上海科技京城安防系統改造一期工程通過了技防驗收。這是一個采用全數字視頻來設計的總共800多路圖像，一期工程共布置405個720P的高清攝像機，一期投資為195萬。這對于化解一些系統集成商、工程商對上海標準的數字視頻監控系統設計、施工、調試的畏懼來說是一個很好的案例。下面對該案例進行系統分析，可能會對推動上海市數字視頻安防監控系統的發展和上海大量的老的模擬系統的數字高清化工程改造具有一定的指導和現實意義。
該項目是2012年11月30日招標的，筆者參與了該項目從早期策劃、現場勘案、規劃設計直到招投標的一系列過程。目睹了上海申程技術設備開發工程有限公司以195萬元的合同簽約了該工程。又受上海技防辦的派遣，參加了對該項目的技防評審和驗收工作。
上海科技京城，位于市中心北京東路668號，東臨外灘，西連人民廣場，背靠蘇州河，面向南京東路步行街和福州路文化街。占地面積2.3850萬平方米，總建筑面積20.6平方米，為左右二幢32層的智能化辦公大樓，中間簇擁7層的中心商場和地下二個層面。另外還有6萬平方米的裙房烘托，氣勢恢宏。整個區域浸潤著大上海繁華商貿的歷史與文化。在這樣的5A級大型智能化商辦樓群中，安防系統是必不可少的。早在1999年京城就建立安防系統，單攝像機就有近300只，在當時是屬于上海不多的大型監控系統。其中還幾經改造增加，直到去年初，甲方認為必須進行徹底改造，按照上海地標DB31/329.8《重點單位重要部位安全技術防范系統要求 第8部分：旅館、商務辦公樓》對整個系統改造，需要設置近800多只攝像機。
由于京城以前的模擬系統的視頻電纜已經充滿了整個弱電橋架，無法再增加新的視頻電纜。在300多路視頻的基礎上再增加近500路圖像系統的改造已無法采取模擬方案了。而且這是經過對多種模擬系統方案分析，并綜合了施工，管線，橋架改造，新增大型模擬設備，圖像分布(分樓層設置)存儲，而產生的可靠性，管理上的艱難性等分析，結果顯示綜合費用大大超過數字系統方案。還有施工中不能影響京城中數以千計的單位辦公營業，因為這里是上海集成電路孵化基地，有像華東電信設計研究院等幾十家大型著名企業入駐辦公。承擔著華東地區4G網絡研發測試的重要職責，并被譽為“頭腦之都”，城市里的硅谷。賽格電子市場內幾千家商戶在營業，整個京城業務繁忙，人流量十分巨大。
甲方在多方調研并征詢有關專家及單位建議下，決定采用全數字高清方案來規劃京城的安防系統，特別是視頻監控系統，并認為這是視頻安防監控系統的發展趨勢。招標文件擬定時，上海市公安局技防辦的滬公技防(2012)009號文件尚未發布。數字高清視頻系統到底如何設計，才能通過上海技防驗收。因為數字高清和模擬標清在系統設計，傳輸，存儲，顯示上墻，以及各種設備的配置上是不同的，檢測中心的檢測方式也有差異。但通過技防辦的驗收這是共識。正當甲方和技防從事單位在蘊讓改造方案的時候。上海市公安局9號文件的發出，對困惑中的項目籌建組猶如一場及時雨，頓時有了方向，增強了對項目的實施信心。甲方工程部經理徐震華、工程主管張軍會同施工中標單位上海申程公司，開始了對項目的正式實施。上海申程公司是上海技防從業一級資質單位。總經理和項目負責人都長期從事技防工程設計施工。在努力學習和理解9號文件的基礎上，按照《本市數字視頻安防監控系統基本技術要求》調整了部分的設計及施工方案。于2013年1月25日通過了技防工程初步設計方案的評審。(當時《關于數字視頻安防監控系統基本技術要求》的補充說明討論稿尚未出臺)。
一、上海科技京城安防系統項目概怳
(一)工程需求概況
科技京城安防系統改造工程(一期)主要有東樓、西樓兩幢32層辦公樓的辦公區域與外界相通的出入口、車庫出入口、辦公區各樓層的樓梯出入口、電梯廳、樓層部份走廊、監控室、重要機房、室外部份組成。其中，東西樓各有一個主出入口，3個次出入口。設有獨立的地下汽車庫一座。地下一層、二層為汽車庫、商鋪和物業工程部共用，有三個出入口。兩幢樓之間有四個人車混行通道，主樓與裙房相連。監控系統中心設在東樓地下一層。
根據國家、行業、上海公安局技防辦的相關要求，以及科技京城相關的需求。依據現場勘查，新增了405臺全數字高清攝像機來組成數字視頻安防監控系統，以及8個紅外探測器組成二次供電供水報警系統。
(二)系統的組成
根據驗收的結果來看，科技京城數字高清視頻安防監控系統的設計較好地貫徹了國家、行業、地方標準。特別是把數字視頻基本技術要求和科技京城的實際情況綜合起來。并參考了國際、國內在數字高清視頻監控方面的先進的設計理念。使系統的配置、設計、施工整體性價比等更趨合理。
1.視頻安防監控系統設備
① 前端：
采用彩色高清網絡攝像機405臺(其中槍機104臺，半球機293臺，智能球機8臺)。
② 傳輸：
采用26臺接入交換機，2臺二級匯聚交換機。
③ 終端：
采用26臺網絡數字錄像機，26臺19吋液晶監視器，1臺46吋液晶監視器，1臺核心交換機，1臺數字矩陣，1套視頻服務器，1臺網絡鍵盤。
2. 入侵報警系統
采用8個紅外探測器，1臺報警主機。
(三) 系統總體結構圖
在驗收后，針對所用設備，畫出的總體結構圖如圖1。
圖1
二、項目技術方案和施工分析
1.前端設計：
采用了彩色低照度網絡攝像機(半球和槍機)，圖像分辨率(像素)≥1280×720。采用標準H264 main profile5.0視頻壓縮技術，壓縮比高，碼流控制準確、穩定。
由于其采用的是超低照度和超寬動態的1.3M(1280×720)1/3吋CMOS圖像傳感器，故圖像清晰度高，其寬動態范圍可達120dB，功能要求也符合規范，支持SD卡存儲，支持雙碼流傳輸。數字實時圖像可通過解碼器在液晶監視墻上顯示，數字存儲圖像可直接寫入數字專業型數字錄像機的磁盤中。
球機采用室外彩色高清智能球機，采用高性能的100萬EXMOR 1/4吋COMS圖像傳感器。由于其低照度，超級寬動態效果，加上圖像降噪功能，使得白天和夜晚圖像都有較好的展現效果。其獨特的三維定位功能，使在捕捉目標時，方便、精準、快捷。功能也符合技術規范要求。經檢查，以上前端符合滬公技防(2012)008號文和(2012)009號文的要求。并具有公安三所的檢測報告。
前端攝像機布控標準基本按數字視頻安防監控技術要求附錄一中的A級要求進行點(縱深)、線(水平)、面(區域)的計算。但采用的是B級清晰度的攝像機。例如：地下車庫和通道出入口都標明了尺寸。寬度大于4M的都按裝2臺720P攝像機。
在前端設備的安裝上，基本按京城的實際情況而定。總體布置上，在室外部分采用高清智能快球，地下層及1F等樓層，以及無吊頂位置的選用高清槍式攝像機，其他部分選用高清半球攝像機。
在鏡頭的選擇上，為確保攝像機像素不損失，全部選用了具有按照滬公技防(2013)002號文本市視頻安防監控用攝像機鏡頭技術規范規定的并通過公安三所檢測的百萬像素自動光圈鏡頭。其中半球選用的是1/2.7吋，2.7-9MM200萬像素鏡頭，槍機選用的是1/2吋 3.8-12MM C接口200萬像素鏡頭。
該系統設計時選用了手動變焦范圍大的鏡頭，目的是可靈活調整目標監控區域圖像的有效畫面，捕捉最佳的畫面效果。同時也擴大了對攝像機安裝位置的選擇。同時為了進一步提高圖像晚間的成像清晰度，發揮所選用的低照度攝像機的最佳效能，特地選用了通光量大的1/2吋鏡頭。
在安裝位置上，盡量做到了不產生俯視和側視，盡量避免了或減少了圖像的逆光現象。
在安裝的方式上，室內攝像機朝向一致向內。監視車庫出入口、自行車庫出入口等攝像機也統一向里。避免了出現逆光而影響圖像質量。
經現場驗收時察看圖像，其出入口圖像能清晰顯示人員面部特征。地下停車庫出入口的圖像能清晰顯示進出機動車牌號和進出人員的體貌行為特征。主要通道內、電梯廳、樓梯口等圖像均能清晰顯示進出人員的體貌特征。
22部電梯橋箱的攝像機全部采用了720P高清攝像機、無樓顯。
燈光的配置上，為確保室內夜間在攝像機監控范圍內平均照度不小于50LUX。甲方工程部作了加強燈光照度的配合。在室外監視區域也增設了燈光。在出入口配置了用于夜間看清車輛牌照的聚光燈，并作了防光線散射的處理，以避免影響駕駛員對車輛的正常行駛。經過這些燈光的增設，使夜間圖像達到了技防的要求。
2.網絡傳輸
網絡高清攝像機采集的數字信號，必須借助傳輸網絡才能將圖像信號傳送至監控中心。傳輸網絡是本工程能否達到預期目標的關鍵。施工方為科技京城規劃設計了安防監控專用網絡。該傳輸網絡采用了“接入—匯聚—核心”的三層網絡交換結構。
① 接入交換機
工程共配置26臺接入交換機，通過超五類網線匯聚前端高清數字視頻信號。為使網絡傳輸距離不大于75米，分別在東、西樓及相關的弱電間內分別安裝了26臺接入交換機。使相鄰樓層的攝像機就近接入。供電采用非POE方式的獨立供電模式。每臺接入交換機配置24個10M/100M/1000M自適應以太網電口，4個1000M以太網SFP端口。其交換容量192G(全雙工)。整機包轉發率為42M。該機為二層線速智能型可網管的千兆以太網交換機，既可作接入又可作匯聚。一般720P高清網絡攝像機在H.264編碼格式下，以25幀/秒圖像所需占用的網絡帶寬為4M計，交換機網口選用百兆即可。而對于傳輸帶寬的估算為：每臺24口交換機：24×4×2÷0.45=426.6M，故該千兆交換機是合適的。
② 匯聚層交換機
匯聚交換機是多臺接入交換機的匯聚點，負責接入和處理所有接入該匯聚層的交換機的信息。并通過上行鏈路向核心層傳輸信息。
東樓和西樓各設一臺匯聚層交換機，該交換機具有24個10/100/1000M以太網電口。4個復用的SFP千兆端口，兩個擴展槽位，背板帶寬256G，交換容量192G(全雙工)，包轉發率96M。可提供高性能、大容量的交換服務。增加10G擴展模塊后可支持10G的上行接口。
8臺室外智能球和地下車庫部分攝像機連接的6臺接入交換機，直接進入核
心交換機。另20臺接入交換機分別連接2臺匯聚交換機。匯聚交換機上行
以2路千兆綁定，保證信號的帶寬。
③ 核心交換機
核心交換機用于完成接入層交換機和匯聚交換機等各種數據的匯聚接入，并為流媒體系統提供1000M接口，滿足視頻直接、存儲、點播等功能。科技京城配置的核心交換機為高端多業務路由交換機，主機備有3個業務插槽，雙電源冗余備份。配置的交換路由引擎能提供24端口的千兆電接口，供匯聚交換機以及相關設備的接入。配置了1臺48端口的應用層千兆網電接口交換機。用于26臺數字硬盤錄像機接入、及高清解碼器的上墻等等。其整機交換容量為960G，包轉發率為720M。能提供完善的安防防護機制，能從控制、管理、轉發三平面全面保障網絡的安全。
數字錄像機設備置于監控中心的數字視頻安防監控系統。其前端設備接入監控中心所需的實用帶寬應≥系統接入的視頻路數×單路視頻碼率+允許并發顯示的視頻數路×單路視頻碼率。405×4+(16×8+17)×4=1620+580=2200M。接入監控中心傳輸帶寬為：2200M/0.45=4888M。故選用的萬兆級核心交換機是能夠勝任的。
因投資成本的關系，核心交換機沒配足夠的光口，故有的接入和匯聚交
換機上傳端口配置了1000M的光收發器，將電口信號轉成光口信號進行信息
傳輸。
④ 傳輸電纜的配置為：
網絡攝像機信息接入交換機采用超五類網線;
網絡攝像機電源供應采用RVV2×1電纜線;
匯聚層至核心層采用單模光纜和超六類連線;
室外球機信息采用單模光纜傳送;
室外球機電源采用RVV3×1.5線纜供電。
⑤ 檢驗報告
科技京城數字視頻傳輸網絡所用的29臺接入、匯聚、核心三層交換機都具有技防辦認可的，信息產業部北京電話交換設備質量監督檢驗中心檢驗合格的檢驗報告和國家工業和信息化部頒發的電信設備進網許可證。
3. 存儲
京城采用了26臺16路的嵌入式全數字網絡硬盤錄像機。720P選用4M/秒碼流，24小時錄像保存30天，每臺NVR所需容量為：16路×4M×3600×24×30天÷8÷1024÷1024=19.77T。每臺網絡數字硬盤錄像機配了7塊3T監控專用硬盤。
經調看錄像，滿足30天圖像存儲要求。
前端備用存儲：2M×3600秒×6小時÷8÷1024=5.27G .選用8G SD存儲卡。
4. 顯示控制
系統共配置28臺19吋高清液晶監視器和1臺46吋高清液晶監視器，19吋顯示器顯示分辨率為1280×1024，顯示比例4比3.46吋顯示器分辨率為1920×1080，顯示比例為16比9。
其中26臺19吋顯示器分別接26臺數字硬盤錄像機用于16畫面顯示。
1臺19吋顯示器+1臺46吋顯示器用于圖像切換顯示。按照規定切換顯示窗口數量為：17.46吋以16個顯示窗口，19寸為一個顯示窗口。
系統配置了一臺8路高清解碼器，通過軟件客戶端設置后，實現1920×1080分辨率的圖像解碼功能。
系統配置了一臺網絡控制鍵盤，可通過以太網實現對球機的控制，圖像解碼上墻并自帶顯示屏可實現圖像顯示。
經現場操作手動搖桿控球，圖像切換方便，球機的跟蹤延遲度尚可接受。
5. 綜合管理平臺
該系統配置了視頻服務器一臺，系統集中管理軟件一套。實行對系統所有設備進行統一集中管理和控制。
平臺系統結構設計從根本上決定了系統所能提供的業務服務規模和水平。其軟件采用了在工業標準的J2EE三層體系結構基礎上構建的面向業務的四層體系結構。(其體系結構圖如圖2)
圖2
這是當前幾乎所有的企業級業務平臺所普遍采用的平臺架構之一。
該平臺的基礎管理功能強大，能實行各種用戶管理。監控管理(實時監控，分組輪巡)、錄像回放、圖像抓拍、視頻加密、流媒體管理、存儲管理、電視墻管理、錄像查詢、設備管理、日志管理、信息發布等等。
該平臺能直接與“上海安全技術防范監督管理平臺”聯網。
該平臺能滿足上海數字視頻安防監控系統基本技術要求中第5大項中的各條功能要求。
6. 供電、接地、防雷
⑴ 功耗及供電
前端攝像機功耗：5.5W×405個=2228W;
由中心機房分成若干路對攝像機進行集中供電;
網絡視頻錄像機及顯示器功耗每套約：100W;總共約2600W左右;
交換機功耗約：50W*29=1450W;
采用二路供電，自動切換模式;
監控中心配置一套2000VA的UPS電源，84AH12V全密封免維護的蓄電池， 給前端56臺重要位置的攝像機供電，電池能保持不低于半小時的續航能力。
⑵ 系統接地
系統采用聯合接地方式，接地電阻小于1Ω。由接地排引至中心機房，與機柜連接采用25MM²銅纜;
⑶ 防雷措施
根據《建筑物電子信息系統防雷技術規范》，給8臺安裝在室外的智能快球配置了防雷浪涌器。
7. 監控室布置
由于監控中心被消防、廣播、樓宇自控、防盜報警、原龐大的視頻監控機柜等占據，又不能輕易搬移，只能在監控中心的西南角處另建。墻角中心放了一臺46吋液晶監視器，下方配置了4臺19吋液晶監視器。用作切換顯示。左邊配置28塊19吋液晶顯示器，右邊預留26塊19-22吋液晶監視器(二期工程使用)，用作數字硬盤錄像機一對一16畫面顯示。一臺特制的二工位操作臺上放置了一臺遙控操作鍵盤。二臺視頻服務器、客戶端液晶顯示器。屏幕墻左邊放置了一排四臺網絡機柜，內置26臺數字硬盤錄像機以及網絡交換機等等設備。整個布局占地面積不大，值得受場地面積限制的監控工程機房借鑒。
三、對科技京城數字視頻安防監控系統的評價
安防系統作為科技京城安全管理的關鍵系統，必須保證能安全、正確、可靠地按設計的相關功能運行。此系統作為上海9號文件發布后較早評審的數字高清視頻安防監控系統改建工程，其無論在前端布控、網絡傳輸、系統平臺還是綜合應用方面都具有相當的規模。能否保證系統24小時不間斷地提供服務，系統的可靠性是關鍵因素之一。為此，項目組對從前端到終端都采取了相應的措施，這些前面所述中都得到了較好的體現。
整個系統中的網絡高清攝像機、百萬像素高清鏡頭、存儲設備、高清解碼器、智能鍵盤、管理平臺等。全部采用了同一國內第一著名品牌的產品。網絡傳輸系統設備也是選擇了同一國內第一著名品牌的產品。公安三所和信產部的檢測報告齊全。這些都是項目成功和可靠的有力保證。
由于該系統擁有良好的兼容性和通用的軟硬件接口，有利于硬件和軟件的協同運行，可很方便的進行縱向擴展，方便用戶的二次應用開發。系統具有實施大容量橫向擴展的能力，可將二期及以后的近400路高清視頻圖像接入該系統。并可將防盜、門禁及出入口管理、停車場管理、電子巡查、報警聯動等納入該系統作統一調控。完成科技京城大安防的架構，滿足新的安防業務需求，提高了物業對安防集中統一管理的能力。
現在該系統已經配合設在西樓西北角的南京東路派出所警務站和西樓大廳里的平安京城聯動服務中心平臺對進入辦公區的人員進行適時監控，對行為有異常的人作重點監視。并配合人防(保安人員)對事件進行協查，為公安部門留下了可供偵查的視頻圖像。使樓宇內部及周邊拎包扒竊、入室盜竊的發案率明顯下降。有效維護了大樓的平安。
該系統的時效性價比較高，195萬的價格，半年時間內通過評審、檢測、驗收、整改并交付甲方使用，獲得公安部門的肯定，實屬不易。
在上海推進數字視頻安防監控的過程中，部分工程商對大型系統，特別是在調試和系統設計時產生有畏懼心理。那么，科技京城項目的成功對這些工程商來說，無疑是提升了信心。對某些投資方(甲方)在安防工程改、擴建中聽到要用數字高清監控系統后感到高興。但見到有些系統集成商的報價后又感到無奈，很難接受。那么，科技京城項目的時效性價比對投資方來說是一個很好的參考。對有些工程商來說敲了一次警鐘。
科技京城安防改建項目的成功，將有力推動上海安防視頻監控向數字化、高清化方向邁進。
四、系統存在的問題以及可改進之處
科技京城改進安防項目雖然是成功的，但還是存在一些值得商討和改進的地方。
例如：部分樓層的攝像機安裝位置，文本資料和圖紙的正確性、規范性，設備安裝的整齊性等等方面還存在少量問題。這些都是可以通過整改解決的。
電梯內安裝的網絡攝像機隨行電纜，是需要改進的。
系統設計架構采用數字硬盤錄像機進行存儲，雖然具有說不盡的好處和優點，也符合上海數字技術規范要求。但若能采用綜合型數字網絡視頻錄像設備存儲，則會更符合高清大系統的架構。系統的存儲擴展升級會更方便，更能適應前端高清升級的要求，系統會更先進。當然價格也會略高些。若和二期再擴建400路高清數字圖像結合起來，會使傳輸系統核心交換機設計架構更合理，可共用一臺核心交換機。就目前來說該系統也可采用二級核心交換來設計。另外，系統中采用的接入交換機選擇的參數太高，欠合理。
系統中配用光纖收發器轉電口來代替光口的方法，雖然實用，性價比也很高，但在傳輸匹配性和通過多節點轉換后的可靠性有時會存在些問題。所以一般在這種大系統中不推薦使用。
顯示器采用19吋分辨率為1280×1024不妥，不符合上海數字視頻安防監控系統新要求。建議二期中改為22吋，分辨率為1920×1080的高清顯示器。
室外網絡高清攝像機的設置應以1080P為主。
五、結束語
盡管項目中還存在這樣那樣的不足之處，但科技京城安防系統改建項目的技術設計架構是在《上海數字視頻安防監控系統基本技術要求》發布前就已經完成設計并招標的項目。作為科技京城的上級單位新黃浦置業(上市公司)對招標投資的每一分錢都是會經過預算和審核的。我們認為該項目的實施是成功的，項目的質量是好的，技術是成熟的、實用的。系統的開放性、可擴性、兼容性、安全性、可靠性等是好的。系統的設計和產品選擇在標準化和規范化方面符合國家和地方標準和要求。