校园联网视频管理控制系统方案.docx
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校园联网视频管理控制系统方案
校园联网视频管理控制系统方案
1项目概述
校园安防工程主要解决的是视频联网、应急预警、协调指挥的问题。
为了便于集中管理和应急指挥，需要把各个学校的视频监控系统进行联网，以实时了解现场情况，便于相关部门指挥决策。
因此我们提出了基于PVG视频监控管理平台的校园联网视频控制系统建设方案。
本视频联网控制系统项目的建设，是在各学校建设视频监控系统，并将91个学校的视频监控资源进行联网，在区教委监控视频联网管理控制中心。
建成一个两级联网的分布式、数字化的“视频联网管理控制平台”。
实现对上述监控点采集图像的管理控制及本地存储，实现实时图像浏览和历史图像的查询回放，并支持今后系统的扩容升级改造。
系统具有报警联动功能，通过安装应急报警按钮可以实现应急预警和视频联动，同时系统具有向公安、政府等其他部门共享监控图像资源和报警信息的能力。
1.1系统设计原则
根据用户现状及需求，结合数字视频监控平台的发展趋势，本系统设计将贯彻如下的设计原则。
1.1.1系统架构的合理性
视频联网控制系统，在系统的建设上需要考虑扩容性，为日后系统扩展升级做准备，因此系统选用分布式体系结构设计。
采用分布式架构设计，满足了用户在不同地点、不同应用的视频联网的接入。
本系统采用目录分布式对象管理技术，将各种图像资源对象（用户、摄像机、监视器、编码器、配置等）都存储在目录数据库中，每个对象在全网中都有唯一的名字，真正实现统一资源和统一编号。
1.1.2系统硬件的稳定性
在视频系统硬件设计上，考虑到用户对系统安全性与稳定性的高要求，系统将采用多种技术手段保证系统的稳定性。
如：
核心服务器均采用嵌入式Linux操作系统，机架式服务器硬件结构。
设备可自由上下电，支持7天×24小时的工作能力。
系统在意外重启后始终保持文件系统的一致性，不会造成系统启动失败。
1.1.3系统维护的管理性
在维护系统管理上，本平台系统提供了专业的配置管理软件，完成全网图像资源的配置和管理，功能包括系统初始化、批量数据导入、配置数据的调整和复杂权限设置。
在维护管理上，系统提供全网一致的维护管理软件，采用图形化界面，基于SNMP协议或私有协议，对网内的管理控制服务器、流媒体服务器、网络硬盘录像机等进行管理，支持设备巡检、远程设置时钟、远程重启、视频源状态查询、设备录像状态查询、设备性能参数查询等功能。
1.
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1.2.1.
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1.2.4.
1.1.4系统对外的兼容性
本次平台建设，通过PVG的开放式分层的组件化的软件体系结构，使平台具有很强的对外兼容性。
能够在不改变上层应用软件的基础上，通过加载驱动，实现和多个厂家不同型号多码流方式的网络摄像机的接入，实现和多个厂家不同型号和编码格式的视频编码器、硬盘录像机、矩阵进行互通。
今后更新前端摄像机以及接入其他新系统时可以便捷的实现。
项目中用户需要实现部分系统的融合，在本平台中可实现其余系统的管理与监控，如网络交换机、UPS等。
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1.1.5系统集成的灵活性
本设计方案采用PVG视频管理平台的POSA开放式架构设计，可将用户先期建设的各个松散的子系统进行合理的集成，通过一个完整的用户界面呈现出来，并将视频监控系统与其它安防系统进行可编程的灵活联动，提高了系统可用性。
2方案一系统设计（10M带宽4路D1图像）
2.1系统结构图
上图将本系统以拓扑图的结构形式展现出来，本系统为两级联网结构，通过10M数字链路承载视频数据传输，单路图像分辨率为D1格式。
可分为如下：
学校监控系统：
校园重点位置监控摄像机和紧急报警按钮接入到网络硬盘录像机NVR中。
NVR将采集的模拟图像数据进行数字化编码，实现图像数据的30天存储。
学校内部用户可通过监控屏幕和客户端PC浏览监控图像。
NVR与上级控制中心连接，在应用权限上低于控制中心。
总控中心：
各个学校视频监控图像汇聚到区教委联网控制中心，负责承载全网视频的联网管理控制和视频应用服务。
本控制中心用户对项目中视频资源的应用拥有最高权限与优先级。
2.2总控中心系统设计
总控中心的作用是对各学校通过数据传输专网上传的视频图像信号进行处理，包括视频信号的切换、显示和图像调阅等主要功能，即负责为用户呈现系统所提供的服务，包括实现实时、历史视频的解码播放和控制、实现用户权限管理、实现业务开通和管理面、实现系统维护以及电视墙等功能；后端系统包括监控中心和客户端（个人用户）两种业务应用模式。
客户端由浏览器和客户端软件构成，可以实现C/S和B/S两种图像浏览方式。
2.2.1总控中心结构图
2.2.2系统设计
在总控中心配置了视频管理控制服务器，通过此服务器实现了用户对视频平台图像资源的访问及控制，视频管理控制服务器连接模拟控制键盘。
通过控制键盘进行视频切换，利用配置在控制中心内的视频万能解码器解码输出至显示设备中。
在指挥中心内同时配置监控终端，通过客户端程序可对视频监控系统进行访问。
视频管理控制服务器：
该服务器为整个平台的管理控制服务单元，包括用户及权限管理，干线管理，键盘控制，报警信息的接收与处理，数字图像的请求、接收和分发以及视频业务支撑信息管理等。
系统具备工业级的高稳定性，采用优化定制的Linux操作系统，具有抵抗病毒与非法入侵的能力，支持7*24小时连续工作，可选双机热备份功能。
连接控制键盘。
视频万能解码器：
配置的视频万能解码器，可将数字视频进行模拟还原，还原后的模拟视频通过显示设备显示出来。
该万能解码器通过VGA接口与液晶屏幕连接，可实现4画面分屏解码显示。
监控客户端：
将PC机内安装视频客户端程序并接入平台视频专网。
利用视频客户端程序可实现对视频专网内图像资源的访问。
客户端程序可采用C/S或B/S方式访问平台资源，在客户端程序上用户可实现如：
实时视频监控、摄像头控制、历史视频回放、录像查询等应用。
控制键盘：
控制键盘与PVG视频管理服务器连接。
通过控制键盘，可实现对视频图像的控制与切换。
控制键盘权限与系统统一。
2.2.3视频管理控制设计
2.2.3.1用户管理
在项目中用户管理尤为重要，本平台的用户管理通过放置在核心平台的视频管理控制服务器来实现，用户管理是整个平台安全管理中的核心策略，负责全局所有用户权限授权的管理，可针对每个用户、用户组做权限的制定和划分。
现阶段分析，在权限管理上需要满足如下基本要求：
Ø系统管理员通过视频管理控制服务器中的用户权限管理策略管理系统中所有用户，可以赋予用户权限和增加删除用户等操作，在日常维护上，可直观的管理系统。
Ø当一个用户要登录系统时，通过事先提供给这个用户的用户名和密码，完成身份认证后，方可登录系统。
Ø在特殊情况下通过用户权限管理系统，可临时将一个用户或用户组赋予更高的权限。
（如将一个分控中心升级为级别更高的临时总控中心）
经过上述分析，本系统建构在以太网络的基础上，通过以太网实现数据交换传输。
具体如下：
用户管理包括：
⏹视频管理控制服务器后台服务系统
⏹管理控制服务器权限认证模块
⏹客户端登陆模块
Ø用户名与用户登录密码
Ø视频管理控制服务器用户权限认证
Ø无独立硬件设备，运行于Linux操作系统
Ø安装于各级平台和指挥中心的管理控制服务器
⏹客户端权限认证模块
Ø无独立硬件设备，运行于Windows操作系统
Ø和客户端软件（PowerExpore）集成在一起
2.2.3.2配置管理
配置管理系统管理对象包括：
用户和用户组、资源以及用户对资源操作的权限。
配置管理系统的功能：
资源的统一编号与管理、用户及用户组信息编号与管理、划分用户所能使用的资源以及分配用户使用对于资源的权限
配置管理系统提供在线（on-line）或离线（off-line）编辑配置数据库两种方式：
在线（on-line）方式为配置管理提供空间上的便利，一方面操作员可以在网络连通的情况下，通过软件直接线上修改配置数据库，另一方面其它局部系统能够自动与中心配置数据库同步，只需修改中心，无须其它局部一一重复修改，大大减少配置的繁重工作，体现了分布式结构的优势
离线（off-line）方式为应急情况提供配置管理便利，操作员在本地即可修改配置数据库，并使本地系统及时得到最新配置，体现系统局部自治的特点
2.2.3.3网管
通过网管系统，可实时利用TCP/IP网络对整个系统中的服务器进行监控。
并实现网络化管理。
本项目提供全网一致的网管软件，完成全网设备运行状态的监测和维护管理，主要的功能包括设备在线巡检功能、远程设置时钟、设备远程重启、视频源状态查询、设备录像状态查询、设备性能参数查询及统计等。
2.2.4显示设计
系统具有多种图像浏览显示方式。
在总控中心配置了及视频解码器和显示设备，用户可以通过万能解码器将视频解码输出显示在液晶电视上，浏览视频监控图像。
通过键盘控制操作，可以实现任意图像的切换和控制。
同时，用户可以在网络内任意一台PC机上使用客户端软件进行图像浏览、录像回放、云台控制等功能应用。
2.3校园监控系统设计
本方案中我们选用NP-NVR2000混合型网络硬盘录像机完成学校各个前端摄像机的接入，实现本地视频图像管理控制，图像本地存储、视频浏览转发、权限及网络管理的功能。
视频输出端口连接图像显示设备可以浏览实时图像和历史录像。
NVR网络硬盘录像机具有良好的兼容扩展性和联网能录。
可广泛兼容不同厂家不同型号的视频编码器、DVR和网络摄像机。
采用高性能X86处理器，采用Linux操作系统，具有良好的稳定性。
NVR采用开放式组件架构，能够与上级监控中心实现无缝联网接入，不需要增加其他设备。
在学校可设置应急报警按钮，接入到NVR网络硬盘录像机的报警端子上，实现报警联动。
当发生紧急情况出发报警后，系统自动调出该监控点的监控图像，并通过网络向区教委监控中心发出报警信息，今后还能够与公安110报警中心实现联动。
2.3.1校园监控系统结构图
2.3.2存储设计
每个学校接入4路视频图像，视频图像分辨率为D1,变化运动率保持在视频图像70％左右，单路视频图像码流2Mbps，录像存储容量计算如下：
每小时容量=2Mbps÷8（8bit=1B）×3600秒=900MB
每路图像一天容量=24H×900MB/H=21600MB/天=21.6GB/天
4路图像30天容量=4×30×21.6GB/天=2592GB≈2.6TB
因此，每个学校NVR中安装3块1TB企业级硬盘，即可实现4路图像30天满帧存储需求。
2.3.3网络硬盘录像机NP-NVR2000
本方案中我们选用NP-NVR2000混合型网络硬盘录像机完成视频的存储。
NP-NVR2000混合型网络硬盘录像机是全球首款X86架构的嵌入式混合型NVR产品。
支持8路D1编码，涵盖DVR的所有功能，可同时接入模拟和网络摄像机，是DVR平滑升级的最佳解决方案。
NP2000采用POSA视频中间件，通过快速开发组件，可广泛兼容不同厂家不同型号的视频编码器、DVR和网络摄像机，支持百万像素高清摄像机的接入，在保持兼容性的同时保证产品的稳定性。
NP2000采用高性能X86处理器，支持Linux和Windows操作系统，智能、移动、GIS等应用系统可方便的基于中间件进行开发部署。
NP2000与PVG网络视频管理平台无缝集成，可实现PVG系统的全部功能，同时，基于POSA开放式架构，NP2000可实现和所有主流平台软件的联网。
NP2000本地带4块SATA硬盘，可通过千兆网口连接磁盘扩展柜，可满足大容量存储的需要。
3方案二系统设计（2M带宽4路CIF图像）
3.1系统结构图
上图将本系统以拓扑图的结构形式展现出来，本系统为两级联网结构，通过2M数字链路承载视频数据传输，单路图像分辨率为CIF格式。
可分为如下：
学校监控系统：
校园重点位置监控摄像机和紧急报警按钮接入到DVR硬盘录像机。
硬盘录像机将采集的模拟图像数据进行数字化编码，实现图像数据的30天存储。
学校内部用户可通过监控屏幕和客户端PC浏览监控图像。
DVR与上级控制中心连接，在应用权限上低于控制中心。
总控中心：
各个学校视频监控图像汇聚到区教委联网控制中心，负责承载全网视频的联网管理控制和视频应用服务。
本控制中心用户对项目中视频资源的应用拥有最高权限与优先级。
3.2总控中心系统设计
总控中心的作用是对各学校通过数据传输专网上传的视频图像信号进行处理，包括视频信号的切换、显示和图像调阅等主要功能，即负责为用户呈现系统所提供的服务，包括实现实时、历史视频的解码播放和控制、实现用户权限管理、实现业务开通和管理面、实现系统维护以及电视墙等功能；后端系统包括监控中心和客户端（个人用户）两种业务应用模式。
客户端由浏览器和客户端软件构成，可以实现C/S和B/S两种图像浏览方式。
3.2.1总控中心结构图
3.2.2系统设计
在总控中心配置了视频管理控制服务器，通过此服务器实现了用户对视频平台图像资源的访问及控制，视频管理控制服务器连接模拟控制键盘。
通过控制键盘进行视频切换，利用配置在控制中心内的视频万能解码器解码输出至显示设备中。
在指挥中心内同时配置监控终端，通过客户端程序可对视频监控系统进行访问。
视频管理控制服务器：
该服务器为整个平台的管理控制服务单元，包括用户及权限管理，干线管理，键盘控制，报警信息的接收与处理，数字图像的请求、接收和分发以及视频业务支撑信息管理等。
系统具备工业级的高稳定性，采用优化定制的Linux操作系统，具有抵抗病毒与非法入侵的能力，支持7*24小时连续工作，可选双机热备份功能。
连接控制键盘。
视频万能解码器：
配置的视频万能解码器，可将数字视频进行模拟还原，还原后的模拟视频通过显示设备显示出来。
该万能解码器通过VGA接口与液晶屏幕连接，可实现4画面分屏解码显示。
监控客户端：
将PC机内安装视频客户端程序并接入平台视频专网。
利用视频客户端程序可实现对视频专网内图像资源的访问。
客户端程序可采用C/S或B/S方式访问平台资源，在客户端程序上用户可实现如：
实时视频监控、摄像头控制、历史视频回放、录像查询等应用。
控制键盘：
控制键盘与PVG视频管理服务器连接。
通过控制键盘，可实现对视频图像的控制与切换。
控制键盘权限与系统统一。
3.2.3显示设计
在总控中心配置了监控客户端以及视频解码器＋显示设备，用户可以在监控客户端上使用客户端软件进行图像浏览，也可以通过解码器输出显示在显示设备上，满足用户的不同应用。
通过监控操作，可以实现任意图像的切换和控制。
3.3校园监控系统设计
本方案中我们选用PVG-DVR1000硬盘录像机完成学校各个前端摄像机的接入，完成对前端监控设备的管理：
对摄像机参数、视频参数、PTZ协议参数及镜头参数进行管理，实现管理、浏览、存储视频图像，具有完善的录像资料查询和导出功能，保存成为永久的资料。
在学校可设置报警按钮，接入到DVR硬盘录像机的报警端子上，实现报警联动。
当发生紧急情况出发报警后，系统自动调出该监控点的监控图像，并通过网络向开发区分局监控平台发出报警信息。
3.3.1校园监控系统结构图
3.3.2存储设计
每个学校接入4路视频图像，视频图像分辨率为CIF,变化运动率保持在视频图像70％左右，单路视频图像码流0.5Mbps，录像存储容量计算如下：
每小时容量=0.5Mbps÷8（8bit=1B）×3600秒=225MB
每路图像一天容量=24H×225MB/H=21600MB/天=5.4GB/天
4路图像30天容量=4×30×5.4GB/天=648GB
因此，每个学校DVR中安装3块250GB企业级硬盘，即可实现4路图像30天满帧存储需求。
3.3.3硬盘录像机PVG-DVR2004C
Ø监视功能：
双路视频输出，监视器、VGA等多种输出接口，并提供图像屏蔽功能。
Ø录像功能：
视频压缩标准为H.264,压缩等级为MainProfile（在同等图像质量下，码流更小，节省存储资源，降低成本），可变码流及帧率可调，支持H.264/MJPEG双编码。
手动录像、定时录像、报警联动录像、动态检测录像等多种录像模式，并具有预录功能。
Ø回放功能：
多工操作，在回放的同时可监视其它通道。
采用时间流设计，实现快速精确检索。
Ø存储功能：
硬盘工作采用非工作盘休眠方式，延长硬盘寿命。
录像文件可通过U盘、移动硬盘、刻录机、网络等多种备份方式进行备份。
Ø报警功能：
4/8/16路外部开关量输入，2/4路开关量输出。
报警可联动录像、声光、电子地图、云台预置位等。
并支持密码输错报警、视频丢失报警、视频遮挡报警等多种报警提示。
Ø控制功能：
兼容多种通信协议，实现云台镜头、快球、矩阵、专用键盘对硬盘录像机的控制。
Ø网络功能：
远程网络多路实时监视、录像、文件下载、回放、查询、控制、参数设置、软件升级等操作。
远程网络云台镜头控制、报警器布、撤防控制。
Ø安全管理：
多级用户管理，支持多用户名输入，可定义用户等级，防止图像删除和篡改。
Ø保护功能：
通信接口、网口、电源、视频端口均设计有过流、过压、短路保护电路。
Ø其他功能：
支持鼠标，支持独立通道语音对讲功能
4系统功能
4.1视频联网管理
PVG单机自成系统，若干个PVG系统之间通过模拟或数字干线（视频编码器和网络）互联形成更大规模的视频监控系统，授权用户可以从任何一个视频控制中心操作控制其它控制中心的摄像机、存储设备等资源；
节点之间可以设定上下级关系，即多个节点可以分层级，全网中的层级数没有限制；
用户可以远程控制其它节点的模拟矩阵，将模拟图像资源通过模拟干线传送至本地的监视器上，并能使用模拟键盘进行PTZ控制，实现和模拟矩阵系统的互联；
用户可以把其它节点经过编码后的数字图像资源切换到本地的任意解码器上，并能使用模拟键盘进行PTZ云台控制，实现与数字系统的联网；
用户可以远程控制其它节点的模拟矩阵，将模拟图像资源输出至编码器，通过视频转发服务器转发至本地PC电脑上，通过客户端软件进行实时视频浏览、录像和回放，并能进行PTZ控制，实现模拟系统的数字化。
4.2实时图像浏览
网络客户端可实时监视多路实时图像信息并实现一机同屏同时监视；多个网络客户端可以同时监控任一前端图像；
在电视墙上可以实时显示前端任意一个监控点的图像，可以在1、4、6、8、9、10、13、16、全屏等多种画面分割模式中切换显示；
支持按照监控区域、管理权限和实际使用情况（如行进路线）对摄像机分组；
系统具备视频自动巡视功能，在可设定的间隔时间内对全网的监控点进行图像巡检，参与轮巡的对象可以任意设定，轮巡间隔时间可设置。
分为组内轮巡和组间轮巡；
支持实时设定音视频编解码器的各种参数，如码率、品质、分辨率、制式、帧频、色彩、音量等；
可在图像的任意位置叠加名称、时间、场地等字符信息；可在图像的任意位置叠加图片和黑屏框以屏蔽需隐藏的图像区域；
支持云台和快球的方向控制、自动扫描、预置位管理、光圈焦距管理、镜头缩放；云台速度可调；支持灯光、雨刷、电源开关控制；支持自定义辅助开关控制；支持摄像机锁定与解锁；方便进行云台／快球控制器的参数设定
支持将任意实时直播图像存放成JPEG或BMP格式的图像；
4.3录像存储
支持手动、自动定时录像、动态感知录像、报警联动录像、视频丢失报警录像、循环录像和报警预录像；支持服务器录像和本地录像；
分布式存储结构：
录像内容可存储在PC客户端、服务器、专用存储设备或带硬盘的视频编码器上，用户可通过客户端软件对全网的录像文件进行统一管理；
可扩展支持存储服务器、磁盘阵列、NAS、SAN等多种存储方案；
4.4录像回放
多画面同时回放：
支持同时回放多个服务器或本地的多个存储通道的同一时间的录像文件，多达16画面同时同步回放，支持1/4/6/9/16画面显示；
支持多种回放操作：
回放时可以进行暂停、播放、停止、快放、慢放、单帧步进、单帧后退、循环播放、精确定位到某帧、打印、缩放、备份、调节音量、调节亮度／色度／对比度／色调等操作；
画面抓拍：
将任意一副回放图像存放成JPEG或BMP格式的图像；
支持节假日设定、预录像设置、录像文件最大长度设定、存储容量设置和状态显示；
支持文件生存期设定和录像状态（自动、手动、报警、运动检测）显示；
录像工作表：
可为每个摄像机指定录像工作表。
工作表可按周一至周日以及节假日的不同时间段分别指定不同的动作设定；
录像文件检索：
按日期、时间、类型、服务器、通道检索客户端本地或远程服务器端录像文件，检索后还可以按日期时间、通道、服务器、类型来过滤；
4.5视频分发
数字码流支持一个源分发给一个或多个用户，其网络连接方式可以为单播、组播和TCP方式；
数字码流在分发过程中保证图像质量的前提下每个节点的延迟不超过100ms；
视频转发服务器支持从一个网络地址转发到另一个网段的网络地址（即网络地址转换NAT）；
视频转发服务器具备数字干线管理功能。
4.6传输控制
图像的一次编解码延时不得大于300毫秒；
每个IP网络传输控制命令数据的延时不得大于30毫秒，传输视频图像数据的延时不得大于30毫秒；
任意一个用户欲控制平台中的任意一个摄像机，通过网络路由发出云台控制命令时，从开始发出命令到看到图像按要求移动的整体时延不得大于400毫秒。
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