大城市公安监控系统设计方案.docx

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大城市公安监控系统设计方案

监控系统设计方案

一、系统说明

当前市局已经建成了覆盖本市主要地区的监控系统，能实现局部的视频资源共享。

同时，许多分局和派出所也在各自范围内安装了各种不同型号的电视监控及传输设备。

由于没有统一的传输控制标准，导致整个的系统互不兼容，相互间不能实现视频资源共享，不能在全局范围内实现跨网络使用和控制视频信号。

因此，特设计本方案以解决当前问题，并实现如下功能：

实现整个市局综合宽带数字网上各终端计算机可以实时访问、控制网内的前端摄像机，以及模拟和数字监控设备的兼容，实现全局视频资源共享、全局动态实时的远程监控功能。

同时还可以满足用户数量的增加以及系统在复杂性、交互性和集成性等方面的不断增长。

二、系统描述

1.本系统由多个远程现场及监控中心组成,如下图。

2.远程现场分为两类：

有人值守和无人值守。

3.在每个现场均有若干摄象机。

摄象机的镜头、云台可控，并可加装若干传感器、警灯、等外围设备。

4.在有人值守的远程现场可以设置多媒体控制计算机，也可以设置控制键盘，这些控制设备可以控制该现场的摄象机切换，镜头、云台动作，并且可以处理报警信息。

5.无人值守的现场可以不放置计算机，为了方便检修维护，建议放置嵌入式控制器（自带10MB网口、RS232/485接口、看门狗复位、加电复位、外部复位）。

6.在监控中心可以任意监视各个现场，并接收各现场的报警信息。

一、系统硬件设计和实现

结合设计要求和当前具体情况，根据图像传输和控制方式的不同可以采用以下三种方式进行传输和控制（三种方式可以任选其一）：

1、图像采用光端机通过光纤直接进行传输，即在视频输入端和输出端直接连接光端机，两个光端机之间通过光纤直接相连，然后进入终端计算机的矩阵。

控制信号则通过市局宽带网络进行传输，对于远程矩阵，摄像机的控制通过远程矩阵所连接的PC机或嵌入式控制器实现，达到远程视频矩阵的切换、远程摄像机的云台的上下左右转动等。

如下图所示：

这种图像传输方式信号稳定，不易受外界干扰。

但是需要铺设大量的光纤。

2、图像、控制信号通过视频传输编码器传送到宽带网上（视频传输编解码器，它可视频信号、音频信号、数据控制信号压缩编码，通过宽带网传输），然后接收端同样通过视频传输解码器连接。

即图像视频信号经过编码器压缩编码转换成数字信号通过宽带网络传输，接收端通过解码器将数字信号解码还原为视频信号。

控制信号通过宽带网传送，对于图像的切换需要同时控制远程矩阵和改矩阵所连接的编解码器，即要同时向远程矩阵和所连接的编解码器发送控制信号。

如下图所示：

这种图像传输方式可以充分发挥市局综合宽带网的效能，避免铺设大量光纤。

缺点是容易受到网络稳定性等因素的干扰。

3、混合使用上面两种方式进行图像传输。

控制信号通过宽带网传输，控制信号的发送同样为上面两种方式的组合使用。

例如：

对于没有铺设光纤的监控点（即不能实现视频资源共享的监控点）可以用视频传输编解码器进行视频信号的传输，达到模拟信号与数字信号的交互使用）如下图所示：

这种传输方式综合考虑到地区系统差异、设备成本、施工难度、传输质量和信号稳定性等因素，可以因地制宜比较灵活的实现本系统，并且可以充分利用现有的硬件资源。

对于无人值守地点控制的实现：

设计嵌入式控制器，用单片机控制网络接口芯片。

将TCP/IP协议写入单片机。

远程网络控制信号直接发送到嵌入式控制器。

当网口受到数据包的时候，将控制命令解码，通过RS232/485送给矩阵，以便切换矩阵。

同时使用嵌入式控制器的RS232/485接口接收报警信号打包发送到指定的服务器或网络终端上。

此方法可以嵌入到以上三种控制方式之中，以实现不同控制方式下的无人值守功能。

二、系统软件设计和实现

1、软件系统结构图

软件系统结构图如下：

软件系统结构图

2、系统功能说明

1）参数配置维护接口：

系统软件提供界面友好，方便快捷的配置维护接口，可以让使用者方便的对系统中各种参数进行配置和维护。

如下图：

2）系统菜单：

系统提供简明控制使用菜单和美观的工具栏，可以让用户方便的进行各项功能的操作。

如下图：

3）拖放式编程：

系统软件为用户提供方便的二次编程功能。

系统软件提供编程工具箱，让用户可以方便的从工具箱中选取摄像机并且放置到软件界面中本区域地图上的对应位置，然后用鼠标点取这个摄像机就可以方便的设置此摄像机的参数，设置完毕就可以开始进行远程和本地控制。

当某个地方的摄像机参数发生了改变，您只需要进入系统编程状态，修改相应摄像机的参数即可。

如果需要增加或减少本地摄像机，只需要从本地区地图上用鼠标拖走相应摄像机图标即可完成系统控制的更新和操作界面的更新。

如下图：

（图编程工具箱）

（图摄像机拖放完毕效果）

（图摄像机参数设置窗口）

4）地区和控制切换：

系统软件提供一树状浏览窗口，用来显示分级控制中各个级别的机构名称。

您只需要用鼠标点取浏览窗口中相应级别的机构名称，就可以将控制切换到当地，切换后您所作的控制都将是针对当地摄像机。

所以，此浏览窗口提供了一个方便快捷的方式，使您可以自由快捷的在系统的任何部分之间切换，并迅速实现对当地设备的控制和对当地图像资源的浏览。

（图地区控制切换浏览视图）

5）系统登陆认证：

本系统采用用户权限认证方式。

系统安装后将为操作员

设一定数量的用户，这些用户分别针对不同级别的机构被赋予了相应的操权

限，当您用特定用户登陆后，您只能进行权限许可的操作，保证不会进行误

操作并且防止了可能得恶意破坏性操作。

系统登陆时将提示您输入用户名密

码，只有两项输入内容被系统验证通过您才可能登陆并使用本系统，否则的

访问要求将被拒绝。

（图系统登陆认证）

6）系统注册退出功能：

系统不允许随意退出。

当您需要退出时，会提示您

输入您登陆系统时所输入的密码和用户名。

当您正确输入后，系统自动记录此的登陆和退出日志。

（图系统注册离开）

7）日志浏览查询和打印：

系统中每次当用户登陆和退出时都会自动记录户

的对应操作。

因此系统提供了关于日志的浏览查询和打印功能。

通过系统件

的日志访问接口界面，您可以方便的进行对应的操作。

（图系统使用日志）

8）用户设置：

只有系统的超级用户有权使用此功能。

本功能用来为系统各

个级别机构分配相应权限的用户。

分配完毕各相应机构就可以使用系统分的

用户登陆系统。

（图用户设置）

9）地图设置：

用来为系统各个地区机构设置地图。

如果系统中接入了新地

区则可以增加地图，反之则可以删除地图。

当本地区地理状况发生给变以也

可以用来更新本地区的地图。

（图地图设置）

10）电视监控：

系统提供电视监控接口界面，使用户可以通过此接口对指定地区进行图像浏览和摄像机控制。

通过接口摄像机控制部分，您可以对当前选定的摄像机进行：

云台转向控制（上、下、左、右以及倾斜方向）；摄像机镜头的聚焦控制、变焦控制、镜头光圈控制和雨刷控制。

通过视频浏览窗口上的监视器图标，您可以方便的将指定的摄像机信号切换到当前监视器上面。

用鼠标单击每个监视器图标，都会弹出相应的菜单。

菜单中显示的菜单项即为本监视器所连接的摄像机名称。

单击相应菜单项，就可以将对应摄像机的视频信号切换到当前监视器上显示。

（图电视监控窗口）

（图云台控制窗口）

11）系统帮助：

提供详尽的系统使用和维护说明。

（图系统帮助）

12）可选功能

系统可以对敏感地段图像进行抓拍，并且保存到指定主机上，通过单独开发的浏览查询软件可以对其进行查询和打印。

3、系统基本实现方案

1）、系统数据库结构

设置系统数据库，将控制参数放在中心服务器数据库中，采用集中式管理。

当监控用户不断增加，系统物理设备连接规模不断扩大，或者需要修改系统控制参数的时候只需要修改中心服务器上的系统数据库，就可以完成整个系统的修改，更新，维护工作，并且不需要对系统软件进行重新编写。

节省了开发和维护费用，达到了经济实用的目的，同时还简化了控制流程，提高了软件的可靠性，达到良好的使用效果。

①、系统协议表：

存放本系统中各种不同的控制协议，系统软件提供配置和维护接口，以便系统操作员可以方便的进行系统协议的增加，删除，修改等操作。

②、系统设备表：

为系统软件提供相应的控制参数。

包括可能有的系统主机表、系统矩阵表、系统监视器表、系统摄像机表等一系列存放物理设备控制信息的表格。

系统软件提供配置维护接口，当系统物理设备更换，增加，删减时候，可以通过此接口方便的对系统物理设备控制信息进行配置和维护。

③、系统用户权限表：

存储系统中所有各种权限操作用户信息的表格。

系统软件初始提供一个最高权限用户，即超级用户。

可以为系统进行增加，修改，删除用户，以及为这些用户分配相应的权限。

同时超级用户还唯一拥有对系统设备表，系统协议表等其他所有系统表格的配置和维护权限。

④、系统用户日志表：

用来记录所有用户登陆和退出系统软件的日志。

系统软件提供浏览和查询界面，可以让相关人员进行浏览、查询和打印等操作。

⑤、系统区域地图表格：

用来存储各个区域相关地图。

系统一般权限用户即可对本地区通过软件接口进行配置和维护。

⑥、系统图像传输链路表：

超级用户可以通过系统接口对此表格配置和维护。

此表格主要提供图像传输链路的控制信息。

通过此表格的配置和维护，可以让本系统有很大的弹性。

当系统物理链路发生改变，只需要修改本表格而无需修改系统软件，就可以满足系统控制布局更改的需要。

2）、网络控制信号大流量处理

对于网络控制信号，有可能在某时某个地方出现瞬间大流量，例如所有分局控制主机都同时控制某个地方派出所的摄像机，如果没有相应的处理控制就会出现通信阻塞和控制失灵的情况。

为此系统软件设置专门的流量峰值控制处理模块。

此模块功能主要是：

保证峰值流量时控制信号完整无丢失；保证控制信号不会因峰值流量阻塞而导致系统瘫痪或控制失灵。

在这个模块中采用系统循环队列进行存储，顺序处理的方式，可以实现网络控制信号的无丢失不阻塞处理。

示例处理流程如下：

循环队列当前指针

若干控制命令

循环队列尾指针

如果出现瞬时大流量，则将后续的控制命令依次存储在循环队列的尾部，此举保证控制命令不会丢失。

然后从队列的当前指针位置依次取出控制命令，队列当前指针后移，发送给被控设备。

间隔一定时间后，然后取出下一条控制命令，再发送，直到队列中没有控制命令为止。

这样就实现了控制的顺序依次执行。

3）、网络控制信号安全问题

网络控制信号采用当前成熟加密算法进行加密网络传输，客户端接收后解密处理，可以过滤掉人为发送的干扰信号,保证系统稳定和安全的控制。

流程如下：

上级发送主机

控制命令明文

控制命令密文

受控接收主机

控制命令明文

受控设备

网络

加密算法运算加密

网络发送

加密算法运算解密解密结果错误

并且结果正确过滤扔掉

发送控制命令

4）、分级管理

权限控制利用网络进行实时管理与监控摄像机的使用情况。

市局一级用户具有最高权限。

它可以不受任何限制。

分局用户具有次级权限。

如果他想使用的摄像机被上级（市局）占用，需要申请后使用。

对于派出所用户具有最低一级的权限，他想使用的摄像机只有不被上两级即（市局、分局）使用时方可使用，否则必须向任何一级申请后才可以使用。

系统并设自动释放摄像机使用权限的时间。

如果下级向上级申请后在我们设置的时间内没有下发使用权，那么下级自动获得使用权。

5）、互连控制协议

在系统数据库中设计了协议控制表格，用来存放各种控制协议。

对于提供特定控制协议的设备，则在协议表中存放特定的协议。

对于没有提供特定控制协议的设备则专门设计通用的控制协议来控制。

1）特定控制协议的设备控制流程

对于有了特定控制协议的设备，控制流程如下：

控制主机

找到受控设备代码

找到控制协议代码

找到对应控制命令

控制命令密文

网络

控制主机

控制命令明文

控制设备

搜索设备表

搜索协议表

加密算法加密

网络传送

解密算法解密

2）、公用控制协议

对于没有提供控制协议的设备，则在系统协议表中设计通用的公用控制协议。

下面分别设计了两种不同的控制协议供参考：

Command

Char1

Char2

Char3

Char4

Char5

Char6

Char7

AutoPan

M10

“A”=41h

S100

S10

FindPreset

M10

“E”=45h

S100

S10

SetPreset

M10

“Q”=51h

S100

S10

UniversalCancel

M10

“_”=5Fh

S100

S10

CameraSelect

M10

“#”=23h

S100

S10

Sequence

M10

“$”=24h

S100

S10

AlarmEnable

M10

“7”=37h

“0”

ClearScreen

M10

“8”=38h

“0”

Annunciate

M10

“.”=2Eh

S100

S10

AnnunciateCancel

M10

“/”=2Fh

S100

S10

AlarmOn

M10

“[”=5Bh

S100

S10

AlarmOff

M10

“\”=5Ch

S100

S10

Time/Date

“0”

“&”=26h

“0”

T10

AutoFocus

M10

“*”=2Ah

S100

S10

PresetTour

“0”

“^”=5Eh

S100

S10

TourDwell

D10

“]”=5Dh

S100

S10

上面表格列出的是一种通用控制协议的各种功能。

表格中的符号解释如下：

●M10十位数字；

●M1个位数字；

●S100百位数字；

●S10十位数字;

●S1个位数字;

●D10:

表示以秒为单位的时间的十位数字

●D1:

表示以秒为单位的时间的个位数字

●T:

数值为1-4；

现在举例说明一个命令：

例如选择第007号摄像机输出到编号为5的监视器上，则命令表示为：

05#007~

下面的表格列出了可以重复控制各种功能开始/停止的一种协议的各种命令：

Command

Cahr1

Char2

Char3

Char4

Char5

Char6

Char7

ZoomIn

Start

M10

“I”=49h

S100

S10

Stop

M10

“i”=69h

S100

S10

ZoomOut

Start

M10

“O”=4Fh

S100

S10

Stop

M10

“o”=6Fh

S100

S10

FocusNear

Start

M10

“N”=4Eh

S100

S10

Stop

M10

“n”=6Eh

S100

S10

Focus

Far

Start

M10

“F”=46h

S100

S10

Stop

M10

“f”=66h

S100

S10

Iris

Open

Start

M10

“P”=50h

S100

S10

Stop

M10

“p”=70h

S100

S10

Iris

Start

M10

“C”=43h

S100

S10

Stop

M10

“c”=63h

S100

S10

GateOpen/OFF

Start

M10

“B”=42h

S100

S10

Stop

M10

“b”=62h

S100

S10

GateClose/ON

Start

M10

“H”=48h

S100

S10

Stop

M10

“h”=68h

S100

S10

TitleUp

Start

P10

“U”=55h

S100

S10

Stop

P10

“u”=75h

S100

S10

TitleDown

Start

P10

“D”=44h

S100

S10

Stop

P10

“d”=64h

S100

S10

PanLeftt

Start

P10

“L”=4Ch

S100

S10

Stop

P10

“l”=6Ch

S100

S10

PanRight

Start

P10

“R”=52h

S100

S10

Stop

P10

“r”=72h

S100

S10

Fast

Start

M10

“K”=4Bh

S100

S10

Stop

M10

“k”=6Bh

S100

S10

Slow

Start

M10

“J”=4Ah

S100

S10

Stop

M10

“j”=6Ah

S100

S10

Door1Open

Start

M10

“X”=58h

S100

S10

Stop

M10

“x”=78h

S100

S10

Door2Open

Start

M10

“W”=57h

S100

S10

Stop

M10

“w”=77h

S100

S10

FaceVideo

Start

M10

“S”=53h

S100

S10

Stop

M10

“s”=73h

S100

S10

BadgeVideo

Start

M10

“T”=54h

S100

S10

Stop

M10

“t”=74h

S100

S10

OverheadVideo

Start

M10

“@”=40h

S100

S10

Stop

M10

“’”=60h

S100

S10

Door1Video

Start

M10

“Y”=59h

S100

S10

Stop

M10

“y”=79h

S100

S10

Door2Video

Start

M10

“Z”=5Ah

S100

S10

Stop

M10

“z”=7Ah

S100

S10

Talk

Start

M10

“V”=56h

S100

S10

Stop

M10

“v”=76h

S100

S10

表格中各项解释如下：

●M10十位数字

●M1个位数字

●S100百位数字

●S10十位数字

●S1个位数字

●P10十位数字

●P1个位数字

例如：

控制编号为008输出到编号为08监视器上的摄像机的镜头拉近：

08I008~

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