基于PON 技术的视频监控在城郊公园的应用

陈 琳

（湖南省建筑设计院有限公司，长沙410012）

0 前言

某城郊公园规划总面积约41.33hm2；视频安防监控系统由监控管理中心、传输网络、摄像机、供电电源系统组成。 本项目中系统传输采用目前最先进的无源光网络技术，将各终端监控视频传送至公园监控中心，实时显示并进行图像分析，自动报警，提升了城郊公园的技防水平，以便有效应对公园防火、安全等方面的突发事件。

1 设计目标

本案例视频监控系统设计目标是打造一个安全、舒适的城郊公园，提供现代化的管理及服务。

（1）安全：完善的安全保卫工作，提高公园景区整体管理水平，降低管理人员劳动强度，节省公园建设及运营成本。

（2）舒适：建设信息化服务平台，为公园管理者提供快捷、有效的优质服务。

（3）现代化管理和服务：以现代网络技术为依托，建设技术先进、扩展性强、功能完善的现代化、数字化的视频监控管控平台，将安例打造为一个较高水平的智能化城郊公园。

2 系统方案对比

PON 技术是一点到多点的光纤接入技术，由光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）及光配线网（ODN）组成，为单纤双向系统。

通过表1 可以看出，基于PON 网络组网的技术方案在本案中有着明显的优势。 在城郊公园这类面积大、监控点位多且分散、传输线路长的项目中，采用PON 技术不仅可以降低项目建设及维护成本，而且扩展容易、管理灵活，还可以提高光纤资源利用率；减少整个系统免受电磁干扰和雷电的影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性。

3 设计方案

3.1 PON 网络架构设计

根据公园的实际情况，本文采用图1 所示的PON 网络架构图，根据星型连接方式布置公园监控点位，分别在公园入口处、野趣体验处、东南侧生态氧吧处、西北角水生植物区设置4 个分光器点位；系统采用1：16 分光器对周边ONU 点位进行接入。OLT 光线路终端设备设置在安防监控室；光网络单元ONU 放在摄像机立杆接线箱中。

PON 网络组网与传统有源组网对比表 表1

图1 视频监控系统PON 网络架构图

按照PON 网络技术要求，本次机房至各分光器采用2 芯单模铠装光纤，且光纤使用率为1 芯使用1 芯备用，保证系统冗余性及可扩展性。

3.2 前端点位设计

本项目中前端监控摄像机位置的设计原则为：在保证摄像机视野广、无障碍、监控角度大的前提下，尽可能使每个监控点监控覆盖的公园面积最大，减少整个城郊公园监控点位总数量。

主要在出入口、人员漫步道路及公园制高点设置相应摄像机，根据公园道路分布及前端摄像机最大红外监控距离80m 的范围特点，总共设置71 台枪式摄像机、4 台快球摄像机、10 台人脸识别摄像机、2 个制高点摄像机。 本次摄像机均选用星光级摄像机，最低照度0.005lx 显示彩色，最低照度0.0005lx 为黑白，在0lx 时红外开启，也能够保证视频图像清晰。 城郊公园前端监控点设计分为如下三类。

（1）本次在公园各出入口、人员聚集地设置10台人脸抓拍摄像机，在满足视频监控的前提下，对进出公园人员进行人脸抓拍存档，并将图像数据通过系统对接，提供给平安城市管理系统进行实时黑名单比对报警和人脸大库检索等功能。

（2）在公园各道路、人员聚集区设置枪式或快球摄像机，对公园实时图像进行显示及存储。 通过公园监控，可及时发现公园各类意外事件或事后通过对现场监控录像的分析，及时还原事件真相。

（3）在公园南北两侧山体最高点各设置一台40倍光学变倍、16 倍数字变倍的800 万红外球机，摄像机自带宽动态效果、图像降噪功能，可完美的展现白天／夜晚图像；自带火点检测功能热成像镜头组件，可对监控范围内的火情进行监控，当有火点出现时第一时间进行报警，将火灾扼制在初始阶段。

3.3 存储设计

结合公园监控系统实际情况及使用要求，案例监控平台的存储采用NVR。 为减少存储容量空间，所有摄像机及存储设备均支持H.265 压缩格式；存储时间不小于30 天。

公园视频监控系统前端采用高清网络摄像机，400 万图像分辨率快球摄像机按照3M 码流进行存储，300 万图像分辨率枪式摄像机按照2M 码流进行存储，制高点摄像机按照8 路2M 码流进行存储，存储容量计算公式为：每通道每小时录像文件大小（MB／小时）＝码流大小× 3 600 ÷ 8 ÷ 1 024；硬盘容量（G）＝每小时录像文件大小×每天录像时间×硬盘录像机路数×需要保存的天数÷1 024。

因此，400 万图像分辨率高清摄像机每路每天存储容量为：每路每天存储容量＝3 072KB×3 600×24／1 024／1 024／8 ＝31.7GB；300 万图像分辨率摄像机每路每天存储容量为：每路每天存储容量＝2 048K×3 600×24／1 024／1 024／8 ＝21.1GB；制高点摄像机每路每天存储容量为：每路每天存储容量＝2 048KB×3 600×24／1 024／1 024／8×8 ＝168.8GB。

本公园共设置4 台快球摄像机，81 台枪式摄像机（含10 台人脸识别摄像机），2 台制高点摄像机，按照30 天存储，总容量＝（31.7×4＋21.1×81＋168.8×2）×30／1 024≈63.68T；硬盘格式化后，会有容量损失，另考虑到存储数据写入过程当中的峰值漂移及存储空间的冗余，本次按照0.8 的容量损失系数计算总容量，总容量＝63.68÷0.8≈79.6T。

本案采用4T 监控级硬盘，需要79.6÷4 ≈20 块。

考虑到系统稳定及可靠性，故本次采用RAID5数据保护加全局硬盘热备；选用128 路网络视频接入NVR 存储1 台，本案共选用4T 监控级硬盘21 块。

3.4 供电、接地系统设计

（1）供电系统

考虑到公园网络视频监控系统的点位分别广且分散，本次摄像机终端均采用市电供电，从现有照明配电箱备用回路进行供电。

因城郊公园远离主城区，无法保障7×24h 供电无故障，本案在机房设置不间断电源（UPS），且供电时间大于30min 来保障机房端设备正常运行。

机房端仅需考虑核心交换机、存储设备设备供电，故本次选用3kVA UPS 一台，则3kVA×0.95（功率因素）＝2 850W，2 850W／ 1（效率）＝2 850W，2 850W／96V＝39.2A，保证后备时间两小时，电池容量39.2A×0.5h ＝19.6AH。

选取的UPS 逆变电压为96V，96V／12V ＝8 节，电池容量38AH，8 节为一组，选择1 组，共8 节电池。

（2）接地系统

根据现场地勘实测，本案土质主要以碎石土为主，为保证每根立杆电阻＜10Ω 的防雷接地要求，无法满足接地电阻要求的监控立杆处增加接地极数量及增加降阻剂。 接地极做法大样图如图2 所示。

图2 接地极做法大样图

对于接地极的埋设，要求接地极的埋设深度应≥0.6m；垂直接地极的长度应≥2.5m；垂直接地极的间距≥5m；埋入后的接地极周围要用新土夯实。

对于接地极的连接，要求连接应牢固可靠，采用搭接焊，搭接长度要求为扁钢宽度的2 倍，并由三个邻边施焊； 圆钢直径的6 倍，并由两面施焊；接地极与接地干线的连接，为了测试电阻方便，应采用可拆卸的螺杆联接点。

4 结束语

本文主要介绍基于PON 技术的城郊公园网络视频监控系统，该系统不但从功能上满足了城郊公园这类区域大、距离远、点位分布广的安防视频监控要求，而且在技术上对项目缆线数量进行节省、减少中间汇聚端设备及维护工作量，通过各类技术手段节省施工成本；保证了城郊公园建设的经济性、可靠性、先进性、可扩展性和易维护性，提高了城郊公园防火、安全等方面的管理水平，为平安城市的发展建设提供了坚实可靠的基础。