森林防火监控系统解决方案.docx

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森林防火监控系统解决方案

森林防火监控

系

统

解

决

方

案

杭州海康威视数字技术有限公司

二〇〇八年

11　概述

随着社会经济和科学技术的飞速发展，特别是计算机网络技术的发展，人们对安全技术防范的要求也越来越高。

为了实现各种各样的安防需求，保护国家和人民群众的生命财产安全，保证各行各业和社会各部门的正常运转，采用高科技手段预防和制止不法行为成为安全防范领域的发展方向。

从森林防火对视频监控需求角度分析，针对林区防火进行实时的视频监控已显得非常必要。

指挥中心可通过采集到的视频数据及其它相关信息进行。

12　需求分析

需求分析如下：

●充分利用原有的监控系统资源。

●视频信号通过网络传输到省森林防火指挥中心。

●存储方面，前端存储，

●网络“即插即用”。

●该方案基于模块化、可扩展、无单点故障的存储解决方案。

●所有的管理数据都是在加密的情况下，进行传输的；而且在IP授权的基础上，存储系统必需采用CHAP授权技术。

●能对管辖监控点的各个位置进行实行监控。

●能够进行数据传输、处理的同时完成通信、组网功能。

●视频录像达到25帧/秒。

●可在客户监控中心或客户端灵活设立数字矩阵，实现监控管辖监控网点的实时监控。

●采用标准化的模块结构，软件的实用性、兼容性、扩展性、灵活性、可靠性等基本的网络管理系统要求。

13　系统规划设计

总体规划原则

为实现视频监视系统的应用和管理需求，平台构架和应用必须遵从以下原则：

1）遵守标准原则

视频监视系统要采用分层次开放式体系架构，选用标准化接口和协议，尽量遵循国际标准，系统架构必须在满足未来视频监视系统业务发展对系统规模和功能可扩展性的要求同时保证系统的可靠稳定性，系统建设必须遵守有关标准与规范，统一规划，统一标准，依据各地区的实际情况，从不同层次，不同角度开展视频监视系统的推广工作。

2）系统兼容性原则

规划组建新的视频监视系统，全新“基于IP的视频切换矩阵技术”，为本系统的扩展提供了无与伦比的扩展性，只要IP资源足够，系统的扩展就不会受到限制，可根据需要任意增减监控系统前端的数量，而监控管理中心将不再需要增加任何投资。

3）系统安全原则

视频监视系统的设备必须满足可靠性和安全性要求，设备选型不能选试验产品，要选先进的市场主流产品，要求最可靠，要能保证系统不间断运行。

对关键的设备、数据和接口应采用冗余设计，要具有故障检测、系统恢复等功能；网络环境下信息传输和数据存储要注重安全，保障系统网络的安全可靠性，避免遭到恶性攻击和数据被非法提取的现象出现。

本系统能对各监控点进行实时的监控、录像，采用数字水印技术录像文件不能被修改，因此能为事后取证提供可靠的保障。

4）系统管理原则

视频监视系统要体现资源共享、快速反应，形成一体化的网络体系。

必须加强对系统运行、应用的监督管理，对系统运行、应用管理原则如下：

a．统一授权管理

b．同级机构的用户经上级机关授权，根据权限可以浏览其他同级机构所辖的视频监控系统的相应监控点的实时图像和历史图像。

c．所有用户对任何监控点的实时图像和历史图像的操作都必须在管理中心加以认证并可以在中心被集中审计和管理。

5）全网应用能力

平台具备全网应用能力，并能适应联网监控规模的变化而进行伸缩；能根据用户需求变化，快速响应，能随业务、信息、视频、智能、安全技术的发展而不断自我完善。

6）视频业务基本原则

具有完整的视频应用功能，包括图像实时显示、实时录制、实时回放，音频伴随；全功能的云台镜头控制界面和通讯协议自定义功能，可配接多种解码器；可设定并控制高速快球的全方位无级变速运行、预置位、巡逻等所有功能；定时录制、报警启动录制、移动侦测录制的时段可分别定义，每种录制方式下每个摄像机每天可设定5个时段；监视及回放时即时照片捕捉/保存功能，监视及回放时即时照片捕捉/保存功能。

系统结构

13.1.1　系统原理图

13.1.2　系统原理图实现方式描述

●视频信号接入视频服务器，然后通过网络传输至省森林防火监控中心。

●数字云台的RS232串口接入到视频服务器的RS232串口，采用透明通道的方式读取数字云台的相关俯仰角度信息，并叠加到视频图像上。

●监控中心管理服务器实现对所有前端设备的管理；流媒体服务器实现对视频信号的转发，电视墙服务器实现对各前端监控点的视频信号上墙显示。

●各县、市控制中心安装电视墙服务器，实现对本地区图像的上墙显示。

●各县、市监控中心可选择性的安装流媒体服务器，用来做本区域内的视频转发。

●网络带宽说明：

传输1路普通视频（D1格式）需要1.5以上的带宽，各监控中心要根据实际上传及上墙的视频路数来申请合适的带宽。

13.1.3　后期需要的开发工作

●定制视频服务器核心程序。

●定制视频服务器SDK开发包，提供第三方软件读取俯仰角度信息的接口函数。

●定制集中监控软件，接受数字云台俯仰角度信息显示。

14　软件系统－RNSS系统的功能及特点

RNSS监控系统继承了传统监控系统和设备的优点，并结合信息管理平台的优势，实现了分布监控、集中管理，任意整合、随意扩充的强大功能。

是构架大规模、远程分布式监控管理系统的最佳解决方案。

继承传统监控软件的功能优点

1.QCIF/CIF/2CIF/4CIF/D1分辨率任选，每一路均独立可调。

2.H.264压缩算法，压缩比高，影像质量好。

录像帧率可调，在较窄的带宽上也能够实现优良的视频传输。

水印功能，防止录像资料被篡改。

断电自启动、定时关机、系统硬件狗功能，增强系统稳定性。

具备OSD功能，可在预览画面和录像文件中叠加透明度可调的时间、通道等字符显示。

3.多画面切换模式（1/4/6/8/9/16/25/36画面任选）。

4.通道轮巡功能。

5.远程控制功能（镜头、云台、快球、矩阵等），支持业内通用的40余种快球/解码器协议。

6.远程控制报警点布防、撤防与报警解除。

7.抓拍图片，对图片进行电子处理（放大、锐化、模糊等）。

8.多种类型的录像模式（计划录像、手工录像、报警录像、移动侦测录像）。

9.报警录像的提前预录功能。

10.通道监听。

11.双向语音对讲。

12.报警上传功能。

13.录像文件的存储和回放功能。

14.操作员日志、系统日志、报警日志的保存和查询功能。

RNSS系统的扩展功能优势

14.1.1　集中管理：

RNSS网络监控管理系统通过其数据中心可以对系统中所有硬件设备和用户进行集中管理。

管理员只需通过系统配置程序对设备信息和用户权限加以注册即可在整个系统内生效。

14.1.2　任意部署：

RNSS监控系统的部署，不受地理距离的限制，依托现在发达的宽带网络，可以部署到任何地方，便于跨区域、大范围组网，如设立全国-省-市-县多级网络架构。

14.1.3　随意监控:

授权用户通过任何一台可以联网的电脑，就可以实现随时随地的任意监控，真正实现了“远在天涯、近在咫尺”、“运筹帷幄之中，决胜千里之外”。

14.1.4　任意整合:

RNSS系统可兼容当前市场上主流品牌的视频处理硬件设备（pc式DVR\嵌入式DVR\视频服务器），支持多种设备混合组网；并可根据客户现有的硬件设备进行系统定制，有效的解决了困扰用户进行系统扩充、系统升级----新旧设备不能兼容，不同品牌设备不能兼容，无法实现集中管理的问题。

14.1.5　随意扩容:

RNSS管理系统庞大的管理功能，可以管理不同型号、不同压缩方式的视频主机达1000台以上，上万路视频信息点和报警点。

为系统的扩容奠定了坚实的基础。

14.1.6　人机界面友好:

RNSS管理系统采用标准的文件管理器模式进行资料查询、检索（目录树→电子地图→影像阅览），授权用户通过IE浏览器也可以登陆管理系统，便于操作，易学易用。

14.1.7　应用范围广泛：

RNSS监控管理系统可以满足无人职守、企业多职能部门可视化生产管理等需求，在金融、教育、交通、电力、电信、水利、公安、军队、医院、油田、超市等各行业已有广泛应用。

14.1.8　兼容多种视频压缩技术：

RNSS管理系统支持先进的（H.264\MPEG-4）视频压缩算法，在较好的图像质量设置下，每小时仅为60-150MB存储量，传输方式支持电话线/ISDN/DDN/ADSL/LAN/E1/WAN等多种网络介质，为用户有效降低了监控系统运行的成本。

14.1.9　保障信息安全

RNSS采用高强度的加密算法保证系统和数据的安全。

视频数据使用专有的数据格式，采用专有的播放工具，保证数据信息及系统的安全稳定。

14.1.10　完备的多级用户权限管理

RNSS管理系统对用户权限的管理分为用户设备访问权限的分配和用户优先控制权限的分配。

设备访问权限的分配是根据用户的职能划分信息访问范围。

用户优先控制权限的分配是指对访问相同设备的不同用户可以制定不同的优先控制权，例如对云台的操作控制权限，服务器会自动进行智能调度，不同级别的用户权限高的优先控制，同样级别的用户先来先控制。

14.1.11　先进的流媒体技术应用

为适应多种宽带和大量的并发访问，RNSS网络监控管理系统采用了先进的流媒体转发技术。

在前端带宽≤2M的网络环境下，依然能够保证远程多用户同时监控，切实解决大规模组网中的网络瓶颈问题。

14.1.12　强大的电子地图双屏显示功能

RNSS服务器提供了强大的电子地图服务功能。

用户可以通过树形列表和电子地图两种设备列表方式对前端设置进行操作，发送/接收消息，查看/保存多媒体信息。

用户可以自行编辑地图，地图可分层。

控制中心可使用带有双显卡的PC机作分控端，配双显示器，即可实现电子地图与视频预览的双屏显示、操作、管理功能。

14.1.13　应急预案功能

监控系统大多应用于安防行业，对于一些应急事件处理或者报警信息的采集和处理要求及时和准确，即使是在教育、电力、电信、水利、医院、油田、超市等应用方向，也常常会遇到对一些指定突发事件的一系列预定义处理。

因此，预案功能就显得犹为重要。

用户可以预先设置多种应急处理预案，在同一个预案里可以设置一系列要执行的操作。

在必要时，例如：

有报警信息触发时，就可以直接调用某些预案及时对事件做出反应，采取必要的手段和措施，切实发挥出监控系统的实用效果。

14.1.14　预览组功能

对于一个规模较大较复杂的监控系统，可能由上千个监控点组成。

不同的管理人员可能关心不同类型的监控点。

使用预览组就可以将前端毫不相干的若干个点事先编成一个预览组，管理人员在调用时，可以在同一时间将它们同时打开进行预览，并且预览组内可以设置分屏轮巡。

这样即节省了时间，又提高了监控的效率和安全性，便于用户对这些常用组、或重点组统一调度。

14.1.15　录像文件的实时与分时集中存储功能

集中存储功能对于前端没有存储功能的网络视频服务器尤为适用。

也适用于一些重要的录像文件在前端不适合保存的；或网络带宽有限，不适合远程实时查看视频文件的可以在网络相对空闲的时段，通过集中存储功能把录像资料保存在后端集中存储主机上。

分时存储功能可以设置集中存储计划，从而在集中存储主机上实现定时文件存储功能。

14.1.16　多路回放功能

系统提供同步/异步多路回放功能，提供多种回放速率。

14.1.17　远程升级与维护

RNSS网络监控系统对于网络中各项远程报警、视音频终端设备的维护，管理员不必到达设备现场，在远程就可监测设备运行状态，修改设备的各项参数，既提高了设备维护效率，又节省了人力与时间，也便于整个系统的管理，使整个监控系统的可靠性得到有力保障。

14.1.18　提供Web服务平台

对于家庭或办公室监控的小型用户，如果让用户在自己提供的环境搭建RNSS管理平台，对用户来说费用高且难度大。

考虑到以上需求，我们为这样的小型用户提供了RNSS网络监控管理系统的Web服务平台，使得用户无需安装任何监控软件，无需自己管理，用最低的成本，即可实现IE浏览器方式的实时远程监控。

14.1.19　脱机运行功能

为保证前端音视频采集服务不间断工作，RNSS系统提供了服务端脱机运行功能。

当数字硬录像机与数据中心网络终断时，可利用本地数据库启动服务，正常工作并正常生成日志。

当网络连通后，软件会自动将脱机工作生成的日志上传到数据中心，保证系统安全性，不影响正常的备案及核查工作。

15　软件系统－RNSS系统的组成

RNSS网络监控管理系统网络拓扑图如下：

从系统应用的角度考虑，我们可以把RNSS网络视频监控管理系统表达成如下结构简图：

采集端

系统服务

客户端

如图所示，RNSS监控系统从信息应用与系统管理的角度，可以分为三个部分：

系统服务部分

如图所示，RNSS网络视频监控管理系统共提供四个服务模块：

“信息管理中心”、“流媒体转发服务”、“网络集中存储服务”、“Web站点服务”。

其中“信息管理中心”是系统的核心服务。

15.1.1　信息管理中心：

●由一台计算机提供数据库服务，构成管理平台的核心。

可另作双机热备或集群处理，以保证系统数据服务的不间断工作。

●存储系统中所有音视频处理设备和所有操作员的信息。

使得系统内任何用户只要可以连网，无需再次注册设备信息，即可直接启动普通客户端软件查看前端监控点的图像。

●信息的注册与修改由系统管理员通过RNSS系统配置程序完成。

配置程序可以运行在系统内任何一台连网的PC机上，但是只有系统管理员具有运行配置程序、修改和配置系统信息的权限。

●设备的管理：

RNSS对所有音视频处理设备进行统一注册管理，所有设备信息集中保存在信息管理中心。

包括：

PC式硬盘录像机（PCDVR）、嵌入式硬盘录像机、电视墙服务器、超级客户端、以及系统服务（流媒体服务、集中存储服务）等。

管理员可以对各项硬件设备配置信息进行编辑、修改，作到设备的统一管理。

●用户的管理：

RNSS对系统内所有用户、部门进行统一注册管理，所有用户信息集中保存在信息管理中心。

用户的注册包括部门、用户组、用户名称/密码的分配与设置。

在系统结构管理层面，用户隶属于部门，遵循树形结构；在系统权限管理层面，用户同时隶属于组，即用户的最终权限是其自身权限与所属组的权限之和。

●权限的管理：

权限的管理主要分为设备访问权限的管理和用户优先控制权限的管理。

设备访问权限的管理是根据用户的职能划分设备访问范围。

用户优先控制权限的管理是指对访问相同设备的不同用户可以制定不同的优先控制权，如云台的控制权限，服务器会自动进行智能调度，高级别用户会优先获得控制权。

●日志管理：

RNSS系统提供强大的日志（包括系统日志、用户日志、报警日志）的存储和检索功能。

服务器区分日志类型、时间、触发信息等类别自动生成日志，完整地记录系统事件、报警消息、操作员登陆系统后的各项操作等。

所有采集端与客户端生成的日志自动发送到信息管理数据库中心保存。

15.1.2　流媒体转发服务

●当多个客户端需要同时查看某监控点的相同画面时，势必会造成在一条通讯网络线路上数据拥堵，且严重浪费网络资源。

●流媒体服务器支持视音频流的转发，当有多个局域网客户端需要同时访问同一远程画面时，可以通过流媒体服务器进行转发，在转发服务与前端视频通道之间只占用一个通道带宽的网络资源，再由转发服务器将数据分发给多个客户端。

●转发服务网络拓扑图如下所示：

15.1.3　网络集中存储服务：

●实时集中存储服务：

集中存储服务对于前端没有存储功能、或者不适合在前端进行录像文件存储的情况尤为适用。

也适用于一些重要的录像文件在前端不适合保存的，可以集中存储在后端集中存储主机上。

该功能可以设置集中存储计划，从而在集中存储主机上实现定时文件存储功能。

●分时集中下载服务：

按下载计划下载前端硬盘录像机中的录像文件。

该功能适用于网络带宽较窄，某些时段带宽占用很多，而有些时段网络空闲（例如夜间），这样就可以把网络相对空闲的时段设置成集中下载计划的时间段，在这些时间里把设定的文件下载到集中下载主机上。

再进行音视频录像文件的查看。

15.1.4　Web站点服务

●RNSS系统支持C/S架构、B/S架构、或混合架构的运行模式。

支持Web浏览器的方式远程浏览系统内的通道图像。

通过Web方式查看图像的用户，其权限验证方式与客户端软件的用户权限验证方式相同。

●启用Web站点服务需要Web站点服务器安装Windows的IIS信息服务组件，需要有固定的IP地址或域名。

用户可以将RNSS的Web站点嵌入在网站里，或申请、租用固定空间。

采集端部分

RNSS系统支持多种信息采集设备：

硬字硬盘录像机（PC机/工控机+视频采集卡）、嵌入式数字硬盘录像机、嵌入式视频服务器、报警主机（PC机+报警控制箱）。

信息采集设备主要负责视音频信号采集、数字化压缩、编码、上传和报警信号的采集、上传。

支持多任务工作，支持本地全实时音视频同步录像存储服务，支持多种标准网络协议的网络传输。

15.1.5　嵌入式DVR

系统支持多种嵌入式DVR设备，包括DS-8000ME系列、DS-8000HC系列、DS-8000HS系列、DS-8000HT系列、DS-8000HF系列、DS-80002A系列、DS-6000HC/HF系列、DS-6001F系列、DS-6001D系列等。

嵌入式系统性能稳定，安全性高，适应不同环境需求，脱离PC操作平台，视音频的采集、压缩、编码工作全部在嵌入式设备系统内部完成。

嵌入式设备外形如图所示：

（图示为DS-8000HC系列）

15.1.6　报警主机

对于系统中不需要视音视频采集，只需要报警采集的监控点，系统提供了报警主机服务。

只需要一台PC机+报警控制箱即可实现。

报警主机可以实现同PCDVR和嵌入式DVR相同的报警采集服务，只是不具备视音频采集功能。

为用户提供量身定制的报警解决方案，节省成本。

客户端部分

15.1.7　普通客户端

客户端软件根据网络监控系统用户的需求和特点，为用户实现便捷的信息访问、信息检索、信息存储、远程控制、远程设置、远程升级、远程维护等操作功能，根据用户职能的不同，赋予不同的软件功能。

用户可以通过普通客户端在远程察看或阅览音视频信息、录像资料，日志信息。

例如单位领导就属于普通用户，但拥有较高的优先级，系统调度时会优先响应他们的访问请求。

普通客户端软件操作界面如下图所示：

15.1.8　IE客户端

●系统内只要有一台Web站点服务器，任何授权用户无需安装软件，都可以通过IE浏览器随时随地实现远程监控。

在地址栏中输入Web站点地址,即可实现视音频实时监控。

如下图所示。

●用户也可以将该视频控件嵌入到其它管理平台中，自己设计web界面，统一风格。

控件接口函数清晰，便于二次开发。

15.1.9　超级客户端

超级客户端主要通过双显示器，分别显示电子地图操作界面和通道图像预览界面。

在电子地图操作界面上通过树和电子地图两种设备列表方式方便快速地定位前端设备，能对地图进行放大、缩小、拖动等操作。

能够主动检测前端设备的状态（硬盘使用情况、摄像头工作是否正常、主机工作是否正常、报警探头的状态、当前用户）。

能够接收前端报警探头的报警信号，并进行声光提示，联动图像。

对前端报警探头进行布防、撤防、报警解除等操作。

超级客户端双屏显示操作界面如下图所示：

15.1.10　电视墙服务器

对于大型网络监控系统，往往需要在监控中心建一台大屏幕电视墙，使领导和监控管理人员更加方便地对整个系统中的通道进行实时监控，灵活调度。

这就需要在系统中添加一台PC机，安装视频解码卡，将前端传来的数字音视频信号还原成模拟信号，输出到电视墙上。

工作流程如下图所示：

16　产品介绍

DS-6101HC-ATA视频服务器

16.1.1　产品概述

产品类型：

海康威视视频服务器，DVS。

视频压缩标准：

H.264。

视频处理芯片：

6100系列采用DAVINCI处理器。

特别说明：

DS-6101HF-ATA系列支持4CIF、DCIF、2CIF、CIF、QCIF等分辨率编码，可内置一个IDE硬盘。

16.1.2　物理接口

1LINEIN语音输入；

2AOUT语音输出；

3UTP网络接口（同ETHERNET网络接口）；

4RS-485串行接口；

5VIN视频输入、AIN音频输入接口；

6ALARMIN报警输入、ALARMOUT报警输出模块；

7接地端；

8AC-110/220V电源；

注：

前面板带一个RS-232串行接口。

16.1.3　技术参数

DS-6101HF-ATA

视频压缩标准

H.264

回放分辨率

QCIF/CIF/2CIF/DCIF/4CIF

视频输入路数

1

视频输入接口

BNC（电平：

1.0Vp-p，阻抗：

75Ω），支持PAL、NTSC制

视频帧率

PAL：

1/16--25帧/秒，NTSC：

1/16--30帧/秒

码流类型

视频流/复合流

压缩输出码率

32K--2M可调，也可自定义。

（上限8M，单位：

bps）

音频输入路数

1

音频输入接口

BNC（电平：

2Vp-p，阻抗：

1kΩ）

音频输出

1路，RCA（线性电平，阻抗：

600Ω）

音频压缩标准

OggVorbis

音频压缩码率

16Kbps

语音对讲输入

1路，RCA（电平：

2Vp-p，阻抗：

1kΩ）

通讯接口

1个RJ4510M/100M自适应以太网口，1个RS232口，1个RS485口

硬盘IDE接口

1个，可内置1个IDE硬盘，支持每个硬盘容量达2000GB

报警输入

4路

报警输出

2路

电源

220VAC，47--63HZ

功耗（不含硬盘）

≤7W

工作温度

-10℃--＋55℃

工作湿度

10％--90％

尺寸（mm）

78mm（高）×350mm（宽）×225mm（深）

重量（不含硬盘）

<3.5Kg

DS-4004MD矩阵解码卡

解码性能：

●每块DS4004MD可做8路解码。

●音频输出：

4路，可在8个解码通道中任选4路输出。

●视频输出：

4路，每路视频输出最多可以划分为16个窗口。

●音频预览：

每块DS4004MD支持1路音频预览输出。

●软件：

从海康威视3.0版SDK开始提供对DS4004MD的支持。

●支持H卡、HC卡和MD卡在1台PC内混插。

●在一个SDK内同时支持H卡、HC卡和MD卡。

●解码部分的API，绝大部分和原海康威视DS4004D解码卡的SDK完全兼容。

●目前1台PC最多支持64路解码，32路视频输出。

●基本解码性能对比（值为每解1路大约要占用的DSP资源）：

a）CIF：

12％（512Kb）；16％（2Mb）

b）2CIF：

30％（1Mb）

c）DCIF：

28％（768Kb）

d）4CIF：

50％（1Mb）；60％（3Mb）

说明：

上述测试文件为定码率下的稳定图像。

目前对解码器的进一步优化正在进行中，其性能在以后的版本中会不断的得到提升。

矩阵的基本参数

●每块DS4004MD支持4路矩阵输出。

●HC卡的每个编码通道可以同时支持1路显卡预览和1路矩阵输出。

●MD卡的每个解码通道可以同时支持1路显卡输出和2路矩阵输出。

●每路视频输出都支持画中画功能，每个窗口的位置动态可调。

●每路视频输出总的窗口面积之和不能超过4CIF＋QCIF，即最大可以实现一个4CIF

的全屏输出＋1个QCIF的画中画输出。

产品技术参数

●兼容PCI2.2规范

●视频输出：

2路视频信号，画面处理后可同时输出到屏幕

●支持制式：

PAL、NTSC

●分辨率：

PAL：

176*144（QCIF），352*288（CIF），528*384（DCIF），704*288（2CIF）、704