城市综合管廊视频监控系统解决方案.docx
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城市综合管廊视频监控系统解决方案
城市综合管廊视频监控系统
技术解决方案书
第一章城市综合管廊概述
1.建设背景
随着城市经济的快速发展，综合管线建设规模不足、管理水平不高等问题凸现，一些城市相继发生大雨内涝、管线泄漏爆炸、路面塌陷等事件，严重影响着生命、财产安全和城市运行秩序。
全国综合管线事故平均每天高达5.6起，每年由于路面开挖造成的直接经济损失高达2000亿元。
面对当前现状及存在的问题，国务院高度重视推进城市综合管廊建设，2013年以来先后印发了《国务院关于加强城市基础设施建设的意见》（国发[2013]36号）、《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》（国办发[2014]27号）、《关于推进城市综合管廊建设的指导意见》（国办发[2015]61号），全面推进城市综合管廊建设。
2.城市综合管廊简介
综合管廊（日本称“共同沟”、台湾称“共同管道”），就是地下城市管道综合走廊。
即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通讯，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。
3.综合管廊视频监控系统
城市综合管廊内部不仅整合了维持城市功能的自来水、煤气、电力、通信管线，而且管廊自身功能使用的动力、照明、排水等设备繁多，无论纳入管线出现故障，还是自身附属设备出现故障，都将造成沿线城市功能的瘫痪，因此建设城市综合管廊视频监控系统意义重大。
第二章综合管廊视频监控系统现状及需求
1.系统现状
城市综合管廊视频监控系统，主要需要结合环境、安全防范、通信、预警、报警、地理信息等多个不同功能的子系统实现视频联动，主要因监控环境特殊性，遇到的问题主要体现：
●传统监控采用人工管理模式，运营成本高，管理水平与管理质量也无法得到保障；
●政府多头管理、分散操作易产生各种问题；
●解决紧急事故发生时易相互推诿、扯皮；
●市政设施管理的运维监测监控能力、应急调度指挥能力、综合业务能力很难提高；
●管廊监控视频监控数据类别不一，各系统间信息孤岛导致相关部门决策困难。
2.需求分析
（一）设备功能
1.需较好的防潮、防腐（H2S）能力；
2.可在低照度下正常工作；
3. 燃气舱需要防爆；
4.需有移动侦测等功能，以便及时捕捉到入侵人员信息，并可及时报警及跟随。
（二）监控中心
综合管廊监控中心主要任务为确保管廊内的运维情况，主要防止通风口、主要通道、出入口、门禁等重要场景的视频监控情况，防止非法人员或者破坏者入侵，侵害公共财产和设备，将管廊内任一角落的状况呈现在监控中心的拼接屏上，使管理人员可以随时轻易的掌握所有情况。
建立完善的视频报警联动机制，解决城市管廊设施遭受人为破坏的地下隐患，保障管廊内的通风、照明、排水、防火、通信等设备的正常运转。
第三章综合管廊视频监控系统
1.城市综合管廊监控与报警系统
综合管廊视频监控系统是一个非常完整成熟的监控管理管控系统。
由于要结合和兼顾环境与设备监控、通信联络、地理信息等需求，而且还要兼顾灾难事故预警、安全防范等方面对图像监控的需求，同时还需要考虑报警、门禁等配套系统的集成以及与广播系统的联动，因此在这些系统的互联过程中必然会出现系统异构的信息孤岛问题。
要打破信息孤岛的局面，复杂异构方式的视频监控系统需要解决不同厂商、不同产品的兼容和多喝系统实现报警联动，还需要立足大型的联网设计，做好互利与共享的原则。
物联网研发的基于物联网的监控成功地解决了众多品牌相互兼容，目前国家推出GB28181协议，海康、大华、安讯士等厂家联合推出ONVIF协议，成为成为综合管廊视频监控系统当下的发展方向，从而使信息孤岛难题成为历史。
2.系统设计原则
根据用户现状和需求分析，综合管廊视频监控系统依据以下原则设计：
（1）可靠性
系统应确保管廊数据获取、融合、传输等过程的可靠性。
其中，感知数据是管廊各项应用的基础和判别依据，可靠的数据获取、融合和传输是保证管廊功能正常运行的基础。
（2）可扩展性
系统应能够动态调节，为不同网络应用提供可扩展性，包括网络拓扑结构可扩展、服务内容可扩展等。
（3）兼容性、开放性和易维护性
系统的软、硬件采用模块化、组态化设计，可以方便地进行容量的扩充和功能的维护升级。
同时，系统建设基于Web、B/S结构，软件设置开放性网络接口，可实现将监测信息上传至监控中心和各级主管部门、单位。
（4）安全性
视频监控系统的安全标准要特别保护用户的信息隐私，为各政府部门、单位提供不同安全级别的网络应用。
3.系统设计依据
《关于推进城市综合管廊建设的指导意见》（国办发[2015]61号
《国务院办公厅关于加强城市综合管线建设管理的指导意见》（2014）27号
《城市市政综合管廊技术规范》GB50838
《密闭空间作业职业危害防护规范》GBZ/T205
《安全防范工程技术规范》GB50348
《入侵报警系统工程设计规范》GB50394
《视频安防监控系统工程设计规范》GB50395
《出入口控制系统工程设计规范》GB50396
《火灾自动报警系统设计规范》GB50116
《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计规范》GB50493
《城镇燃气设计规范》GB50028
《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058
《电子信息系统机房设计规范》GB50174
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343
《火灾自动报警系统施工及验收规范》GB50166
《自动化仪表工程施工及质量验收规范》GB50093
《密闭空间作业职业危害防护规范》GBZ/T205
4.系统设计思路
4.1安全的角度看综合管廊监控与报警系统设计
目前，综合管廊主要存在以下四大问题：
一是人的不安全行为（违章）造成的人员安全问题，二是物的不安全状态（隐患）导致的设备安全问题，三是环境的不安全条件（隐患）诱发的环境安全问题，四是组织的不安全因素（管理漏洞）导致的管廊安全问题。
以上四大核心因素共同诱发能量的不正常传递，从而造成管廊事故。
因此，系统必须对这四个核心因素进行管控，以实现对人的不安全行为、物的不安全状态和环境的不安全因素等迅速、灵活、正确地理解（——预测）和解决（——启动安全设备或报警），从而实现地下管廊的本质安全。
（1）针对人员安全：
通过人员标识卡、便携式巡检仪、人员探测计数器等管控人的不安全行为，使巡检人员达到可视化管理、无关人员实现防范入侵管理。
（2）针对环境安全：
通过多功能监测基站和智能传感器对管廊温度、湿度、水位、氧气、H2S、CH4等环境要素实时监控，实现危险源管理、辨识、评估和控制，从而消除环境的不安全因素。
（3）针对设备安全：
通过智能传感器、仪表和多功能监测基站对监控设备、排水设备、通风设备、通信设备、消防设备、照明设备、电缆温度等进行实时在线感知、报警联动、远程控制和指挥调度，使之始终处于安全状态。
（4）针对管理安全：
通过建立安全机制和预警管理体系，实现现场可视化、问题可视化和隐患的可视化，达到管理无失误、指挥无失误、操作无失误，在此基础上实现未雨绸缪、超前预报，防患于未然。
城市综合管廊的建设目标是在信息化管理的基础上，逐步实现自动化，用智慧覆盖整个管廊运行管理的全过程，实现高效、节能、安全、环保的“管、控、营”一体化智慧型管廊。
4.2物联网的角度看管廊监控设计
本系统利用先进的物联网技术，通过感、传、知、用四层架构，实现对地下管廊的属性信息和状态信息运行透彻的感知和度量，通过感知实时获取人员、设备、环境、流程制度等在内的一切数据，实现地下管廊管理的可视化，提高管廊安全性和用户满意度。
从上图可以看出，井下所有的视频监控状态传到平台监控中心，而监控中心的各种控制命令则要传输到各段管廊的摄像机设备上。
这些信息主要有：
（1）监控摄像机的视频信号和控制信号；
（2）清晰的捕捉到入侵人员的面部特征；
（3）对管廊舱室实现无死角全覆盖；
（4）捕捉到足够的管廊细节；
（5）进出人员信息和人员位置信息；
（6）管廊的各种属性信息和状态信息；
（7）管廊的运营情况和管控情况。
我们采用基于物联网的整体解决方案化解以上所有问题。
利用物联网对地下管廊进行感知和识别，通过网络互联，进行传输、计算、处理和数据挖掘，实现对地下管廊的实时控制、精确管理和科学决策。
5.系统流程设计
根据综合管廊的运营复杂情况及特点，建立基于物联网的视频监控系统，是实现智慧管廊的必由之路。
综合管廊要实现系统的安全、稳定运行，又要实现对供电、消防、照明、通风、排水等系统的运营情况“集中管理”：
（1）感知层：
感知来自管廊的供电、供热、供水、通信、能源的运行情况；
（2）传输层：
由物联网多功能基站提供无线、有线通信等可靠传输；
（3）处理层：
通过视频系统，对热能、给水、供电、信息通信、供气等重要场景实现统一平台管理，实现系统的分布式应用和纵向深入。
应用层：
于政府管理部门和四大管线单位（自来水、电力、煤气和通信）的本专业管线运行信息、会影响到管廊本体安全或其它专业管线安全运行，因此在应用层要对四大管线单位提供通信接口，以实现信息的共享和联动。
第四章系统组成
城市管廊视频监控系统主要对环境、通信、报警、地理等实现联动报警，实时监控管廊的实际情况，主要由前端采集、传输介质、后端设备（存储、记录显示和控制）组成。
视频监控系统架构图
系统建立基于互联网的“管、控、营”一体化的智能管控平台，从视频采集、通信网络、系统架构、智能联动和综合管理平台等方面的设计，解决了管廊监控存在着内部干扰性强、使用单位多及协调复杂的根本问题，大大提高了系统运行的可靠性和可管理性，提升了管廊基础设施、环境和设备的恢复效率，进而实现了监控中心应用一个平台，一根光纤，一组基站”即能对管廊内部设备的远程管理与联动控制。
第五章视频监控系统功能
要打破信息孤岛的局面，复杂异构方式的视频监控系统需要解决产品兼容与多个系统的相互集成，以及平台网络接入和资源开发方式等问题。
视频监控系统结构由前段部分、信号传输部分、中央控制显示部分、数字图像检索回放部分以及数据存储、IP承载网。
前段系统采用点位设计；信号传输系统设计内容主要分传输方式和传输管道两部分；中央控制显示部分的设计采用数字化监控中心管理系统；数字图像检索回放部分以加大容量模块化矩阵切换设备作为核心设备，以数模结合方式，实现对快球的远程控制、权限管理，并采用外置储存方式进行集中式数据存储。
系统通过系统前端监控点网络摄像机采集图像信息，系统主机处理后在相连的监视器上反映监控场景。
综合管廊每200米为一段防火分区，每段防火分区设置1台多功能基站，在每段防火分区内设置3台网络摄像机（区段出入口）：
检测卸料口1台、防火门的两边各1台，监测任何进入防火分区内的人员情况。
所有的视频监控画面都可以通过智能安全管控平台控制、显示，实现全范围监控，并且可在监视器上切换显示各防火分区的监控画面。
同时，系统采用EPON技术组建汇聚网络，在网络汇聚机房部署OLT，铺设光纤到监控前端，在光纤线路上部署分光器，灵活接入各前端控制点。
前端视频编码器通过ONU接入光纤，实现“树形分叉”式的前端接入，可有效节约光纤资源，减少建设成本，后期扩容也更为方便。
第六章监控中心
1.监控中心简介
在管廊的运营管理过程中，为保证人员、环境、设备的安全性和经济性，需要监控中心人员随时、准确、全面地掌握管廊各环节的运行状态，预测和分析设备的运行趋势，对各环节运行中发生的问题作出及时准确的处理，通过多维度、全方位的监控管理，提高安全运营能力，更重要的是对管廊突发事故起到监控及预防的作用，而这些都有赖于监控中心对各类监控信息的直观显示。
监控中心是整个系统的核心，它联系、协调、控制和管理其它系统的工作，同时监控中心还担负与电力公司、供水公司等部门的报警和事故处理联动通信任务。
2.监控中心组成
监控中心由智能模拟显示系统、解码器、监控与报警系统、远程网络传输系统和计算机操作台等设备组成。
3.监控中心功能
监控中心的主要任务是确保管廊内管线及操控设备能正常运转，并在发生事故时能迅速反应处理，是整个视频监控系统的神经中枢，通过智能化监视与侦测设备，将管廊内任一角落的状况资料迅速传递收集于监控室中，使管理人员可以随时轻易的掌握所有情况。
监控中心为用户提供一个人性化和智能化的操作平台，使整个高科技、超复杂的系统使用时轻松自如，它覆盖人员、设备、环境、动力、安全、运营等诸多环节，结合视频监控系统满足全过程实时监控的需要，避免了在重要调度指挥中因系统操作过于复杂，而造成难于控制的尴尬局面。
显示部分可直观地显示管廊内各种设备的运转情况，及时了解灾情和非法入侵的发生及其位置。
显示屏的显示内容有：
管廊各区段的位置和建筑模拟图和非法入侵等各种报警信号等。
同时，调度中心可以满足综合调度、应急指挥、参观交流等多项功能的要求，大屏幕显示各种图像画面具有灵活组合的特点，可以满足各种不同的需求。
第七章统一管理的平台
1.平台概述
集光智能综合管理平台由Web后台管理端、B/S客户端、C/S客户端、VFM手机客户端组成的一个大中型智能安防监控管理平台。
本系统广泛应用于工厂、企事业单位、智能建筑，平安城市等大中型网络视频监控领域中，该平台采用先进的微核心加插件开发技术，基于windows平台。
安装快捷，设置方便，使用简易。
并具备音视频采集，存储，转发和集中管理功能。
专为多地分布式监控架构所涉。
1.1平台定位
集光安防综合管廊综合监管平台以校园空间地理信息系统为基础，建立集安全保卫、防范监控、GIS应急实战、安保业务应用为一体的安防应用平台，通过将多种应用功能模块集中整合在系统中，打破传统安防系统仅是对视频信息监控的功能，从多个维度对校园的安保工作进行管理。
综合管廊综合监管平台是集查询、定位、管理、分析为一体的校园安防综合管理系统，有效地帮助用户对校园安防相关信息进行管理与分析，不仅是一个展示性的美观的三维校园安防管理系统，同时是一个具有详细用户应用价值的业务系统。
1.2设计原则
平台依托于数据库、中间件、地理信息技术及基础应用框架技术，接入编/解码设备、存储设备、校园空间信息数据及安保日常业务应用数据，对外提供基础服务、传输服务、存储服务、控制服务、GIS应急实战服务以及业务服务。
平台开发秉承模块化、框架化、集群化、服务化的设计理念，以提高系统的可靠性、可扩展性和可维护性，满足不同系统对接整合、兼容应用和可持续发展的需要。
平台软件设计将遵循以下原则：
⏹软件管理灵活性
针对突发事件进行迅速反馈是本次平台设计的亮点。
集光安防软件合理的界面布局，针对突发事件能够灵活的应对，并具备完善的报警联动机制，使监控系统更加的灵活易用。
⏹存储检索便捷性
虽然目前诸如智能分析、报警联动等新技术的使用，使目前安防系统在提前预警处理上有了很大的提升，但就目前发展及调查发现，事后追查仍然是安防监控系统应用的重点。
平台软件对系统检索的优化提高了信息检索的效率。
⏹智能应用兼容性
针对海量的视频监控，针对图像的智能分析技术有效的提高了系统的有效，提升了系统的应用价值。
当前，智能分析产品还处于初级应用阶段，集光安防软件平台能够对智能分析产品有效的兼容接入。
⏹系统扩展开放型
平台软件产品，不仅能够对自身产品能够有高效的管理和接入，同时对其他品牌、类型的设备和第三方平台系统的有效兼容性。
平台软件针开放性，设计了协议、接口、控件等多种兼容方式。
对于第三方平台的对接，系统通过应用程序开发包（ADK&SDK）的形式，提供系统开发组件和接口，直接支持合作伙伴二次开发工作。
对流媒体转发、设备管理、报警管理等监控常用功能进行服务封装，有效降低其他有平台开发意向的合作厂家的开发复杂程度和提高开发有效性。
系统通过平台互联协议，可以与第三方平台互联、互通、互操作。
对于设备类的对接，集光安防有提供网络协议，非集光安防产品也能跟集光安防产品一样顺利、无障碍地接入到整个系统平台中；也接受SDK封装接入，系统提供设备接入服务器，将其他品牌设备的SDK按照一定标准再次封装，消除产品质量差异性，稳定、高效地接入到集光安防的系统平台中。
1.3设计依据
平台的设计和开发遵循以下技术标准和规范要求：
Ø《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T28181-2011）
Ø《跨区域视频监控联网共享技术规范》（DB33/T629-2011）
Ø《计算机软件分类与代码》（GB/T13702-1992）
Ø《信息处理系统工程计算机系统配置图符号及约定》（GB/T14085-1993）
Ø《计算机软件可靠性和可维护性管理》（GB/T14394-2008）
Ø《计算机软件测试规范》（GB/T15532-2008）
Ø《软件工程标准分类法》（GB/T15538-1995）
Ø《软件可靠性和安全性设计准则》（GJB/Z102-97）
Ø《计算机软件文档编制规范》（GB/T8567-2006）
Ø《计算机软件需求规格说明规范》（GB/T9385-2008）
Ø《计算机软件测试文档编制规范》（GB/T9386-2008）
Ø《计算机软件质量保证计划规范》（GB/T12504-1990）
Ø《计算机软件配置管理计划规范》（GB/T12505-1990）
Ø《工业控制用软件评定准则》（GB/T13423-1992）
Ø《信息处理程序构造极其表示的约定》（GB/T13502-1992）
Ø《软件文档管理指南》（GB/T16680-1996）
Ø《信息技术软件工程术语》（GB/T11457-2006）
Ø《信息技术软件维护》（GB/T20157-2006）
Ø《软件工程软件生成周期过程用于项目管理的指南》（GB/Z20156-2006）
Ø《信息技术软件生存周期过程配置管理》（GB/T20158-2006）
Ø《软件工程产品质量》（GB/T16260-2006）
Ø《软件系统验收规范》（GB/T28035-2011）
Ø《软件工程软件产品质量要求与评价（SQuaRE）商业现货（COTS）
Ø软件产品的质量要求和测试细则》（GB/T25000.51-2010）
2.平台技术架构
2.1平台技术架构
集光安防综合管廊综合监管平台软件以“高内聚、松耦合”设计原则和顶层模块化设计的思想组织应用系统的内部结构，确保系统符合信息技术发展的趋势并适应未来应用动态升级的需要。
系统支持主流操作系统、Web中间件、数据库产品、GIS引擎和服务以及其他第三方标准中间产品的开发和运行环境，具有很强的环境适应能力。
图1.平台技术架构示意图
2.2平台服务组件
平台中各服务组件基于模块化/插件化的思想设计，子模块尽可能遵循强内聚、松耦合的设计原则，支持插件化的业务扩展。
2.2.1集中管理服务
集中管理是基于实现系统管理方面的需要，统一资源、统一用户的一种系统管理的新的管理理念和模式。
集中管理的基础是资源集中，实现系统资源的集中录入和监控，达到系统模块之间的资源共享、协作联动和统一调度。
集中管理的资源包括视频设备、报警设备、门禁设备、梯控设备、可视对讲等资源。
模块之间可以独立管理，也可以集中管理，可以独立工作，也可以协同工作。
可实现资源的统一权限管理，在资源集中的情况下保证信息安全。
2.2.2数据库管理服务
集中管理软件依托于数据库软件，数据库软件是一个实际可运行的存储、维护和应用系统提供数据的软件系统，是存储介质、处理对象和管理系统的集合体。
数据库软件DB具有存储、截取、安全保障、备份的功能，是CMM系统资源数据的管理工具。
2.2.3视频监控管理服务
视频监控管理系统，实现对视频设备、解码设备、视频存储设备等综合集中管理。
采用B/S架构配置、C/S架构控制结合的方式，实现视频安防设备接入管理、实时监控、录像存储、检索回放、智能分析、解码上墙控制等功能。
通过开放的体系架构，全面、丰富的产品支持，为用户提供随需应变的整体解决方案。
2.2.4门禁管理服务
门禁系统是一种管理人员进出的数字化管理系统。
主要解决重要场所的出入口的安全问题，门禁管理软件秉承统一管理的理念，同时以一卡通平台为基础，采用B/S架构配置、C/S架构控制结合的方式，配置端极大的满足用户对于操作方便的体验需求，对门禁资源、卡片、人员、权限、报警等进行一体化管理，以中心、区域为单位实现了物理概念与逻辑概念的巧妙融合。
控制端对门禁资源进行统一的操作管理，对报警、事件实现中心化管理。
从而在满足用户对出入口安全需求的同时，给予统一、集中、系统化管理的解决方案。
2.2.5电梯层控管理服务
电梯控制系统用于实现电梯楼层权限控制，保证电梯使用安全。
主要包括：
人员楼层访问权限控制，楼层常开时段设定，公共楼层设定，假日配置，报警上传与展示，刷卡记录查询。
系统采用B/S架构，通过Webservice协议支持C/S客户端，通过DAG服务器进行设备管理进行数据下发及事件数据采集上报，通过MQ消息服务器将数据在客户端、服务器、中心管理平台之间转发，保证数据能够实时上报展示。
同时集成视频管理系统，提供了集控制、管理、监控于一体的梯控解决方案。
2.2.6报警管理服务
接收系统异常报警、梯控事件、巡查事件、视频报警、设备IO报警、防区报警、门禁报警、可视对讲报警的接收，实现报警执行客户端联动、联动录像、联动球机跳转到指定预置点、联动发邮件、联动发短信等功能。
实现监控人员第一时间检测到报警信息，并做相关处理，对于案件发现与处理的及时性有了大大提升。
2.2.7智能分析服务
智能分析主要包括视频检索、客流分析及聚集区分析、异常人脸检测、贴条分析、环境检测、操作区进入/离开检测、操作区滞留检测、物品遗留、物品拿取、物品保护、跨线检测、徘徊检测、场景变化等应用，对安全防范起到不可或缺的实质性作用。
2.2.8安全视频网管服务
视频网管服务统一监控系统管理的软件模块和硬件产品，及时上报故障。
视频网管服务基于J2EE体系及WebService标准，支持通过SDK直连、设备接入网关代理或SNMP协议三种采集方式，实现了设备状态、基本信息、录像状态、告警事件的上报。
2.2.9电子地图服务
电子地图服务包括GIS服务、瓦片地图服务、几何服务、查询编辑服务、聚合热点服务、路径分析服务、安全认证服务。
2.2.10校时服务
为保证平台中各服务及设备时间的一致性，平台提供校时服务。
支持NTP和中心服务校时两类时间源。
支持定时自动校时和手动校时两种校时方式。
2.3平台客户端
平台支持B/S客户端和C/S客户端，基于校园GIS应急实战应用主要为B/S客户端。
3.平台应用功能
综合管廊一体化综合管理系统包括十大应用模块，分别是中心管理、数据库管理、视频监控管理、门禁管理、电梯控制、报警管理、智能分析、电子地图、视频安全管理和OEM定制。
图2.平台登录界面实物图
图3.平台界面实物图
3.1中心管理服务器（CMS）
CMS中心管理服务器在平台网络拓扑中处于中心位置。
是整个平台的核心业务服务器，在前端负责CMS和ClientAPP/SDK直接进行信令通信，对Client发送过来的请求进行处理，并返回相应的响应。
在后端负责SMS，DMS，VSS等功能服务器，对这些功能服务器进行注册、登记、指令控制，是整个系统的信令处理中心。
3.2数据库管理服务器（SQL）
数据库能够保证系统资源
升级会员 