智慧交通平台系统总体设计方案纯方案15页.docx
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智慧交通平台系统总体设计方案纯方案15页
1.系统总体设计
1.1.总体设计
1.1.1.系统逻辑架构
XX县平安城市系统工程采用统一构架方式，总体结构应满足高清图像、实时无延时传输的带宽需要以及网络安全的要求。
系统总体逻辑结构自下到上分为三部分，依次为：
数据资源、承载网络和支撑平台。
图系统逻辑架构示意图
●数据资源
在系统里，数据资源主要是各种接入整个管理系统的资源，包括社会面公共安全视频监控数据、城市出入口、重要道路的智能化治安卡口数据，以及公安其它数据（GIS系统数据、GPS系统数据、机动车辆信息库数据、被盗抢车辆信息库数据、三台合一接处警系统数据）。
通过构建一个视频专网进行传输。
在监控中心部署录像设备、存储设备等进行统一编码、存储。
●承载网络
数据承载网络主要负责将各种视频和报警相关的资源接入到业务处理平台内部，采用光纤网络、3G无线网络等各种不同的网络接入方式，将城区不同区域的监控资源和业务处理平台及市公安局、交警大队、各区县分局、各派出所用户连接起来使之共享互通。
●应用支撑平台
应用支撑平台一方面实现数据资源的切换控制和应用管理，主要负责视频信息和报警信息的集中管理和调度，是整个系统的资源调配、应用的核心。
另一方面主要实现视频信息的各种数字化应用。
实现包括治安卡口数据处理、单兵/车载系统数据处理、移动报警系统数据处理、固定报警系统数据处理、GIS系统整合、智能视频分析、系统管理与远程维护、业务系统整合等功能。
业务处理平台最终将各类数据资源处理为用户所需的信息供XX全市公安相关部门的用户使用。
●用户
用户指所有通过授权使用业务处理平台查阅或下载与自身业务相关信息的组织或人员，包括区县公安局各部门（刑侦、治安、技侦、缉毒、指挥中心、经侦、消防、网警、巡特警）、警务站以及政府部门。
1.1.2.系统两级架构
系统采用两级构架模式，监控中心为XX县公安局监控中心。
系统在XX县公安局视频专网部署视频综合管理平台，实现分级管理和联网应用。
视频专网中管理平台主要负责全市所有图像的汇聚，同时预留容量，后续可接入其他点位的监控与报警资源，并向公安信息网内图像传输数据。
公安信息网内的管理平台负责向上级领导部门上传视频资源，并与公安信息网内的其他业务系统对接，满足公安实战应用需求。
1、县局监控中心
XX县公安局监控中心是平安城市系统的核心部分，拥有整个系统的最高权限。
可实现全县视频图像信息点的图像调用和控制，包括视频信号的切换、控制和显示等主要功能，包括实时画面和录像资料的调用和控制，包括黑名单车辆的布控、交通违章车辆信息的记录等主要功能。
2、客户端
在县局机关、下属的各派出所和警务站设立以客户端为主的分控中心，通过远程用户登录到县公安局监控平台，从而实现管辖区域内视频图像信息的实时预览和调阅，或者经过县局指挥中心的授权，调看和共享辖区外特定区域、地点的实时画面和录像。
1.1.3.系统总体架构
XX平安城市系统总体架构融合了社会面公共安全视频监控子系统、智能化治安卡口子系统、GIS系统，在统一的综合应用管理平台上实现各种业务功能，并可通过安全边界接入平台实现与公安信息网内的业务系统（三台合一系统、机动车辆信息库、盗抢车辆信息库）数据交换、共享。
在此基础上形成四级应用（XX市公安局-县公安分局-派出所/警务站）。
三级应用：
1）派出所、警务站等基层所队设立平安城市系统管理平台客户端，管理辖区内的设备和客户端，并接受上级监控中心管理。
派出所、警务站等基层所队能与前端监控设备之间的双向语音对讲，不同基层所队之间的双向语音对讲，又能与上级监控中心之间可实现双向语音对讲。
2）在XX县公安局设立一级监控中心，实现全县所有监控资源的统一管理、用户权限管理、社会资源共享子平台建设与管理，“平时”作为平安城市系统监控中心，“战时”可转化为城市应急联动指挥场所，充分发挥统一指挥调度、整体协调联动的优势，满足城市公共安全的需求，并能够向市公安局上传所辖区域内的图像信息。
县公安局可以和下属的各级单位进行双向之间的语音对讲，与前端设备之间的双向语音对讲。
3）市公安局能够接受县公安分局的视频与报警信息，实现全区市监控资源的联网共享。
系统详细架构图
1.2.网络系统设计
XX平安城市系统利用XXXX的网络资源，建立数字化的视频信息传输交换平台，作为连接市县公安局、派出所二级传输基础网络，也是视频信息传输的骨干网络。
视频信息传输交换平台中选用TCP/IP协议作为主要网络协议，同时支持UDP和组播传输方式。
1.2.1.网络需求分析
XX平安城市系统项目新建XX个视频监控点，X个智能治安卡口监控点，整个系统平台规模达到了XXXX个左右视频监控点。
为保证所有的视音频数据传输，需要建设视频专网来承载所有前端设备采集的数据，并能够满足对所有视音频流量进行存储、转发、检索、回放以及上墙显示等操作的要求。
视频专用网络系统建设需要主要有如下几个方面：
●带宽需求分析
前端摄像机主要有130万和200万像素，130万视频图像传输码流为4Mbps，200万像素视频图像码流为8Mbps。
●视频专网传输平台需求分析
视频专网传输平台计划建成一个覆盖XX县公安局-派出所的二级网络平台，实现以县公安局为核心的互联互通的数据网络业务传输平台。
既能实现XX县公安局资源共享，又使其在整个业务传输平台上的各种应用如社会面公共安全视频监控子系统、智能化治安卡口子系统逻辑上相互独立。
●网络安全需求分析
本期项目新建视频专网，同时公安信息网内用户能够调看视频专网中的视频图像，因此要从以下几方面考虑网络的安全性：
1、视频专网与公共网之间的安全性，宜采用网络安全隔离设备；
2、视频专网与公安信息网之间的安全性，宜采用视频安全边界接入平台；
3、3G网络传输视音频数据至视频专网，至少宜采用防火墙进行隔离；
4、政府机关需要共享视频专网内视音频资源时，至少采用防火墙进行隔离；
5、网络关键设备应考虑冗余设计；
6、关键链路应考虑双链路冗余设计；
1.2.2.功能需求分析
信息共享功能：
视频专网传输平台应提供标准的、统一的信息表示和传输方式，提供一个基础的信息交换平台，实现视频专网内的视音频数据与政府职能单位内网各业务应用系统之间的互联互通和信息资源共享。
同时实现与社会单位视频监控资源之间的互联互通和资源共享。
管理功能：
视频专网是一个覆盖XX县公安局-派出所的庞大互联网络，地理位置分布比较远，且涉及到各种业务应用和各种设备、管理的范围层次不尽相同，需要建立统一的网络管理平台，实现设备和网络的性能管理、拓扑管理、流量管理、安全管理、统计管理、配置管理、分布管理和故障管理等，从而提高视专网的可管理性和可维护性。
1.3.网络系统设计原则
1、可扩展性原则
无论是网络的核心层、汇聚层还是接入层，都必须充分考虑网络结构的可扩展性，例如:
主干带宽、汇聚、边缘接入的扩展。
2、标准化、模块化设计
从网络设备的选型、网络结构的设计、路由策略的定制都需要考虑网络的开放性和灵活性。
标准化和模块化设计主要体现在各个层次节点的设计方面，采用模块化的方式，可以使网路呈现简单的模式，便于管理，也便于网络的扩展。
3、冗余设计
视频专网作为承载整个系统的基础网络平台，网络可靠性的重要程度不言而喻。
因而网络的冗余设计显得至关重要。
必须从网络的各个层次、各个环节考虑避免单点故障，才能保障网络正常运行，并且可以简化系统升级的复杂度。
1.4.网络总体设计
XX平安城市系统一期的传输网络，采用物理隔离的数字光纤网络，前端接入点的带宽每路不少于8M，治安卡口接入带宽不少于100M（根据需要可平滑扩容），汇聚到市公安局监控中心的链路采用双路由动态备份的万兆链路，分控中心的接入带宽为1000M，链路采用双路由动态备份，派出所及其他客户终端的接入带宽为100M。
简单网络结构图如下：
1.5.光纤网络建设
构架应用专网，以保证系统的稳定性。
从图像效果考虑，建议采用网络高清数字视频的方式传输。
从系统造价、系统结构的兼容性、扩容性及数字化、网络化、智能化的需求，考虑采用IP专用网络。
XX平安城市系统建设将根据实际情况进行相应的光纤网络建设，采用数字光纤传输网络便于在线平滑升级并保证图像效果。
1.6.网络设备部署
在XX县公安局中心机房配置千兆核心交换机。
视频监控产生的海量数据信息，设备的存储以及调取实时性要求高，数据流量大，建议县公安局中心机房内的存储设备直接与核心交换机相连，保证数据的及时传输。
本次项目中涉及大量的服务器，如管理服务器、数据库服务器、WEB服务器、流媒体服务器等，所有服务器全部连接至核心交换机。
指挥中心大厅通过部署一台接入交换机实现大屏幕电视墙的显示，一旦发生紧急情况，可以通过大屏幕电视墙直观的显示现场情况，领导可以根据现场情况作出具体应对策略。
为保障数据传输的通畅性，建议采用全千兆的接入交换机。
1.7.存储系统设计
1.7.1.存储技术简介
●存储技术概述
集中存储主要有以下几种方式：
DAS——即直接连接存储，采用SCSI和FC技术，将外置存储设备通过光纤链接，直接连接到一台计算机上，数据存储是整个服务器结构的一部分。
NAS——即网络附加存储，是一种专业的网络文件服务器，或称为网络直联存储设备，使用NFS或CIFS协议，通过TCP/IP进行文件级访问。
SAN——即存储区域网络，以数据存储为中心的专用存储网络，网络结构可伸缩，可实现存储设备和应用服务器之间数据块级的I/O数据访问。
按照所使用的协议和介质，SAN分为FC—SAN、IP—SAN、IB—SAN。
IP—SAN/NAS在SAN结构下使用的iSCSI协议，作为在IP网络上访问数据块级（Block-level）的新的InternetSCSI标准，在SAN和NAS之间架设了一道桥梁。
iSCSI最初是由Cisco和IBM两家公司发起的，之后提交给Internet工程任务组（IETF）将其标准化。
是融合NAS和SAN的技术。
是可在TCP/IP网络发送、接收Block（数据块）级数据的存储服务器。
各种存储系统的比较如下：
类型项目
DAS
NAS
FCSAN
IP—SAN
性能
高
低
高
高
可扩充性
低
低
高
高
周边设备
SCSI卡
以太网卡、以太网交换机
光纤通道卡、光纤通道交换机
以太网卡、以太网交换机
共享能力
低
高
高
高
价格
低
低
高
低
市场定位
中
低
高
中高
●IPSAN存储技术
IP-SAN，即基于IP以太网络的SAN存储架构，它使用iSCSI协议代替光纤通道（FC）协议来传输数据，IP-SAN架构不必使用昂贵的光纤网络、FC-HBA卡和光纤通道存储设备，而是使用IP以太网络、以太网卡和iSCSI存储设备。
因此，相比FC-SAN，IP-SAN存储架构要廉价的多。
与FC-SAN类似，IP-SAN也可以将存储设备分成一个或多个卷，并导出给前端应用客户端，客户端计算机可以对这些导过来的卷进行新建文件系统（格式化）操作。
客户端计算机对这些卷的访问方式为设备级的块访问，块级访问的特性决定了iSCSI数据访问的高I/O性能和传输低延迟。
IP-SAN继承了IP网络的优点：
实现弹性扩展的存储网络，能自适应应用的改变；
已经验证的传输设备保证运行的可靠性；
以太网从1G向10G及更高速过渡，只需通过简单的升级便可得到极大的性能提升，并保护投资；
IP跨长距离扩展能力，轻松实现远程数据复制和灾难恢复；
大量熟悉的网络技术和管理的人才减少培训和人力成本；
基于IP的存储最大贡献在于将存储网络集成到主流的数据通信领域中。
本方案即采取的是IPSAN/NVR的存储方案。
1.7.2.存储解决方案
该监控系统采用集中式存储，将所有数字图像数据实时地通过网络存储到一级监控中心的网络存储服务器。
集中式存储将图像统一存储、统一管理，增加了数据管理的便利性，统一的高性能海量存储设备提高了数据存储的安全性和可扩展性，数据可以方便地进行备份。
1.8.系统设计
1.8.1.系统设计目标
XX平安城市存储系统旨在建设一个可行的、先进的、成熟的、高可靠、高可用、易维护、高安全、高开放、高性能、灵活可扩展、易管理的存储平台，保证各监控应用系统高质量地提供连续稳定不间断的服务。
XX平安城市存储系统项目的建设中，作为核心基础设施的存储系统，应当达到以下主要目标：
要求在连续写环境下实现随机读的快速处理；
存储系统要求可靠性高,稳定性强,支持7*24小时不间断工作；
采用高性能高可靠性成熟的存储架构，同时满足视频数据存储空间需求；
系统方案设计适用于多台主机和存储系统连接,并且确保无单点故障；
系统可管理性强,管理方式简单,易操作,系统具有自动恢复功能,在断电后能够迅速重新启动；
实现监控中心核心业务的连续可用性和数据保护以及设备级的快速灾难恢复；
数据实现统一管理，针对重要的视频数据可进行快速备份恢复及数据归档和迁移管理；
支持在海量视频数据中的在线快速读取所需视频录像;
寻求性价比最佳的存储产品，降低总实施成本；
1.8.2.系统设计原则
视频监控的存储将采用集中存储备份的方式进行，前端摄像点采用网络摄像机系列，但前端不能进行全天24小时长时间存储，因此编码后的数据在本系统中采用集中存储的方式。
监控中心集中了前端所有的图像网络信号，要求7×24小时，30天实时存储数据。
本存储方案是为XX平安城市系统项目的需求而量身设计的。
设计方案中充分的考虑了计算系统对于存储系统高可靠、高性能、高可扩展性、易管理等多方面的需求，以确保方案的可行性、可操作性、可维护性以及未来的可扩展性。
由于计算存储系统中数据的产生、访问、分布上必定对存储系统的可靠性、可用性、高扩展性及可管理性上具有很高的要求。
因此，即将建设的存储系统应遵循以下原则：
●可用性原则
为了保证用户各监控应用系统高质量地提供连续稳定不间断的服务，因此其高可用性是本方案设计的基础之一，应综合考虑存储系统的7ｘ24高可访问性、避免整个系统无单点故障以及系统负载均衡等。
●扩展性原则
结合新世纪环球中心监控系统的实际情况，存储系统必须有强大的扩展性来满足其发展的要求，能够根据视频监控点的增加，扩展容量。
容量的扩展不影响现有的系统架构和业务应用。
●高可靠性和稳定性原则
作为所有的视频监控数据集中存储系统，必然要求系统支持高可靠性和稳定性。
因此所选用关键设备具备可靠性保护能力、容错能力、故障恢复能力。
所采用的存储架构必须经过多年的市场和用户考验。
●可维护性原则
为了有效、快捷的管理与维护，新世纪环球中心监控存储系统必须满足如下：
系统易于维护；系统应能够通过远程对设备进行管理和维护，包括实时监控、远程重起等；系统易于分析和测试、易于发现和定位故障，并通过相应的机制保证故障的隔离。
●开放性和兼容性原则
XX平安城市系统项目是一个大型监控系统，目前只用于图像监控方面，但后期的功能扩展要求存储系统必须要求有好的开放性以及兼容性，以满足系统之间的互连、互操作等要求；并按照国内外相关的技术标准与规范。
●安全性原则
XX监控系统作为治安管理监控的重要组成部分，其系统应保证系统的安全性；同时系统应具有基本的访病毒能力、防DoS攻击能力、具有安全报警能力。
●可管理性原则
XX平安城市系统项目存储系统的核心是数据存储，所以存储设备的数据分类和管理功能十分重要。
为了提高系统管理的效率、管理的安全性，存储系统必须有便于使用的存储管理工具，提供多种管理界面，如LED、WEB、RS232、中文图形化界面及CLI等多种方式；同时提供多样的预警、报警方式。
●存储管理服务器
在监控中心部署存储管理服务器，内嵌平台软件的网络存储管理服务软件，是针对大型网络监控系统环境的专用存储管理软件模块，实现远程所有图像的实时录像、报警录像、中心集中备份和事后检索查询服务，计划录像下支持补录。
支持DAS、NAS、SAN等多种存储方式，对于视频文件存储我们建议采用IPSAN存储方式。
网络存储服务器软件通过网络获取系统中所有视频源的信息，存储到大容量的存储设备中。
系统可以支持N台计算机组成的分布式集群存储结构。
在这些计算机的通讯底层是高性能通讯平台技术。
在正常运作的情况下，每一台存储计算机负责存储整个系统中的某些录像信息，全系统的图像将通过不同的存储服务器进行存储。
1.8.3.三层容错技术
系统提供两个个层次上的容错：
第一个层次上的容错是在整个集群都和图像源断开，不能进行实时录像。
这个时候通过计划和实际的录像执行情况进行补录，请参见录像计划和补录。
第二个层次的容错是在录像分包时，每一个录像文件结束和一个新的录像文件开始，系统都被冗余一部分数据，以保证没有任何图像帧丢失。
●录像计划和补录
每一个录像组可以具有自己的录像计划，录像的执行底层是计划和任务调度引擎。
每次录像过程中，系统都会纪录录像的执行时间，系统的维护服务器，根据预定计划和实际的执行情况的差异性，我们可以计算出需要补录的时间段。
补录系统将自动从合适的NVR下载缺少的录像信息。
当录像计划改变时，早先的计划将被纪录下来，系统能够自动辨别补录参照改变之前还是改变之后的计划。
●录像清理策略
当系统发现存储的容量超过系统规定的最高警戒线，将开始启动清理任务。
服务器将定时检查磁盘的情况，进行磁盘的清理、自动导出等功能。
系统提供集中清理策略，包括先进先出，最近访问，最多访问，以及保留优先权。
在先进先出的情况下，所有最先录制的图像数据将被删除。
而在最近访问策略中，越最近访问的录像资料将被保留越久，越多访问策略则考虑整个系统用户对资料的访问频度，访问的人越多，录像资料保留得越久。
在所有这些策略中，都可以定义保留优先级，如果某一通道的优先保留权越高，那么它的数据将被越后删除，并且系统可以定义保留的时间长度。
1.9.系统部署
本项目使用集中式部署存储系统，存储服务器统一部署于XX县公安局监控中心，根据本项目需求XX路视频监控保存30天，NVR/IPSAN对所有点位的数字视频图像进行存储，并采用RAID技术提高数据存储的可靠性。
对于治安卡口系统抓拍的图片信息，首先在前端嵌入式识别主机上进行保存，在前端与中心网络中断的情况下保证图片资料不丢失，当网络恢复时进行断点续传。
传回中心的图片资料保存在IPSAN中，根据本项目需求保存180天，计算得出需要X台IPSAN和XX块硬盘，并使用RAID技术提高数据存储的可靠性。
1.9.1.存储容量计算
单个通道24小时存储1天的计算公式∑（GB）＝码流大小（Mbps）÷8×3600秒×24小时×1天÷1024。
标清D1（704*576）格式
按2Mbps码流计算，存放1天的数据总容量2Mbps÷8×3600秒×24小时×（1天）÷1024＝21GB。
30天需要的容量∑（GB）＝21GB×30天＝525GB
高清720P（1280*720）格式
按4Mbps码流计算，存放1天的数据总量4Mbps÷8×3600秒×24小时×（1天）÷1024＝42GB
30天需要的容量∑（GB）＝42GB×30天＝1050GB
高清1080P（1920*1080P）格式
按8Mbps码流计算，存放1天的数据总量8Mbps÷8×3600秒×24小时×（1天）÷1024＝84.375GB
30天需要的容量∑（GB）＝84.375GB×30天＝2531GB≈2.47TB
图片存储容量计算
对500万一台摄像机而言：
一张图片按照0.6M计算,平均一天大约通过5000辆车，每条车道保存30天，则按照计算公式：
0.6M*5000*30/1024/1024=0.09T
对200万一台摄像机而言：
一张图片按照0.3M计算,平均一天大约通过5000辆车，则每条车道按照计算公式：
0.3M*5000*30/1024/1024=0.05T
1.9.2.存储设备配置
本期项目中需要存储的数据包括：
1、社会面公共安全视频监控子系统：
200万高清视频码流、130万高清视频码流、标清视频码流、案（事件）管理业务数据；
2、智能化高清卡口子系统：
卡口车辆抓拍图片、实时过车信息、全景摄像机视频码流；
1.9.3.社会面公共安全视频监控系统存储配备
高清200万统一按平均8M码流进行计算：
视频存储容量按30天计算，冗余1.1倍计算=84.375G/天×30×XXX台×1.1≈XXXXTB；
卡口全景相机共XX台：
48G/日*XX台*25日*冗余1.1倍≈XXXTB。
合计为XXXXTB。
1.9.4.智能化高清卡口子系统存储配备
200万车辆管控高清抓拍机输出照片文件平均大小为300K。
按单车道日均5000辆流量估算：
单车道卡口日均照片数据量为300K×5000辆×1车道＝1500000（K/日）≈1.43（G/日）。
本期建设X套智能化高清卡口子系统计算，共XX个车道，按存储6个月、冗余1.1倍计算。
卡口总数据量约为1.43G/日×XX车道×180日×1.1倍≈6.1TB。
1.9.5.存储空间总容量
本期项目各新建子系统存储空间容量如下：
社会面公共安全视频监控系统数据存储空间容量：
XXT；
智能化高清卡口子系统数据存储空间容量：
XXT；
单兵作战子系统数据存储空间容量：
XXT；
总存储容量：
XXT+XXT+XXT=XXT；
以16盘位的磁盘阵列（每盘位2T）计算，共需：
XXT÷32T＝XX台。
因此16盘位磁盘阵列共占用XX台。
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