城市监控系统技术方案.docx
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城市监控系统技术方案
1项目概述
1.1项目背景
为进一步做细做实平安城市创建工作，打牢平安郑州建设的基础，市政府办公厅《关于认真抓好市委市政府2011年为民办理十大实事各项工作任务落实的通知》（郑政办〔2011〕9号）精神，今年要为市内100个社区建设视频监控系统平台、为200个公交站点、80条背街小巷和166个街头游园、小广场安装视频监控设施（相应各区已经下达了配套建设任务）。
社区、公交站点、街头游园、小广场和背街小巷分别分布在中原、二七、金水、管城、惠济和上街六个区，点多面广，情况复杂。
经过实地调研考察，并对目前市场上通用的各种监控模式进行深入分析比较，特制定以下经济可行的实施解决方案。
1.2项目建设的原则
（1）实用性原则
设计合理，结构简单，切合实际，能有效地提高工作效率，满足社区联网监控工作需求。
（2）扩展性原则
采用模块化设计，系统规模和功能易于扩充，系统配套软件具有升级能力。
（3）规范性原则
控制协议、视频编解码、接口协议、视频文件格式、传输协议等应符合国际、国家相关标准和规范。
（4）易操作性原则
提供清晰、简洁、友好的中文人机交互界面，操控简便、灵活、易学易用，便于管理和维护。
（5）安全性原则
对系统采取必要的安全保护措施，防止非法接入、非法访问、病毒感染和黑客攻击，防雷击、过载、断电和人为破坏等。
（6）可靠性原则
采用成熟、稳定、通用的技术和设备，关键部分应有备份、冗余措施，能够保证系统长期稳定运行，有较强的容错和系统恢复能力。
（7）可维护性原则
系统应具备自检、故障诊断及故障弱化功能，在出现故障时，应能得到及时有效、快速的修复。
（8）互通性原则
新建社区视频监控系统要为上一级监控平台能够有效地进行通信指挥和共享数据提供技术保障。
2工程总体目标
本项目建设始终贯彻落实科学发展观，重在持续，重在提升，坚持“统筹规划、整合资源、整体联控、全面覆盖”的原则，本着“简约、实用、经济”的要求，坚持以新建为主，按照统一规划、分步实施、逐步完善和急用先行的原则，为100个社区安装视频监控系统平台、80条背街小巷、200个公交站点、和166个街头游园、小广场安装视频监控设施，基本实现社区和公共场所技防设施的全覆盖，新建公共站点、街头游园、小广场的监控设施并入公安机关技防网络。
A:
实时监控社区各家属院、背街小巷等重点区域安全状况，对监控区域做到从宏观到细节的动态监视。
B:
及时发现监控区域内违法行为、事故，确认地点、性质、时间，快速调动警力和巡防力量，及时现场处理。
C:
服务社会治安防范，以便对突发事件做出及时快速反应。
D:
对视频图像进行数字录像、帧图像抓拍，以便事后查找画面资料协助取证工作。
（1）监视功能
通过上级监控平台与各社区之间的VPN网络，直接可以在监控中心电视墙和分控电脑上监看各个社区的情景，也可以将各社区的情况切换到上级监控平台的电视墙上来观察。
（2）画面分割轮巡功能
无须画面分割器、切换控制矩阵设备，通过网络视频集中监控系统管理软件设定，就可以实现多视频画面同屏分割显示（1、4、9、16路）、多组画面轮巡显示。
（3）辖区内安全监控
通过网络视频集中监控系统管理软件设定，将辖区各重点区域的场景分别切换监视，或向前端发出控制指令，通过监控软件的数字放大功能进行局部细节观察，达到视频监控无昼夜。
（4）现场录像
可以对各重点部门的场景进行实时或定时录像，或手工启停录像、报警触发录像，录像存储媒介为监控专用硬盘，录像的磁盘容量空间可设置，并具备自动覆盖功能。
（5）智能化检索回放
可以按时间、摄像机号、报警事件等条件智能化快速检索回放记录的录像资料，回放有逐帧、慢放、常速、快速及放大／缩小等多种方式，并可以将任意一副回放图像存放成视频文件，或抓拍为JPEG或BMP格式的图片，供数据交换使用或打印输出。
（6）字符叠加
在每路视频上，可以实时叠加场景发生的时间以及来源地，使得场景信息更加完整。
（7）场景抓拍
各分控点电脑查看过程中，可以随时对窗口图像的突发场景图片抓拍保存。
（8）远程喊话功能
社区监控中心的工作人员通过辖区各个场景进行远程实时轮巡监控，如果发现异常，并可通过远程喊话等做出快速响应。
2.1建设内容
本期项目拟建设100个社区安装视频监控系统平台、80条背街小巷、200个公交站点、和166个街头游园、小广场安装视频监控设施，基本实现社区和公共场所技防设施的全覆盖，新建公共站点、街头游园、小广场的监控设施并入公安机关技防网络。
2.2系统结构
2.2.1模拟视频监控系统（100个社区视频监控）
模拟监控系统由如下三部分组成：
Ø总监控室设备；
Ø路口摄像机；
Ø信号传输系统。
如图所示，前端视频图像的采集功能主要是利用前端红外摄像机、红外球形摄像机实现，摄像机的连接主要包括：
视频线、控制线、电源线。
摄像机通过防雷器与光端机连接将视频信号及控制信号传送到指挥中心，完成视频图像的采集功能。
系统的通讯平台利用敷设的光纤网络，通过点对点单路光端机将视频信号、反向控制信号、数据等信息传送到指挥中心。
系统终端设备主要包括数字录像机、视频光端机等设备。
前端视频信号通过点对点光端机将视频图像存储到硬盘录像机，通过硬盘录像机实现对前端图像的浏览、管理及远程联网等，通过硬盘录像机内置软件及控制接口对前端球型摄像机进行控制。
2.2.2高清视频监控系统（200个公交站点、80条背街小巷及166个街头游园、小广场视频监控）
高清监控系统由如下三部分组成：
Ø总监控室设备；
Ø高清摄像机；
Ø网络传输系统。
数字高清监控系统结构组成分为前端设备、线路、通信设施、后端设备、服务器等组成。
前端设备又由前端数据采集设备、数据压缩设备、中继传输设备等组成。
其中前端数据采集设备为球机、云台、枪机等设备组成，中继传输设备包括路由器、交换机等网络传输设备。
由综合设备合理搭建的城市监控系统结构图描述如下：
2.3前端设备设计
前端摄像机实施对监控目标图像信息采集，是监控系统的原始信号源，其定点位置、功能状态、质量优劣直接影响整个系统的功能发挥。
2.3.1前端摄像机设计
1）根据现场勘点，全部选择带红外线一体化摄像机及红外线球型摄像机，最大限度地减少了多系统部件之间的连接、安装过程，提高了系统的可靠性。
同时也便于安装和维护，具有外形美观、轻巧灵便、操作简单等优点。
集成平台低速运行平稳、超低噪声、画面无抖动。
一般情况下摄像机工作在自动状态，当环境亮度低于1Lux时，摄像机会自动切换到低照度状态，并开启红外灯，在无外界光源的环境下，能够实时、准确、清晰采集图像，不留死角和盲区，该设备性能可靠，质量良好，且已经在工程实践中证明是可靠稳定的优秀产品，各项技术指标能满足公安实战的要求。
在正常照明下，监视图像质量主观评价不低于4级（图像上稍有可察觉的损伤或干扰，但并不令人讨厌）。
2）摄像机具有开放的控制协议，内置解码器，内置PELCO-P/4800/9600、PELCO-D等16种通讯协议，通讯波特率可调，通过球机内部的简单拨码，即可与多种常用系统兼容，通用性较强，保证系统的兼容性。
根据需要，在某些前端可加装麦克风等现场录音设备，或加装室外音箱等现场音频输出设备等。
控制线选用RVVP2两铜芯聚氯乙烯绝缘屏蔽电缆，导体截面积≥1mm2。
3）前端设备具有防雨、防尘、防盐雾、防腐蚀、防变形、防人为破坏的能力。
本设计选择的前端摄像机高强度铝合金精铸上罩，密封防尘罩。
4）采用TVS板极防雷技术，可以有效防止以下功率的瞬时雷击、浪涌等各类脉冲信号对设备造成的损坏。
同时，对室外安装的摄像机进一步采取防雷接地措施，设计最大通流量10KA（8/2μs）。
2.3.2供电设计
考虑到前端摄像机分部较广，就近取电因各种原因始终无法得到良好的保障，故采用铺设强电电缆，采用统一供电，利于以后系统的维护。
因此，本方案根据实际情况，采取统一供电，通过变压器进行稳压和滤波，为摄像机提供24V交流电源及12V直流电源。
。
2.3.3线径设计
当电源线径大小一定，24VAC电压损耗率达到10%时，传送的距离即为最大传输距离。
（对于交流供电的设备而言，其最大的允许电压损耗率为10%。
例如：
一台设备额定功率为80VA，安装在离变压器10m远处需要的最小线径大小为。
）
线径（mm）
传输功率va\传输距离（米）
1
2
30
28
45
72
183
333
40
21
34
54
137
250
50
17
27
43
110
200
60
14
22
36
91
160
70
12
19
31
78
140
80
10
17
27
68
125
本方案中，前端额定负载小于50W，视在功率小于80VA，距离在10米以上，20米以内。
考虑适当加大摄像机供电线缆的线径，可以进一步降低地回路的电阻，可减少干扰，因此设计电源线为RVV2铜芯聚氯乙烯绝缘软电缆，导体截面积,可以充分保证前端设备输入电源的稳定性。
2.3.4控制箱设计
控制机箱中主要安装以下设备：
1）数字光端机
2）专用稳压电源
3）市电进线和光纤都要引入机箱内
4）过流过压保护装置和电源防雷保护装置
5）接线端子
6）开关和插座
7）接地设备
为保证系统的全天候运行，前端控制箱除保证防水、防撬外，还设计自动温控开关，可以根据温度自动开关风扇，为箱内的设备提供合理的使用温度。
控制箱的内部空间应是所有箱内设备体积的2倍以上，以保证箱内设备的散热和空气流通，并采用底部进线，机箱和立杆统一接地。
2.4线路的信号传输设计
2.4.1模拟视频监控网络传输
视频信号的传输是保证图像质量的重要环节，要求图像传输稳定、画面清晰、无明显延迟和马赛克现象。
对于传输系统，可以采用有线或无线方式，一般情况下，采用有线方式，当条件不允许设有线链路时，才考虑无线链路传输方式，如宽带无线接入技术等。
对于有线链路，应采用光纤或宽带网络，当采用光缆传输时，光端机可分为模拟和数字两类光端机，数字光端机采用全数字传输技术，信号无压缩、无损伤。
目前数字光端机在技术上也较成熟，本次项目建设也采用数字光端机。
当采用城市宽带网络传输时，租赁电信运营商的宽带城域网，其接入方式多样，带宽流量控制有保障。
光纤传输线路选取9/125µm单模光纤，线路衰耗≦km（1310nm）、≦km（1550nm）。
在光缆布线链路中，每芯光纤的全程衰减应不超过下表：
光波长（nm）
光衰减（dB）
1300
1550
11
8
2.4.2高清视频监控网络传输
视频专网应满足下列传输基本要求：
1、网络传输协议要求
共享平台联网系统的网络层应支持IP协议，传输层应支持TCP和UDP协议。
2、媒体传输协议要求
视音频流在基于IP的网络上传输时应支持RTP/RTCP协议；视音频流的传输格式应满足GA/T中第7章的要求。
3、端到端的信息延迟时间
当信息（包括音频信息、控制信息及报警信息等）经由网络传输时，端到端的信息延迟时间（包括发送端信息采集、编码、网络传输、信息接收端解码、显示等过程所经历的时间）应满足下列要求：
1）前端设备直接接入监控中心的信息延迟应≤2s；
2）前端设备与用户端设备间端到端的信息延迟时间应≤4s。
4、网络传输带宽
根据监控中心网络带宽的估算公式
监控中心所需的带宽≥并发联接的视频路数×单路视频码率
单路视频图像要求达到720P（130万像素），25帧/秒（全实时），传输码率不低于1500kbps。
5、监控中心内部及监控中心间互联的IP网络性能指标
监控中心内部及各级监控中心之间互联的网络性能指标应符合YD/T1171-2001中规定的1级（交互式）或1级以上服务质量等级。
具体指标如下：
1）网络时延上限值为400ms；
2）时延抖动上限值为50ms；
3）丢包率上限值为1×10-3；
6、视频报警联动响应时间
报警触发后，在本监控中心内触发并启动视频显示和记录所需的直接联动响应时间应≤4s。
7、传输图像质量
经由视频专网传输的图像应保证图像信息的原始完整性，即在色彩还原性、图像轮廓还原性（灰度级）、事件后继性等方面均应与现场场景保持最大相似性（主观评价）。
系统的最终显示图像（主观评价）应达到四级（含四级）以上图像质量等级，对于电磁环境特别恶劣的现场，图像质量应不低于三级。
图像质量的主观评价见GB50198-1994中的。
2.5系统软件设计
2.5.1系统平台软件结构
在传输协议之上是系统软件平台的主要层次，包括服务层、应用层和业务层。
2.5.1.1服务层
服务层由不同功能的软件模块组成，既有操作系统和应用软件提供的服务，也有自己开发的核心服务，为应用层和业务层提供了服务，主要包括数据库服务、存储服务、视频转发服务、Web服务、群集服务等。
Ø数据库服务
采用分布式的数据库结构，存储内容包括：
设备和音视频图像的索引资料、记录报警信息、用户资料和权限、系统运行日志。
为数据和图像检索、身份认证和权限管理提供存储和检索服务。
Ø存储服务
存储服务包括本地存储服务和远程存储服务。
本地存储服务可以采用直接的存储DAS，也可以采用SAN存储体系结构进行关键数据的存储。
也可以采用远程存储服务，如IP-SAN和NAS存储体系结构，对于重要的需要在数据中心存储的数据，通过在本地存储服务器上安装I-SCSI驱动程序，将本地数据直接封装进I-SCSI帧，然后通过IP网络传输到远程的存储服务器上。
Ø视频转发服务
多个用户并发访问同一个图像资源的情况下，为了减轻视频编码设备的压力和节约网络带宽，系统的视频转发服务通过与视频编码设备建立单路连接，然后采用组播或者广播的方式将图像转发给所有用户。
（可选）
ØWeb服务
Web管理模块嵌入在大部分的设备中，远程用户通过浏览器就可以登录该设备，实现访问图像资源、控制前端设备等所有在本地能够实现的功能。
（可选）
Ø群集服务
对于关键的数据中心服务器，采用双机热备份或者群集技术避免因为某种故障导致关键服务停机而造成的系统服务瘫痪。
这对于提高整个系统的可靠性是非常关键的。
2.5.1.2应用层
应用层主要包括图像管理和系统管理两个方面。
Ø图像管理：
主要能够实现图像切换与点播、历史图像检索与回放、设备控制、数据存储与备份、报警联动等功能。
Ø系统管理：
用户和权限管理、设备管理、安全认证与授权。
2.5.1.3业务层
业务层包括报警、电子巡逻系统、城市应急指挥系统、110接处警系统和指挥系统、公安综合判研系统的接口处理。
2.5.2系统平台软件的特点
1）完全基于宽带网络传输。
2）WINDOWS/LINUX操作平台。
3）中大型数据库存储管理平台。
4）根据安全性的级别，可选择软/硬件加密。
5）图像采集压缩采用MPEG-4/方式；声音采用MPEG-4ACC方式。
6）采用TCP、UDP、MULTICAST网络协议传输信号。
7）图像清晰度PAL352*288704*576NTSC320*240640*480
8）图像传输速率PAL25F/SNTSC30F/S
9）适用与多种网络环境如LAN、WAN
10）系统控制和管理功能由软件实现，易于扩展和升级换代。
11）允许多个副控台/网络客户端并发操作。
12）所有设备进入系统后，均自动向中心管理服务器注册。
13）中心管理服务器完成对视频服务器、中心存储服务器、中心控制台、副控台的初始化设定。
2.5.3系统平台软件
2.5.3.1图像功能
Ø可对图像进行实时播放、历史播放、播放控制、图像报警处理。
Ø具有完善的图像切换功能。
操作人员在权限范围内任意调用显示方式或手工设定，将指定实时摄像机图像显示在指定的显示器上。
Ø具有完善的云台镜头控制功能。
能控制相应的云台转动以及镜头的变倍、光圈、聚焦。
Ø可进行图像显示方式顺序切换和分组切换、报警自动显示设置。
Ø可进行图像参数传输帧率、图像分辨率的设置。
Ø可以为每路图像配置文字注释和编号设置，叠加字符可在观看图像时任意调整位置、取消或叠加。
Ø历史图像查询方式。
可以根据日期、时间、摄像机编号、名称、报警信息、图像变化报警查询相关历史记录。
Ø历史图像回访功能。
系统可按摄像机编号、日期、时间、报警信息等多种方式检索回放录像，可逐帧，高速率快慢回放，图像和声音同步回放。
Ø可对图像进行放大、缩小操作并可调整图像对比度和亮度。
Ø可定格抓拍画面并实现彩色打印。
Ø可根据授权进行重要数据文件的对外备份，将选定的声像资料转存到录像带或光盘。
Ø远程副控台可根据授权操作图像。
2.5.3.2报警功能
Ø可外接总线和直接报警设备如红外探头、紧急按钮等。
Ø可外接直接报警输出设备如警灯、警号等。
Ø完成报警信息联动控制，即当其中一个报警器出现警情时，其设置为联动的继电器开关动作，并在设为联动的图像上叠加相关文字信息。
Ø能够检测出总线上外挂设备的工作状态，当总线发生故障或总线设备消失后，能够及时向中心管理服务器报警。
Ø可进行报警联动功能设置，如报警联动图像、报警联动开关、报警联动字符。
Ø可进行报警参数设置，如报警设备定时开关时间、报警蜂鸣时间、最小报警间隔时间、报警方式。
Ø可设置多个报警器对应为一路图像或一个报警器对应多路图像。
Ø可实现图像丢失报警。
Ø可实现图像遮挡报警。
Ø可实现图像框定区域的变化移动报警。
Ø根据现场报警信息和图像遮挡报警完成对图像的报警字符叠加。
2.5.3.3控制功能
Ø具有传统监控矩阵控制主机的全部功能，音视频切换、云台镜头控制。
Ø实现远程现场辅助开关灯光、雨刮等的开闭控制。
Ø实现报警信息联动控制。
2.5.3.4管理功能
Ø所有设备进入系统后，均自动向中心管理服务器注册。
Ø视频服务器设备初始化后，设备参数设置和修改可通过现场或远程设置，设置参数包括网络参数、编号名称、时间、字符、报警接口、报警联动参数、解码器型号、图像参数、安全等级、图像报警、自动复位设置。
Ø对中心存储服务器的初始化设定，设定各路图像的存储位置，安全等级。
Ø对数字终端的初始化设定，如分组切换、顺序切换显示方式的设置，报警信息的自动显示和报警状态的自动切换设置。
Ø对中心控制台的初始化设定。
Ø对系统员、操作员帐号、密码和操作控制权限的初始化设定。
2.5.3.5权限管理
Ø多重网络身份识别，防止非法使用和操作。
Ø根据授权实现相应访问操作功能。
Ø根据授权，可获得多个远程副控台的帐号，满足各级领导和部门的管理要求。
Ø用户通过帐号和密码确认自己的身份进行远程管理。
Ø识别远程访问人员和副控系统身份的合法有效性；接受其控制请求和返回相应数据。
Ø副控/远程访问的显示和许可。
根据不同型号，用户可以选择一个或多个副控/远程访问，在主页面上显示其操作内容。
并根据操作人员权限随时终止其中一个或全部副控/远程控制请求。
2.5.3.6其他功能
Ø实现用户远程网络管理功能，消除地域空间的限制。
Ø时间同步功能。
各系统设备和中心管理服务器时间自动同步。
Ø电子地图功能。
能够建立和编辑控制区域的摄像机、报警探头布置图信息。
Ø建立整个系统的摄像机、图像文件、现场报警信息、图像报警标记的详细索引表，供控制中心操作人员和授权的远程用户查询调用。
Ø日志管理功能。
记录系统所有设备和操作人员进入、退出系统的时间和操作情况。
Ø操作人员管理功能。
对操作人员的上下班进行登记和建立日志，便于将来查询。
Ø用户管理功能。
增加、删除、修改用户信息。
2.5.3.7实时时钟显示功能
系统应具有实时时钟显示功能，可在一个视频画面上显示当前的时间和日前。
系统可按照每秒变化，甚至在系统断电时仍可以计时。
文字插入显示时间/日期形式为：
日/月/年，时/分/秒。
如：
31/1/0923:
。
2.5.3.8文字插入功能
系统可对摄像机进行标注分类，显示当前时间/日期、摄像机位置、地点名称等信息。
把相关的文字显示在视频画面上，这个功能可由视频矩阵控制系统或视频分配器提供。
无论何时需要，都能为操作者提供准确的有意义的系统信息。
文字在屏幕上的显示位置和显示模式可通过系统软件编程，避免画面上的重要区域被文字遮盖。
2.5.3.9控制功能
Ø键盘控制
Ø计算机多媒体网络控制
Ø多级优先级控制功能
2.5.3.10口令保护功能
交通监控系统在日常的使用中可以有多个操作员对前端视频、矩阵进行操作。
所以对操作员的权限管理至关重要。
交通监控系统应可根据实际情况确定每个操作员各自的访问权限。
确保交通监控系统的可靠性和安全性。
2.5.3.11故障检测功能
视频输入摄像机故障检测功能：
视频故障检测是对所有视频信号丢失和低电平视频进行监测和自动响应。
2.6系统扩展功能设计
Ø接警处理
Ø支持在设备发生报警时做以下接警处理：
Ø显示报警设备所在电子地图；
Ø使报警设备符号处于报警状态；
Ø发出报警音；
Ø按联动配置触发联动；
Ø按预案配置显示相应的预案；
Ø报警确认（取消报警）；
Ø故障报警功能：
系统应具有视频信号丢失、幅度过低、过高的报警功能。
如摄像机故障、有人企图破坏或拆卸摄像机、传输线被剪断等情况出现时将产生报警。
Ø报警信息记录：
系统应对报警信息进行详细记录，包括报警源，报警级别,报警类型，开始时间，结束时间、处理人员、处理结果等信息。
管理员可以使用模糊查询等方式回查报警信息，搜索条件包括报警源、报警等级、报警类型、开始时间，结束时间等。
报警等级包括全部、普通、重要、警告、错误报警等；报警类型包括全部、手动按钮、前端报警盒、视频丢失、移动侦测、遮挡报警等。
Ø系统应有专门的报警日志将报警事件，联动过程，预案处理，报警确认等处理过程记录到日志。
Ø系统支持扩展报警预案管理功能：
通过模块扩展，系统可以支持预案管理功能，预案的启动报警信息可调用系统和用户自定义的宏指令，并启动相应的处置流程。
可以根据需要设定联动的事件（包括通过网络消息或数据库引发的事件），并可定义执行联动功能的设备类型、名称和动作；可以让指定的设备响应事件，进行相应的动作或执行某种操作。
Ø系统应允许添加和编辑各种应急预案。
设置各种联动关系。
各种应急预案均保存在数据库中的联动关系子库中。
`
Ø各子系统之间的联动关系可以使用程序进行配置。
指定联动目标事件时，可以设置联动方式是自动还是手动。
Ø联动关系可以根据需要编辑和修改，以建立不同预案。
2.7系统存储方案设计
本系统采用混合式存储方案，即硬盘录像机DAS方式存储和中心采用IPSAN集中存储相结合的方式。
存储系统容量计算
模拟视频信号通过数字视频压缩技术转换为或者MPEG4格式的码流，尽管经过压缩，其所占的空间仍然是非常大的，尤其是城市监控报警联网系统，摄像前端可能达到千级，产生的海量数据是非常惊人的。
对应单路D1、Half-D1、CIF格式产生的录像文件信息如下：
图像格式
1小时录像
1天录像
15天录像文件
D1
600M
24*600M=14400M=14G
15*24*600M=216000M=216G
Half-D1
4
升级会员 