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弱电系统工程精品资料数字网络视频监控系统设计方案
第1章数字网络视频监控系统
1.1概述
根据安全防范工程有关设计规范要求，以及湛江商务大厦的实际需求，安保系统设立数字网络视频监控子系统。
通过数字网络视频监控系统可完成对报警信息复核取证功能，也是日常情况下对整个大厦的情况进行日常监视管理的有效手段，是安全技术防范系统的重要组成部分。
1.2系统设计范围
✧大厦出入口的数字网络视频监控防范；
✧大厦内部和地下室的主要通道；
✧大厦周界的电视监控及报警联动；
✧主要公共部位的电视监控防范；
1.3数字网络视频监控系统的方案设计
根据安全防范工程有关设计规范要求，以及相关图纸文件要求，安保系统设立电视监控子系统。
电视监控系统是日常情况下对整个大厦的情况进行日常监视管理的有效手段，是安全技术防范系统的重要组成部分。
1.3.1了解音视频监控的发展历程
1.3.1.1模拟视频监控系统
视频监控系统是随着电视和摄像机的出现发展壮大起来的。
最早期的产品，多以摄像机与监视器（电视）一对一监视系统为主，开始了视频监控系统的先河。
在构建视频监控系统的实践中，为了避免对监视器极大的浪费，出现采用简单硬件电路方式的视频切换器。
随着新技术革命的兴起，微处理器进一步普及和发展，出现了以微处理器为核心的矩阵切换控制系统。
模拟视频监控技术在矩阵切换器的基础上有了极大的发展。
各方面的技术堪称经典，甚至达到完善的境界。
在九十年代，伴随着计算机多媒体技术的萌芽及发展，模拟视频监控系统利用矩阵切换器外挂计算机的方式，实现了对监控系统的多媒体控制，使模拟视频监控系统有了良好的人机界面，初步显示出了数字视频监控系统的雏形。
1.3.1.2DVR视频监控系统
九十年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了数字化时代。
数字视频监控系统以本地局域以太网为依托，以数字视频的压缩、存储和播放为核心，以单机管理软件为特色，引发了视频监控行业的技术革命，受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视，先后相继出现了上百种数字硬盘录像机（DVR）产品。
数字硬盘录像机（DVR）通过在工控机箱安装视频压缩卡，将前端模拟信号转换为数字信号再上网传输。
1.3.1.3数字网络视频监控系统
网络视频监控系统是随着计算机技术、多媒体技术、数字图像压缩技术以及网络应用的飞速发展，迎应模拟CCTV监控系统和数字视频监控系统的弊端与时代发展的需求而产生的。
它的工作方式不同于模拟CCTV监控系统和数字视频监控系统，完全支持网络化操作，但也支持模拟CCTV监控系统的工作模式，支持从模拟系统升级到网络化系统，从而保证用户前期投资不出现浪费。
网络视频监控系统一经出现就以它先进的理念和强大的功能，弥补了模拟CCTV系统和数字视频监控系统的不足，并得到了相关行业的广泛关注。
网络视频监控系统利用标准的LAN/MAN/WAN/Internet作为传输视频、音频和数据的中枢链路，与模拟视频监控系统和数字视频监控系统不同的是，利用这些在大多数企业已经广泛使用的计算机网络，嵌入式视频前端可以方便地布置在网络地任何地方，而且，视频图像可以灵活地在网络上的任何地点被接收，而不是像从前那样只能在本地看到图像，利用网络技术，现场视频图像可以被发送到任何地方。
系统具有强大地灵活性和扩展性。
网络视频监控系统使用开放的标准协议和网络进行通信，这让系统具有广泛的兼容性和很高的集成性，不同厂家的设备都可以在一个系统中使用，这就为用户降低了设备投资上的风险和系统升级的便利。
在现场通过视频服务器对模拟视频压缩编码，或者采用网络摄像机，它们的输出即为IP信号并直接上网传输，在强大地智能监控管理软件的支持下，监控端利用PC机运行浏览器就可以进行监视与控制。
主要优点体现如下：
●基于Web的系统管理，配置方便；
●强大的权限管理和保密功能；
●高端产品能够方便地实现大屏幕显示；
●兼容模拟视频监控系统；
●充分利用网络资源和功能，组网方式灵活；
●构建大系统，实现远程监控优势明显。
●网络化，可多人同时上网，监看不受时间、地点限制
●语音和视频数字化，画质清晰且压缩比高，已经远远的超越了一般传统CCTV所摄影的画面品质
●监控功能强大，辨识、搜索、追踪等科技
●档案管理及储存容易，可同时异地备份
●安装容易，可放置在任何地方（无线网络传输）
●基础建设成熟，大幅降低成本
●操作简单，扩充及整合性高
●系统稳定，容易更新及升级
●广泛应用于民生，商业及研究等用途
1.3.1.4网络监控系统的优势分析
利用网络优势，经过数字化并压缩后的图像数据可以达到网络能到达的地方，实现远程监控。
远程访问者不需用任何专业软件，只要常用的网络浏览器（如MicrosoftIE或Netscape）即可实时地监视及录像。
无须像模拟摄像机一样必须安装同轴电缆，只要利用现有的网络就可以使用。
网络摄像机可以广泛应用在世界的任何角落，进行实时连续地传输图像，甚至可以在那些不适宜布线的环境中，使用无线宽带网络完成远端监控及录像。
只要有网络接口即可随时接入网络摄像机。
无需专人管理，即插即用，无距离限制，又可省去布线的环节，节约了成本。
其具体优势体现如下：
●可升级性
IP监控可以单路摄像机的增加速度由1台摄像机增加到上千台摄像机。
与DVR不同的是，它不会出现16路的剧增，IP监控可随时为各类摄像机提供各种帧速率，并无限制。
●经济型架构
大多数设备都由双绞线相连，因此，若利用IP架构则不需要额外布线（CCTV安装项目中一项较大的开支），并管理着数据、视频、音频和其他文件，实现高效、低成本的管理。
对于许多安装系统来说，IP监控系统经实践证明是成本较低的一种系统。
开放和标准的网络、服务器和存储设备使多个厂商可以参与市场竞争，打破了单一厂商垄断DVR市场的局面。
此外，只需要较低的外加硬件作为安装和维护成本，就能获得较好的性能表现，很清楚，IP监控可节省相当多的成本。
●远程访问
可在任何地方通过有线或无线网络，来安全地访问和控制实时或记录的视频流
●摄像机的智能性
动态检测、事件处理、传感器输入、中继输出、时间和日期，以及其他内置功能使摄像机可以做出智能判断，以确定报警发送的时间和对象，和视频发送的时间，甚至帧速率或清晰度等。
●通用设备带来的通用选择
实际情况：
在60、70年代开发IP网络架构的基础时，提供冗余能力是首先需要具备的条件。
同样，传输链路、应用服务器、存储器和交换机都有相应的维护阶段和可选的通讯路径。
存储器可被加固，且服务器可使用备份电源、热交换RAID盘、纠错内存和双模网卡。
这都取决于网络设计者，虽然小型网络不可能配备所有的安全措施，但选择高质量的网络IT组件比装有VCR或DVR的CCTV系统要更可靠。
值得注意的是，凭借标准的服务器和网络设备，系统更换硬件所用的时间和成本都比专业的DVR解决方案要低。
1.3.3、网络视频监控的选择
通过以上章节的描述，本系统我们选择现有流行和技术最先进的网络监控来作设计。
以下详大体描述网络监控解决方案的实现：
●系统采用标准结构化的网络综合布线。
●网络摄像机接口采用：
RJ45标准以太网接口,所有的视频信号传输,音频信号传输,镜头控制,云台控制均通过本地网络信息点的标准网线实现,不需要另增布任何音频线,视频线及控制线。
●所有设备内置客户端和WEB服务，可直接在线和远程配置。
●系统支持ISDN、ASDL、ETHERNET、SDH、WLAN等异构网络；摄像机可设置真实或虚拟IP地址，并支持未来的IPV6协议。
●系统具备分布式录像,控制,监控,管理功能,即局域网内任何一台PC（如:
领导办公机,任意一台办公电脑，笔记本电脑等）在管理员授权的情况下均可做为录像及监控计算机使用,可在本机实现录像,监控,管理功能。
●基于硬件和软件的多重密码保护机制，最大限度的防止XX的非法访问和配置。
●基于数据库管理:
支持监控点分布电子地图显示功能，并与实时监控融为一体，可在监控、巡视时随时调用、查询、记录。
●可直接使用PC架构的数字电视墙实现统一监看。
●能使用非服务器配置的一台主流PC上实现录像存储。
●系统可自动检测当前的PC资源占用率，和磁盘分配情况，便于及时进行调整。
●实现广域网远程传输控制功能；保证基于公网的上一级部门可通过所有运营商（联通,移动,电信,网通,铁通等）的网关及防火墙进行远程访问，支持通过城域网、广域网进行远程实时监控访问；支持远程实时录像，远程录像资料下载回放功能。
●提供的软件具备可二次开发，和可持续升级的能力。
设计网络数字视频监控系统由前端视频图像采集、同步显示、同步录像控制三部分组成。
前端视频图像采集为网络数字彩色高解像度的摄像机。
摄像机配置需满足以下条件：
大厦白天是自然光，夜间是灯光照明，光照度会相差很大。
为了获取较好的图像信息，要求所选用的CCD摄像机光灵敏度指标要高，清晰度要高，并采用自动光圈镜头，另外，摄像机选型还应考虑逆光补偿、自动白平衡、自动增益等功能，在光线条件复杂情况下仍能获取较好的图像信息。
在设置完成摄像机点位布置后，对送到中心控制室的视频图像要进行编程、切换显示，系统采用全球眼存储服务器，在对画面回放、监视的同时不影响录像。
且能保证视频同步进行。
防止由于按时序切换所带来的视频信号丢失，在采取切换显示的同时，再采用同步视频信号帧记录方式录相，以保证所有的视频信号都能在同一时间被记录下来，为了尽可能记录和显示有实用性的视频图像，系统能做到报警联动切换功能。
也就是说，报警系统一旦发出报警时，电视监控系统能自动感应报警现场图像，并在多路同时录相，进行报警现场实时录像。
根据“湛江商务大厦”安保系统方案设计指导思想及系统设计要求，电视监控系统设备配置及技术指标如下：
合理有效地布置摄像机点位非常重要。
分布的原则，以大厦内出入口、主要通道、车库区、大厦周界等为主，以便在需要时，中央控制室可以了解整个大厦内外的动态情况。
根据大厦的现场情况以及相关设计原则，在大厦的周界、地下车库、公共区以及出入口分别设置了相应的摄像机点位，共计279台。
监控点安装要求：
✧出入口设置的视频安防监控系统应能清楚的识别人员的面部特征及出入车辆的车牌号码。
✧室内外安装的摄像机均应加装防护罩。
✧摄像机安装使用稳定牢固的支架，固定于建筑物上或采用室外立杆支撑。
安装高度宜保证室内不低于2.5米，室外不低于3.5米。
✧摄像机安装尽量避免逆光设置，必须逆光设置的场合，除对摄像机的技术性能加以调整外，应尽量减少监视区域的对比度。
✧室外立杆采用铸铁材质，安装时底部浇筑水泥墩。
✧
1.3.4系统特点介绍
本数字集中监控平台采用最流行的分布式集中监控系统架构，适用于大规模集中监控联网应用。
系统特点如下：
●树形架构：
本系统主体采用自上而下的树形架构，与行政机关结构一致，方便应用部署；
●可扩展成网状结构：
系统可对不同用户分配不同的资源及权限。
针对某些用户，可以将其所拥有的系统资源配置成网状结构，让这些用户拥有访问非直接下级资源的权限，从而解决跨行政区域访问的难题；
●轻量级的目录服务器：
用于系统资源的定义及用户权限分配，整个系统各组件的运行连接皆需由目录服务器统一调配。
目录服务器可以使用多种数据库，实际上，本系统中，一个简单的免费数据库即可适用于具有海量资源的监控项目；
●高效的流媒体服务器：
可转发1000路以上的视音频信号；
●优化的存储中心：
流媒体服务器与磁盘阵列相接，可同时录制1000路以上的视音频信号；
●万能接入前端：
最广泛的前端适应性，系统可接入绝大多数国产压缩设备及部分国外压缩设备；
●万能解码上墙：
对于不同品牌的前端压缩设备，系统可统一混合解码上电视墙。
1.3.2系统架构
1.3.3目录服务器（中心认证服务器）
目录服务器是Centaurus系统的资源库，其作用在于
1.存储系统所有规划的资源信息，包括流媒体服务器、IP摄像机、PCDVR、嵌入式DVR、DVS、摄像头、报警输入探头、报警输出、矩阵等；
2.存储系统里所有用户信息，并为其规定所能访问的资源和针对资源的权限，如该用户能访问哪些摄像头，有无回放权限等；
3.目录服务器是一个轻量级服务器，除以上两处资源外不承担整个系统其他的存储任务，如日志、报警信号、视频索引皆是分布式存储于流媒体服务器或PCDVR前端上，与目录服务器无关。
1.3.4前端视频采集设备
Centaurus能接入的前端设备如下：
嵌入式DVR及DVS、IP摄像机，包括富士康、海康、大华、汉邦、恒亿、大立、德加拉、朗驰，以及以上品牌的OEM产品；
1.3.5流媒体服务器
流媒体服务器是整个系统的运输枢纽，负责视音频信号及命令的传输。
1.客户端与前端设备的通讯必须通过流媒体服务器进行中转；
2.将多个流媒体服务器进行级联，形成流媒体服务器群，层层转发，可以搭建复杂应用平台；
3.流媒体服务器同时可以完成视音频信号的存储，从而可以作为存储中心使用，将其与NAS结合，即是完美的网络存储中心。
存储中心能存储的通道数依据NAS的存储效率而定，本身并没有通道数的限制，在国内先进的存储设备上可以同时完成1000路CIF图像的存储。
1.3.6报警分发服务器
用于接收系统内各种报警信号，包括移动侦测信号、传感器报警、视频分析报警、报警主机报警等。
服务器预先针对系统中的相关防区进行报警预案等各种设置，在报警信号发生时，将防区报警及预先配置好的预案发给报警处理终端。
此服务器在一个系统内可以有一个或多个。
1.3.7客户端
客户端负责以图形交互界面的形式为用户提供网传、回放、日志、告警、地图等服务。
用户使用客户端时，先行登录目录服务器以取得自己所能访问的资源，之后即按目录服务器的配置，联上相应的流媒体服务器，在权限许可的范围内进行各种操作。
1.3.8电视墙显示服务器（数字矩阵）
电视墙显示服务器用于将前端各种压缩视频流解码输出到电视墙上显示。
本系统可以同时混合解码不同厂家不同格式的视频流进行万能解码显示。
1.4系统业务流程图
1.4.1网络搭建
1.4.1.1确立拓扑结构
目录服务器启动后读取数据库中相关信息，解析出系统架构图，发送给与其直接相连的最上级流媒体服务器，并通过其往下级流媒体服务器传达，最终流媒体服务器与前端压缩设备直接相连，此时系统的骨干网络组成完毕。
参见如下流程图所示：
1.4.1.2信息更新
在一个已完成组织树的确立，且正常运行的系统里，有时需要对网络结构（如流媒体服务器增删）或前端设备进行调整（如添加减少摄像机等设备）。
此工作由相关配置程序完成后，相关信息即按[确立组织树]相似逻辑下达，系统中各个流媒体服务器立即依据新的网络架构进行相关调整。
与[确立组织树]不同的是，此次下达的只是更改过后的部份，以减小网络负荷。
参见如下流程图所示：
1.4.2系统存储
1.4.2.1前端存储
在带存储设备的前端PC、嵌入式DVR上进行就近存储。
优点：
实时性好。
缺点：
不安全，不易集中维护
1.4.2.2中心存储
将前端资料存在存储中心，一般是针对前端重要资料或前端设备不带存储功能又需要存储的。
在本系统中，流媒体服务器可作为存储中心使用
1.4.2.3流程图
1.4.3网传
集中监控系统最重要的功能，在本系统中，客户端通过流媒体服务器中转得到前端压缩设备的视频流并解码显示。
参见如下流程图所示：
1.4.4回放
由于在本系统中，录像资料可以保存在前端带存储功能的压缩设备或系统存储中心中，所以回放的数据也是从这二者而来。
用户可以自行选择摄像头及其所属存储地点进行回放。
与网传一样，回放数据同样要通过流媒体服务器中转。
1.4.5报警
1.4.5.1信号源
系统中配置的各种报警源，包括移动报警、探头报警、视频丢失、主机断线报警、智能分析视频报警。
信号源通过网络通知流媒体服务器。
1.4.5.2报警分发服务器
报警分发服务器收到流媒体服务器上传的信号源的报警信号后，查找到相关的处警用户，并将预先配置好的预案信息传递到处警端，
1.4.5.3处警端
收到报警分发服务器的要求处理的报警信息后即由用户开始按预案处理，如盗警拨110、启动门禁等。
处理端一般是配合设定防区的报警地图进行工作，用户可在地图上选择相关视频进行即时浏览
1.4.5.4流程图
1.5功能描述
1.5.1资源管理
（1）资源管理主要是为用户提供配置各种资源包括流媒体、嵌入式、视频服务器、DVR等，然后对这些资源根据自身级联关系进行组建资源树；
（2）提供对服务器进行管理包括：
报警服务器、电子地图服务器、GIS服务器；
列表说明各项功能：
序号
功能
功能描述
1
资源节点的配置
用户通过该功能来配置各资源节点信息，包括流媒体服务器、PCDVR、嵌入式DVR、DVS、摄像头、探头等资源信息。
2
资源树的配置
通过该功能用户可根据自身级联关系进行资源树的任意组建。
3
服务器的管理
用户通过该功能来分配置管理报警服务器、电子地图服务器以及GIS服务器。
1.5.2用户管理
（1）用户管理主要是为用户提供创建访问资源树的用户，以及为其网络用户分配置访问资源树及其对应资源的网络权限。
并且用户可根据自身的需要为不同的用户分配不同的资源权限。
（2）报警服务器权限：
该功能是为网络用户指定访问报警服务器权限以及对网络用户访问报警服务器分配通道权限。
以便用户具有访问、操作或接受处理报警通道权限。
列表说明各项功能：
序号
功能
功能描述
1
创建网络用户
通过该功能用户可根据自身需要创建访问资源树的网络用户，并为其指定访问报警服务器的权限。
2
网络用户权限分配置
通过该功能来为网络用户分配访问资源树以及对应资源节点的权限。
3
分配报警通道权限
通过该功能为报警服务器通道指定网络用户权限。
以便网络用户能控制、接受报警信息并进行处理。
1.5.3权限认证
系统提供了权限认证，主要是用来提供客户端访问中心和流媒体服务器的验证权限验证。
1.5.4流媒体服务器
流媒体服务器是整个系统的视音频数据和通讯命令的中转枢纽，同时可以完成数据集中存储功能。
将多个流媒体服务器进行级联，可构建复杂的分布式网络应用。
中转是用来跨网应用，通过对流媒体的请求转发和管理，使其处于树型模型任意位置的流媒体服务节点，即使与Centaurus节点访问客户机不在一个网段，获得指定授权的Centaurus节点机仍然可以访问并获得该流媒体服务点上的数据。
并把相应的节点信息分类显示在列表中。
列表说明各项功能：
序号
功能
功能描述
1
客户端信息
显示访问该流媒体的客户端。
2
报警服务器信息
显示连接在此流媒体上的报警服务器连接信息。
3
前端压缩设备信息
显示连接在此流媒体上的视频压缩设备（即视频源）。
4
存储中心信息
显示在该流媒体上的录像信息。
5
上级下级流媒体信息
该功能用来显示该流媒体的上级或下级流媒体节点连接信息。
1.5.5报警转发服务器
（1）报警转发服务器主要是用预设各种报警事件，并关联到相应的通道，以便在报警信息号发生时，将防区报警与预先设定的报警预案传送到具有权限的处理端，以方便用户对报警事件进行有效的分析以便即时进行处理。
（2）报警中心提供了可接受多种报警输入方式：
包括移动侦测、探头报警、视频丢失报警并且报警输出时可联动图像、声音、并将报警信息上传中心进行处理。
列表说明各项功能：
序号
功能
功能描述
1
报警基本字典表
用户可根据自身的实际需要配置报警基本字典表包括：
警情判断、报警等级、用户类型、报警事件、防区类型、人员信息、探头型号等基本字典表。
2
报警处理方案
用户可根据自身需要设置多种报警处理方案，供自身选择。
3
防区管理
用户通过此功能可对防区信息进行有效管理，防区信息包括防区编号、防区类型、防区位置以及处理方案等信息。
4
报警用户设置
通过该功能主要是用来对报警用户基本信息进行设置管理。
5
报警信息关联
通过该功能用户可对资源节点中对应的通道进行报警信息关联，以便报警事件产生时，把对应的报警信息发送到处理端。
6
报警事件处理
对弹出的报警信息，用户根据报警件事进行有效的分析进行处理，并把处理的结果返回到报警服务器转发中心。
7
报警事件查看
通过该功能用户可对报警件事件进行查看，并能对处理的结果进行查看分析。
8
报警方式
提供了移动侦测、视频丢失、探头等报警，并且移动侦测报警可根据实际现场情况调节报警录敏度，减少误报情况。
探头报警可根据探头的类型选择火警探头、温度探头等。
1.5.6存储中心
该系统提供了中心存储与前端存储功能，方便用户根据自身需要进行录像数据存放位置选择。
Centaurus存储服务器运行界面图
列表说明各项功能：
序号
功能
功能描述
1
前端存储
用户通道该功能可把录像数据存储在本地，当随着存储数据的增加，磁盘空间逐渐减少用完时，系统将按时间顺序从头开始按帧进行覆盖，而不采用删除某一天的数据。
让磁盘得到充分的利用。
2
中心存储
当前端没有存储设备或磁盘空间不足时，可将录像数据存储在指定的流媒体节点中。
并且此中心存放的录像数据回放与存储在本地回放一样方便。
3
远程自动下载
中心存储主机可根据计划表任务定制远程自动下载音视频录像资料，减少对带宽的占用。
1.5.7网传
主要通过网络浏览对资源节点中的通道进行远程监控。
列表说明各项功能：
序号
功能
功能描述
1
窗体分割
提供了用户可根据视频浏览方式将浏览画面进行自由分割。
2
网传抓帧
用户通过此操作可对任意网传画面进行抓帧即把当前画面用图片形式保存下来。
3
网传监听
用户通过此操作可监听任意网传通道声音。
4
网传
用户可网传任意资源节点下的通道。
5
载入最后一次操作
当用户重新启动程序后，使用此功能用户可载入退出程序时的网传画面。
1.5.8回放
用户通过此功能可回放任意资源节点中的录像数据，包括存储在前端的录像数据和存储在流媒体中的录像数据。
列表说明各项功能：
序号
功能
功能描述
1
播放控制
提供了对当前回放的录像数据进行正常播放、暂停、停止，或按2X、4X、8X、16X进行播放。
并可选择任意通道以及通道任意日期时间进行播放，还提供了正放和逆向播放方式。
2
屏幕分割
回放画面将根据回放的方式将回放画面进行自由分割。
3
监听声音
用户通过此操作可对回放任意通道进行声音监听。
4
同步播放
用户通过此操作可对多个通道采用时间同步播放。
且录像数据可以是不同资源节点上的。
5
进帧
回放提供了可按帧单位进行，可精确定位到1/25帧，并且有独立的分帧显示功能，可一次显示9帧画面图像，便于用户分析整个过程。
6
循环
通过此操作用户可对某个时间段的录像资源数据进行循环播放，以便多次分析。
7
剪切文件
用户通过该功能可在回放时将录像文件剪辑生成独立的可执行的录像文件，并将生成的文件直接复制到其它电脑中进行直接播放，而不需要外带播放器。
8
电子地图实现回放
在电子地图上选取摄像机可直接进行该摄像机的数据回放功能。
这样方便用户在报警弹出电子地图时，立
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