扬州环境资源大学校园监控系统设计方案.docx
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扬州环境资源大学校园监控系统设计方案
扬州环境资源大学校园监控系统
设
计
方
案
博康安防（中国）有限公司
二〇〇八年四月
一.项目概况
1.1项目背景
本项目为扬州环境资源大学校园监控系统建设工程。
项目范围涉及146个前端监控点、生活区监控分中心以及教学区监控中心的建设。
通过有力的手段，来保证校园的安全。
1.2需求描述
根据前期的了解，本项目具有如下几点需求。
1、本系统共有生活区和教学区两处监控中心，生活区作为分控点，设置50路前端监控点，教学区作为总控中心，设置96路前端监控点。
2、考虑到对校园网的压力，本项目不采用IP方式，采用“光端机＋矩阵”和“光传输平台”两种方式进行设计。
3、分控中心需要上传视频信号到总控中心，实现全网控制，同时，分控中心也可以查看到教学区的视频信息。
4、系统需要支持流媒体访问功能，学校领导可以通过校园网对系统前端各监控点进行管理和控制。
二.系统设计方案
2.1“光端机+矩阵”方式
2.1.1系统组成
闭路电视监控系统主要由四部分组成：
前端设备（用于采集监控区域的实时图像）、信号传输设备（用于传输前端的视频信号到监控中心并将中心的控制信号传到前端）、中心视频切换控制及管理、中心视频信号的显示与记录（监视器和记录设备）。
2.1.2系统结构及信号流程
根据用户的需求描述以及视频监控系统设备相关配置原则，本方案进行如下设计：
如上图所示，该方案主要由视频、控制和网络三种信号组成，通过不同设备及功能板卡的接入，完成信号流的转换。
2.1.3系统前端设计
前端部分是整个电视监控系统的眼睛，前端所选设备的好坏，直接关系到图像的质量，故应根据监控点的具体情况合理配设前端，首先选用专业品牌摄像机，并针对监视场所进行摄像类型、镜头的合理配备，同时还应考虑到性能可靠稳定，施工安装方便，以及日后的维护等。
（前端设备用户自购）
2.1.4系统传输部分
信号传输系统是整个系统的神经，它直接关系到整个系统是否能够正常运行。
采用“光端机+矩阵”方式，可以选用数字点到点光端机，针对各种大型远距离视频、音频、数据等传输系统。
在保证图像传输质量的同时最大程度地利用了光纤的大容量特点，充分节省了光纤。
前端监控点至监控分中心/监控中心：
选用单纤单模1路视频加3路双向数据光端机，将前端摄像机视频信号传输到生活区监控分中心以及教学区监控中心，并将中心端的控制信号传输至前端，即一根单模光纤上，传输1路视频信号和3路双向数据信号。
监控分中心与监控中心：
采用16路视频传输能力的光端机，满足用户8上8下的联网需求，同时提供数据信号的接口。
而且该光端机具有多路视频复用及多类接口数字光端机，不仅完成能够视频信号及数据信号的传输，还具有丰富的多应用接入扩展,如RJ11电话接口、RS-232及RS-485数据接口、双向立体声通道、RJ45以太网口等，以便为日后更广泛的传输扩展提供各类应用接口。
2.1.5中心控制部分
在中心设备中，控制部分是实现视频监控系统功能的指挥中心。
方案设计采用模拟视频矩阵及数字联网控制主机相结合的视频管理系统，实现图像的输出显示和分配调用。
在生活区监控分中心，设置BVm2000系列视频矩阵，该矩阵采用模块化设计，单机箱16插槽的大容量设计，可根据需求进行任意输入输出配设，可随时满足日后系统扩容需求。
由矩阵系统、流媒体服务器、节点控制器和操作控制软件构成一个联网控制系统，同时辅以存储设备进行记录，可由计算机统一管理和控制。
●生活区监控分中心建设部分
矩阵部分，采用矩阵的方式接入，配置一台64路输入,32路输出的BVm2000矩阵。
视频输入端用于连接光端机接收进来的前端视频信息以及教学区监控中心传送过来的视频信息，完成统一调度管理。
视频输出端分别实现输出到屏幕墙，上传到教学区监控中心，并做好相应的端口预留。
控制部分，主要由控制键盘配合节点控制器来完成系统的控制功能。
通过节点控制器的联网功能，可以将不同地方的控制器进行联网，实现多级别权限的全网控制。
由于前端存在多路监控点接入，因此，需要配置控制码分配器，来完成对前端监控设备的PTZ控制。
根据需求，配置串口服务器，来完成串口的扩展。
显示部分，主要由屏幕墙负责，由用户自行配置。
流媒体服务部分，主要负责学校领导，或接入校园网的其他计算机，通过客户端的方式访问系统，满足远程访问的需求。
信息存储部分，主要完成视频信息的统一存储及调用。
该部分由用户配置。
生活区监控分中心主要功能如下：
Ø接收前端信息：
远距离的视频监控前端通过光端机利用一芯光纤传送至监控分中心BVm2000矩阵系统。
Ø接收监控中心传送过来的8路视频信号。
Ø可切换输出16路的图像供本地监视墙观看。
Ø在监控分中心和教学区监控中心之间建立8上8下的动态视频干线,满足视频的传输以及系统的控制需求。
Ø将前端收集到的视频信息进行存储，满足日后调用的需求，存储时间及画面质量由用户自定义。
●教学区监控中心设计
教学区监控中心是本系统的上层业务单位，主要完成对教学区域范围内前端监控点以及生活区上传视频信息的统一管理。
矩阵部分，采用矩阵的方式接入，配置一台112路输入,32路输出的BVm2000矩阵。
视频输入端用于连接光端机接收进来的前端视频信息以及生活区监控分中心传送过来的视频信息，完成统一调度管理。
视频输出端分别实现输出到屏幕墙，下传到生活区监控分中心，并做好相应的端口预留。
控制部分，主要由控制键盘配合节点控制器来完成系统的控制功能。
通过节点控制器的联网功能，可以将不同地方的控制器进行联网。
同时，配置联网控制器，来统一管理接入网络中的各节点，实现多级别权限的全网控制。
视频显示部分，主要由用于显示前端视频信息。
该部分由用户自行配置。
流媒体服务部分，主要负责学校领导，或接入校园网的其他计算机，通过客户端的方式访问系统，满足远程访问的需求。
信息存储部分，主要完成视频信息的统一存储及调用。
该部分由用户配置。
教学区监控中心主要功能如下：
Ø可扩展切换输出多达16路图像供本地监视墙观看。
Ø接入生活区监控分中心上传过来的视频图像。
Ø在生活区监控分中心和教学区监控中心之间建立8上8下的动态视频干线。
Ø完成对所有收集到视频图像的统一调用。
Ø满足网络视频直播的需求。
2.1.6管理控制系统
根据教学区监控中心对生活区监控分中心的联网管理功能需求，设计采用了VIS控制管理平台系统。
该平台系统包含了以下部分：
教学区监控中心配置VIS3411节点控制器，统一控制接入网络的所有节点，实现全网矩阵及前端监控点的统一控制。
生活区配设VIS3411节点控制器，该设备主要管理生活区的矩阵系统。
同时，VIS3411可以通过权限分配的方式，来获取教学区的矩阵控制权。
2.2“BVx数字非压缩光传输平台”方式
2.2.1系统组成
根据上述需求描述，进行如下方案设计：
2.2.2系统前端设计
由于用户的应用不仅仅是简单的视频/音频信号采集、存储、显示与管理，可能会有更高级别的要求，如：
报警接入、以太网络、语音通话等，而采用传统的监控管理平台显然难以满足该方面的需求，因此，该方式设计采用Vbox200系列单路远端接入模块来实现前端设备的接入，实现前端图像信息的非压缩数字化高质量的实时传输，并为多业务接入提供接口。
2.2.3生活区监控分中心设计
生活区监控分中心的职能是将前端监控点传送过来的视频图像接入光传输平台，通过BVx平台的传输/交换功能，实现本地视频图像的显示、硬盘录像机视频信息的接入、与教学区视频信息的上传下载等功能。
基于用户有网络远程访问的需求，因此本系统需要配置流媒体服务器，完成视频信息的直播与点播工作。
如上图所示，本系统设计采用了博康公司研发生产的BVx系列光传输交换视频监控系统应用平台。
BVx系列产品拥有远端接入、本地视频输入、视频输出、系统联网、数据通信、网管控制等多个接口模块。
远端光纤接入模块主要完成前端Vbox200单路远端接入模块的信息交流工作，将视频信息传递到BVx背板总线，实现交换，而且可以将系统控制信号传递到远端模块，实现对前端设备的PTZ控制，同时，该模块可以将前端视频信号环出到硬盘录像机，进行视频信息存储。
视频输出模块主要完成交换后视频信息的输出功能，满足用户对视频信息实时监控的需求。
系统联网模块主要完成BVx平台间的联网工作，可以将生活区监控分中心与教学区监控中心的BVx平台对接起来，实现信息的上传下载。
BVx平台支持多种拓扑结构的组网，可以根据用户的需求及客观实际情况，对整个系统联网进行灵活规划。
数据通信模块及网络控制模块，主要完成系统平台以及前端设备的控制工作，同时可以用于监测和管理系统设备的状态和配置信息。
BVx平台的使用，可以解决用户视频监控方面的需求，根据用户的建设规模以及其他项目的建设经验，本系统在生活区监控分中心设计采用Vmux1000系列光传输交换监控应用平台。
主要功能如下：
Ø接收前端信息，远距离的独立前端通过单路远端光模块利用一芯光纤传送至生活区监控分中心的Vmux1000汇聚系统。
Ø可切换输出多达16路的图像供本地监视墙观看。
Ø在生活区监控分中心和教学区监控中心之间建立双向16路动态视频干线。
Ø本辖区内的图像通过Vmux1000系统中的视频环通输出口一对一的接至硬盘录像机，进行存储。
Ø设置流媒体服务器，满足网络视频直播及视频点播的需求。
2.2.5教学区监控中心设计
教学区监控中心既是本系统的前端接入单位，又是上层业务单位，主要完成对前端监控点及生活区监控分中心的管理。
本期工程将在教学区监控中心建设一套基于光纤的全数字化非压缩的综合业务传输平台Vmux1000pro系统。
该系统通过光纤实现了生活区与教学区之间16路动态双向视频联网干线的建立。
主要功能如下：
Ø可切换输出多达64路图像供本地监视墙观看。
Ø接入前端视频监控点传送过来的视频信息，并接入硬盘录像机进行实时录像。
Ø在生活区监控分中心和教学区监控中心之间建立双向16路动态视频干线，接入生活区传送过来的视频信息。
Ø采用流媒体服务器，提供网络远程访问功能。
2.2.6管理控制系统
根据教学区监控中心对生活区监控分中心的联网管理功能需求，设计采用了VIS控制管理平台系统。
该平台系统包含了以下部分：
教学区配置VIS3411节点控制器，统一控制接入网络的所有节点，实现全网BVx平台及前端监控点的统一控制。
生活区配设VIS3411节点控制器，该设备主要管理BVx系统。
同时，VIS3411可以通过权限分配的方式，来获取教学区的矩阵控制权，当然，该权限由用户进行定义及分配。
2.2.7网管系统
BVx网管系统是一个能对BVx平台及基于BVx平台的视频网络系统进行控制与管理的软件系统，包括设备管理和系统配置等软件。
BVx网管系统主要功能包括配置功能、故障管理、性能管理、安全管理等几部分。
其主要功能包括：
监视BVx节点设备运行状态、配置BVx节点设备参数、远程和本地故障报警、远程复位BVx节点设备；对BVx平台内的视频数字流的传输与交换进行管理，对BVx平台内的全部视频源进行管理；对全网进行统一的用户管理和权限管理；对前端设备的PTZ控制、对前端视频的切换控制、对其它联网视频监控系统的控制等。
2.3采用“BVx全数字非压缩光传输平台”方式的优势
2.3.1支持高清数字视频设备
BVx数字视频网络交换平台以大容量光系统为基础，可综合接入视频、音频、数据、以太网等多种业务。
利用先进的高速数字背板总线技术、非压缩数字视频技术和波分复用技术，通过全数字化带宽分配方式，实现中心层与汇聚层、接入层之间的图像信息和各种数据信号，实时、无损（数字非压缩）高质量的透明传输。
本系统充分发挥数字非压缩数字视频系统的无损传输和交换的特点，在视频监控的每一个环节都做了精心考虑，完全按照广电级视频质量标准进行设计，系统的任何一个节点都能够获得完全一致的高质量视频信号。
分辨率达200万象素（1080i体系）的高清数字视频设备已经出现并开始应用，本系统支持这些设备的接入和高清视频码流的传输。
2.3.2信息应用
根据各系统的现状，在汇聚层和中心层实现各联网相关信息的下载和上传。
分中心的联网图像和控制信号通过接入层，在汇聚层进行下载（视频）和回传（控制信号），同时汇聚层可下载来自中心层的视频信号和联网信号，而中心层下载来自汇聚层的视频信号和联网信号。
2.3.3网络管理
由于BVx数字视频网络交换平台采用数字通信的信号形式，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换，可使通信网络的管理、维护实现自动化、智能化。
本系统具有完善的网络管理功能，所有系统设备都有统一的网络管理设备进行管理，实现网络拓扑管理和动态网络状况检测，外部节点管理设备可通过相关的接口和授权，实现对系统设备管理与监视。
2.3.4功能强大
扩展性强：
所有设备都采用标准化可扩展模块，模块数量可以根据需要随意增加，而不影响系统中其他设备的正常使用。
如需要更多图像，只需增加相应数量的模块即可。
图像控制：
可选择分辨率存储，可控制前端设备的云台、镜头。
对前端接入设备点到点的管理：
通过程序可自动探测到所有接入设备的地址，并且能够直接通过网络进行配置管理和控制。
所有管理功能，都能够在任意远端通过网络进行。
需要网络监控功能时可方便的添加网络视频服务器或者视频编解码器，从而扩展整个系统网络监控功能。
2.3.5使用、维护更便捷
系统硬件设备具备即插即用的功能。
可以方便地接入其它安全防范设备，如温度、湿度、烟感、入侵等报警器；同时可以连动灯光、警号、锁具等动作设备，这使得它可以方便地组成一套功能强大的安全防范系统
更换前端设备无须停止系统运行。
因为系统可以监控所有前端接入设备、中心矩阵的工作状态，所以更容易定位故障到某个设备。
这样，排除故障，只用通过更换某个设备进行。
并且在更换过程中，不会影响系统的正常运行。
提供功能强大的网管平台，通过网管软件能够以可视化的界面实时监控系统的传输链路状况、各设备板卡工作状况以及各设备运行中产生的报警和日志。
系统配置软件能够通过网络实现远程配置。
2.3.6扩展性强、多业务接入
对于监控中心来说，由于安装在监控中心的汇聚设备——Vmux采用机箱加板卡的结构，中心功能的扩展只需要添加相应功能的板卡即可实现。
2.3.7输出显示，环出录像
BVx系统提供的视频输出端口包括：
输出端口和环出端口。
输出端口输出的视频信号为通过Vmux的背板总线交换后的信号，用户可以将此信号输出到显示设备上面任意切换显示。
环出端口输出的视频信号没有经过背板总线，其视频不能进行切换，利用环出端口可以进行视频的一对一显示和集中录像。
2.3.8字符叠加
对于传统的矩阵和光端机构建的系统来说，显示画面的字符叠加一般采用字符叠加器，用户把传输到监控中心的视频信号先输入到字符叠加器，再把叠加了字符的画面输入到矩阵进行画面的切换输出。
为了保证输出显示画面的质量，BVx系统在前端利用Vbox设备进行字符叠加，用户在监控中心通过网管软件即可修改字符。
2.3.9良好的兼容性
BVx系统可以控制上百种云台、球机，可以集成各种矩阵通讯协议，可以同各种控制系统实现互连互控，具备良好的兼容性。
2.3.10系统安全性
系统采用集成化设计，设备之间只采用光纤连接，与外界设备物理隔离，保证了系统内的信息在传输过程中安全可靠，不被非法攻击。
总控中心网管系统具有严格的用户认证和授权功能，进行严格的用户级别控制，严防非法用户操作。
还可以采用一些物理隔离手段保障安全性，如接口转换、数据格式过滤、防火墙等。
2.3.11技术先进性
BVx数字视频网络交换平台全部设备采用专用ASIC设计及高速DSP技术、全数字化非压缩方式，非压缩数字图像光传输的原理就是将模拟视频信号进行A/D变换后和音频、数据等信号进行复接，再通过光纤传输。
使用高数据速率来保证视频信号的传输质量和实时性，由于光纤的带宽非常大，所以这种高数据速率并不会对传输通道产生影响。
而数字信号在传输过程中可以不断地通过整形和再生，可以实现无噪声积累和无非线性失真的高质量长距离传输。
光纤所具有的极宽传输带宽和极小传输损耗，使数字通信的广泛应用成为可能。
数字视频光传输具有如下显著特性：
⏹可级联，随距离的增加，SNR信噪比不会下降。
⏹由于是数字传输方式，采用数字编码纠错方式，具有高稳定性和高可靠性。
⏹多路信号同时传输时，采用数字时分复用技术（TDM），不会产生模拟传输时的交调失真。
⏹稳定性好，环境适应性高，比模拟传输系统易于维护与调节。
⏹易于实现大容量传输，且性价比高。
⏹采用非压缩编码，图像信号质量高，达广播级。
2.3.12系统可靠性
由于BVx数字视频网络交换平台采用先进的数字化技术和数字编码纠错方式，具有高稳定性和高可靠性。
同时系统采用树型的汇聚结构，确保单点故障不会影响整个系统，最大限度的保证传输系统的可靠性。
业务汇聚节点和业务中心节点的设备采用冗余电源供电，保证系统的高可靠性。
多个前端接入设备连接时，可采用串联方式，当中间节点设备故障或掉电时，系统具有旁路自愈功能，从而不影响其他节点与汇聚层的通讯。
系统具有完善的网管功能，实现对系统设备的实时监控与配置。
由于传输设备采用高可靠性设计，前端监控点设备适于野外安装，具有极强的环境适应能力，工作温度可在－20℃～+65℃。
本系统从一下几个方面保证系统的稳定可靠：
操作系统：
BVx数字光交换平台、节点控制器、硬盘录像机等均采用嵌入式实时操作系统，有效防范病毒攻击，启动时间短（小于5秒），并可以任意开关机，不会出现Windows操作系统常见的系统崩溃、系统瘫痪的情况。
采用看门狗技术：
每个设备都有独立的硬件检测运行状态，一旦检测到某设备工作不正常，即可自动复位该设备，不影响其它设备的运行。
由于启动时间极短，客户端基本没有感觉。
分布式体系：
大家可能都熟悉这样一种说法，“不要将所有的鸡蛋放在一个篮子里面”，这是规避风险的基本规则。
本方案采用模块化、分布式系统方式分担风险，提高稳定性。
网络控制：
方案通过网络控制相关设备，网络控制在数据传输上，本身有良好的机制保证数据的传输，采用TCP/IP协议，确保数据准确可靠到达相关设备。
三.主要设备技术参数
3.1BOCOMVcan系列数字光端机
3.1.1产品介绍
Vcan系列数字光端机是BOCOM公司自主研发的光传输设备。
集视频、音频、电话、以太网、E1、低速数据等业务传输能力于一体，提供方便统一的传输解决方案。
Vcan系列数字光端机采用全数字无压缩技术，因此能支持视频的高质量传输；克服了常规的模拟调频、调相、调幅光端机多路信号同传时交调干扰严重、容易受环境干扰影响、传输质量低劣、长期工作稳定性不高等致命缺点。
Vcan系列数字光端机作为一系列性能优异的成熟技术产品，内部的软硬件均为模块化结构，通过模块化的配置，按需定制，满足客户对视频监控系统的各种要求。
Vcan系列数字光端机同时支持网管，用户可以方便的进行远程维护和管理。
极大的提供了实施效率，减少维护工作量。
该系列产品简化了监控系统的结构。
具有体积小，使用方便、动态范围宽、性价比高等特点。
Vcan-p1000-T1V-X3D-A1x
Vcan-p1000-R1V-X3D-A1x
Vcan-p1000-R4V-X6D-C2x
3.1.2技术指标
视频指标
物理接口---------------------------BNC接头
视频输入/输出阻抗-------------75Ω（非平衡）
视频输入/输出电压-------------1.0Vp-p
AGC----------------------------------±6dB
微分增益（10%-90%APL）---≤2%
微分相位（10%-90%APL）---≤±1°
信噪比------------------------------>60dB（加权）
数据指标
数据格式-------------------RS422/RS485,RS232
物理接口---------------------------RJ45/凤凰端子
数据速率---------------------------0～300kbps
误码率------------------------------<10-9
常规参数
工作温度-------------------------—20℃～70℃
工作相对湿度----------------------0～95%无冷凝
整机尺寸----------------------------独立式212mm×23.5mm×180.8mm
插卡式482.6mm×177mm×210mm
整机重量-----------------------------独立式1Kg
整机重量-----------------------------插卡式3Kg
3.1.3产品特性
⏹支持点对点连接方式
⏹无电磁干扰（EMI）、射频干扰（RFI）以及共地回路
⏹丰富的LED指示灯，诊断指示
⏹安装方式灵活方便，即插即用
⏹全数字光纤传输平台
3.1.4产品配置
独立式：
单槽机箱（含电源）
插卡式：
21槽机箱（含电源）
3.2BOCOMBVm2000系列矩阵
BOCOMBVm2000视频主机管理矩阵系统
单机箱最大视频容量192输入×64输出
3.2.1产品特点
Ø采用模块化设计，插板式结构，方便设备维护和扩展。
Ø系统为8层，可同时或分别控制。
Ø自动巡检（自动纠错）功能使系统运行更加安全、可靠。
Ø系统的切换控制部分和系统控制部分均为双系统，可自动倒换。
Ø电源部分为热备份双电源。
Ø丰富的OSD叠加功能
Ø自动视频信号丢失报警功能
Ø自动视频增益控制功能，能在0.3V-2.5Vp-p之间自动调整到标准1Vp-p
Ø具有丰富的可选模块
3.2.2技术指标
1、视频输入：
16～4096路
2、视频输出：
16～1024路
3、控制接口：
RS-232/485
4、视频输入：
单块输入卡16路输入
连接形式（Type）：
BNC不平衡
阻抗（Impedance）：
75Ω
反射损耗（ReturnLoss）：
>40dB4.43MHz
幅度（Level）：
1Vp-p
输入耦合（InputCoupling）：
AC/DC/同步顶直流恢复
5、视频输出：
单块输出卡16路输出
连接形式（Type）：
BNC不平衡
阻抗（Impedance）：
75Ω
反射损耗（ReturnLoss）：
>40dB4.43MHz
幅度（Level）：
1Vp-p
输入耦合（InputCoupling）：
DC
6、特性:
增益（Gain）:
0dB
增益稳定度（GainStability）:
<±0.1dB
频率响应（FrequencyResponse）:
<±0.1dB至6MHz
<±0.15dB-0.2dB至8MHz
<±0.15dB-0.5dB至12.5MHz
<-0.3dB±1dB至30MHz
场倾斜（VerticalTilt）:
<0.25%
行倾斜（HorizontalTilt）:
<0.25%
K系数（2TK-Fa
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