平安城市监控平台建设方案.docx
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平安城市监控平台建设方案
平安城市监控平台建设项目技术方案
一、项目概述
1.1、项目背景
随着经济的发展、城镇建设速度加快，导致城市中人口密集、流动人口增加，引发了城市建设中的交通、社会治安、重点区域防范等城市管理问题，今后现代化城市的建设必然将安全作为重中之重，与城市的经济建设处于同等重要的地位。
“平安城市”建设的重点也就是要保障在城市中生活、工作的人们人身财产安全不受到危害。
目前城市治安管理中，由于城市面积大，人口增加等原因，而公安警力增加远不能满足实际需求的速度，如何将科技手段转化为直接战斗力，城市治安视频监控成为了解决该问题的重要手段。
如何以及采用何种大型的网络化、智能化的视频监控系统作为城市的绿林军，将成为行政职能部门的考虑重点。
城市治安监控的重点主要集成在道路交通、治安协管两个部分。
治安协管主要涉及到商业金融中心、社区、娱乐中心周围地带、重要单位周边、城市重点场所等，出现异常即可报警，并可跟踪定位可疑目标，便于事后对突发事件的取证及调查等。
道路交通部分主要为重点路段、关卡；通过实时监控车流量，控制并调配通勤情况，以缓解城市交通压力。
同时道路交通可合并智能交通，通过对于违章车辆的超速、闯红灯等进行抓拍、记录、处理。
全面构建和谐社会。
在监控点的设立同时，将系统与城市中各派出所及上级公安分局到总局的多级联网，并与城市110、119、122网络合并，保证事件发生时，道路管理、公安、交通执法等职能部门能第一时间把握现场画面情况，并协助上级指挥现场，做到有理可寻，有据可依，大大提高管理者的管理效率。
本次平安城市监控平台的建设主要是通过对前端200个摄像采集点的视统进行统一监控及管理，以实现城市建设的平安和谐。
1.2、项目需求
本次平安城市监控平台建设项目，需要在应急指挥中心部署一套视频监控管理平台。
通过平台可任意调看前端200路视频采集点的视频图像，并且平台可控制前端采集点的摄像机。
200路图像通过本项目专用网络传输至应急指挥中心，在应急指挥中心进行统一存储便于今后的取证工作。
平台总体设计采用“分级负责、综合协调、统一指挥”的思路。
分级负责——指以一定的地理区域来划分监控范围，一般以派出所、街道办、社会单位等为基本单元，各个基本单元对所辖范围内实现分级负责机制。
综合协调——指区级或城市监控中心对所辖的各个区域进行资源协调，实现不同区域之间的信息沟通、衔接，便于处理特殊情况。
统一指挥——指在一定区域内设置区级监控中心，便于收集辖区内的各个基本单元信息，区级监控中心汇总到城市监控中心，实现集中管理功能，便于对重要事件的统一指挥。
同时，必须考虑第三方系统及设备的兼容性，兼容已有的系统及设备，实现不同品牌之间的相互操作，支持其直接接入成为城市监控系统的一部分，保护用户前期投资的价值。
提供图像存贮、实时监控、预警联动功能
图像存储：
城市监控系统中必须实现图像存储功能，以便于事件的查询、分析、判断等。
实时监控：
中心设置大屏幕显示墙，采取直观、简洁的操作方式，实现对图像的实时监控、操作功能。
预警联动：
随着社会治安的综合化管理需要，城市监控系统不但发挥其基本的视频监控、图像存储功能，还可以提供预警分析、跨系统联动等功能。
如可以对特定区段、通道进行行为分析，发现行迹异常及时提供预警信息；对重要出入口的人员面部特征进行分析，一旦有可疑人员出现，提供系统联动处理措施。
采取不同流媒体传输策略适合不同的网络环境
城市中不同区域的网络条件和环境均有差异，监控中心与前端接入点的连接方式各异，系统必须具备适合多种网络连接、多种网络环境（有线/无线、公网/专网、IP网络/非IP网络）的管理能力。
平台具备视频流媒体多级管理的调度策略，实现视频流的多路分发、多级播放，适合于多用户、多级别的分层次视频调用，具备中心集中存储机制。
系统实现各个节点状态或信息在线实时监测，严格的权限管理、干线控制，专用的数据库记录配置信息和系统日志，提供客户定制的报表输出，支持系统冗余备份，系统开放性高并兼容第三方的设备或系统。
发挥网络化平台优势、实现预案编程管理能力
平台是一套网络化的视频监控管理集成平台，融合多级视频管理、统一设备接口、预案编程引擎、分布身份认证、级视频分析、第三方集成接口、Web浏览等先进和开放技术。
平台可以结合城市管理的业务需要，实现预案编程引擎管理，将各种设备、条件作为预案元素，实现各种逻辑关系编程，使用规则引擎解析生成规则，在触发事件发生后自动执行或手动执行预案程序。
平台对于网络中的任意一个节点，融合城市报警网络的汇总信息，根据用户权限调阅相关图像及信息资源，以适合不同级别和类型用户的管理需要，发挥公安信息专网的优势，满足领导随时、随地建立“虚拟监控中心”的战略管理需要，充分发挥领导的决策指挥优势，保障城市应急处理机制的快速反应能力。
二、方案介绍
2.1、方案设计原则
平台建设除严格按照本技术要求规定的系统功能、系统设备、视音频编解码、视音频流传输格式等要求执行外，还应遵从以下原则：
Ø大容量
平台架构要求支持大容量前端设备接入、媒体转发、客户接入及录像存储，保证在大容量情况下的长期稳定运行。
Ø开放性
平台系统内应采用统一成熟的管理平台，实现与基层单元、系统前端设备／用户终端之间的通信和共享数据；应能够实现不同厂商、不同规格的设备或系统间的兼容和互操作，确保未来真正实现互联互通、资源共享。
Ø扩展性
平台系统硬件设备、数据库以及系统软件应具有良好的可扩展性能，能保证现网业务正常运营条件下对系统进行扩容、调整、优化。
系统的设计应采用模块化设计，以适应系统规模扩展、功能扩充、配套软件升级的需求。
主要包括以下几方面：
媒体可扩展:
要求平滑支持接入新的视音频编码格式。
功能可扩展:
增加新的功能，应当避免对该平台进行大规模的修改。
容量可扩展:
根据内部访问量的增加，扩展平台的容量。
容量的扩展应该不影响现有的系统架构和业务开展。
业务可扩展:
要求可根据新的运用增加新的增值应用。
Ø规范性
系统设计应符合防护对象风险等级与防护级别的要求。
控制协议、传输协议、接口协议、视音频编解码、视音频文件格式等除应符合本技术要求及其他监控报警联网系统相关标准中的规定外，还应符合相应国家标准、行业标准的规定。
Ø可移植性
平台还应具有较强的可移植性、可重用性，保证在将来发展中迅速采用最新出现的技术、长期保持系统的先进。
Ø安全性
平台应提供多种安全手段保证各种数据不被非法盗用和修改伪造，保证数据不因意外情况丢失和损坏。
系统具有防雷击、过载、断电、电磁干扰和人为破坏等综合安全防护措施。
Ø可靠性
平台应采用成熟的技术和可靠的设备，关键设备应有备份或冗余措施，系统软件应有备份和维护保障能力，并有较强的容错和系统恢复能力。
Ø可维护性
平台应该易于维护，提供统一的维护界面并通过该界面能对远程设备进行管理和维护：
包括实时监控、远程重启等。
平台应该易于分析和测试、易于发现和定位故障，并通过良好的系统设计保证故障的隔离。
Ø可管理性
应具有良好的管理手段，方便对网元设备、操作系统、数据库、文件管理系统及应用程序等进行有效地监控、管理与维护。
Ø易操作性
应具有良好的人机操作界面、详细的帮助和提示信息，可以通过操作界面完成系统参数的维护与管理。
Ø实用性
平台在保证符合标准规范、满足使用要求的前提下，系统应尽量简化，降低运行维护成本，达到系统一次性投资和长期运行维护成本最优的要求。
2.2、详细解决方案介绍
2.2.1、平台总体介绍
平安城市监控平台由应急指挥中心、视频监控管理中心组成。
整个平台组
成示意图如下：
如上图：
视频监控管理中心由中心管理服务器、数据库服务器、接入服务器、分发服务器、存储服务器、业务管理终端和系统维护终端组成。
应急指挥中心由电视墙（数字大屏）、显示服务器、主控台组成。
其中电视墙（数字大屏）在本次项目建设当中不考虑建设，利用原有的电视墙（数字大屏）即可。
同时视频监控管理中心和应急指挥中心作为平台的核心层，采用高带宽以及高性能的IP网络系统作为核心层的骨干网络。
整个平台兼具B/S和C/S架构，用户可通过WEB方式或是软件客户端利用互联网远程访问及控制平台，实时观看前端采集点摄像机的视频图像或控制前端云台。
2.2.2、视频监控管理中心
2.2.2.1、中心管理模块
中心管理服务器组是系统的核心，主要完成业务管理、用户和设备管理、系统管理（工作状态监视管理；命令请求响应、视频调度控制、动态ip解析、）等功能。
提供管理整个系统的设备、配置设备参数、对营运状态进行监测、故障维护、历史日志的查询分析以及为公安提供业务管理、用户管理的平台。
它主要包括业务管理、用户管理、系统维护几大模块：
业务管理：
为开户和销户，提供信息录入界面，完成用户机构的建立，完成用户帐号以及密码的建立、开通、增加、减少、删除以及变更，确认前端设备的数量安装地点以及性质，完成查询用户的使用情况。
用户管理：
完成用户管理，建立不同角色的操作帐号：
系统管理员，业务操作员，维护操作员。
增近了系统及时灵活故障告警功能，特别添加了设备故障及时在线通知功能，对于未在线人员会在再次登陆时弹出告警信息。
针对前端安装分散的特点特别提供了前端程序自动远程更新，启动的功能。
解码器，矩阵，报警器的协议上传功能。
使得电信系统维护人员可以有效地跟踪、控制、配置和查看系统的运行状态，以保证系统软硬件的稳定运行
系统维护：
用于对整个系统的设备管理、参数配置、状态查询和管理，能够对整个系统的营运状态进行监测、参数设置、故障维护和历史日志的查询分析，及时的故障报警功能，系统满足电信所需要“可管理、成熟、稳定”服务的强大系统中心管理平台。
使得电信系统维护人员可以有效地跟踪、控制、配置和查看系统的运行状态，以保证系统软硬件的稳定运行，配合操作维护中心或网管中心监控、分析和查询所有最终用户的使用状态和历史,对故障进行测试诊断与定位。
每个中心管理服务器的压力直接来自于接入发送的请求种类和数量，通过上面接入负载能力的分析中可以得到中心接收到的最大的负载为权限认证部分。
考虑系统要求有一定的冗余和各地平台的实际部署经验，建议可按照20%的在线用户，10%的并发用户进行计算配置。
参照平台技术参数表：
视频请求处理能力：
60笔/每秒
视频请求
用户在线率为路数*20%，并发视频请求为在线用户的*10%
云台处理能力：
180笔/每秒
云台控制
在线用户数*25%/180，25%是在线用户并发云台控制请求数
设备注册处理能力：
40笔/每秒（前端10笔/每秒，存储10笔/每秒）
设备注册
平台的前端路数为1到2路，也就是说当平台重起所有的前端一起注册的时候会有1.5个前端和存储一起向中心注册，正常情况下并发量并发率0.5%计算
设备心跳：
30笔/每秒
设备心跳
平台的前端路数按照1到2路，也就是说前端一起注册的时候会有1.5个前端和存储一起向中心注册，每120秒会向接入发送一个心跳
电视墙：
30笔/每秒
电视墙
显示墙的路数为6%，平均一个显示墙按照8路计算。
一电视墙的轮训的为5秒中一次轮训。
2.2.2.2、数据库模块
数据库模块由数据库服务器和磁盘存储介质组成，由于的核心运行数据和业务数据都存储在它上面，所以稳定系数要求较高。
对于数据库服务器的性能一般都根据整体测试来分析，单独针对数据库服务器进行性能测试并没有太大意义。
从上研院测试情况来看，当并发请求达到1000个时，数据库服务器的cpu占用率不超过30％，内存消耗基本在1.8GB左右。
并且，数据库模块主要是与中心管理服务器有通信联系。
目前，我们的测试都是采用整体测试。
所有的数据库访问都必须经过中心管理服务器处理，两者是作为一个整体进行测试的。
设备部署：
数据库存储需要提供足够的磁盘空间，以保存平台中各类业务数据信息，其中有：
前端设备基本信息：
按摄像头的最大数计算
客户基本信息：
企业客户端帐号的用户总数
最近6个月的在线并发用户操作运行日志，如用户登陆、视频请求、云台控制，参数设置和信息查询等操作
摄像头数×10%×3600×24×30×6
系统运行日志，如设备注册、告警、故障等
摄像头数×1/120×3600×24×30×6
每条信息按256个字节计算，共计约需要1TB的存储容量。
2.2.2.3、接入模块
负责响应客户端和设备提交的系统请求服务。
并进行视频分发和存储的调度管理。
“访问服务”模块负责响应客户端和设备提交的系统请求服务。
如视频请求、云台控制请求、报警处理请求、视频存储请求、认证转发等。
“调度服务”模块进行视频分发和存储的调度管理。
对视频流请求指令进行调度。
接入服务器组是客户端和设备发送请求连接到中心平台的入口，它的稳定系数要求较高，因此从高可靠性考虑，接入节点可采用双机热备技术。
确保在任何1台接入主节点服务器出现异常，备用机马上切换上来，接管原先的接入服务，以提高单个节点的可靠性。
从理论上说，目前单台接入服务器的网络连接数量可以达到65535个（以RedHatAS4为例），由于操作系统本身会占用部分网络连接以及接入程序软件本身的性能优化原因，同时根据电信集团上海研究院的测试结果（PCSERVER服务器，一个双核3.0GHzCPU，1GB内存，在达到1000个并发请求时由LoadRunner模拟1000个用户，在到达集合点的时候同时向接入发起连接送出请求，CPU占用率不超过15％，内存消耗不超过200M。
在测试过程中主要进行的是登录和观看实时视频的测试）以及实际现网平台的应用经验得出，目前单个接入服务节点最大可支持1800个。
2.2.2.4、分发模块
针对热点访问用于视频广播的，使用分发服务器减少了并发的访问量，节约了网络带宽，它可以部署在客户监控中心，也可以部署在客户监控点，也可以根据具体需要部署在该系统任何地方。
它支持多级部署，并且有完善的触发机制。
平常用户客户端访问的合法图像，可以直接来自于前端视频服务器，以便保证现场图像的实时性。
但是在大量用户同时访问某个热点前端图像的情况下，前端服务器压力就非常大，且网络带宽也有一定限制，这样可能无法保证所有用户的正常连接、观看图像。
分发服务器就解决了这一难题。
它根据事先设定好的启动触发条件，如前端的并发连接个数。
当触发条件满足时，它从前端接收视频图像并转发给用户，而用户是无法觉察出他所观看的图像是来自于前端视频服务器还是分发服务器。
目前在电信集团上海研究院测试结果以及各地电信现网平台实际使用情况得出：
1000M带宽网络独享的环境下，单台分发服务器最大可以满足800个CIF格式（每路视频以512Kbps计算）或300路D1格式（每路视频以1.5Mbps计算）视频连接（包括视频输入、视频输出的合计数）的并发访问请求的能力。
其中测试所用的分发服务器硬件配置为：
单CPU3.0GHz1G内存
2.2.2.5、中心存储模块
中心存储服务模块的存储管理不是单纯的磁盘管理，而是包括磁盘监控、存储配置管理、存储系统事件采集和报警、以及存储综合评估等一套完整的存储管理。
满足各个部门管理人员实时对录像资料文件的存取、删除、目录管理和检索等要求。
中心存储服务模块根据管理员设定的存储策略自动将需要保存的图像保存到指定的磁盘阵列去，并根据存储策略在存储录像到期后自动清除不需要的录像资料为新的存储提供空间。
不同的用户可以根据不同的需求设置实用于自己的存储策略，从而达到在平台实现辖区范围内中心信息的长时间存储。
中心存储服务模块能够兼容目前市场上所有主流的存储阵列，包括：
、IBM、SUN、EMC、HP、邦诺、等产品。
因为采用地址查询方式，管理的存储容量不受限制。
具有存储文件查阅和集中回放的功能，便于用户调用历史信息。
2.2.2.6、上墙解码显示（视频解码器）
通用数字显示终端是一款多功能数字显示服务器，它支持H.264和MPEG4视频编解码协议，而且还支持不同厂家编码格式的同时显示、轮巡、报警弹出、画面分割等功能，同时还支持VGA、DVI、BNC、AV等多种接口输出。
通用数字显示服务器作为数字编码与模拟显示系统之间的一个衔接，为集中式数字监控解决方案提供了强有力的支持，实现多场景同时观看的需要。
✹工作环境
电源：
220V交流稳压电源
网络连线：
标准100M/1000M网线
布线规则：
按照各地机房的本地规则和具体工程要求布线
温度：
运行温度应保持在10°C--35°C之间
湿度：
湿度要控制在10%--80%范围内
网络连接方式：
支持局域网、ADSL、光纤等多种连接方式
网络支持协议：
TCP/IP
✹工作原理
数字显示服务器采用多对多的方式，将视频信号通过BNC接口输出到传统的监视器或者通过VGA、DVI、AV接口输出到大屏幕或显示器上
✹功能特点
用户可以在中心服务器认证下，投放其权限范围内所有现场监控的IPC、DVR、DVS等前端设备，可以实现轮循投放、报警接警和报警联动、电子地图等功能；
屏幕锁定：
当用户离开操作界面，用户可以锁定客户端不允许非授权用户使用客户端，用户再次使用客户端需重新登陆，这样保证了客户端使用的安全性；
轮循投放：
提供自动轮循、手动轮循两种方式投放，用户可以订制各自的分组，并且设置轮循的相关控制策略；
视频上墙：
以前端设备为视频输入源，将视频信号通过解码卡、显示卡输出到电视墙上；
视频切换：
支持任意一路前端视频流在任意一个电视墙、监视器上进行视频的切换；
嵌入式操作系统，系统稳定可靠，抗病毒攻击，可7X24小时连续不间断工作；
支持电视机、监视器、液晶电视、等离子电视、视频矩阵等多显示设备输出。
2.2.2.7、中心时钟同步服务模块
视频监控系统的重要作用之一是事后历史资料的备查，而历史视频资料的时间准确性对于案件的破获有着至关重要的影响，所以，为了保证整个分行综合视频监控系统中的视频数据有统一和正确的时间依据，使平台内所有相关设备能保持本机时间的实时同步。
NTP提供准确时间，首先要有准确的时间来源，这一时间应该是国际标准时间UTC。
这样就有了准确而可靠的时间源。
时间按NTP服务器的等级传播。
按照离外部UTC源的远近将所有服务器归入不同的Stratun（层）中。
Stratum-1在顶层，有外部UTC接入，而Stratum-2则从Stratum-1获取时间，Stratum-3从Stratum-2获取时间，以此类推，但Stratum层的总数限制在15以内。
所有这些服务器在逻辑上形成阶梯式的架构相互连接，而Stratum-1的时间服务器是整个系统的基础。
计算机主机一般同多个时间服务器连接，利用统计学的算法过滤来自不同服务器的时间，以选择最佳的路径和来源来校正主机时间。
即使主机在长时间无法与某一时间服务器相联系的情况下，NTP服务依然有效运转。
为防止对时间服务器的恶意破坏，NTP使用了识别（Authentication）机制，检查来对时的信息是否是真正来自所宣称的服务器并检查资料的返回路径，以提供对抗干扰的保护机制。
前端设备与客户端采用接入网关时间进行同步，接入网关可采用NTP方式与授时服务器进行同步，保证前端与客户端所显示时间一致，同时前端设备存储时间为标准时间。
2.2.4、网络系统
网络的快速发展与盛行，让网络视频监控可以一展所长。
一个具有优秀的带宽和整体性能的IP网是确保视频流有效进行传输的关键因素。
根据本次建设项目的实际需求，整个平台核心要求提供的200路视频流的接入，如按照每路接入的视频为CIF格式，则整个网络系统核心层要求承载的带宽至少为2Mbps*200=400Mbps。
根据以上计算的结果，平台的网络核心层建设应采用千兆以太网技术。
所以在视频监控管理中心和应急指挥中心部署千兆以太网交换机。
2.3、平台系统功能
2.3.1、分级分域的管理功能
系统管理功能通过管理客户端实现，供系统管理人员使用，实现设备管理、用户管理、系统维护等功能，保障系统正常运行；在监控规模较大时，系统支持多级管理方式。
主要包括功能如下：
2.3.2、认证功能
用户使用系统提供的各项服务的时候，需要首先对其身份做出验证和授权，用户通过身份认证及授权后，可以使用系统提供的服务。
系统拥有专门的认证模块统一管理用户认证，避免分散认证管理带来的不安全性，并且认证系统功能可灵活扩展，满足新业务或新业务模式。
在使用视频监控业务时，用户使用用户名/密码的方式通过客户端软件登录监控平台，在经过监控平台的认证授权后才能够使用此业务。
用户登录系统时必须输入账号密码方可登录，密码采用MD5方式加密传输，同时还提供USBKey方式进行安全认证，为用户提供更高安全保障机制。
2.3.3、用户管理
用户管理功能包括客户开户管理、用户信息查询、用户增加和删除、用户访问权限管理、用户锁定解锁、资费管理功能、用户分组管理、用户访问记录查看。
系统用户分为系统维护用户和监控最终用户。
为了保护监控最终用户的隐私，消除用户关于对集中监控运营模式安全性的顾虑，系统维护用户不能进行视频浏览等与视频相关的操作，只能对系统的故障进行处理。
系统维护人员可以维护修改监控最终用户的信息。
系统维护人员可以指定一个客户的同时在线用户数以及并发访问视频数，可以指定某一用户所能开通的最大账号数。
支持用户自管理模式，系统维护人员开通客户管理员，客户管理员可以根据自身的特点进行该客户下账号的增加以及权限分配。
系统通过设置“机构”来组织“用户”，通过设置“角色”来分配权限。
公安系统各级业务部门只对自己所属机构的设备具有管辖权限；公安各部门用户根据所属角色不同对属于自己机构的设备具有不同的管理权限。
系统支持用户的角色定义。
省公安厅用户拥有最高权限，可以查看整个系统内的任一视频图像；各级用户拥有对自己所管辖区域内的最高权限。
当需要获取非管辖范围内的历史图像和实时监控图像时，需经有关部门的审核后取得有效授权。
2.3.4、权限功能
系统可以对用户的权限进行创建、分配、修改、删除等操作；
⏹支持分级管理权限机制，不同级别给予不同的操作及管理权限；可以设置系统管理员、系统操作员、用户管理员、用户四级；
⏹系统管理员具有最高权限，可创建用户管理员，完成用户开户，设置用户数量的操作；可配置及修改用户管理员的管理范围，实现对整个系统客户群的分群分级管理；
⏹系统操作员可在系统管理员授权下进行操作，可在根据客户需求在营业系统中进行数据的录入、修改、维护；
⏹用户管理员可对所属用户进行用户名创建、分配、修改、删除等操作，分配业务功能操作及管理权限，实现用户自主管理，如添加、修改、删除和查询对用户、用户权限、用户组及用户组的权限管理；
⏹用户行使管理员所赋予的操作及管理权限，可自主修改用户密码；
⏹实现对用户权限的设置管理，管理包括：
设备的操作权限、访问数据的权限、使用客户端程序的权限；
⏹支持用户群组管理：
承担对相同的一组设备进行管理的一群管理员，每个群都有群管理员。
⏹系统支持多级权限管理，通过角色、权限、操作管理员、操作员组等多种手段对操作员的权限进行控制，各操作员只能在自己的权限范围内进行操作，不能越权操作。
⏹系统权限分为系统管理员、系统操作员、用户管理员、用户操作员四级权限管理。
业务系统可按照用户的不同角色分别记录业务操作日志的功能。
2.3.5、设备管理
⏹配置设备属性：
系统设备的属性包括设备的种类、型号、生产厂家、安装地点、接入线路方式、所属用户、使用状态等。
设备都有一个唯一的设备ID作为标识；外围设备摄像机的属性包括摄像机的种类、型号、制造商、安装地点、接入线路方式、所属用户、使用状态等；前端编码器属性包括型号、生产厂家、安装地点、接入线路方式、所属用户、使用状态及相连的摄像机等；前端编码器有一个唯一的设备ID作为
升级会员 