监控方案.docx

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监控方案

白银市西区中学

校园安全监控系统

建

设

方

案

兰州华陇理工科技有限公司

1引言

1.1概述

在人类社会即将进入信息化社会的今天，电信网络和计算机网络的发展极大地改变着全社会人们的生活方式，而人们生活方式的改变又反过来对计算机网络和电信网络的服务能力提出了更高的要求。

随着科技的日新月异，视频监控市场也得到了飞速发展。

视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于许多场合。

近年来，随着互联网的大范围普及，以及计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控技术也有长足的发展。

视频监控已经渗透到教育、政府、娱乐场所、医院、酒店、运动场馆、城市治安等多种领域。

在中国，安防行业经过近二十年的发展，技术和产品性能上基本达到发达国家水平，作为安防系统中的一项重要子系统——视频监控系统，已经从最初的特殊行业的模拟监控发展到现在的数字化监控，从起初基于本地的小规模监控发展到今天基于网络的大型远程监控系统。

计算机系统的应用普及、网络通讯技术、图像压缩处理技术以及传输技术的快速发展，使得安全技术防范行业能够采用最新的计算机、通讯和图像处理技术，利用计算机网络传输数字图像，可为实现远程图像监控及联网报警系统提供高效可行而且价格低廉的解决方案。

我们知道一个典型的传统视频监控系统一般由前端，中端和后端三部分组成，完成图像的采集，传输，显示，控制和记录五大功能，随着通信技术的发展及网络传输的普及,新型的数字监控系统将不仅具有以上五种功能,将结合其他信息安全系统,实现全方位、立体化、网络化、智能化的纵深监控防护体系,与报警系统、探测系统、控制系统、远程传输网络形成一个完善的大型网络化监控系统。

相对传统的模拟视频监控技术和DVR视频监控技术，网络视频监控技术拥有独特的技术优势：

网络化规模化、高可靠性高安全性、使用简便性、业务功能强大、管理功能强大、可扩展性好等等。

网络视频监控已经应用于电信运营商、公安、军队、政府、金融、教育、工业厂矿、企业等各个行业。

网络视频监控是视频监控技术发展的方向，是未来视频监控的趋势。

1.2视频监控技术简介

1.2.1视频监控技术的发展

视频监控系统一直是监控领域中的热点，它以直观、方便、信息内容丰富而在各个行业得到广泛应用，视频监控系统的发展与电子、通信的发展息息相关，就其发展的阶段看，主要经历了以下三个阶段：

第一代基于模拟传输的视频监控系统（VCR为中心）

视频监控系统最早的应用方案是采用模拟信号在电缆或光纤中传输，然后再集中监控和录像等。

这种基于模拟图像的视频监控系统从电视机、摄像机诞生的那天，就已经诞生。

其视频监控系统主要由摄像机、视频切换矩阵、监视器、录像机等组成，通过视频线、控制线连接，主要用于安保、生产管理场合。

其特点是模拟视频信号传输，传输距离有限，安全性较差，监控方式单一。

其特点是以VCR（VideoCassetteRecorder,盒式磁带录像机）为中心。

第二代基于PC机或工控机的板卡式视频监控系统（DVR为中心）

视频采集压缩技术的进步使得基于计算机的板卡式视频监控系统成为可能，PC机的普及也推动了此类技术的发展。

这类视频监控系统主要由摄像机、各类采集设备、PC机/工控机、采集卡、视频压缩卡、通信接口卡、PC监控设备、录像机（模拟或数码）等组成，依赖于通信网络构成整个视频监控系统。

采用计算机作为硬件平台，WINDOWS操作系统+应用软件方式来实现。

该产品集图像采集、图像压缩、图像解压、图像监控与控制、图像点播、系统管理于一体，如果某部件（硬件或软件）发生故障，那么整个系统都功亏一篑，无论PC机还是工控机，都比较容易死机，不易于7×24小时不间断使用；Windows操作系统作为一个普通个人用操作系统，现在面临着系统极其不稳定，安全漏洞太多，容易被黑客利用等问题。

另外这种方式存在功耗大、环境适应能力、联网能力差等缺点，其特点是以DVR（DigitalVideoRecorder,数字视频录像机或数字硬盘录像机）为中心。

第三代基于嵌入式的网络视频监控系统（MCU为中心）

第三代视频监控领域，集中了多媒体技术、数字图像处理及远程网络传输等最新技术，它是大型的,分散的地理区域监控系统的最佳选择，它正以无可比拟的绝对优势取代着前两代监控系统。

第三代视频监控技术不仅仅在可解决图像传输、远程控制、现场信号采集等监控功能，还可提供高质量的监控图像和便捷的监控方式。

它一般基于TCP/IP架构，符合通信网的发展趋势。

嵌入式系统所有硬件软件全都采用专业设计、具备专业的制造工艺。

在编解码方面，采用专用的高速DSP处理芯片，系统软件采用稳定性最高的实时专用操作系统，因此具有功能最强大、可靠性最高、功耗小、环境适应能力强、软件的扩展升级方便等优点，具有非常广泛而灵活的应用。

其特点是以MCU（MultipointControlUnit）为中心。

1.2.2网络视频监控技术的特点

网络视频监控技术为当前最新的监控技术，它基于TCP/IP通信网，集中了多媒体技术、数字图像处理及远程网络传输等最新技术，可以提供清晰流畅的视频监控图像效果。

相对传统的模拟监控和DVR方式的监控，网络视频监控具备无可比拟的优势，主要体现在以下几个方面：

1、网络化监控：

通过IP网络真正做到任何时间、从任何地点、对任何现场进行实时监控；可充分利于IP网络的优势，实现大规模、大范围、全方位监控；

2、网络化存储：

系统可以实现本地、远程的录像存储及录像查询和回放；

3、高可靠性、安全性：

系统采用的视频编码器、网络摄像机、视频解码器、监控平台均嵌入式系统设计，具备极高的稳定性、可靠性，无需专人管理，利用构建无人值守的监控系统；

3、优异的图像质量：

系统采用先进的MPEG-4/H.264等视频编码算法，可实现清晰流畅的图像效果，实时性好；

4、操作管理简单：

系统具备良好的用户界面，采用C/S或B/S架构，操作使用非常简单；

5、业务功能强大：

系统为用户提供了灵活的监控画面选择,电子地图使用，对云台、变焦的行控制，预置位和镜头的轮巡，以及实现图像抓拍、录像和录像回放、报警和报警联动功能；

6、系统信息安全性高：

充分利用防火墙/VPN、加密、权限管理、安全认证、实时时钟等技术，保证监控系统和录像资料不被越权使用和破坏；

7、有效利用带宽：

监控视频流可随时调整，具备带宽自适应能力，可充分利用通信网络，根据网络带宽视频流可自动调节，系统可以在现有的任何网络中完成各种监控功能；

8、设备的分级、分组管理：

强大的分级、分组功能可将摄像机、视频编码器、报警设备等前端设备根据监控地点和管理需要编成不同区域和工作组，区域可以分级（分层）。

每个工作组可分配数个前端设备，同一个前端设备可同时分配在不同的工作组中；

9、用户的分级、分组管理：

根据管理需要可将用户划分成不同级别，最上层是超级管理员。

不同级别的管理员被赋予不同的权限。

管理员可以创建用户，分配初始密码，也可以将用户划分为用户组进行管理。

系统将控制权限分为多个等级，可根据需要灵活地分配给相应的用户和用户组；

10、可扩展性：

增加网络摄像机、视频编码器和分监控中心非常简单，能够持续平滑升级和扩展，降低对系统的整体投资成本，和其他管理控制兼容。

基于以上分析，白银市西区中学校园网络视频监控系统项目建设建议采用全数字、网络化视频监控系统组建。

1.3科达ViewShot智能网络视频监控系统

科达ViewShot智能网络视频监控系统是数字化、网络化和智能化相融合的新一代视频监控系统，可基于IP网络实现图像、声音及各种报警信号的远程采集、传输、储存和处理，提供便捷、经济、有效的远程视频监控解决方案。

科达提供监控中心平台、前端编码器、解码器、存储系统以及配套软件，提供整套的视频监控解决方案。

系统架构示意图如下：

图1ViewShot智能网络视频监控系统架构图

1）监控中心平台

科达监控中心平台采用嵌入式硬件架构，安全、稳定、可靠，没有病毒、黑客等问题。

监控平台部署采用分布式、模块化部署方式，系统控制平台组建简单，部署灵活，利于分期部署，边投资边建设。

监控平台采用嵌入式操作系统和专用DSP数字处理芯片，集成以下功能模块：

平台管理模块（PMS）

中心控制模块（CMU）

视频处理模块（VTDU）

录像处理模块（NRU）

前端接入模块（PUI）

客户端接入模块（CUI）

CMU为中心管理模块，是中心服务平台的核心单元，可实现前端、客户端的接入、信令转发处理、系统及其信息管理，提供对CMU的用户个性化数据、联动告警、操作日志等数据存储功能；VTDU为视频转分发单元，可实现音视频请求、接收、转发、分发，支持多级级联；PMS提供用户认证、管理和全网设备入网认证和管理功能；NRU提供录像与回放功能。

系统提供实时监控、远程控制、录像与放像、报警联动、双向语音、权限管理、网络管理、日志管理等丰富的应用功能。

CUI/PUI提供全网的用户/设备的接入。

2）视频编码器

科达KDM系列视频编码器遵循国家、公安部相关标准，采用H.264/MPEG-4协议编码，支持48k～4M码流，提供CIF～D1的监控图像画质；提供视频、音频、报警信号输入接口，控制、音频、报警信号输出接口，满足基本的视音频、报警信号的输入输出需求。

部分编码器内嵌硬盘接口，可装入硬盘实现前端存储，与中心存储互为备份；编码器提供丰富的应用功能，支持地名、时间标示，支持前端报警联动，支持移动侦测、双向语音、透明通道、NAT穿越、前端录像等功能；编码器具备较强的网络适应能力，支持智能丢包恢复，保证在网络有丢包的情况下图像清晰流畅。

未提供丢包恢复科达智能丢包恢复技术

3）视频解码器

科达解码器采用集中式、插板式设计，单台设备最大可支持28路D1图像解码上墙，实际使用时可根据需求灵活配置解码板组建电视墙；用H.264/MPEG-4协议编码，支持100k～4M码流，提供CIF～D1的监控图像画质；每块解码板具备4路解码通道，每个通道可支持4路CIF图像合成解码输出显示；提供音频、报警信号输入接口，视频、控制、音频信号输出接口，满足基本的视音频、报警信号的输入输出需求。

解码器具备较强的网络适应能力，支持智能丢包恢复，保证在网络有丢包的情况下图像清晰流畅。

4）存储系统

基于iSCSI标准的IP-SAN技术和强大的监控平台构建完善的网络存储系统，存储资源可以根据需求分布式部属并加以统一资源管理和调度，支持视频存储资源管理、在线部属，可以基于统一平台满足不同存储质量、容量和服务质量的客户需求，可以提供完善的备份和存储生命周期管理功能。

提供不同性能的IPSAN盘阵，同时支持NAS备份功能。

科达ViewShot智能网络视频监控系统突破了传统监控的瓶颈点，使得监控系统具备更好的可扩展性，使监控网络具有了良好的可管理性。

同时有机地将模拟系统、监控前端设备、监控管理软件、网络设备融合为一个整体解决方案，有效地将客户的监控应用由原先的安防应用提升到IT应用,符合技术发展趋势，能够满足未来业务需要不断扩展的需要。

根据白银市西区中学校园网络视频监控系统项目的需求，本次方案将采用科达智能网络视频监控系统解决方案设计。

2项目需求分析

2.1校园网监控系统需求分析

随着国家对教育的重视，越来越多的学校规模在扩大化，因此跟随而来的就是安全保卫管理难度问题了，教育设施和场所的安全防范要求也有所提高，因此通过科技手段来提高管理学院问题也是一种很有效的手段。

现在各地市的学校都普遍存在着校园面积大、场地分散，学生众多，校园周边的环境复杂等特点，近年来，校园暴力事件不断增多，校园监控对学校的安全防范管理起到一定的作用，更多的学校开始通过架设监控系统来适应管理与安全防范的新要求。

随着IT技术的应用，网络视频监控开始逐渐兴起，尤其是在国家教育考试网上巡查系统建设新标准开始实施以后，网络视频监控系统已经逐渐成为校园监控系统应用的主流。

结合目前对校园安全技术防范的要求来看，视频监控产品在学校的应用主要分为两部分：

校园安全系统以及国家教育网上巡查系统。

从部分省市相关的招标文件来看，已经提出校园安全系统与国家教育网上巡查系统融合，二者需要相应的隔离，同时又要保证网上巡查系统的保密性。

计算机系统的应用普及、网络通讯技术、图像压缩处理技术以及传输技术的快速发展，使得这个需求能够通过远程图像监控及联网报警系统来实现。

作为具有多年技术、行业经验积累的国内领先的视频通信技术、产品提供商，科达深入了解教育系统的真实需求，并结合目前最先进的网络化视频监控系统技术和应用方案，提出建设一个技术先进、成熟可靠、性能优秀、扩展灵活、标准开放的网络视频监控系统方案。

监控系统的系统的建立，一方面可以优化工作流程，使信息资源利用更充分、更合理，可以有效地提升监管能力。

通过视频监控系统能够实现快速和大规模的远程数据采集和分析,从而可以实现跨地域信息的集中管理和及时响应,大大增强监管者的核对、监管能力。

另一方面，依托科达在网络化、智能化监控系统应用及服务方面所积累的丰富的应用经验和专业技术能力，进一步确保了系统工程的高品质和适用性，并且对系统维护和升级提供良好的保障。

采用网络视频监控产品构建白银公司第三中学校园网络视频监控系统，整套系统建设完成后要求覆盖校区出入口、学校大门、各个教学楼的重要出入口、办公楼的出入口和重要部位、图书馆的大门口及相关课室、宿舍区及饭堂的重要出入口、学校周边的一些重要位置，所采集的图像传输到视频监控中心，通过解码设备进行视频解码分别显示在电视墙或大屏上，并通过存储系统根据需求对其进行录像。

学校监控中心的工作人员根据图像显示并通过键盘进行图像切换、跟踪监视，从而达到及时发现情况和问题、及时采取相应措施或在事后通过录像对事件进行排查以发现问题。

同时，在各监控区域的保安室设置分控点，并按分控点的要求，将所有图像或部分图像分别传送到各分控点。

分控点根据其职能要求，对图像进行监视以掌握现场情况。

系统具体需求如下：

1）系统要求覆盖学校校区大门口、各个教学楼及教室内的重要出入口、实验楼、办公楼的出入口和重要部位、图书馆的大门口及相关课室、宿舍区及饭堂的重要出入口、学校周边的一些重要位置。

2）系统应提供清晰流畅的图像，能够对实现二十四小时不间断图像传输；

3）系统应提供录像功能，能够按要求对监控信息进行存储，存储时间为15天；

4）系统应具备强大的用户/权限管理功能，能够进行丰富的权限分配管理；

5）系统应能够长时间稳定可靠运行；

6）系统应提供简单友好的操作使用界面；

7）系统应支持平滑升级扩容和智能化改造。

2.2校园网监控系统现状

目前，白银市西区中学监控系统基本趋于空白状态，校园网络也主要覆盖在主要办公及教学区域，其余地方无网络接入。

故而本次校园网络视频监控系统的建设须优先考虑网络的基础建设。

网络的基础建设我方建议架设校园千兆局域网，网络格局设为核心，汇聚，接入三部分。

核心建议采用千兆双引擎模块化交换机，汇聚采用三层千兆，接入采用网管型千兆。

这样的建设方式，一来可以满足学校日后的网络发展需要，留有足够的冗余空间，另一方面也可以使网络化的监控系统更加高效的发挥其优势。

2.3设计依据与设计原则

2.3.1设计依据

系统规划设计严格遵循国际、国家和地区的有关标准和规范进行。

本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行：

1、GA/T75-94安全防范工程程序与要求

2、GBJ303-88建筑电气安装工程质量检验评定标准

3、GA/T514-2004交通电视监控系统工程验收规范

4、GA/T70-2004安全防范工程费用概预算编制办法

5、GB50348－2004安全防范工程技术规范

6、GB14050-93系统接地的形式及安全技术要求

7、GB50198-94民用闭路监控电视系统工程技术规范

8、GB50198-94彩色电视图像质量主观评价方法

9、GB50198-94民用闭路监控电视系统工程技术规范

10、GA308-2001安全防范系统验收规则

2.3.2设计原则

本方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。

并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。

本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。

其具有以下原则：

1、先进性与适用性

采用科学的、主流的、符合发展方向的技术、设备和理念，系统集成化、模块化程度高。

设计合理，架构简洁，功能完备，切合实际，能有效控制和提高工作效率，满足动态监控和业务工作的实际需求。

系统的技术性能和质量指标达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件操作使用又应简便易行，容易掌握，适合中国国情和项目的特点。

该系统集国际上众多先进技术于一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。

2、经济性与实用性

在先进、可靠和充分满足系统功能的前提下，体现高性价比。

采用经济实用的技术和设备，充分利用现有资源，综合考虑系统的设计、建设、升级和维护。

充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。

3、可靠性与安全性

系统采用成熟的、稳定的、完善技术设备，系统具有一致性、升级能力，能够保证全天候长期稳定运行。

在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。

4、开放性

以现有成熟的产品为对象设计，同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势，可以与消防、防盗、聚光系统实现联动，具有RJ-45网络通讯口，可实现远程控制。

5、可扩充性

系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能，系统规模和功能易于扩充，系统配套软件具有升级能力。

同时，本方案在设计中留有冗余，以满足今后的发展要求。

方案中设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。

6、追求最优化的系统设备配置

在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。

7、提高监管力度与综合管理水平

本项目系统设备控制需要高效率、准确及可靠。

本系统通过中央控制系统对各子系统运行情况进行综合监控，时时动态撑握监视及报警情况。

闭路电视监控大大减少劳动强度，减少设备运行维护人员；另外，系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，在最佳情况下运行，既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。

3系统架构设计

3.1网络视频监控系统架构

网络视频监控系统的逻辑结构通常可分为前端接入、业务控制/媒体交换以及用户访问三个层次，具体由中心业务平台、网络录像单元、编码单元、解码单元和客户端单元等设备组成。

如下图所示：

网络视频监控系统分层结构图

业务控制/媒体交换层

业务控制/媒体交换层由中心业务平台、媒体处理分发和网络录像单元组成，主要负责业务处理控制、视音频的传送、存储以及系统管理。

中心业务平台是整个系统的核心，逻辑上需要实现用户和前端设备接入认证、系统设备管理、业务功能控制以及媒体分发转发等功能。

网络录像单元用于实现网络媒体数据的数字化录像、存储、检索、回放以及管理。

前端接入层

前端接入层主要由编码单元、视频采集单元、报警单元等组成。

编码单元主要实现视音频信号、报警信号的采集编码、网络传输以及辅助设备（如云台、矩阵等）的控制。

编码单元通过LAN、WAN等IP网络接入中心业务平台；视频采集单元一般指监控摄像机，实现监控图像采集输入到编码单元；报警单元主要是报警信号发生设备，通常有烟感、温感、红外、门磁等设备。

用户访问层

用户访问层由客户端单元和解码单元组成。

客户端单元是远程图像集中监控和维护管理的应用平台，主要实现图像浏览、录像回放、辅助设备控制、码流分发控制等业务功能。

解码单元主要负责在客户端单元的控制与管理下，实现视音频信号的电视墙解码输出。

科达提供监控客户端软件和网络视频解码器KDM2560等产品构成用户访问层。

3.2监控中心平台设计

监控中心平台一般有两种架构：

工业级嵌入式架构和软件+服务器架构。

工业级嵌入式架构由嵌入式硬件和嵌入式操作系统（如VxWorks、嵌入式Linux）构成，采用专用的数字处理芯片和图像处理技术，设备结构紧凑、稳定可靠。

嵌入式平台适合于行业用户，可为用户提供稳定可靠的监控系统；软件+服务器架构由视频监控平台软件+通用操作系统+通用服务器构成，系统能力受限于服务器的硬件环境和软件环境。

对比项

软件+服务器

嵌入式系统

系统架构

监控软件+服务器+操作系统软件+数据库软件，包括：

监控中心平台

数据转发服务器

数据库服务器

用户管理服务器

设备管理服务器

告警管理服务器

高度集成化设备，内嵌监控中心模块、数据库、转发模块、录像模块

安全性

通用操作系统及数据库的漏洞多、端口开放度高、易感染病毒、受到黑客攻击

嵌入式系统，专用的数字处理芯片，内嵌数据库，通常无病毒、黑客问题

可靠性

受服务器的CPU、内存、操作系统、数据库软件并发数等的制约，影响系统长期可靠性运行

嵌入式系统，电信级的容量与可靠性设计，可长时间7*24小时不间断运行

小结

架构复杂、安全性较低、可靠性受制因素较多

架构简单、安全性高、可靠性强

本次项目，建议采用嵌入式硬件设备来构建组建监控中心平台，满足大容量、高可靠、高安全的建设需求。

同时，监控平台需要支持级联、堆叠组网，能够实现平滑升级扩容。

3.3监控前端设计

监控前端主要由视频采集单元、编码单元、报警单元以及配套的辅助材料等组成。

主要实现前端信息采集、编码和传输，通常由摄像机、编码器、报警设备、声音设备。

视频采集单元通常指监控摄像机。

监控摄像机按类型可分为球机、枪机、一体机、特殊摄像机等，按应用场合可分为室内型和室外型。

摄像机的选择主要根据监控现场的环境和实际应用需求，对于前端室外的安装环境将充分考虑到防雷防水的措施。

同时结合现场对没有路灯照明的地方将充分考虑辅助光源、红外灯等配套设备。

枪机球机一体机

编码单元指视频编码器，主要完成视频、音频、告警等信号的采集编码并提供传输的一体化前端设备。

编码器有嵌入式和工控式两种架构，嵌入式编码器以其紧凑的结构、稳定的性能、高效的图像编码得以广泛应用。

对于编码器主要有以下重要参数：

⏹视频编码协议：

MPEG-4或H.264

⏹图像分辨率：

CIF、2CIF、D1

⏹图像帧率：

1～25帧/s

⏹视频接口：

至少具备1路BNC视频出入接口

⏹控制接口：

RS485

⏹存储接口：

SATA接口

⏹报警接口：

至少具备1路报警输入、输出接口

⏹音频接口：

至少具备1路音频输入、输出接口

⏹网络接口：

10/100M自适应网口

⏹网络协议：

PPPoE、NAT

报警单元指报警发生设备，一般有烟感、温感、红外、紧急按钮等。

具体应用根据监控现场实际需要选择。

外围配套设施设备：

前端监控点除编码单元、视频采集单元、报警单元外，还有一些其他外围配套设施设备，例如：

1、立杆设计：

为保证校园监视视角宽广，监控范围大，摄像机可安装在原有建筑物或杆件上（可借用现