数字化监控系统.docx

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数字化监控系统

数字化网络化智能化

视频信息集中管理系统

一.前言

在视频监控领域，正处于数控模拟视频监控与数字视频监控共存阶段，模拟视频监控技术已经相对成熟，应用也较广泛，稍具规模的监控系统基本上都是以数控模拟切换矩阵为核心来构建。

但是，基于模拟视频信号本身的缺陷，系统只能通过集总方式的、单向的信息采集网络，对于具有众多分支机构的庞大组织来说，各分支机构的监控中心形成了事实上的信息孤岛，总部无法对各分支机构的安全防范实施有效的、实时的监管。

近年来，多媒体通信技术发展迅速，视频压缩技术与流媒体实时传输技术已成熟，数字视频监控取得了快速的发展，应用也越来越广泛，数字化、网络化与智能化代表了视频监控的发展趋势，数字化网络集中监控方式已逐步得到应用，尤其适合具有分散机构集中监控的企业或机构的要求。

由于数字视频监控系统所具有的良好伸缩性，通过软、硬件的裁减，本案同样适用于需要网络集中监控的中小型机构或企业。

二.系统设计方案依据及指导思想

1.设计依据

□《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92

□《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87

□《公安部安全技术防范工程标准》

□《电视监控工程程序与要求》GA/T75-94

□《电视监控工程费用概预算编制办法》GA/T70-94

□《防盗报警控制器通用技术条件》GB12663-90

□《入侵探测器通用技术条件》GB-89

□《民用闭路电视监控系统工程技术规范》GB50198-94

□《中华人民共和国公安部行业标准》GA27-92

2.指导思想

□实用性

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。

□先进性

最新压缩算法H.264（MPEG-4PART10），极佳的清晰度、较小的系统容量占用、完全实时、一流的网传功能，是当前国内外一流的产品和解决方案，系统建成后在较长的一段时间里不会被淘汰。

□稳定性

采用监控行业最新技术和高品质设备，采用专业性的设备。

□兼容、扩展性

全新“基于IP的视频技术”，具有无与伦比的扩展性。

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。

三.设计目标和功能要求

1.设计目标

□满足分散机构集中监控需求的规范化安全防范管理信息系统；

□构建一个网络化、智能化的集中管理的数码监控系统；

□建立统一的录像文件管理中心。

2.功能要求

本系统的功能大致包含以下四个模块：

1）管理中心子系统模块，其主要功能是：

●图像、声音统一监控与管理功能（包括大屏幕及电视墙）；

●网络中的全部设备的远程状态监视及管理功能；

●授权与安全认证功能；

●远程维护与升级功能。

2）监控中心子系统模块，其主要功能是：

●音视频监控设备的监控、录像功能（DVRDVS）；

●入侵报警设备的报警联动功能；

●安全目标报警处理功能（紧急处理方案）；

3）媒体服务及桌面级分控端软件模块，其主要功能是：

●实时图像及语音的传输、接收与流量（带宽）控制；

●报警信息（开关量数据、图像和语音）的接收与处理；

●具备多级权限管理机制的客户端软件（接收与点播图像、语音及报警信息）；

4）录像文件集中存储与管理模块，其主要功能是：

●定时获取（同步）远端数字硬盘录像机录像文件到监控中心功能；

●按照不同网点、不同场合分类存储，支持多种检索功能；

●可实现远程维护与管理。

四.系统方案描述

1.系统原理

随着宽带技术的发展，远程集中监控的需要越来越多，规模也越来越大，一种是重建专用网，利用现有的CATV技术，包括WDM技术，用光纤将模拟信号直接传到监控中心，进行集中监控

下图是一个典型的应用：

2.系统整体结构及概述

以IP矩阵切换为核心的系统设计须依赖于网络平台，包括网络的拓扑结构、带宽状况、网络类型及网络管理，主要涉及的是流媒体服务器的设置；同时还要考虑不同行业的机构或企业分支机构的管理模式，需要采取不同的结构设计方案。

1）系统总体结构示意图

树型结构设计示意图：

星型结构设计示意图：

管理中心的设计强化“监管”，包括对人、物及信息流的管理，可以做到对处理异常事件过程的实时查看，并能做到如同亲临现场的指挥效果，有利于提高处理异常事件的效率，同时减少不必要的失误。

监控中心的设计强化“执行”，包括对视音频的采集、存储、发送，构建本地报警联动装置，以及对报警信息的上传，异常事件的现场处理等。

2）系统概述

本系统构建于现有网络平台，把网络连接看作一个整体，我们可以理解为：

在网络平台上，前端通过视频服务器接入了N个图像、语音、报警输入，通过网络传输及控制，所有这些保卫信息可以实时（视网络资源而定）地传输到信息管理中心，信息管理中心通过网管、电视墙管理、媒体服务器一系列管理设备实施对全网的信息处理和远程管理，从而真正实现了一个典型的“IP矩阵”应用案例。

围绕“IP矩阵”的概念，本系统的重点在于解决以下几个部份：

●作为硬盘录像的本地处理功能（DVR）

●作为信息处理和传输节点的网络功能（DVS）

●三种信息流的控制与处理：

视（音）频流、控制指令流、报警信息流

●网络管理与资源控制（网管、代理服务与流媒体服务）

3.系统组成部分及功能说明

本系统主要由以下四个部分组成：

●管理中心模块

●监控中心模块

●文件存储与管理模块

1）管理中心模块

本系统中的设计我们更着重强调了“中心”的概念，把安全性和稳定性放在系统的首要位置。

管理中心构建网络管理中心服务器的目的正是在于：

对全网内所有前端设备进行统一监控（运行状态）和管理，确保前端设备的稳定运行，同时杜绝内部人员对前端设备参数的恶意修改造成系统运行混乱，体现管理中心的监管职能。

本模块是整个系统的灵魂和核心，负责全网的安全管理（用户及其权限设置与维护，操作权限认证）、前端设备管理、报警信息管理及操作日志、报警日志与系统日志的记录并提供查询。

建立DNS服务器，可以支持动态IP地址的宽带接入。

具体由以下几台管理主机或服务器来实现：

●管理中心服务器

●报警管理主机

●主控管理主机

●分控管理主机

●电视墙管理主机

●DNS服务器

管理中心服务器

管理中心服务器是一个基于数据库建立的后台程序，它负责对全网内的客户端权限进行认证和管理，负责所有控制指令信息流和报警信息流的转发以及记录（生成日志）。

具体的功能如下：

●用户与监控点信息的设置与维护：

统一建立系统内的所有用户，并设置权限，采用灵活的菜单级设置方法；采用树型数据结构方式统一建立系统内的监控信息，监控信息包括监控点、DVRDVS、上级/下级机构所属关系；

●操作权限认证：

用数据库来管理全网内的所有分控等客户端软件，实现灵活、强大的权限控制功能，统一管理机制保障了安全性，避免敏感画面泄露。

所有客户端在请求访问目的画面或进行远程控制（如云台等）时，控制指令的请求先发给管理服务器，经管理服务器认证该客户端具备相应权限后再将指令转交给前端设备（DRVDVS），前端设备方响应指令要求向有权限的客户端发送指定画面或执行相应控制指令；

●对报警信号进行集中管理和分发处理：

接收到报警信号以后，确认该报警信息属何种类型报警、报警的等级是什么、有哪些客户端需要（或有权限）接收这些告警信息，再将告警信息发送给指定客户端，同时记录在报警日志中；

●巡检与校时：

定时对前端DVRDVS进行巡检，当系统设备有故障，产生报警信息；可以统一对系统内所有DVRDVS进行时间校正；

●系统日志记录：

记录整个网络及前端设备的工作状态，包括硬盘工作状态、摄像机工作状态等，特别是出错记录和故障提示；

●报警日志记录：

前端报警信号的集中管理、处理及与处理相关的一些要素记录；

●操作日志记录：

任何对前端参数设置的操作进行记录。

主控管理主机

如果管理中心需要对所有监控中心的监控点实施远程控制的话，就需要设置主控管理主机（亲临现场指挥的效果就是由他来实现）。

我们把远程操作与控制的功能交给主控管理主机来做，其特点和功能如下：

●远程浏览：

界面友好操作简单，经过管理中心服务器认证后，能自动以树形结构将浏览的前端设备和摄影头编排列出来，可以根据职能或业务进行分组，使查看得目的性更加明确，同时结合手工自由点播，可以非常直观、方便的查看权限许可的实时或非实时画面；

●报警信息的接收与处理：

当权限许可范围的前端设备发生告警时，报警信息经报警主机和管理中心服务器转发，能够精确的将报警信息传送到本机，同时具备语音、图像（画面弹出）的提示，并在本机生成报警日志，报警提示可根据设备一直发生作用，终止条件是操作人员人工进行干预；

●语音对讲与广播：

能与自己权限许可的前端设备之间进行双向的实时语音对讲，同时具有对前端设备分组进行语音广播，这样就为保卫部门的管理提供了又一条方便的途径；

●远程操作：

对指定的远端DVRDVS进行远程操作，如DVRDVS的参数设置、通道参数的设置、串口参数的配置及报警参数的设置，同时可以远程控制云台、镜头；

●具备高安全性：

所有操作只有在管理中心服务器的授权下，才可以进行操作；

分控管理主机

如果需要对图像的实时预览和文件的回放，就需要设置分控管理主机。

在管理中心的不同部门根据不同的监控对象，可以设置多台分控管理主机，监控对象及操作的权限由管理服务器指定，同时所有操作需要管理服务器进行验证。

分控管理主机的另一个用途是供相关领导的桌面远程浏览。

电视墙管理主机

它的工作流程如下：

前端的任意多台视频服务器响应电视墙管理主机的请求→将需要的画面和语音通过网络实时传输到管理中心的电视墙管理主机→管理主机通过硬解压卡配合相应软件对这些数据进行解码并完成至AV的转换→可通过软件设置解码输出的画面排列顺序和进行画面切换或轮巡的机制（方式和时间）→最后输出至电视墙→在电视墙上得到最直观的效果。

它的特点如下：

●全硬件解码，不占用过多的系统资源，对主机系统配置要求不高；

●单台主机可以搭载6片LK-9004D实现最多24路视频解码输出（同时）；

●音视频同步解码；

●灵活的画面排列组合方式和轮巡机制；

●配套软件支持与前端设备（DVRDVS）进行双向语音对讲。

2）监控中心模块

监控中心是“分散”的，可根据需要在分支机构进行设置，结合数字化、网络化的设备来构建数字视频的监控中心，主要完成视音频的采集、存储、发送，同时具有报警联动与报警处理。

本案对于监控中心的构建思路是以分支机构为核心的分散存储方式，同时借助于网络平台，由管理中心来完成集中控制。

监控中心设立以下主机、服务器及设备：

●前端（采集与视频服务）

●分控管理主机

●流媒体服务器（可选）

前端

前端设备的核心是我公司自主研发和生产的LIKE网络硬盘录像机，通过输入接口连接前端所有监控设备，包括摄像头、解码器、报警等设备；输出接口连接显示器、报警输出、音频输出等。

前端完成视音频采集、压缩、记录及网传，提供现场的开关量报警联动及报警信息的上传，支持云镜控制以及视频信号的在线检测等一系列强大功能，其主要特性与功能如下：

●采用H.264压缩标准。

H.264是国际电联（ITU）与国际标准化组织（ISO）组成的联合专家组制定的最新视频压缩标准，于2003年正式发布，特别适合IP及无线网络的传输，压缩率也有新的突破，同MPEG-4比较，相同码流的网络浏览图像质量也有所提高，是现在及将来在网络视频监控领域内的主流压缩标准；

●灵活的录像模式可供操作。

有定时录像、手动录像、动态侦测录像、报警录像四种录像模式；图像分辨率从FULLD1（704*576）到QCIF（176*144）；支持水印技术防止图像被篡改；

●具有视频服务功能。

支持IE浏览实时图像，满足主管领导的移动办公需要，支持组播；

●多区域移动侦测。

H264实现的移动侦测功能，较以往算法在灵敏度和准确率上有很大的突破，最大限度地避免了因移动侦测而导致的误报警。

分控管理主机

分支机构的监控中心至少设立一个分控管理主机，目的是拥有一个或多个自己的监视与控制平台，其操作权限的设置与认证以及控制的对象均由管理中心来授权和指定。

能实现得最大权限功能与主控管理主机相同。

3）媒体服务及分控端软件模块

设置流媒体服务器的目的在于缓解网络带宽紧张的区域，对该区域内的视频服务器的访问全部通过流媒体服务器来进行转发，使得该视频服务器的视频服务只占一个通道，代价是增加了访问的延时。

流媒体服务器的多级设置可提高响应访问的效率，可以合理规划流媒体服务器的设置，以求更少的时间代价换取更高的带宽利用率。

流媒体的主要功能如下：

●实现转发的功能。

多个用户需要同时看某远程的相同画面时，势必会造成在一条广域网线路上的同时点播，从而会占用多个相同带宽，严重浪费网络资源。

流媒体服务器支持视音频流的转发，支持局域网内多个用户对一个视音频流的访问，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，从而在广域网上只占用一个通道的资源，在局域网内再进行转发；

●解决多级浏览级联问题。

当更上级单位需要查看越级机构的图像时，可以直接访问流媒体服务器，而不用都去直接访问网络带宽资源有限的下级机构，从而解决多级浏览级联的问题。

4）文件存储与管理模块

由于本系统的存储对象是大量的音视频监控录像文件，仅使用单一的在线硬盘存储方式会带来很高运营成本，而且，并不是所有的历史监控数据都要求快速的检索。

因此，根据这种数据的存储检索要求，我们采用了在线硬盘阵列、近线自动磁带库、远线人工带架相结合的多级存储体系，通过设定的具体策略将数据从硬盘中归档到近线带库、进而到远线带架中，使用的时候再进行恢复；网络结构则以SAN为主、LAN为辅助，数据归档与回查全部基于SAN，而LAN仅仅传送控制信息，这样使网络效率达到最优。

监控主机镜头管理：

可以描述每个镜头的编号、连接哪些工控机等关联关系、随意添加或者删减镜头、并且对每个镜头进行详细说明；

详细的存储策略设计：

支持特有的对象式存储方式，可以将多路镜头同时生成的监控视频归为一个存储对象，隔一定时间归档到同一数据磁带上，便于检索回调；同样支持单路镜头生成的视频文件隔一定时间归档到一盘磁带上；对于在线硬盘上的视频文件可以设置归档后立即删除，也可以保留一段时间后再删除，可以手工删除已归档到磁带上的文件；当然，通过系统完善的API接口，可以根据需求来订制开发各种详细的管理策略。

高效的数据归档恢复：

根据设定的存储策略，系统自动完成监控数据的多级归档或恢复过程，完成把监控录像从原始存储位置迁移到目标位置的工作。

系统多通道的工作方式使多台工作站通过SAN组成集群结构，来共同完成迁移任务。

方便的信息检索查询：

通过Web界面，支持客户端按镜头、按时间来检索具体的监控录像，可以查看该录像的详细存储位置，显示相关状态信息，并且对该录像进行及时的回放；可以按照镜头浏览硬盘、带库、甚至带架上的相应监控文件；同时在Web界面中，还可以查看整体存储系统的运行状态与相关参数，如：

硬盘空间信息使用状态等等。

4.系统特点

本系统采用代表国内最高技术水平和理念的架构和产品来进行构建，具备先进性、高稳定性、高安全性、高可扩展性、低成本等特点。

1）先进性

●压缩算法的先进性：

我公司研发的H.264代表了国内外最高和最新水准的视频压缩技术，具备高压缩比、清晰、码流可控、适合网络传输等特点；

●整体架构的先进性：

“IP矩阵”技术的典型应用案例，顺应技术发展的潮流，也代表了今后网络化安防产品的发展方向；

●联网集中监控，便于管理，提高效率，是真正的网络监控管理系统；

●应用系统功能完善，如电子地图、双向语音对讲、分组语音广播、分组视频切换、错误告警等。

2）稳定性

●核心软件系统采用先进的编码技术，该技术通过公安部门权威认证。

3）安全性

●前端设备安全性：

由管理中心服务器进行统一管理，充分保证前端设备的安全性，避免前端设备参数被恶意修改；

●分控端软件安全性：

所有分控端软件的权限由一台管理服务器用数据库进行管理，合理分配各自的权限，多级权限管理可以确定安全性，保证敏感画面不会泄露；

●网络资源利用的安全性：

前端设备的码流抑制功能（带宽控制），再结合对分控端软件的多级权限管理及流媒体服务器的引入，可以做到精确控制对网络带宽资源的占用，确保不会影响其它正常业务运行（根据QOS设置级别，保卫信息可以被其它业务数据挤占带宽，而反之则不会）。

4）可扩展性

本系统基于光纤方式构建，中心建成后不会再因为系统前端设备的增加而扩建，而前端设备可以根据需要随意添加，后台管理同样能承受。

因此本系统具备了非常强的可扩展性。

5）低成本

●前端采集设备：

完全可以利用现有的前端采集设备（如摄像枪、报警探头等），不需要重新投资；

●前端处理设备：

DVRDVS具有极具亲合力的价格优势，与市场上的主流产品成本相当，却具备更完善和先进的性能，性价比一流，同时集成了众多接口，节省了部分末端设备（矩阵、画面分割器等等）；

●管理中心：

管理中心的核心是软件，均对系统平台的要求不高；

五.主要产品介绍

1.红外智能球