醫院數字視頻監控的結構及功能

    數字視頻監控系統相對于傳統視頻監控系統具有明顯的優(yōu)勢。由于視頻圖像的數字化，使系統可以充分利用計算機的快速處理能力，對其進(jìn)行壓縮、分析、存儲和顯示。系統建立在結構化綜合布線(xiàn)的基礎上，利用有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行視頻傳輸，模塊化結構使系統結構規范、易于安裝、使用和維護。數字高清技術(shù)的普及應用使圖像質(zhì)量有了質(zhì)的提高。近幾年來(lái)，數字視頻監控系統越來(lái)越多地得到成功的應用。本文以一個(gè)大型綜合性醫院門(mén)診醫技病房樓的數字視頻監控系統為基礎，闡述了數字視頻監控系統的結構及實(shí)現方式，并對系統的主要特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。

    系統需求

    項目總建筑面積13.1萬(wàn)平方米，總高度75米，地上16層，地下3層。地下部分包括地下車(chē)庫、設備用房、泵房、變配電室、部分科室用房，地上部分為各醫療科室及病房。

    要求對建筑物主要出入口、電梯廳、電梯轎廂、設備機房、藥房、掛號收費處、地下車(chē)庫、等候大廳、走廊等部位進(jìn)行全方位監控。采用數字視頻監控系統，除安裝于電梯轎廂內的模擬攝像機加視頻編碼器之外其余前端攝像機均采用720P數字高清攝像機。視頻傳輸網(wǎng)絡(luò )采用接入-匯聚-核心三層網(wǎng)絡(luò )結構，接入層使用千兆交換機，匯聚層至核心交換機之間使用雙鏈路冗余的萬(wàn)兆光纖鏈路。

    系統結構

    系統設計以安防專(zhuān)網(wǎng)為核心，主要包括前端攝像部分、傳輸部分、管理中心(包括存儲和顯示部分)組成。

    前端點(diǎn)位設計

    前端攝像部分以百萬(wàn)像素(720P)高清晰度IP攝像機(槍式、球型、半球型、云臺)為主，同時(shí)在范圍較大的區域、人流密集的場(chǎng)所，配置高速球型一體化攝像機實(shí)施大范圍監控，滿(mǎn)足監控區域完全覆蓋。前端攝像機圖像信息以數字信號的方式通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò )傳輸。攝像機能夠支持H.264/MJPEG等編碼格式，同時(shí)支持實(shí)時(shí)(25fps)雙碼流組合格式：H.264720p+H.264D1、H.264720p+H.264CIF、H.264720p+MJPEGD1等。通過(guò)對碼流大小的設置和調整適應網(wǎng)絡(luò )帶寬。共設置724臺攝像機，其中半球攝像機595臺、室內快球46臺、室內槍機43臺、電梯轎廂攝像機25臺(模擬轉數字)、室外快球5臺、室外槍機5臺(1080P)。

    傳輸部分

    視頻傳輸采用獨立的千兆主干網(wǎng)，與建筑物綜合布線(xiàn)系統物理隔離，保證系統的信息安全。視頻傳輸網(wǎng)絡(luò )由三層組成：一層是接入層交換機，由安裝于弱電間的交換機負責連接前端IP攝像機或編解碼器，實(shí)現視頻信號接入功能，系統共設置36臺24口千兆接入交換機;二層是匯聚層交換機，負責連接所有接入層交換機，在地下夾層弱電豎井設置3臺千兆網(wǎng)絡(luò )交換機，用于連接本豎井內各樓層的接入交換機，接入層交換機通過(guò)2根6類(lèi)非屏蔽雙絞線(xiàn)(雙線(xiàn)備份)上聯(lián)至匯聚交換機;第三層設置核心交換機1臺(雙電源、雙引擎)，安裝于地下夾層的消防控制中心，用于連接匯聚交換機，每臺匯聚層交換機通過(guò)2根4芯萬(wàn)兆多模光纖與核心交換機連接(雙鏈路冗余)。

    管理中心設計

    網(wǎng)絡(luò )視頻監控中心設在地下一層設備夾層消防控制室內，主要設備包括電視墻、控制與存儲、UPS電源等。

    1、電視墻

    監控中心電視墻配置18臺32吋、4臺55吋液晶電視，32吋按照單畫(huà)面或四畫(huà)面分割輪詢(xún)顯示圖像，55吋液晶電視可以單臺分割多畫(huà)面(最大16畫(huà)面)或單畫(huà)面顯示。

    通過(guò)視頻解碼器設備，可實(shí)現每路視頻可以做到1、4、9、16畫(huà)面分割顯示，可以滿(mǎn)足685路視頻同時(shí)顯示的基本要求。通過(guò)軟件設定和操作需要可以實(shí)現全部傳統模擬視頻矩陣所能實(shí)現的功能。

    2、控制與存儲

    系統按樓層劃分網(wǎng)段，通過(guò)核心交換機連接各層VLAN，保證各前端攝像機IP地址的唯一性。采用磁盤(pán)存儲方式，存儲設備具有千兆以太網(wǎng)接口，由管理平臺軟件直接管理其存儲策略。使用具有RAID備份技術(shù)的磁盤(pán)存儲器，單臺最大容量可達到24T。共配置3臺主機柜及15臺擴展柜，系統總存儲容量430T，滿(mǎn)足錄像存儲30天的要求，并具有20%增容空間。

    視頻管理工作站通過(guò)一體化管理軟件實(shí)現系統的控制管理，通過(guò)與門(mén)禁、報警系統的通信實(shí)現安防系統的集成聯(lián)動(dòng)控制功能。

    3、UPS電源

    系統采用集中UPS供電的方式，在監控中心設置1臺100KVA三進(jìn)三出的UPS主機，為大樓內安全防范系統、公共廣播系統以及智能化各子系統計算機設備提供不間斷電源。

    IP攝像機采用POE供電，視頻編碼器、快速球形攝像機及豎井內的交換機電源均由弱電豎井內UPS電源箱提供，監控中心內的服務(wù)器、磁盤(pán)陣列等設備由UPS主機提供電源，UPS不間斷供電續航時(shí)間為30分鐘。

    系統功能特點(diǎn)

    建立在網(wǎng)絡(luò )技術(shù)基礎上的數字視頻監控系統具有技術(shù)先進(jìn)、操作簡(jiǎn)便、可靠性高和易于擴展的特點(diǎn)，在系統安裝調試、運行管理、系統后期維護等方面都具有明顯的優(yōu)勢。

    技術(shù)先進(jìn)

    構建了專(zhuān)用的計算機網(wǎng)絡(luò )，前端攝像機采用POE供電，系統結構合理、功能完善。采用開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò )構架，標準的通信協(xié)議;采用符合國際標準和工業(yè)標準的設備，使系統具有較高的互操作性。系統的管理層次清晰明確，便于系統管理員進(jìn)行管理。系統的日常配置和操作通過(guò)工作站來(lái)完成，視頻存儲功能由網(wǎng)絡(luò )硬盤(pán)錄像機來(lái)完成。

    操作簡(jiǎn)便

    系統管理平臺采用圖形操作界面，形象直觀(guān)，可使操作人員方便地掌控現場(chǎng)狀況。主要設備的參數，如視頻編碼器、網(wǎng)絡(luò )硬盤(pán)錄像機等，均可以結合權限管理進(jìn)行遠程統一配置、調整、修改。系統具有有效的帶寬管理能力，可以根據使用需要，靈活的進(jìn)行帶寬管理。支持控制鍵盤(pán)操作和計算機界面操作，通過(guò)鍵盤(pán)可方便進(jìn)行攝像機切換/控制，錄像回放/查詢(xún)等功能;系統能對所有攝像機的圖像進(jìn)行存儲和顯示時(shí)進(jìn)行字符疊加(年、月、日、小時(shí)、分、秒、攝像機編號、其它如位置信息等)，便于將來(lái)的查詢(xún)和數據管理。

    可靠性高

    產(chǎn)品選型采用目前市場(chǎng)上的高端主流產(chǎn)品，數字式攝像機具有雙碼流輸出、工業(yè)級的平臺，保障了前端的圖像信息采集的安全穩定。系統中的關(guān)鍵設備，如網(wǎng)絡(luò )存儲設備等均支持RAID備份功能，確保故障后的數據和任務(wù)備份切換操作。系統可以提供各主要設備完整的安全管理機制，根據所投產(chǎn)品的情況，通過(guò)密鑰、密碼等方式，進(jìn)行操作權限(前端優(yōu)先、用戶(hù)優(yōu)先等)、優(yōu)先級等權限認證和管理，有效防止非法用戶(hù)侵入。所有設備具有高度的可靠性和優(yōu)良的性能，自竣工以來(lái)整體運行良好、穩定可靠。

    擴展性強

    擴展性強是數字系統的固有特性，系統設計在接入層交換機預留了網(wǎng)絡(luò )接口信息點(diǎn)位、為園區現有建筑物視頻監控系統預留了光纖通道及相應的擴展接口，便于系統的擴展和二次開(kāi)發(fā)。如與已有系統改造的系統融合、增加攝像機點(diǎn)位、存儲容量擴展等，在增加過(guò)程中，不影響現有系統的運行。主要設備在后期使用中升級過(guò)程中，具有良好的向下兼容性，與其他符合國際標準的設備之間具備良好的兼容性，如控制軟件與PTZ攝像機的PTZ協(xié)議兼容等。

    結語(yǔ)

    數字化是視頻監控系統的發(fā)展方向，數字化的視頻監控系統平臺為系統的標準化、集成化發(fā)展提供了基礎條件，為用戶(hù)提供了豐富的管理功能。采用標準通信協(xié)議的產(chǎn)品使用戶(hù)的運行維護可以基本實(shí)現即插即用，有效地提高了系統的可靠性和可維護性。數字高清技術(shù)的應用在提高圖像質(zhì)量的基礎上，也使圖像數據的存儲、傳輸、圖像分析更加高效。以建筑物為單位的信息搜集、存儲單元為視頻監控系統更大范圍的應用管理提供了有效的手段。