某医院地处市区繁华路段，每日前来就诊的患者络绎不绝，也因此吸引了一些不法分子的目光，由于保卫部门人员有限，因此急需构建一套完善的安全防范系统来应对号贩子、医托、盗窃、诈骗等治安事件的取证，以技防为手段，配合人防、物防形成覆盖整个医院的安全防护网。
医院早期就认识到了安全防范系统的重要性，也建设了一套模拟安全防范系统，但由于技术的不断发展，网络数字摄像机的兴起，图像清晰度已经有了质的飞跃，为了进一步加强医院的安保工作，医院决定采用以百万像素网络摄像机为核心，依托数字化网络传输、综合平台管理、集中存储设备构建一套跨时代的数字高清安全防范系统。无论从图像清晰度、设备质量、系统构架、平台可操作性力争达到国内一流水平。
设计原则和设计思路
设计原则
按照招标文件要求整个视频监控系统应遵循“系统的可靠性、先进性、实用性、适用性、前瞻性、扩充性和兼容性”原则。
设计思路
根据医院实际情况，选用适合的监控设备，构建一套高性价比的安全防范系统。本系统前端包括210余支摄像机，分别为高清网络红外一体化摄像、高清枪式摄像机、网络高速球型摄像机等。视频信号通过内置的编码芯片，应用MPEG-4/H.264算法数字化，通过接入层交换机的千兆光链路上传到中心控制室，系统平台软件对整个系统内的摄像机、交换机、服务器、工作站、显示设备、UPS进行集中统一管理。
工程设计要点、难点分别为：
・ 百万像素摄像机的高码流对网络环境的要求；
・ 核心交换机的安全保护措施；
・ 供电系统的可扩展性；
・ 合理分配有限的磁盘容量，使重点部位满足30天录像时间；
・ 显示设备选择及其控制方式；
・ 各子系统的融合。
本工程进行布防的摄像机主要安装在医院公共区域、财务及现金交易处、核医学及药品库等高风险部位、各大楼主要出入口等位置。摄像机布防位置的选取直接影响到摄像机的监控质量以及监控能力，需因地制宜地进行设置。由于百万像素网络摄像机提供了比模拟摄像机更高的图像质量(分辨率高达1280×1024)，这意味着相同视野内目标的细节更清晰或者说可以监控更大的视野，在挂号大厅等场合可以完全用固定高清网络摄像机来替代模拟全方位摄像机，解决了后者的监控死角问题，为医院保卫部门及时发现可疑目标提供了便利。百万像素网络摄像机的录像质量与实时监控画面相同，大大提升了取证的图像分辨率，该系统已经多次为公安部门提供了清晰的犯罪嫌疑目标证据。尽管由于技术限制，该系统使用的网络摄像机最高画质时的帧率仅为8帧/秒，但足以保证提供某个场景的清晰图像，而且与报警联动的摄像机在报警触发时可以自动转换为720P实时录像，符合国家标准的要求。
而如果把摄像机比做系统的“眼睛”，那么传输部分则是系统“神经网络”，它负责传输系统所有的数据、信息等。网络系统更是如此，为了保证系统网络稳定，在各分区也就是汇聚层配置了百兆接入、千兆上传的汇聚层交换机，由于网络摄像机使用了PoE供电，大大节省了布线工作量，没有为本来就不富裕的医院管井增加很大压力，从而节省了投资。系统采用星型专用网络，中心配置华为6506双引擎双电源的核心级交换机，多业务板模块化设计使系统更加灵活，整个网络预留比例为50%以上，方便日后进行系统扩展。
系统管理平台功能强大，目前除视频监控、入侵报警功能外，还预留指挥调度系统接口，通过简单的系统升级即可成为优秀的手术教学、多方视讯会议系统。
所有控制、存储装置全部布置在中心控制室旁边设备机房内，值守人员只负责一般图像操作。即保证了系统只由专职人员维护，又避免了设备对值守人员的噪声、电磁污染。服务器的选择均为双冗余电源设计，中心设置高性能工作站。
监控中心设计应体现实用、美观、可操作性强以及符合人体工程学设计三大原则。
系统结构
系统在设计上完全遵循下一代网络(NGN)的分层、全开放的体系架构，形成一个开放的、完整的、标准化的软交换架构，实现业务控制与业务承载相互分离。系统采用基于IP网络的分布式部署结构，实现视频信号的全数字化传输、交换、存储、处理。
系统分为四层：应用接口层，业务控制层，业务承载层，媒体接入层、支撑服务层。应用接口层：用户界面显示、二次集成开发，实现应用的客户化，提供视频监控、视频会议、视频指挥调度、视频报警联动等应用。业务控制层：主要实现信令、控制信息交换、音视频流调度和系统管理等业务逻辑控制，如系统安全认证；用户端地址解析；用户级别和权限设置管理；设备接入控制；与周界门禁、防火防盗报警、环境数据采集、GIS、DSS、GPS等其他相业务系统交互控制综合集成。业务承载层：主要实现视频转发、设备代理、录像及回放、智能视频分析等基本视频服务。媒体接入层：主要实现音视频信号数字化、分组化，以便于在IP网络中传输。
主要设备选型
百万像素网络摄像机
本工程主要选用130万像素红外一体化摄像机，采用Micron 1/3″百万像素CMOS传感器和百万像素网络摄像机专用系统级芯片(SoC)，在分辨率高达1280×1024的情况下，系统级芯片技术使带宽占用依然保持在28K到3M可调。摄像机支持PoE供电，与模拟工程相比大大减少了施工难度，且扩容方便。
网络交换机
包括前端接入交换机和中心控制室核心交换机，为保证网络带宽，两者使用光纤连接构成二层交换专网，整个网路系统预留了至少50%的系统冗余。
根据摄像机数量配置接入层交换机，为了保证网络的稳定性，所有接入层交换机使用汇聚层交换机规格，同时支持PoE供电，可以为摄像机供电。通过光缆将其上传至中心核心交换机。
核心层负责进行视频流数据的快速交换、转发，是整网的核心，应具有较高的安全性和可扩展性。是一个高速的交换主干，为应用提供尽可能高的包交换速度，在这一层上应能提供安全过滤及抗攻击等特性。千兆核心层网络是整个系统稳定运行的保证。
核心交换机是整个神经网络的神经中枢，因此需要做冗余配置以保证系统的稳定性、安全性，同时也要考虑系统的性能价格比，经过论证配置了小型信息中心核心级交换机，为了保证系统的稳定性配置了双引擎、双冗余电源，而高达384Gbps的背板带宽保证了核心的网络吞吐量，完全可以承受210支百万像素摄像机8~12Mbps的码流。
同时核心交换机也充分考虑了业务扩展能力，不仅可以负载10G的业务板卡，同时还可在现有基础上扩展高达768G背板带宽以及更多业务板卡组合等功能。
中心控制室设备
主要包括综合视频交换机、流媒体转发服务器、录像服务器、磁盘阵列和工作站终端。
网络视频监控系统的核心控制设备-VC3综合视频交换机。其职能为处理整个系统平台内的信令流(包含控制信息、授权信息等)，是整个平台的管理服务器。
流媒体转发服务器承载了系统全部210支摄像机的数据流，因此为了分担单台服务器的负载，为系统配置了多台流媒体转发服务器，配置了基于英特尔至强核心的2U机架式服务器。
系统同样配置了多台录像服务器，外挂总存储容量为126T的直连磁盘阵列，完全可以满足系统重点部位录像30天的需求。磁盘阵列构建为RAID 5模式，保证硬盘损坏时录像数据可自动迁移至其他磁盘保存。
显示设备
整个系统以显示数字信号为主，故配置了专业液晶拼接屏(DID)构成的电视墙。
系统功能
整个系统那个能够实现的功能有以下几个方面。
・ 视频监控功能：单点监控、多点监控、多点交叉监控、监控语音对讲；
・ 视频报警联动：将现有报警主机接入到网络管理平台中，为此配置了专用报警服务器，即可实现本地报警同时在电视墙指定监视器上弹出报警画面，同时实现电子地图等功能；
・ 电视墙多画面显示功能：网络视频服务器，支持强大的电视墙显示功能；
・ 数字录音、录像功能：支持手动录像、定时录像、报警联动录像以及功能强大的查询检索功能；
・ 多种级别权限设置：用户权限管理规定了对其它各终端的三种权限：指挥权、监视权和控制权；系统进行配置时可以根据实际的隶属关系进行灵活的权限设置；发生争用时，级别不同的级别优先，级别相同的时间优先，通过综合视频交换机可以根据用户管理需求进行灵活的级别和权限设置，能够适用于各种管理方式。
系统技术指标
本系统采用高清摄像机，在医院环境环境下，技术要求应要达到以下标准。标准照度条件下,监视图像质量按“五级损伤标准”评定不低于四级；视频信号输出幅度1Vp-p±3dB，信噪比≥45dB，灰度≥8级；视频监控图像质量的水平分辨率：高清摄像机最大为1280×1024；回放分辨率高清摄像机最大1280×1024；单路显示基本帧率高清达到15帧/秒、普通摄像机达到25帧/秒；监控系统后备电源保证为主要设备供电1.5小时；录像信息7×24小时存储15天以上，重点目标保证存储至少为30天；系统操作延迟不高于300ms；系统设备7×24小时工作，平均无故障时间大于5000小时。
结语
在本项目中，根据某医院监控系统的现状和实际要求，建立监控专网，结合数字医院的整体要求，构建一个无盲点，高清全天候实时的全数字网络视频监控系统。同时系统兼顾未来应用和整合的需要，实现各个系统的互联互控、共享共用，形成覆盖医院全区域的全天候网络监控报警系统。(本文作者现为北京华科鸿泰智能系统工程有限责任公司总工程师)
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