安防监控系统设计.docx
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安防监控系统设计
安防监控系统设计
比亚迪安防监控工程
需求分析
2.1系统现况
比亚迪厂区现有720路图像监控，采用了两种品牌的PCDVR设备，海康和科迪康，每台接入16路图像。
现有DVR都是单机运行，无法做到集中监控和联网监控。
2.2建设需求
本次将要建成一个集中的监控中心，实现对前端所有图像的联网监控功能。
所有图像通过IP网络传输，以实现网络规划和布线简单。
监控中心采用22个监视器组成电视墙，每台监视9画面轮巡前端图像。
监控中心可对前端所有的球机进行控制。
当前端有报警产生时，监控可实现图像联动弹出。
另外，PC客户端可通过安装软件来实现本机查看图像。
监控系统建成后可以提供如下功能：
1）实现对视频图像的采集
利用安装在前端的摄像机采集监控场景的实时图像。
通过云台摄像机或者一体化球型摄像机完成对监控场所视频图像的采集。
2）实现报警联动功能
在厂区部署报警设备，当出现报警时，监控中心可联动弹出报警点所在的图像，从而提醒工作人员立即进行处理。
3）实现视频信息的数据存储管理
由于监控系统中对历史数据的查询是系统的重要需求，因此需要大范围存储实时的图像，系统将采用IP网络存储的方式，实现对图像信息的存储，提供分布式查询管理平台，实现对全部视频图像的协调管理。
4）实现视频图像的控制和管理
管理人员可在一定的授权范围内可以通过计算机终端VC客户端的操作，实现对各厂房现场图像的监控。
2.3建设原则
监控系统采用全数字化视频监控系统，前端设备采用模拟摄像机，模拟视频信息通过视频编码器编码后，通过厂区IP网络，将各图像和监控中心互联，构成覆盖厂区的监控系统。
图像编码采用主要采用H.264。
1）可靠性原则
系统的安全可靠运行是整个系统建设的基础。
为了确保整个系统能够稳定工作，充分考虑了关键设备的冗余和容错能力，系统平均无故障工作时间（MTBF）大于20000小时，各子系统的MTBF不小于系统的MTBF。
系统包括网络、存储、软件等关键设备都充分支持冗余设计，具有完善的网管系统。
2）先进性原则
系统中采用的设计方法和技术路线在本行业中处于领先地位，符合当前网络架构未来发展趋势，充分兼顾需求和技术的发展，充分考虑与其他系统的连接，建设可扩展的、开放的平台。
主要设备支持分布式部署，软件的设计先进灵活，便于升级以及与其它系统的互联互控，同时人机界面友好，易于使用和操作，保证最终效果的优异。
3）开放性原则
本系统具有开放性的标准体系，基于开放式的TCP/IP网络平台进行设计，支持多种当今流行的网络协议。
为了保证各系统设备之间能够互联、互通、互控，设计建设时充分考虑系统的核心设备的统一性，便于以后的系统扩容。
对于各级联网和关键环节所用的设备，采用统一接口标准和技术标准，包括图像编解码、网络传输、存储和各种信令格式都遵循国际上现有的成熟标准，构建统一架构而不是异构的系统，保证系统之间能够实现互连互通和便于未来的集成应用。
使全系统的硬件环境、通信环境、软件环境、操作平台之间的相互制约和影响减至最小。
4）经济性原则
本项目设备的选择充分结合其用途，综合考虑其功能、质量和价格等因素，将本项目构建成一个经济实用、功能强大、质量优异、操作方便、接口丰富的视频监控及报警管理综合系统。
同时兼容既有系统和未来发展方向，保护用户投资。
监控系统H3C设计方案
3.1监控系统设计方案
3.1.1建设方案说明
针对本次需求，有两种方案可选择：
DVR利旧、全新IP监控。
由于原有DVR是单机运行设备，如需进行联网监控，则需对DVR本身的软件进行更换，并且还需配置多台流媒体服务器，并且还需要和IP监控系统进行接口开发，导致成本增加和工程复杂程度加大。
经过综合考虑，本方案建议摒弃原有DVR，而采用全新IP监控方案来建设。
基于本次监控系统建设需求，采用的全新IP监控建设方案如下：
1、前端原有摄像头全部利旧，摄像头图像直接接入到EC3016设备上。
2、EC3016设备支持16路摄像头接入，本次配置47台，共可接入752路图像。
3、EC3016将图像编码后经IP网络传输，发送双流，一是实时流，以组播方式传送到监控中心和客户端，二是存储流，存储到IPSAN（已有）中。
4、EC3016编码器，支持H.264（16路×CIF或8路×2CIF、25帧/s、1Mbps）和M-JPEG（2Kbytes～25Kbytes每帧可调）编码。
5、VC客户端将视频流解码后输出到电视墙上，每个VC对应1个监视器，可9画面输出；其他客户端在PC机上查看。
VC支持轮循、切换、报警联动等。
6、监控中心配置VM8000/DM8000管理平台。
7、扩容灵活，IP网络可达到的地方，都可以做到IP监控；增加摄像头和EC3016，就可增加监控点；增加IPSAN磁盘数量，就可增加存储容量。
8、IP网络最好启用组播，以减轻网络带宽压力和满足大并发查看的需求。
3.1.2系统拓扑图
（1）图像摄取
前端原有的球机和枪机等摄像机，输出模拟信号线至相应的编码器。
（2）图像编码和传输
模拟视频图像经编码器压缩编码后，通过IP网络传输到监控中心。
（3）监控中心图像显示和控制
控制中心能够通过22台VC客户端实现图像解码输出到电视墙上，并且其他用户也可在自己到PC机上运行VC客户端软件，实现在网络的任意地方对监控系统按所分配的权限进行查看。
在监控中心，分别设VC管理员客户端，完成对全线视频监视、控制功能。
（4）图像存储
采用IPSAN方式存储本地视频信息，本次存储利用已有的IPSAN设备。
按照744路图像，存储30天，每路码流400kbps计算，则需96T，则需EX1000S（12T/台）设备8台。
3.2系统架构说明
新建系统采用IP监控的方式。
所有前端摄像机均通过视频编码器数字化，视频图像的数字化、传输、存储、管理系统同时构建在高质量的IP数字专网之上，采用开放的IP架构、基于全IP软交换技术实现所有业务流的交换分发，实现控制信令与视频交换承载网络相分离，符合下一代网络（NGN）架构发展趋势。
本系统包括前端采集系统，数字视频图像管理平台，网络交换机和IPSAN数字图像存储系统，具体架构设计如下：
1）为了满足全系统数字图像快速控制切换的需求，，无需通过服务器完成视频流的分发，提供端到端的实时视频浏览业务。
2）为了提高系统存储的可靠性，避免大量图像并发存储的业务瓶颈，本系统的视频编码设备能充分支持IPSAN存储，本系统的IPSAN存储设备支持前端编码器的直接写入，不需通过专用服务器，提供端到端的网络视频存储业务。
3）为了满足可靠、快速的系统控制切换需求，本系统所有的控制、切换、注册、自检、报警信令的转发控制均采用独立的高性能信令服务软件－视频管理服务软件完成。
4）为了满足本项目未来系统规模扩展的需求，本系统所有IPSAN存储设备和信令服务器只需要通过软件设置方便的完成系统迁移、容量扩展而不中断业务的开展。
5）本系统可以方便的通过IP网络（含交换机）自身的扩展能力克服网络视频传输数量的瓶颈，通过通过网络自身的交换能力的扩展满足视频交换切换能力不断提升的需求。
6）为了方便系统集成和今后的增值应用开发，本系统的数字视频综合管理平台软件可提供应用集成系统软件开发所需的API和开发包，并提供相应的开发函数说明。
同时所提供的视频信息可以被国际认可的标准软解码器解码，便于第三方开发增值视频分析软件。
H3C视频监控系统设计方案描述
4.1系统概述
数字视频综合管理平台包含视频编解码设备、数字视频存储综合管理控制应用平台软件，其中软件部分包括视频管理服务软件、数字存储管理软件和客户端软件。
华为3COM（H3C）公司基于在IP网络、IP视频应用及IPSAN存储等领域长期的技术积累和对网络视频监控本质需求的深入理解，推出iVS（IPVideoSurveillance）IP智能监控解决方案，用标准、开放、简洁、全IP的NGN系统架构取代了传统解决方案非标、异构、封闭和复杂的系统架构，集网络视频编解码器、交换网络、IP存储及管理系统于一体，避免传统解决方案各子系统分立堆积导致的信息孤岛。
iVS解决方案从根本上解决了传统方案无法解决的大型网络监控系统本质需求的问题，稳定可靠的构建出从几百到几千路的大规模可运营、可维护、可管理、高品质的大型联网监控系统平台。
4.2系统组成
iVSIP网络智能监控系统包括：
EC301616路网络编解码器、VM8000/DM8000（集成了视频管理服务器、数据管理服务器）、VC视频管理客户端等。
数字视频综合管理平台软件组成如下：
1）监控客户端
监控客户端作为各级监控中心操作值机人员最主要的日常操作控制，具备如下功能：
●监控客户端软件可以通过视频管理服务器对视频编码器的输出进行灵活的控制，实现数字矩阵的功能，本次项目对各云台的控制功能由原有模拟矩阵进行，在平滑过渡后，可非常方便的切换至IP数字矩阵；
●支持接收前端多路视频编码器传送过来的组播IP数据包，并可以通过内置软件解码工具进行数字化解码，经授权的操作人员可以直接在各级中心客户端计算机上对监控内容进行实时查看或历史回放查看；
●支持在系统管理服务器的授权下访问IPSAN存储设备，通过各种查询方式调用单播回放数据并进行解码显示，实现历史图像回放查看；
●能够接收系统产生的各类报警并加以直观显示和联动。
2）视频管理服务器软件
视频管理服务器作为整个平台核心的认证、配置、自检和控制指令转发的信令服务器具备以下基本功能：
●可以对系统所有设备的接入进行认证、设备配置管理和系统自检；
●可以对所有客户端的的各项操作进行统一权限配置和访问授权，包括实时和历史资源调度、云台控制和硬解码输出控制等；
●可以接受各种报警信息并按照事先设定的策略转发给相应的客户端；
●可以通过多级多域权限管理功能，实现多级中心和各兄弟单位的互连互控操作。
●基于本平台，可方便实现行为分析，对人、物行为轨迹进行跟踪在录像和实时画面中再现，方便重要区域控制管理。
对重要区域画面进行行为分析，描述人物的运动轨迹，对被遗弃的行包进行声光报警。
3）数据管理服务器软件
数据管理服务器作为整个系统分散部属的IPSAN网络存储设备的统一管理配置设备，具备以下基本功能：
●可以实现了对系统内大量实时数字图像的IPSAN存储设备进行集中管理以及存储资源的动态分配；
●可以协助视频解码器建立与存储资源的连接，也可以协助监控客户端与与存储资源的连接，实现视频数据回放；
●可以支持将重要的视频数据备份到其他存储设备上；
●可以对所有IPSAN存储设备的当前存储资源状态进行实时监控。
各组成模块基本规格如下表：
序号
产品名称
设备型号
设备简介
1
视频管理服务器
VM8000
管理系统内的编码器、解码器、摄像机、监视器、视频管理客户端等设备。
2
数据管理服务器
DM8000
集中管理存储设备，动态分配存储资源，实现视频数据按计划存储，支持客户端快速精确地检索视频数据。
3
视频管理客户端
VC客户端
系统业务终端软件，提供实时监控、点播回放、轮切、云台控制业务及用户管理等功能。
4.3系统架构
H3CiVSIP网络智能监控系统完全是基于IP应用开发的，并将控制信令的IP通信概念引入了监控应用，将传统监控的简单连接应用提升到IP通信应用。
iVSIP网络智能监控系统借鉴了NGN架构，将信令控制与码流交换分离，信令接续与码流承载分离。
若核心服务器出现故障，并不会影响目前整个监控业务的正常运行。
系统中各个部件如果IP可达，都可以分布化部署，正常运行。
一个完整的iVSIP网络智能监控系统按照控制管理分为监控接入层、承载交换层、控制管理层和视频应用层四个层次。
iVSIP网络监控系统架构
1）监控接入层
前端视频编码器（EC）负责把视频源传送过来的模拟图像转换并编码压缩成IP数据流通过IP网络传送，支持UDP组播流和存储iSCSI单播流。
2）承载交换层
采用开放式的TCP/IP协议的IP承载网，并利用组播/单播协议把不同的数据码流传送到实际目的地址。
同时通过视频/控制网关把原有的监控系统（包括矩阵、光端机、DVR、网络监控系统）的控制信号和码流转换成标准的IP信号并由控制管理层进行处理。
3）控制管理层
iVSIP网络智能监控系统采用信令控制与码流交换分离的体系，控制管理层主要负责整个系统的信令控制。
控制管理层是iVS网络视频监控系统的核心部件，系统中所有的设备都是通过控制管理层来实现相互的通信和管理。
主要控制管理设备是视频管理服务器VM8000，单台VM服务器可管理多达10000个视频源。
4）视频应用层
视频应用层主要由视频客户端VC负责把监控图像进行实时查看，并把历史数据进行回放。
同时iVSIP网络智能监控系统可以提供相应的API接口，提供第三方做深层次的应用开发。
4.4系统特点
H3CiVS解决方案适应大规模高品质的监控需求，它既能够满足客户高图像质量（高清晰、实时）、高可靠存储的需求，同时又能够满足其可运管、可管理、可维护的电信级高质量IP监控平台需求。
是传统大型网络监控系统中模数结合解决方案的替代方案，符合当前IT技术向IP统一平台整合的发展趋势。
1、开放、标准、先进的系统架构
iVS系统基于全IP的NGN架构，利用经过优化的标准组播网络完成实时视频流的分发，利用端到端的标准IPSAN完成高质量的网络存储，利用高性能的SIP服务器完成信令转发控制，视频业务承载和信令控制相分离，所有存储设备和信令服务器分布式部属，利用网络完成视频业务承载，没有服务器瓶颈，没有网络传输瓶颈，没有视频交换切换瓶颈，在不影响基本业务性能前提下弹性、智能、可靠、高质量的满足监控系统规模不断扩展的需求。
2、高质量、可靠的运营管理
iVS解决方案提供完善丰富的运营管理支撑手段。
可以提供强大统一的基础视频业务管理平台软件，可以根据系统规模进行网络的优化规划，无论是视频终端、存储、管理平台和网络传输系统自身还是统一的网络管理平台都可以提供丰富的QoS保障手段，可以充分整合H3C自适应网络安全特性，通过执行入侵检测、病毒防范、端点安全访问、信息加密、虚拟专网、存取控制、端口识别和防火墙等保护手段保证运营管理的高度安全。
无论是硬件冗余设计和环境适应能力还是软件操作系统可靠性，所有设备都可以满足运营管理高可靠性要求。
同时通过对标准以太网、EPON无源光网络、SFP数字光纤网络的支持满足运营管理标准接入技术多样化的需求。
3、高清、舒适的图像质量
iVS解决方案支持完全符合国际标准的MPEG2、MPEG4和H.264编码方式，可以根据客户需求提供从CIF标准清晰度到D1高清晰度的多种格式，完全遵守国际标准可以保证系统互连互通的基本业务需求，同时便于今后开展各种图像增值应用业务。
支持最高达8Mbps码流的MPEG2标准，可以在大动态图像显示上提供比传统H.264编码方式更好的广播级D1图像质量，这也是目前业界唯一成熟、可检测和多厂商互连互通高清图像标准。
同时由于采用组播优化的无流媒体服务器架构，大规模监控时仍能做到视频控制切换毫秒级延时，满足实时控制切换需求。
4、可靠、安全的存储
iVS解决方案采用端到端的IPSAN存储方式，在编码器上直接支持iSCSI协议和IPSAN存储，直接将块数据存储到IPSAN盘阵上，没有任何中间环节，加上IPSAN存储设备本身多种冗余技术（电源、RAID），既保证了存储的效率也保证了存储的高可靠性，分布式部署IPSAN设备、在线容量扩展技术和完善的容灾备份技术进一步提高了系统的灵活性、可扩展性和数据可靠性，同时和管理软件的无缝集成，保证了IPSAN系统和监控系统的充分融合。
而基于块数据的检索技术可以满足实时回放（秒级）的实战需求，最大限度降低灾害损失。
5、最大程度的投资保护
iVS解决方案采用了标准化、统一的IP平台。
标准化的图像编解码方式最大限度保证了系统互连互通需求，保证了未来图像增值应用方便可扩展，也保证了系统最基本的视频设备投资，完善的运管管理手段大大降低了人力成本和管理成本，优化和高可靠性的系统架构与设备进一步保证了系统后期设备维护成本的降低，高品质、高可靠和连续的业务保证能力在保护投资有效性的同时最大程度降低了安全事件导致的损失。
4.5系统控制和业务流程
系统控制和业务流程如下图所示
系统管理和业务流程
1）实时视频流
编码器将摄像机获取的模拟音视频信号进行编码压缩，转换为MPEG-2、MPEG-4格式的数字信号，并将其封装为IP数据包以组播的形式发送到IP网络上。
2）存储视频流
编码器支持基于iSCSI协议的IP网络存储技术（集成iSCSI模块），可将编码压缩后的视频数存储到IPSAN存储设备中。
3）点播回放流
视频管理客户端和解码器通过点播不同组播地址，引入相应监控场景的音视频流，从而实现实时查看不同监控场景的功能。
4）控制流
视频监控系统包含的管理服务器和软件有：
数据管理服务器（DM）、视频管理服务器（VM）和视频管理客户端（VC），它们之间以及与系统终端设备之间的交互信息通过控制流交换。
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