銀行大廈監控系統設計探討

李智勇

（中機中聯工程有限公司建筑二所，重慶 400039）

0 前言

隨著社會的發展，人們對監控的需求越來越多。目前小區監控、商場監控及辦公樓監控等都是建筑必需的組成部分，有效保障了人身及財產安全[1]。

最早的監控系統是上世紀80年代第一代CCTV傳統閉路監控系統；第二代監控系統是DVR監控系統，即半模擬-半數字系統；第三代監控系統是全數字化的IP監控系統。監控系統隨著數字化的發展而發展，把數字化、智能化、網絡化融入監控系統中[2]。

目前第三代數字化IP視頻監控系統在許多方面也面臨著問題，如媒體分發、錄像存儲、并發調度、計費、分級、業務融合等。基于以上出現的問題，可預見未來的監控系統應該是解決上述問題后更加完美的系統。可以做到與其他視頻業務如IPTV進行視頻分發，分布式與中心式結合進行分類錄像存儲，考慮優先權限及分配機制下不沖突的并發調度，考慮全網不同運營支撐、用戶控制、內容分配、業務管理要求進行視頻監控分級控制，最后就是與其他業務融合，資源互通共享及交叉調用[3]。

1 監控系統的比較

監控系統最重要的設備就是攝像機，影響著監控成像效果。CCTV模擬閉路監控系統采用的是模擬攝像機，IP數字監控系統采用的是數字攝像機，兩者內部構成及原理差別很大。

模擬攝像機的前端通過隔行掃描感光器接受圖像使光信號轉換為模擬電信號，再通過A/D，D/A轉換及圖像處理，最后把信號調制成后端監控屏所需的標準視頻信號輸出。

數字攝像機的感光器和模擬攝像機不一樣，多數采用的是百萬像素或更大的CMOS等感光器，把進入攝像機的光信號轉換為數字信號，再通過壓縮及圖像處理，把數字信號通過數字網絡的方式傳輸到后端監控屏上。720P、1080P高清攝像機，比起模擬攝像機，大大提高了成像質量。但是數字攝像機尤其是高清攝像機的成本較高，隨著數字攝像機發展這么多年，成本也降低了不少，已逐漸接近于模擬攝像機成本。

模擬監控系統與數字監控系統采用的線纜和中繼設備不一樣。模擬監控系統線纜普遍采用的是一根SYV75-5同軸電纜作為視頻傳輸線加一根RVV2X1.0電源線。SYV75-5同軸電纜，即128編國標線，理論上可以傳輸500m，在實際工程設計中限制在300m內，一般200m內比較穩定，當超過200m時采用中繼器光端機或放大器，但現在一般都不用放大器了，再通過光端機用光纖傳輸至監控機房終端。無論模擬攝像機和數字攝像機，都可以有兩種供電方式，一種是采用24V直供，一種是220V帶適配器，前端轉換成24V，有的攝像機自帶適配器。球機需要24V電源，槍機需要12V電源。若采用直供方式，如果線路較長，考慮到衰竭，槍機需配13.6V電源。RVV2X1.0電源線在工程設計中傳輸距離控制在300m內。如果超過300m，可以加大線截面，采用RVV2X1.5電源線，其能傳輸400～500m遠，但從成本上考慮不合適。一般在工程中，超過300m，就采用第二種供電方式，用220V線纜傳輸到前端再適配器降壓。數字監控系統還有種供電方式，采用POE交換機通過UTP-5e超五類網線供電給數字攝像機，但POE交換機每個端口的電壓輸出只有16V左右，不能用于24V球機。數字監控系統視頻傳輸采用的是交換機加網線傳輸，從監控機房引出一根光纖到交換機上，從交換機引出UTP-5e超五類網線到數字攝像機，網線的傳輸距離較短，規范要求最大傳輸距離為90m，一般工程中80m內信號比較穩定。有云臺控制的攝像機，如戶外自動變焦的攝像機，需單獨的云臺控制線，戶外也可手動變焦，現場去調，就不需要控制線了。

模擬監控系統與數字監控系統的終端設備組成和功能也有很大的差別。模擬監控系統一般需要視頻分配器和矩陣主機上電視墻顯示，小系統沒必要用矩陣，直接上墻，幾百路的大系統才采用。矩陣主機輸入攝像頭數、視頻路數，輸出顯示電視個數。視頻分配器的作用是把視頻信號一分為二，一路給矩陣主機，一路給硬盤錄像機，模擬系統硬盤錄像機多為16路、2M的標清碼流，而數字系統高清720P,1080P分別為4M、8M碼流，顯然清晰度高于模擬系統，且模擬系統無分屏功能。IP數字監控系統采用的是雙碼流，可同時在4M的720P的大屏幕上和2M的D1的手機上顯示，或720P實時顯示，D1存儲，節約空間。第二代DVR監控系統不同之處，是DVR監控系統既用模擬系統的硬盤錄像機進行存儲，也能跟數字監控系統一樣進行畫面最大16分屏，但輪巡只能同一DVR輪巡，而數字監控系統可以隨意輪巡。數字監控系統的優點很多，可與其他安防系統聯動，如報警聯動，自動彈出報警點攝像機畫面，可加個視頻分析服務器，對室外攝像機越界、奔跑等常規分析，以及快速人臉識別尋找跟蹤等。數字監控系統還有個比較大的優點是數字化帶來的可擴展性。

通過簡單的比較得出，成本低、功能要求不高的小系統適合用模擬系統，經濟。但現今中大型小區監控建議還是采用小型IP監控系統比較經濟，雖然單個IP攝像機成本略高于模擬攝像機，終端設備交換機、服務器等成本略高于矩陣、視頻分配器等，但考慮到模擬采用SYV-75-5同軸電纜，成本在10元/m，而數字采用的網線價格就低多了，成本在3～4元/m，同軸電纜需單獨敷設管線，而網線可與電源線共管線，人工費用也減少了很多。若一個點位按60m線來計算，若有100多個監控點位，則成本已經低于模擬系統，且能享受到數字監控系統諸多的優點。

2 銀行大廈監控系統設計實例

本次設計的銀行大廈為大型辦公建筑，地上33層雙子塔，地下4層，總建筑面積約10萬方。考慮到銀行為金融行業，需按照金融行業安防標準進行設計，再加上銀行有其諸多特殊的總行要求、各部門要求，因此設計方案較一般大型辦公建筑有其特別之處。

首先銀行大廈要求做一整套的智能化設計，自然監控系統屬于智能化中的一個子系統，肯定采用的是IP監控系統，才能與其他智能化子系統進行聯動、資源共享等。然后因考慮到銀行大廈的特殊性，里面的財務安全特別重要，對安防的要求特別高，所以整個銀行大廈的監控系統采用了獨立的光纖系統，不與其他系統共用光纖，各層弱電間的交換機也是完全獨立的，謹防在不被允許的情況下，被其他系統或外來信號所干擾、侵入系統。而且視頻存儲服務器、視頻存儲擴展柜、數據管理服務器及流媒體轉發服務器等均放置于首層的安防監控室（保安室）內，沒有放在公用的網絡機房中。

除大廈周界、主出入口采用1080P高清攝像機外，其他室內大多采用720P高清攝像機，視頻標準：4CIF/25幀/2M碼流，720P/25幀/4M碼流，1080P/25幀/8M碼流，共計306個攝像機。

一層室外攝像機均加裝有防水罩或護板，用于防水。一層室外攝像機采用立桿3.5m安裝，位于大廈周界靠邊緣的四個角上，每個角均安裝有2臺成90°角的紅外一體槍機，構成4個面每個面均有2臺攝像機左右對著監控，形成對大廈的完全包圍。同時桿的位置做了詳細的考慮，最大限度地降低了對外界環境美觀的不良影響。若不立桿，而是在大廈墻上靠墻四周敷設，則攝像機太過顯眼，大大影響大廈的整體美觀。在實際工程設計中，一般室外攝像機多選用5～50mm鏡頭，現場調試焦距，完全覆蓋大廈周界監控的同時，也降低了采用云臺控制攝像機的成本。在設計中，室外攝像機需做防雷處理，本項目采用的是天線引下到地下2.5m一組五根鍍鋅管加扁鋼。室外攝像機用于傳輸視頻的網線及電源線埋地通過地下車庫交換機引入，且用鋼管共管敷設。交換機再通過4芯多模室內光纜引入1層保安室的光纜接入交換機。室外攝像機不同之處，可用于室外越界分析等常規分析功能，但越界分析需要一臺高性能的PC電腦，一臺PC最多只能同時做4路的視頻分析，本項目外界攝像機有8臺，故需2臺高性能PC作為視頻分析服務器，安裝于電視墻下面的機架式機柜中。

銀行大廈首層中央大廳空高有3層15m高，面積有1430m2，若采用一般的3～12mm室內720P攝像機能看清楚人臉的距離最多50m，故并不適用，因此中央大廳的監控采用了特殊的組合處理。正對門進門5m遠處，吊裝1臺寬動態攝像機，鏡頭采用3～8mm手動變焦自動光圈，3個門均設有1臺寬動態攝像機。 寬動態攝像機的作用是可用于光源變化大的場所，出入口的光源變化就比較大，里面的成像芯片不同于一般攝像機，可對光源的變化進行自我調整。通過寬動態攝像機對出入口進行了完全監控，再在中央大廳四角高度3.5m處靠墻支架安裝4臺鏡頭為4.7～94mm，20倍光學變焦的彩色快球攝像機，完全地對面積超大的中央大廳里面進行無死角監控。

銀行塔樓部分在端部設攝像機就比較容易保證無死角，每個走廊均設有720P室內攝像機，為保證監控人臉清晰度高，設計時凡超過30m處均又增加了一臺攝像機，電梯廳端部及樓梯間出入口處也均設有一臺攝像機。攝像機均采用UTP-5e網線傳輸視頻信號，接入本層或鄰層弱電間內交換機中，網線敷設長度均控制在90m內，與電源線共鋼管敷設。電源線在弱電間用UPS供電，再通過電源適配器轉換，整個大廈弱電間的監控UPS由首層保安室UPS引來。銀行塔樓是辦公區域的必經之處，其監控必須做到萬無一失，避免任何突發情況，因此也做了特殊的處理。塔樓走廊、電梯廳、樓梯間出入口處的攝像機與旁邊的照明系統進行了聯動控制，若出現異常情況，旁邊的照明系統迅速點亮所有燈源，特別是半夜燈亮的不多的情況，攝像機就能最清楚的看到異常情況。因為大廈有33層，所以13層和26層為避難層，也需要對其進行監控，若出事，可遠程監控避難層人的情況。

電梯監控因隨行電纜，網線容易被折斷，故不能用網線，只能用D1模擬攝像機，通過SYV-75-5同軸電纜接入機房層弱電間的16路編碼器，再接入交換機中，電梯攝像機的電源由電梯轎廂供電，同樣也是采用電源適配器由220V轉換成12V。不同之處是電梯電源線采用的是KVV2X1.5，而不是普通的RVV2X1.0。電梯內攝像機均不帶紅外，常亮。電梯監控有可采集出入電梯人員面貌的功能，并顯示層數、時間。

車庫的監控主要是對車道及人、車出入口及電梯口的監控，特別注意是車庫的攝像機方向是迎著車入車庫的方向，這樣比較容易監控到車的正面，同樣也是采用的720P槍機，間隔30m布置。而且盡量靠墻傾斜布置，這樣可監控到車位部分。而且攝像機角度范圍與鏡頭焦距成反比，攝像機距離與鏡頭焦距成正比。如鏡頭焦距3.6mm時，可看清20m遠，鏡頭焦距4mm時，可看清30m遠；50m處，鏡頭焦距12mm時能看清人臉，鏡頭焦距8mm時，只能看到人，看不清臉。故30m間隔布置時，鏡頭焦距調為4～8mm，角度大約60°，最為合適，監控車道的同時，可監控到車位。

在銀行大廈比較重要的設備機房里面也必須設有攝像監控，如電信機房、開閉所、配電房等，為了保障重要設備的丟失，以及可遠程監控設備房火災及事故停電情況，采用紅外一體式攝像機，與火災報警系統及樓控系統進行聯動，自動彈出設備房現場監控畫面。

大廈每層的數據管理間也有監控，是因為數據管理間里有綜合布線機柜，掌控著每層各部門所有數據、電話信息資料，若被人入侵，損失會很嚴重。銀行大廈還有其特殊的部門也需要24小時嚴加防范監控，如運營部清算中心機房、重要空白憑證機房、封閉制卡室、檔案室、銀行庫房、票據部等，還有評標室需要攝像機加拾音器，拾音器的音頻線直接接入槍機中。這些都體現了銀行的特殊性，監控需要特殊處理。

監控系統的終端監控設備均放在首層保安室內。終端監控設備大致結構：遠端攝像機均通過層交換機經光纖接入保安室交換機，視頻監控管理電腦及視頻存儲服務器、視頻存儲擴展柜、視頻管理服務器、數據管理服務器、流媒體轉發服務器接入保安室交換機，且電視墻通過VGA線接入解碼PC，解碼PC再通過網線接入此交換機。高性能的解碼PC電腦比解碼器性能更強，通常用于大型項目中，而解碼器為模擬系統至數字系統的過渡性產品。保安室交換機為千兆接入線速轉發能力的核心交換機，不至于造成傳輸數據擁堵丟失。存儲硬盤采用的3TB/個，因2TB和3TB的性價比差不多，用3TB還能節約硬盤空間，而監控方面4TB很少用，性價比低。銀行的特殊性，其存儲是按2個月進行一次清零，硬盤總容量為903TB，硬盤數量為301個，而且一個存儲服務器或擴展柜可以裝24個硬盤，一般一個存儲服務器配一個擴展柜成套配置，加上預留的容量，故一共有7套存儲服務器加擴展柜。視頻管理服務器、數據管理服務器、流媒體轉發服務器均自帶軟件。視頻管理服務器的作用是可以授權用戶在任意一臺終端PC或手機上對監控系統設備進行配置，智能調度和管理監控網絡中的各種資源，使可監控的范圍更廣，可容納的設備更多，同時具有更好的可擴展性和可管理性。當不在銀行大廈時，也能在家或在異地通過授權軟件用PC或手機對自己辦公室周邊或整個銀行大廈進行實時監控。數據管理服務器其實就是監控系統的數據庫，負責監控數據的查詢、更新、事務管理、索引、高速緩存、查詢優化、安全及多用戶存取控制等。流媒體轉發服務器主要是為多用戶同時訪問某一畫面時，提供組播和轉發的功能，采用組播流組播協議。

銀行大廈電視墻采用的是三星3X7，46寸的液晶拼接屏，有專門的視頻拼接處理器及拼接軟件，三星的液晶拼接屏間隙僅為5mm，1.5m遠處完全看不出有明顯的間隙，效果極佳。21臺46寸顯示器每臺可以最多做16路分屏，完全滿足306路視頻同時輸出的要求。同時可用PC軟件進行靈活排序，全網或部分視頻輪巡，報警視頻畫面自動彈出顯示，以及電子地圖顯示等，這些都是IP監控系統的優勢。

3 結論

目前設計的銀行大廈全數字化IP監控系統融合于智能化系統中，與其他系統分享資源、交互聯動，比起第一代模擬監控系統功能更多，安防效果也大大的提高了，但是還是存在許多不足的地方，在媒體分發、錄像存儲、并發調度、計費、分級、業務融合等方面都可以有改進發展的空間。隨著建筑智能化技術的發展，IP監控技術也會得到相應的發展[4]。

[1]劉富強.數字視頻監控系統及其應用[J].工礦自動化，2003（03）.

[2]小糯.淺談IP網絡視頻監控系統優勢及發展[J].網絡與信息，2009（04）：40.

[3]王杉.中國視頻監控現狀及未來發展趨勢[J].通訊世界.2009（09）.

[4]駱云志.視頻監控技術發展綜述[J].兵工自動化，2009.