以太网联网矩阵在江苏省南京奥体中心的应用

时间:2009-12-24 来源:英飞拓 点击:4486次

基于市场需求与技术发展的日益变化,安防产业也日新月异,呈突飞猛进之状。正是这种先进的数字化技术给传统的模拟 监控带来了新的技术革命,预示着监控数字化时代已来临。

作为 CCTV 系统的核心――矩阵切换控制器的数字化也势在必行。当然,基于模拟摄像机的市场应用现状,全数字化也不 是一朝一夕所能改变的,于是矩阵通讯数字化建设也就率先进行。

矩阵如果继续采用过去的单机串口对点的连接方式,将会使布线和信号传输任务变得十分艰巨,工程质量和技术指标不太 容易得到确保,而且也越来越不能满足这种功能扩展的迫切需要。另外,对于日后的检查维护来讲,也是一件很艰难的事。这 从一个方面反映了出传统的模拟CCTV 系统结构在大规模应用时呈现出的缺点,甚至可以说已经有些不能适应大型监控系统的 特殊要求,需要对其进行变革,需要对核心设备――视频矩阵系统的现有功能进行拓展。这样,TCP/IP 联网型矩阵系统也就应 运而生了。

TCP/IP 联网矩阵主要解决了传统RS232(RS485)联网效率低与联网太复杂的问题,让矩阵的大型联网变得更加简单而高 效。基于以太网的这种共享特性,矩阵引入这一技术将发挥更加突出的作用。 当前,随着不同的监控系统的不同管理要求,大型系统的多级控制越来越重要,而TCP/IP 网络矩阵正好满足这一需要。如 高速公路、体育场馆、治安监控、监狱等大型社区的“先分区后集中”的多级监控管理模式正是市场应用需求所在,它的基本 管理结构如下图所示:

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按照这种管理思想,三级区域中心拥有自已的小范围监控系统,各三级区域相互独立互不关系;基于管理权限,二级区域 中心在监控本地的同时,需要对所管辖的三级中心进行监督管理,各二级区域又是相互独立互不关系的;一级管理中心拥有管 理的最高权限,它的主要职能就对下边的二级中心和三级中心各自监管的范围进行监管,发挥出该套联网系统的最大作用来, 以达到监督和监控的双重管理目的。

江苏省某大型体育中心就是基于这种管理的需要,建设了一套较有自己管理特色的 CCTV 系统。

该体育中心闭路监控系统范围包括:体育场、体育馆、网球中心、游泳馆、科技中心(总控室)。所有单体建筑内系统实现 独立运行,但可通过专用网络与管理软件将设在科技中心的总控室中心矩阵与各场馆的闭路电视监控系统分控中心矩阵联网, 实现总控室对各单体建筑的闭路电视监控系统实施自动化监控管理。

本方案中矩阵实现联网的方法是,首先把整个监控区域划分成若干块,每块放置一台视频矩阵主机,用来负责切换和控制 块内的摄像机、报警器和录像机等,然后再把总控室的视频矩阵定义为中心主控矩阵,我们也可以称之为“一级矩阵”,把其它 块内的矩阵主机定义分控矩阵,相应也叫做“二级系统”。最后分别取一、二级的矩阵若干路视频输出进行必要的交叉连接,即 一级矩阵主机的输出可以连接到二级矩阵主机的输入端,二级矩阵的输出也可以连接到一级矩阵主机的输入端。各主机系统后面板具有以太网接口,可以直接连接到以太网上,各控室的多媒体软件就可以通过以太网发送控制指令并以中心矩阵为中介进 行相互控制。

以下为它的 CCTV 系统示意图:

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它的管理思想主要体现在二级管理上,在必要时通过软件授权进行三级联网调用,即可在任一场馆的 CCTV 系统上联网调 用其它场馆的所有图像并进行控制。

以科技中心为二级主控,通过网络与其它场馆矩阵进行TCP/IP 联网控制,为充分保证联网调用监控图像的实时性,特采用 光端机进行视频联网传输。

周边四场馆各上传 4 路视频至二级中心矩阵,因此在二级主控科技中心可同时向下级调用四个场馆的16 路视频图像,并且 能够进行PTZ 控制。

二级主控科技中心下传 8 路视频分配给周边四个场馆,那么,周边每个场馆矩阵主机可同时向上级调用二级主控科技中心 的二路视频图像,并可以进行PTZ 控制。

基于该体育馆的管理模式与要求,三级控制必须通过授权软件权限才能实施,即在配置的多媒体电脑上,利用网络矩阵配 套的控制软件的高级用户权限可以联网调用其它场馆的任一前端摄像机,并进行PTZ 控制。如,在电子地图上直接点击设置好 的远端任一摄像机图标,就可在相应的监示器上显示和控制。

各场馆监控系统如下所示:

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其主要功能:

●具有成组切换、通用巡视、自动启动巡视/序列、监视器单独巡视等功能;

●屏幕显示:中(英)文视频输入标题、日期、时间、系统状态等

●系统的画面切换能够任意编程设定权限,限制监视区域,屏幕显示具有用户在画面上叠加系统信息、日期、时间、摄像机号码、文字说明等多种显示格式,可隐藏,可显示,字符格式、亮度等可调整; 

●具有以太网接口,可将总控室中心矩阵与各场馆分控中心的矩阵联网,实现集中控制。

●作为接入网络的各个矩阵主机可执行本地和远程视频切换操作。

●对用户编程数据等最少可存储 5 年。

●视频报警系统具有画面定格和多路报警显示功能,能任意设定视频报警区域

●报警具有多种显示、确认方式,报警联动方式可预编程,能够在报警时预置相应的前端设备进行相应的动作,报警状态 能有多种输出方式。

●具有相当的安全性,支持键盘多口令输入,多个分系统之间具有优先级操作,可通过编程限制某些分系统对特定监控点 的操作或监视;

●高可靠性系统

  双 CPU 备份功能

   模块化设计,各种模块板可在线插拔(在维护过程中无需断电)

●安装和维护方便
   系统操作环境为 Windows。
   高级自诊断功能,视频丢失报警提示,指示灯判断。
●操作简单
   采用图形用户界面软件
   友好的用户三维操作控制台
●开放的系统结构
通过 TCP/IP 或RS232C 可与报警系统或建筑管理系统集成
干节点 NO/NC 输入,报警输出
●区域划分
   控制器与区域
   通过一台控制器只属于某一个区域,并不能进入其他的区域。只有管理员可以进入不同的区域。
   控制器与监视器
   可以限制某一台控制器所选择监视器范围
   控制器与摄像机图像观看
   可以限制某一台控制器选择对某些摄像机控制
   控制器与群组切换
   可以限制在某一台控制器上调出的群组切换
   控制器与报警
   可以限制在某一台控制器上控制的报警
   操作员与控制器
   可以限制操作员所登录的控制器
   监视器与摄像机
   限制在某一台监视器上可显示的摄像机图像
●优先权
   操作员
   每一个操作员都有其优先权。当两个操作员同时对某一台摄像机或监视器进行控制时,只有优先权高的操作员能够进行操 作。
   控制器
   每一个控制器都有其优先权。当两个控制器同时对某一台摄像机进行操作时,只有优先权高的控制器可以进行操作。
   报警
   每一个报警都有其优先权。当某一个操作员选择一台正在显示报警画面的监视器时,报警和操作员的优先权都会影响操作 的可能性。
●自动顺序切换
   单步切换方式
   使用控制键盘可将任意一路视频信号切换到主监视器上;
   顺序切换方式
   使用控制键盘编制的顺序切换方式,将系统中若干视频输入信号编为一个程序,程序运行时,有关画面可按设定时间,在 主监视器轮流顺序或逆顺序滚动;
   分组切换方式
   使用控制键盘编制的分组切换方式,将几台摄像机为一组,顺序将若干组编为一个程序,程序运行时,各组画面同步按设定时间,在一组监视器上轮流顺序或逆顺序滚动。
   定时事件
   可以通过定时程序设定巡回切换和群组切换的起动时间。
●报警(报警源)
   可以使用三种报警源
   通过单同轴电缆通信传递从前端摄像机产生的报警信号
   终端输入,可选择 NO/NC
   通过Ethernet、RS232(或RS 485)传送的外界系统报警信号,如防火系统、出入口控制系统、入侵探测系统等。
●报警(报警激活)
   目标监视器
        一个或多个监视器能被设置成报警目标监视器
       多个激活的报警可以在目标监视器上显示出来
       每一台监视器能同时被设置成一个以上的目标监视器
   报警优先权
        每一个报警都有一个优先权
        当一个报警被激活到一个操作者当前所选择的监视器上时,报警和操作优先权决定了该报警是否被显示
   定点
        单独一台报警摄像机图像被显示在目标监视器上。当多个报警到达时,第 1 个报警摄像机被显示到特定的监视器上而其它 的隐藏起来,你可以手动转换到第2 个或以后的摄像机上,这些摄像机是按顺序显示的。
   多处定点
        多个报警摄像机图像被显示到目标监视器上。
   循环
在报警条件下的多个摄像机图像按顺序显示到一台目标监视器上。
●报警(布防和撤防)
   布防
   系统布防后,报警输入单元处于预接收报警信号状态
   撤防
   报警输入单元接收到一个报警信号后,它通过撤防中止报警信号的接收。
●报警(报警应答模式)
   手动应答
   立即应答
        在此模式中,一旦有报警信号输入,系统立即产生报警,立即报警模式的防区不能手动触发。
   延迟应答
       在此模式中,当接受到报警输入信号时,不立即产生报警,而是经过预先设定的报警延迟时间(如20 秒)后,再产生报警, 设为延迟报警的防区不能手动方式触发。
●报警(报警输入和输出)
        外界系统,例如出入口控制系统和入侵探测系统,可以接收来自摄像机运动探测器或接入矩阵切换系统的报警信号, 外界系统通过报警模式的界面可以控制矩阵切换系统,出入口控制系产生事件可以激活一种报警模式
        支持三种类型的界面:RS-232C、Ethernet 和Digital I/O(干节点)
●软件联网控制,不同的用户权限拥有不同的联网调用范围,电子地图报警提示,虚拟操纵键盘控制,图标设置控制,事 件记录保存。

       其CCTV 联网系统示意图:

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五个独立的体育场馆。

各场馆视频矩阵之间的视频传输通过光纤实现。

各主机系统后面板具有以太网接口,可以直接连接到以太网上,通过键盘实现本地、二级(各场馆控制中心→总控中心,总控中心→各场馆控制中心)的图像控制。并能将该图像在任意矩阵控制主机的输出端显示或记录,总控中心屏幕墙可同时显示各二级矩阵上传的四路视频信号(共16 路),各场馆的控制中心屏幕墙可同时显示总控中心下传的二路视频信号。

各控制室的多媒体软件可以通过以太网发送控制指令,通过鼠标控制本地、二级的视频矩阵及云台镜头动作,并在电脑上提供图像显示。或通过权限设置(仅有一个最高操作权限) 各控制中心的多媒体软件可实现以总控中心的中心节点为中介的各个节点间的三级控制(场馆控制中心→场馆控制中心), 包括系统编程、视音频切换、调用预置点、摄像机云台镜头和辅助开关控制矩阵主机具有多种外部接口(以太网、RS-232C 等),并完全开放TCP/IP、串行接口的通信协议,可与其它系统(如报警、门禁及内部通讯等)的通信和系统集成。

系统节点可扩展容量为64 个,联网级为64级

提供报警接口,实现与报警系统的硬连接,即有报警信号触发,即可在中心监视器上调出相关图像,报警信号可通过网络矩阵联网传输显示。

联网后,联网操作也非常简单。在主控键盘上,调用本地矩阵需要选择(MONITOR 键)显示器和(CAMERA 键)摄像机,完成监控切换,可用三维摇杆进行PTZ 控制。调用远程矩阵各前端摄像机时,只需输入数字站点号,按一个SITE 键,即可完成远程切换与控制。操作非常简捷。

总体来讲,基于TCP/IP 的以太网联网矩阵的应用,大型监控系统的实施变得更简单实用,而监控效果也会更好,数字矩阵由于技术还不成熟,尤其是数字压缩技术水平还不高,使用数字化处理后不但图像质量下降,数据量也非常大,而且有延时,监控实时效果不好,如果通过网络传输,必然令网络负荷过于沉重而容易导致网络崩溃。

使用这种以太网联网CCTV 矩阵系统,扩容方便,操作也简单。通过多台矩阵联网能实现多级控制,尤其适用于多个分控中心和一个中央控制中心的管理模式。另外,使用以太网CCTV 系统如果需要增加视频上网功能,只要简单的添加视频服务器的矩阵CPU 就能实现,相对成本和日后维护成本都比较低,且容易实施。