统是上世纪80年代第一代CCTV传统闭路监控系统；第二代监控系统是DVR监控系统，即半模拟-半数字系统；第三代监控系统是全数字化的IP监控系统。监控系统随着数字化的发展而发展，把数字化、智能化、网络化融入监控系统中[2]。

目前第三代数字化IP视频监控系统在许多方面也面临着问题，如媒体分发、录像存储、并发调度、计费、分级、业务融合等。基于以上出现的问题，可预见未来的监控系统应该是解决上述问题后更加完美的系统。可以做到与其他视频业务如IPTV进行视频分发，分布式与中心式结合进行分类录像存储，考虑优先权限及分配机制下不冲突的并发调度，考虑全网不同运营支撑、用户控制、内容分配、业务管理要求进行视频监控分级控制，最后就是与其他业务融合，资源互通共享及交叉调用[3]。

1 监控系统的比较

监控系统最重要的设备就是摄像机，影响着监控成像效果。CCTV模拟闭路监控系统采用的是模拟摄像机，IP数字监控系统采用的是数字摄像机，两者内部构成及原理差别很大。

模拟摄像机的前端通过隔行扫描感光器接受图像使光信号转换为模拟电信号，再通过A/D，D/A转换及图像处理，最后把信号调制成后端监控屏所需的标准视频信号输出。

数字摄像机的感光器和模拟摄像机不一样，多数采用的是百万像素或更大的CMOS等感光器，把进入摄像机的光信号转换为数字信号，再通过压缩及图像处理，把数字信号通过数字网络的方式传输到后端监控屏上。720P、1080P高清摄像机，比起模拟摄像机，大大提高了成像质量。但是数字摄像机尤其是高清摄像机的成本较高，随着数字摄像机发展这么多年，成本也降低了不少，已逐渐接近于模拟摄像机成本。

模拟监控系统与数字监控系统采用的线缆和中继设备不一样。模拟监控系统线缆普遍采用的是一根SYV75-5同轴电缆作为视频传输线加一根RVV2X1.0电源线。SYV75-5同轴电缆，即128编国标线，理论上可以传输500m，在实际工程设计中限制在300m内，一般200m内比较稳定，当超过200m时采用中继器光端机或放大器，但现在一般都不用放大器了，再通过光端机用光纤传输至监控机房终端。无论模拟摄像机和数字摄像机，都可以有两种供电方式，一种是采用24V直供，一种是220V带适配器，前端转换成24V，有的摄像机自带适配器。球机需要24V电源，枪机需要12V电源。若采用直供方式，如果线路较长，考虑到衰竭，枪机需配13.6V电源。RVV2X1.0电源线在工程设计中传输距离控制在300m内。如果超过300m，可以加大线截面，采用RVV2X1.5电源线，其能传输400～500m远，但从成本上考虑不合适。一般在工程中，超过300m，就采用第二种供电方式，用220V线缆传输到前端再适配器降压。数字监控系统还有种供电方式，采用POE交换机通过UTP-5e超五类网线供电给数字摄像机，但POE交换机每个端口的电压输出只有16V左右，不能用于24V球机。数字监控系统视频传输采用的是交换机加网线传输，从监控机房引出一根光纤到交换机上，从交换机引出UTP-5e超五类网线到数字摄像机，网线的传输距离较短，规范要求最大传输距离为90m，一般工程中80m内信号比较稳定。有云台控制的摄像机，如户外自动变焦的摄像机，需单独的云台控制线，户外也可手动变焦，现场去调，就不需要控制线了。

模拟监控系统与数字监控系统的终端设备组成和功能也有很大的差别。模拟监控系统一般需要视频分配器和矩阵主机上电视墙显示，小系统没必要用矩阵，直接上墙，几百路的大系统才采用。矩阵主机输入摄像头数、视频路数，输出显示电视个数。视频分配器的作用是把视频信号一分为二，一路给矩阵主机，一路给硬盘录像机，模拟系统硬盘录像机多为16路、2M的标清码流，而数字系统高清720P,1080P分别为4M、8M码流，显然清晰度高于模拟系统，且模拟系统无分屏功能。IP数字监控系统采用的是双码流，可同时在4M的720P的大屏幕上和2M的D1的手机上显示，或720P实时显示，D1存储，节约空间。第二代DVR监控系统不同之处，是DVR监控系统既用模拟系统的硬盘录像机进行存储，也能跟数字监控系统一样进行画面最大16分屏，但轮巡只能同一DVR轮巡，而数字监控系统可以随意轮巡。数字监控系统的优点很多，可与其他安防系统联动，如报警联动，自动弹出报警点摄像机画面，可加个视频分析服务器，对室外摄像机越界、奔跑等常规分析，以及快速人脸识别寻找跟踪等。数字监控系统还有个比较大的优点是数字化带来的可扩展性。

通过简单的比较得出，成本低、功能要求不高的小系统适合用模拟系统，经济。但现今中大型小区监控建议还是采用小型IP监控系统比较经济，虽然单个IP摄像机成本略高于模拟摄像机，终端设备交换机、服务器等成本略高于矩阵、视频分配器等，但考虑到模拟采用SYV-75-5同轴电缆，成本在10元/m，而数字采用的网线价格就低多了，成本在3～4元/m，同轴电缆需单独敷设管线，而网线可与电源线共管线，人工费用也减少了很多。若一个点位按60m线来计算，若有100多个监控点位，则成本已经低于模拟系统，且能享受到数字监控系统诸多的优点。

2 银行大厦监控系统设计实例

本次设计的银行大厦为大型办公建筑，地上33层双子塔，地下4层，总建筑面积约10万方。考虑到银行为金融行业，需按照金融行业安防标准进行设计，再加上银行有其诸多特殊的总行要求、各部门要求，因此设计方案较一般大型办公建筑有其特别之处。

首先银行大厦要求做一整套的智能化设计，自然监控系统属于智能化中的一个子系统，肯定采用的是IP监控系统，才能与其他智能化子系统进行联动、资源共享等。然后因考虑到银行大厦的特殊性，里面的财务安全特别重要，对安防的要求特别高，所以整个银行大厦的监控系统采用了独立的光纤系统，不与其他系统共用光纤，各层弱电间的交换机也是完全独立的，谨防在不被允许的情况下，被其他系统或外来信号所干扰、侵入系统。而且视频存储服务器、视频存储扩展柜、数据管理服务器及流媒体转发服务器等均放置于首层的安防监控室（保安室）内，没有放在公用的网络机房中。

除大厦周界、主出入口采用1080P高清摄像机外，其他室内大多采用720P高清摄像机，视频标准：4CIF/25帧/2M码流，720P/25帧/4M码流，1080P/25帧/8M码流，共计306个摄像机。

一层室外摄像机均加装有防水罩或护板，用于防水。一层室外摄像机采用立杆3.5m安装，位于大厦周界靠边缘的四个角上，每个角均安装有2台成90°角的红外一体枪机，构成4个面每个面均有2台摄像机左右对着监控，形成对大厦的完全包围。同时杆的位置做了详细的考虑，最大限度地降低了对外界环境美观的不良影响。若不立杆，而是在大厦墙上靠墙四周敷设，则摄像机太过显眼，大大影响大厦的整体美观。在实际工程设计中，一般室外摄像机多选用5～50mm镜头，现场调试焦距，完全覆盖大厦周界监控的同时，也降低了采用云台控制摄像机的成本。在设计中，室外摄像机需做防雷处理，本项目采用的是天线引下到地下2.5m一组五根镀锌管加扁钢。室外摄像机用于传输视频的网线及电源线埋地通过地下车库交换机引入，且用钢管共管敷设。交换机再通过4芯多模室内光缆引入1层保安室的光缆接入交换机。室外摄像机不同之处，可用于室外越界分析等常规分析功能，但越界分析需要一台高性能的PC电脑，一台PC最多只能同时做4路的视频分析，本项目外界摄像机有8台，故需2台高性能PC作为视频分析服务器，安装于电视墙下面的机架式机柜中。

银行大厦首层中央大厅空高有3层15m高，面积有1430m2，若采用一般的3～12mm室内720P摄像机能看清楚人脸的距离最多50m，故并不适用，因此中央大厅的监控采用了特殊的组合处理。正对门进门5m远处，吊装1台宽动态摄像机，镜头采用3～8mm手动变焦自动光圈，3个门均设有1台宽动态摄像机。 宽动态摄像机的作用是可用于光源变化大的场所，出入口的光源变化就比较大，里面的成像芯片不同于一般摄像机，可对光源的变化进行自我调整。通过宽动态摄像机对出入口进行了完全监控，再在中央大厅四角高度3.5m处靠墙支架安装4台镜头为4.7～94mm，20倍光学变焦的彩色快球摄像机，完全地对面积超大的中央大厅里面进行无死角监控。

银行塔楼部分在端部设摄像机就比较容易保证无死角，每个走廊均设有720P室内摄像机，为保证监控人脸清晰度高，设计时凡超过30m处均又增加了一台摄像机，电梯厅端部及楼梯间出入口处也均设有一台摄像机。摄像机均采用UTP-5e网线传输视频信号，接入本层或邻层弱电间内交换机中，网线敷设长度均控制在90m内，与电源线共钢管敷设。电源线在弱电间用UPS供电，再通过电源适配器转换，整个大厦弱电间的监控UPS由首层保安室UPS引来。银行塔楼是办公区域的必经之处，其监控必须做到万无一失，避免任何突发情况，因此也做了特殊的处理。塔楼走廊、电梯厅、楼梯间出入口处的摄像机与旁边的照明系统进行了联动控制，若出现异常情况，旁边的照明系统迅速点亮所有灯源，特别是半夜灯亮的不多的情况，摄像机就能最清楚的看到异常情况。因为大厦有33层，所以13层和26层为避难层，也需要对其进行监控，若出事，可远程监控避难层人的情况。

电梯监控因随行电缆，网线容易被折断，故不能用网线，只能用D1模拟摄像机，通过SYV-75-5同轴电缆接入机房层弱电间的16路编码器，再接入交换机中，电梯摄像机的电源由电梯轿厢供电，同样也是采用电源适配器由220V转换成12V。不同之处是电梯电源线采用的是KVV2X1.5，而不是普通的RVV2X1.0。电梯内摄像机均不带红外，常亮。电梯监控有可采集出入电梯人员面貌的功能，并显示层数、时间。

车库的监控主要是对车道及人、车出入口及电梯口的监控，特别注意是车库的摄像机方向是迎着车入车库的方向，这样比较容易监控到车的正面，同样也是采用的720P枪机，间隔30m布置。而且尽量靠墙倾斜布置，这样可监控到车位部分。而且摄像机角度范围与镜头焦距成反比，摄像机距离与镜头焦距成正比。如镜头焦距3.6mm时，可看清20m远，镜头焦距4mm时，可看清30m远；50m处，镜头焦距12mm时能看清人脸，镜头焦距8mm时，只能看到人，看不清脸。故30m间隔布置时，镜头焦距调为4～8mm，角度大约60°，最为合适，监控车道的同时，可监控到车位。

在银行大厦比较重要的设备机房里面也必须设有摄像监控，如电信机房、开闭所、配电房等，为了保障重要设备的丢失，以及可远程监控设备房火灾及事故停电情况，采用红外一体式摄像机，与火灾报警系统及楼控系统进行联动，自动弹出设备房现场监控画面。

大厦每层的数据管理间也有监控，是因为数据管理间里有综合布线机柜，掌控着每层各部门所有数据、电话信息资料，若被人入侵，损失会很严重。银行大厦还有其特殊的部门也需要24小时严加防范监控，如运营部清算中心机房、重要空白凭证机房、封闭制卡室、档案室、银行库房、票据部等，还有评标室需要摄像机加拾音器，拾音器的音频线直接接入枪机中。这些都体现了银行的特殊性，监控需要特殊处理。

监控系统的终端监控设备均放在首层保安室内。终端监控设备大致结构：远端摄像机均通过层交换机经光纤接入保安室交换机，视频监控管理电脑及视频存储服务器、视频存储扩展柜、视频管理服务器、数据管理服务器、流媒体转发服务器接入保安室交换机，且电视墙通过VGA线接入解码PC，解码PC再通过网线接入此交换机。高性能的解码PC电脑比解码器性能更强，通常用于大型项目中，而解码器为模拟系统至数字系统的过渡性产品。保安室交换机为千兆接入线速转发能力的核心交换机，不至于造成传输数据拥堵丢失。存储硬盘采用的3TB/个，因2TB和3TB的性价比差不多，用3TB还能节约硬盘空间，而监控方面4TB很少用，性价比低。银行的特殊性，其存储是按2个月进行一次清零，硬盘总容量为903TB，硬盘数量为301个，而且一个存储服务器或扩展柜可以装24个硬盘，一般一个存储服务器配一个扩展柜成套配置，加上预留的容量，故一共有7套存储服务器加扩展柜。视频管理服务器、数据管理服务器、流媒体转发服务器均自带软件。视频管理服务器的作用是可以授权用户在任意一台终端PC或手机上对监控系统设备进行配置，智能调度和管理监控网络中的各种资源，使可监控的范围更广，可容纳的设备更多，同时具有更好的可扩展性和可管理性。当不在银行大厦时，也能在家或在异地通过授权软件用PC或手机对自己办公室周边或整个银行大厦进行实时监控。数据管理服务器其实就是监控系统的数据库，负责监控数据的查询、更新、事务管理、索引、高速缓存、查询优化、安全及多用户存取控制等。流媒体转发服务器主要是为多用户同时访问某一画面时，提供组播和转发的功能，采用组播流组播协议。

银行大厦电视墙采用的是三星3X7，46寸的液晶拼接屏，有专门的视频拼接处理器及拼接软件，三星的液晶拼接屏间隙仅为5mm，1.5m远处完全看不出有明显的间隙，效果极佳。21台46寸显示器每台可以最多做16路分屏，完全满足306路视频同时输出的要求。同时可用PC软件进行灵活排序，全网或部分视频轮巡，报警视频画面自动弹出显示，以及电子地图显示等，这些都是IP监控系统的优势。

3 结论

目前设计的银行大厦全数字化IP监控系统融合于智能化系统中，与其他系统分享资源、交互联动，比起第一代模拟监控系统功能更多，安防效果也大大的提高了，但是还是存在许多不足的地方，在媒体分发、录像存储、并发调度、计费、分级、业务融合等方面都可以有改进发展的空间。随着建筑智能化技术的发展，IP监控技术也会得到相应的发展[4]。

[1]刘富强.数字视频监控系统及其应用[J].工矿自动化，2003（03）.

[2]小糯.浅谈IP网络视频监控系统优势及发展[J].网络与信息，2009（04）：40.

[3]王杉.中国视频监控现状及未来发展趋势[J].通讯世界.2009（09）.

[4]骆云志.视频监控技术发展综述[J].兵工自动化，2009.