对于一项运动赛事来说，无论在赛中还是赛后，保证赛事安全顺利和防止赛后事故发生，是十分必要的，而用于举办运动赛事的体育场馆更是如此。本文即以体育场馆视频监控解决方案的架构选型、方案设计及关键技术选择为主题进行展开。
体育场馆是为举办运动赛事而修建的大型建筑系统，在体育赛事举办的时候会有大量人群聚集，在赛后又将成为当地群众健身休闲的重要场所，体育场馆安防系统在保证体育赛事正常进行、赛事举办过程中的安全防范和应急指挥、赛后的场馆日常安防中起着巨大作用。
体育场馆安防系统一般包含视频监控、出入口门禁控制、入侵报警、电子巡查及车辆管理5大系统。其中视频监控系统是体育场馆安防系统中技术最复杂、实战中应用最多、投资占比最大的一部分，其投资约占安防系统整体投资的70%-80%左右。本文即以体育场馆视频监控解决方案的架构选型、方案设计及关键技术选择为主题，并对之进行展开。
视频监控技术发展概述
近年来，随着平安城市、大型园区、区域性联网监控等项目的大量建设，不断有新的厂家加入到安防系统的研发中来，由此也给视频监控技术带来了革命性的变化，新技术、新名词令人应接不暇。安防产品成本的进一步降低也推动了其在各个行业中的普及，全数字化视频监控系统从推出到成熟应用不过5年，从高清概念在国内的提出到实现应用也不过3年时间。
在视频监控领域，安防部件IT化、监控联网化、采集高清化、应用软件智能化成为主导该行业的四大趋势，在体育场馆视频监控的产品选型过程中，也应考虑这些大趋势。
监控部件IT化
现阶段的国内安防市场格局主要由4种力量构成，它们分别是：以光电技术见长的传统安防提供商、以数字化见长的数字化视频图像提供商、以网络化见长的IT、电信产品提供商、以整合见长的独立软件提供商。IT厂家的进入，迅速地让视频监控技术在标准化的网络世界里找到了坐标和方向。随着技术交流、产品竞争及人才的流动，这4类厂家不约而同地将原来仅在IT领域内使用的各种技术引入视频监控领域。
视频传输网络化
市级、省级乃至国家级的视频监控联网项目的大量涌现，在推动网络监控发展与成熟的同时，也让视频共享、信息挖掘成为可能。其技术趋势不但推动着纯网络监控解决方案的产生与发展，也有助于对传统方案中的产品进行网络化的改进。比如，很多数字矩阵带有网络接口，可以通过IP网络远程访问矩阵的图像。
视频采集高清化
广电领域定义的高清分辨率为720(1280×720)、1080(1920×1080)两种，采用16：9的图像比例。因为视频监控最终需要上监视器进行图像还原，所以安防监控领域基本采用这两种分辨率作为高清的分辨率标准。以1080分辨率为例，其分辨率是普通D1图像的5倍，在一些重要的场合，可以为用户提供高清晰的图像及宽阔的视野。
某大型场馆周界路段的监控抓图，采用了1080P的分辨率摄像机。因为分辨率的提升，其清晰度也大大提高，在抓图时可以清晰辨别车牌号码；由于采用16∶9的宽屏比例，其监控范围得到扩展，3个车道也只需一支枪机进行监控。
应用软件智能化
在视频监控领域存在着两类软件，一类是基础平台软件，通常由监控硬件厂商提供；另一类是应用软件，由独立的应用软件开发商根据用户需求进行定制开发。当前，应用软件智能化势不可挡，所提供的信息挖掘功能也将越来越丰富。
应用软件的智能化发展，将促进视频监控从以事后取证为主向事前预防与事后取证相结合转变，最终做到防患于未然。
禁区闯入告警、车牌识别、动态图像放大、关键目标识别等技术已经得到规模商用，并在全国出现不少成功案例。然而，智能识别软件由于耗费服务器硬件资源量大且采购成本较高，一般项目中仅在重点部位启用智能业务。
视频监控技术架构选型
体育场馆应用的视频监控系统，按架构可分为模数结合和全数字化两大类，在该领域模数结合方案模式较为固定；数字方式在近期也得到了大规模应用。系统据组网模式又可细分为硬盘录像机联网、数字化流媒体转发和IP智能监控架构三类。
模数结合方案
如图1所示，模数结合采用集中式、非共享的组网方式，视频信号通过视频线或者光缆传输到监控机房，再通过矩阵完成视频上墙，之后通过硬盘录像机完成视频的编码和存储，同时给网络用户提供远程浏览图像。在由多个体育馆组成的体育馆群或者有多个监控中心的大型体育馆，矩阵可以通过级联方式进行联网，从而完成整体图像的调度。
模数结合模式的最大优势是实时图像调度的快速性及模拟图像上墙的良好效果，这得益于其采用非共享的组网模式及非压缩的传输模式。当然，采用这种组网模式也会带来一些副作用，如耗费光纤资源、资源共享性差。模数结合模式的瓶颈主要还在硬盘录像机，硬盘录像机集视频编码、解码、存储、管理于一体，造成其图像质量、网络特性均不佳。从长远来看，高清视频将是未来监控的主轴，而模拟方案对高清系统的支持代价非常大，典型的单路1080P图像通过SDI接口无损传输需要1.5G左右的带宽。
硬盘录像机联网方案
如图2所示，将视频信号汇聚到弱电间，通过硬盘录像机将图像数字化后传输到网络中，再由后台的管理服务器进行统一管理及流媒体转发，最后对部分重要图像进行转存，通过客户端软件进行视频的点播和回放。由于硬盘录像机的性能限制，其图像清晰度、系统响应速度、录像可靠性都处于较低水平。不过，这是现阶段最便宜的解决方案，推荐在资金不充裕或某些小型场馆中使用。
数字化流媒体转发方案
该方案是对硬盘录像机联网方案的改进，在弱电间使用编码器代替了硬盘录像机，在中心机房使用流媒体服务器做实时视频的转发和视频图像的转存，在指挥中心通过硬件解码器上电视墙，通过软件客户端进行图像回放。
编码器只具备视频编码功能，而视频解码、视频存储等功能分配到后台的解码器和磁盘阵列中，单一的功能定位使得压缩图像的清晰度、响应速度都得以提高。
该方案依赖流媒体服务器的转发和转存功能，流媒体服务软件成为了系统的瓶颈。在实际应用中会发现，采用该方案的系统对摄像头操控的响应速度和模拟矩阵方案相比有很大差距。
IP智能监控架构方案
如图3所示，通过IP摄像头接入弱电间的交换机，或者将模拟摄像机通过模拟线接入弱电间的编码器再汇集到交换机中。在后台采用管理平台统一管理，通过硬件解码器上电视墙，通过磁盘阵列进行数据统一存储。IP智能监控架构方案是对全数字化流媒体转发方案的优化和改进，与流媒体方案的最大区别是在视频专网中取消了流媒体服务器，实时码流通过交换机组播协议来做复制和转发，存储码流通由编码器直接写入存储中。
IP智能监控架构架构方案的性能与模拟方案最为接近，能够保证系统端到端小于300ms的延迟效果。
体育场馆IP智能监控架构监控典型技术方案
数字化方案代表了技术发展方向，同时IP智能监控架构架构方案在众多数字化方案中的技术优势明显。下面将介绍数字IP智能监控架构方案的典型组网。
摄像头可通过多种方式进行接入。其中，价格最低的组网方式是将多路编码器放在弱电间，通过将模拟摄像机信号接入编码器中；在某些较为孤立的室外监控点，根据实际情况采用单路D1编码器、高清摄像机+高清编码器、高清IPC等方式接入，使用光缆传输接入网络中；如果在室外环境下部署摄像头的数量较多，可以考虑采用串行以太网接入，通过一根光缆串接多个摄像头信号。
数字化系统最大的优势在于视频的传输和信息的共享，图5描述了典型的多场馆联网传输模型。体育场馆内部采用接入交换机、汇聚交换机两层扁平化组网，各体育场馆到主体育场之间采用双上行光缆互联，总监控中心设置在主体育场，可以调度整网视频监控资源。
在监控中心机房部署核心交换机、视频管理平台、磁盘阵列，构成视频监控的核心部分；在指挥大厅部署硬件解码器、电视墙、管理控制台、软件客户端，构成监控的视频应用环节。
在完成视频监控自身系统的设计后，还需要考虑与出入口门禁控制、入侵报警、电子巡查等周边系统的联动。如图6所示，电子巡查及车辆管理平台、报警管理平台、门禁管理平台单独管理下属系统，同时这三个平台通过视频监控系统的告警接口，将相关信息传送给视频监控管理平台，完成告警联动，比如当告警主机接收到告警信号，可以将该信号传送给视频监控平台，视频监控系统可以完成图像弹出、摄像头控制等联动动作。
视频监控系统通过SDK函数，将视频信号提供给智能分析软件，进一步进行信息挖掘，提供图像智能业务。同时在有条件的地方，可以引入一家第三方软件提供商，对安防系统做整合，在同一界面下调度到所有资源，此外，可以根据用户需求定制化开发一些特殊功能。
IP监控关键技术选择探讨
模拟摄像机还是数字摄像机
在体育场所系统中，前端既可用摄像机+编码器模式组网，也可直接部署IPCamera，这两种模式各有好处且都存在不足之处。IPCamera部署简单，一根以太网线即可完成视频传输、云台控制、设备供电(需要增加PoE供电模块)。由于IPCamera的集成度高，其可维护性较编码器模式差，在现阶段，高清IP球机的散热存在一定问题。
在价格方面，由于D1分辨率的模拟摄像机和多路编码器产品已经极为成熟，在D1分辨率下，IPCamera价格相对较高；在高清分辨率下，由于没有出现多路高清编码器，IPCamera的价格更有优势。
考虑到现在实际情况，建议在D1分辨率下采用模拟摄像机+多路编码器，高清枪机采用IPCamera，高清球机组网采用高清球形摄像机+编码方式。
D1还是高清
由于现阶段高清解决方案价格相对较高，单路图像占用网络资源大，占用磁盘阵列空间较高，建议只在体育场馆外部道路、场馆出入口、人群大量聚集区采用高清摄像机。在大多数室外场所采用D1分辨率，在室内场所，根据实际情况采用CIF或者D1分辨率的设备。
硬盘录像机存储还是磁盘阵列存储
硬盘录像机带硬盘接口，视频监控图像可以存储在前端；而编码器方案则通过网络传输，存储于后端的磁盘阵列中。
磁盘阵列放在监控机房，外部环境相对较好，且磁盘阵列支持多网口备份、RAID5保护、热备盘、关键数据磁盘阵列间备份等技术，可以做到硬盘损坏、部分网络中断不丢失图像，不影响系统运行。所以在预算允许的情况下，应该尽量采用磁盘阵列集中存储的方案。
共享网络还是专用网络
在传统组网方案中，视频监控、门禁、报警、电子巡查系统等系统都是独立组网的，在过渡到数字化方案后，如果还是通过各系统建专网，不但成本高，而且体现不出网络化、数字化融合的优势。
建议视频监控、门禁、报警、电子巡查系统共享一张物理网络，并通过VLAN、ACL等手段实现业务隔离，共享组网。当然考虑到业务的安全性，该网络必须与Internet进行物理隔离。
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