校园安防系统设计方案.docx
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校园安防系统设计方案
校园安防系统设计方案
1系统概述
校园安防系统建设是一项民心工程、长期工程。
校园安全事件、针对在校学生的暴力事件不断出现，这也增加了校园对安防系统需求。
安全防范系统包括：
视频安防监控系统、入侵报警系统、出入口控制系统、无线巡更系统，停车场管理系统，需要通过统一的通信平台和管理软件将各系统设备联网，实现安全防范主机对全系统进行信息集成的自动化管理，构成安全防范综合管理系统。
校园可以根据管理需要集中或根据不同建筑分别建设安全防范监控中心（均与消防控制室合用），管理各自区域的安防系统。
视频安防监控系统可以采用网络化、数字化的系统，前端图像通过编码器将图像编码处理后通过新建的专用网络传回监控中心集中存储。
视频安防监控系统也可以采用模拟与数字相结合的监控系统，前端摄像机可以通过安装在监控中心内的矩阵主机进行控制，系统采用嵌入式硬盘录像机进行录像存储。
矩阵系统应该留有冗余。
1.1项目的风险等级
项目的风险等级根据《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）的规定确定。
1.2防护级别的确定
根据《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）的规定，防护级别与防护等级相适应的原则，一级风险部位按照一级防护等级设计，二级风险部位按照不低于二级防护等级设计，三级风险部位按照不低于三级防护等级设计。
2报警系统
报警系统由周界报警系统、室内报警系统和紧急报警系统组成。
各报警子系统可以通过报警主机、报警联动控制箱和报警中心管理软件与整个校园安防系统连动，在发生警情的同时可以联动视频安防监控系统显示报警区域的实时图像。
2.1周界报警子系统
周界报警系统在校园安防系统通常安装在室外环境中，主要应用于重要位置的校园围墙，重要建筑物外围，如：
教学楼周围，实验楼周围等场所。
周界报警系统设备采用的主要类型有红外对射报警探测器、震动电缆、电子围栏、微波探测器等设备。
2.2室内报警子系统
室内报警探测器主要用于重要地点的入侵探测，如财务室，贵重物品库房、危险品库房、设备机房、重要机密档案室、和其他需要进行报警探测的场所。
室内报警探测器的主要类型有红外探测器、微波探测器、红外微波双鉴探测器、玻璃破碎探测器、振动探测器等。
可以根据需要报警设备的位置选择相应的报警探测器。
2.3紧急报警子系统
紧急报警系统包括在校园各部位安装的紧急报警按钮，在遇到突发性时间时手动触发按钮发出报警信号，呼叫支援。
2.4报警系统的控制设备
各种报警探测器和紧急报警按钮接入报警管理主机和中心报警管理电脑，通过报警主机和电脑可以设置每个报警点的布防时间并监测每个报警点的设备状态。
通常在大型报警系统中均采用大型总线式报警主机。
通过报警联动输出模块可以实现系统与视频安防监控系统联动，自动调用报警点的实时监控图像；可以自动控制报警现场灯光的开闭；可以向值班人员发出报警信号；可以在电子地图或模拟屏上显示报警点的位置；可以通过电话自动拨号器拨打预先设置的报警电话发出警报。
2.4.1.1入侵报警系统的构成
系统采用总线式报警主机，报警主机与报警管理计算机相连，计算机内安装报警平台管理软件，报警信息可以在计算机中以电子地图显示，并可以发出声光报警信号同时与监控系统联动。
报警信号在电脑中以彩色中文仿真图表示。
入侵报警系统为保安管理系统中的子系统之一，其他系统，如门禁系统、巡更系统及视频安防监控系统均能在同一管理计算机以多窗口形式操作及内部信息交换。
在发生警情时，计算机中的图标报警与警号同时持续发出报警信号直到报警器被复位时报警信号停止。
所有报警系统的后备电源由不间断供电（UPS）系统提供。
在正常供电中止时，系统的时钟和数据档案随机存储器（RAM）应由不间断供电系统保持供电不少于30分钟。
系统设备有钥匙开关和防拆装置,只有被认可的系统管理人员才可以关闭系统或接近电子线路。
2.4.1.2报警软件的功能
1）系统软件由两大部份组成，第一部份是网络通讯部分，由主机定时产生各巡问讯号，将外界每一收集器之报警及输出连动情况一一直接进行控制。
第二部份为数据库管理，有关报警讯息输出连动控制及中文电子地图之控制等。
2）当选择系统管理状态时，只有必需认可之通行密码口令才可进行修改数据库资料或索取报告。
在没有人员操作时，系统在休眠一段时间后自动关闭。
3）系统的电子地图能在系统软件中进行作图编辑及修改，用户可使用鼠标作输入坐标，通过菜单，制作电子地图。
用户可随意修改各报警探测器的位置、种类及参数。
4）系统以电子地图方式显示。
5）各报警探测器通过不同代号代表，在接收到报警时发出红色闪烁颜色。
6）系统电子地图提供不少于32种颜色显示供选择，并提供自定义颜色功能。
7）在接收到报警讯号时，报警地点显示在报警地图上，如同时发生多个报警点则在显示图像下方列出报警点所在位置图标，同时顺序显示其余跟随的报警点位置图标，同时联动附近的闭路电视摄像机作实地视像监视及录像。
8）当报警点被保安人员在电子地图上确定后，可利用鼠标移至下方的待接图标，按下鼠标放大报警点所在的电子图。
操作系统可以在同一时间内以“窗口”方式显示多种资料，以便对不同现象进行分析。
9）软件数据库能保留所有报警探测器的报警时问，复位时间、地点、探测器编号、持续时间、等资料。
10）报警系统均采用正版软件
3视频安防监控系统
3.1视频安防监控系统的结构
视频安防监控系统可以分为两种不同的系统解结构：
1.全数字系统架构
2.模拟与数字相结合的系统架构
3.2全数字视频安防监控系统
3.2.1数字监控安防系统架构分析
1）数字视频编解码系统
数字视频编解码器支持H.264、MPEG2、MPEG4、MJPEG等多种标准编码格式，提供各种密度的规格，可支持实时流和存储流双流设计，并能够支持高至4Mbps的高清码流或低至128Kbps的标清码流并且可以根据用户需求任意调整，数字编解码设备，采用电信级制造工艺，可以基于各种网络环境高质量、可靠满足各类网络监控前端编码、存储和解码的需求。
2）网络视频存储系统
专业的IP存储技术和强大的数据管理服务器构建完善的网络存储系统，存储资源可以根据需求分布式部属并加以统一资源管理和调度，支持动态存储资源管理、在线部署，可以基于统一平台满足不同存储质量、容量和服务质量的需求，可以提供完善的备份和存储生命周期管理功能，同时视频图像的SAN高效存储和数据保护功能，同时能够支持重要数据的NAS备份。
3）系统管理平台
视频管理服务器、数据管理服务器、客户端和流媒体服务器，视频管理服务器是用于集中认证、注册、配置、控制、报警转发控制的专用信令服务器，可以实现完善的视频编解码设备网络管理功能，支持多台信令管理服务器相互协同工作组建多级多域的管理平台。
数据管理服务器主要功能为管理存储设备、存储资源和视频数据，支持对系统所有存储资源进行全方位的监控和管理，支持不间断的视频检索、回放等业务
客户端软件可以提供友好方便的人机界面功能，包括监控对象的实时监视监听、查询、云台控制、接警处理，并集成了基本的GIS功能方便用户操作。
4）承载网络系统
系统采用网络资源对前端视频编码器传输的数据进行接入、汇聚、交换，通过设备自身安全特性和防火墙等实现对边界安全接入的控制，同时可通过网络本身的设备、协议冗余实现整个监控网络的稳定性。
本次数字视频监控系统涉及部分视频安防监控系统和E3自营部分视频安防监控系统，视频监控点主要设置在和E3自营楼宇部分公共区域，如电梯厅、电梯内、走廊、重要出入口、地下停车场等重点区域的实时监控，其中部分涉及彩色半球33个，25个固定枪式摄像机，21个彩色一体化快球摄像机和12个电梯轿厢专用摄像机，共91个视频监控点。
E3自营部分涉及彩色半球68个，191个固定枪式摄像机，49个彩色一体化快球摄像机和15个电梯轿厢专用摄像机，共323个视频监控点；和E3自营商业部分按照相互独立的管理方式进行设计，两个部分的视频监控系统能够分别独立运行和管理，针对和E3自营商业部分视频安防监控系统的详细设计方案如下。
3.2.2前端视频编码设计
前端设备通常采用固定枪式摄像机\红外一体化枪式摄像机（室内外）、彩色半球摄像机（用于室内）、一体化高速球形云台摄像机（快球，可用于室内外）、电梯轿厢专用摄像机等。
所有摄像机通过视频电缆连接到数字视频编码器，数字视频编码器实现数字化编码通过视频专用网络传输到安防监控中心。
数字视频解码器同时具备视音频接入及编码、网络接入、双流辅流和本地缓存功能，采用嵌入式结构设计，结构紧凑，功能强大，同时具备完善的防护设计。
视频编解码器设备，能够支持iSCSI协议实现从编码器到IPSAN存储设备端到端的集中存储，同时支持视频编码、网络接入功能：
支持H.264BP、MPEG2、MEPG4视频编码双流传输技术，支持4路视频输入，提供4路D1（720*576）分辨率支持，可以提供丰富的网络接口和网络协议，具有以太网电接口，并可支持单播和组播等丰富的网络协议，网络适应性强；内置本地缓存功能，实现网络故障等紧急情况下的本地存储功能。
3.2.3视频监控平台设计
在安防监控中心安装VM5000视频数据管理系统，视频数据管理系统完成整个系统中所有设备的认证、注册以及控制信令的下发功能；同时视频数据管理系统支持分级分域部署，通过监控中心的设备的部署完成全部视频监控设备的管理、认证以及权限分配功能，同时完成数据的管理功能，可通过监控中心的设备完成存储资源分配、以及存储设备检查和存储数据的检索功能。
同时为了满足突发事件发生时监控中心需要对前端监控点的现场事故进行实时浏览或对事前发生的事故进行视频图像的检索需求，能在监控中心部署的流媒体服务器实现在授权情况下，满足监控中心工作人员以及相关部门领导通过视频客户端完成实时图像的查看和历史图像的调阅功能。
3.2.4安防监控中心显示设计
在监控中心和管理部门的视频监控中心通过部署软件客户端实现对整个系统中所有图像资源的数字解码功能，监控中心和管理部门的视频监控中心显示大屏可通过解码器设备自带的视频输出接口直接与监控中心的LCD监视器/显示器/等离子电视等显示设备进行连接；监控中心和管理部门的视频监控中心工作人员或相关部门领导，在电脑上安装视频客户端软件，就可以实现所需监控区域的实时图像、云台控制和录像回放功能，从而实现在监控中心对前端图像源进行管理。
VS-DC2004-FF视频解码器可将实时的动态监控图像发送到监视器上显示。
视频解码器VS-DC2004-FF主要功能是从网络上获取视音频数据流，将数字信号转换还原为模拟信号，输出到监控中心的视频监视器监视器墙。
视频解码器作为后端的视频、音频信号输出设备，能够自适应各种视音频编码方式；支持BNC、VGA、HDMI（数字高清）视频输出接口和高清码流视频解码能力；设备稳定可靠适合7*24小时的长时间运行；易管理，配置简单。
3.2.5录像回放系统设计
在监控中心和相关管理部门的视频监控中心通过安装软件客户端实现对整个系统中所有图像资源的图像检索和录像回放功能，并可以通过客户端录像视频在监控中心视频监视墙进行显示；同时监控中心和管理部门的视频安防监控中心工作人员以及相关部门领导，在电脑上安装一套视频客户端软件，就可以实现监控区域内的录像按照时间、摄像机名称、报警事件检索和录像回放浏览功能，从而实现在监控中心对酒店内前端图像源进行调阅。
3.2.6监控系统业务流程
本次视频安防监控系统解决方案借鉴NGN架构，采用视频流控制和承载交换相分离的机制，可以高质量的实现各种监控业务，包括实时监控、视频信息存储及历史视频流回放等；其中VM视频管理服务器是整个系统的信令控制和管理核心，所有监控的控制流都由VM视频管理服务器处理。
数据管理服务器作为存储系统的管理核心，可以对分布式部属的网络存储设备存储资源进行统一的存储资源管理，灵活实现各种应用；系统中的实时监视流则是通过IP网络进行以分布式的交换和处理。
本套系统基于单播网的业务流处理机制－实时监视流与存储流分开处理，系统管理和业务流程如下所述：
1）实时视频流
实时流具有偶发性，并具备大收敛比，可通过流媒体分发服务器的部署实现实时图像流的分发功能支持大规模监控，减少传统方案的瓶颈和图像的延时。
2）、存储视频流
视频存储流采用文件方式直接写入网络存储设备中，充分发数字监控系统网络存储的高效、可靠和可扩展性，解决大容量存储中间服务器的瓶颈问题。
3）点播回放流
视频管理客户端和解码器通过UDP单播访问EC编码器，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。
3.2.7视频存储系统设计
1）存储容量计算说明
以1.5Mbps单路视频图像码流，视频图像分辨率为D1格式PAL/25帧，计算图像存储容量。
单路图像D1（720*576）一天的存储数据为:
15.82GB，根据各布点区域监控点的数量可具体计算出所需的存储容量。
2）存储系统选型分析
本次监控系统建议采用基于存储设备的数据集中存储模式，目前海量集中存储存储架构分为以下三种：
●DAS（DirectAttachedStorage，直接外挂存储）：
通过SCSI（SmallComputerSystemInterface，小型计算机系统接口）等I/O总线连接存储设备和应用服务器的存储架构。
该存储设备由应用服务器独享。
●SAN（StorageAreaNetwork，存储区域网络）：
通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储构架，对外提供块（block）级的存储数据共享。
这个网络专用于主机和存储设备之间的互访，数据可以通过SAN在多个服务器和多个存储设备之间高速传输。
●NAS（NetworkAttachedStorage，网络附加存储）：
一种文件共享服务，由专用的服务器通过专有文件系统管理存储空间，对外通过NFS（NetworkFileSystem，网络文件系统）或者CIFS（CommonInternetFileService，公共因特网文件服务）等文件共享协议提供文件级的访问功能。
NAS支持不同的操作系统共享同一个文件。
在流媒体应用的系统架构及扩展上，SAN及NAS系统优于DAS系统。
SAN（StorageAreaStorage，存储区域网）是一个高效的子网，目前构建存域网SAN的方式一般有两种，一种是用传统的FibreChannel协议，叫做FC-SAN，目前主要工作在2Gbps速率上，并将逐步升级到4Gbps。
另一种是在以太网基础上，使用基于TCP/IP的iSCSI协议，叫做IP-SAN，目前主要工作在1Gbps速率，今后将全面升级到10Gbps.IP-SAN并不需要使用专门的iSCSI交换机，服务器端和存储端的软件或硬件协议将SCSI指令打包装入TCP/IP包，普通的以太网交换机即可传输。
而已被业界淘汰的DAS直接连接的方式则更不能满足目前和将来的需求。
使用DAS方式会导致设备管理、数据管理的大问题：
设备的升级、扩容、调整、数据安全管理都非常困难，尤其是用户的数据已经放到存储设备中之后，业务又不允许中断，这样的管理几乎是不可能完成的任务。
因此，当用户的应用和数据量到达一定的水平，就必须考虑将分散在各种平台上的数据整合（consolidate）到一个统一的平台，进行统一管理。
一方面提升数据和设备的使用效率，一方面大大降低维护和管理成本。
存储技术的发展大致经历了SCSI、FC、IP三代技术过程：
●SCSI磁盘阵列为第一代存储设备，基于SCSI协议，是基于SCSI总线架构的存储设备，设备的容量一般为几TB级。
目前仍在少量双机应用系统中采用。
●FC磁盘阵列为第二代存储设备，基于FC令牌环协议，是基于FC环路架构的存储设备，设备的容量一般为数十TB级。
目前仍有广泛使用。
●IP存储为第三代存储设备，基于ISCSI协议，主要是基于IP全交换架构的存储设备，设备的容量可接近无限扩容，达到数千TB级（PB级）。
目前在大型数据中心中为主要有广泛使用。
IPSAN是基于高速以太网的SAN架构，通过iSCSI（InternetSCSI，Internet小型计算机系统接口）协议来实现存储数据在服务器和存储设备之间高速传输。
它继承了IP网络开放、高性能、高可靠性、易管理、可扩展性强、自适应性强的优点，实现存储网络与应用网络的无缝连接，并提供了优良的远程数据复制和容灾特性。
本次E4视频监控系统中，监控录像数据的容量需求较大，共涉及91个摄像头，存储容量需求为46.86TB。
后期，随监控画质的提升、存储周期的延长、摄像头数量的增加，存储容量会成倍增加。
因此，存储设备的选型不仅应考虑初期配置容量，其设计容量也需同时满足后期扩容的要求。
另外，由于多路摄像头的监控数据为并发实时写入，对于带宽、持续写性能、控制器处理性能也有较高要求。
存储设备的控制性能、持续读写带宽也需随着容量的扩展，同步提升，以满足监控系统的带宽、性能需要，选型设备不可有内部带宽、性能的瓶颈。
综合以上监控系统存储子系统的业务需求，存储子系统的设备选型为：
基于多个分布式控制器架构的IP海量存储设备。
主要技术要求如下：
●海量存储与扩容：
基于分布式交换架构的IP存储系统，理论上可实现接近无限的存储容量，可用于搭建数千TB级的数据中心，其设计容量、扩容能力更符合集中监控系统的海量数据中心的建设要求。
●持续数据读写能力：
采用基于分布式控制器的IP存储系统，在增加每一个单元进行扩展容量的同时，同步增加了分布式的存储控制器。
通过增加控制器的数量，保证容量扩容的同时，存储系统的读写带宽、读写性能同步进行扩展，不仅可满足初期存储子系统的建设需要，也可同时满足增加摄像头数量、提高监控画质分辨率以后的存储系统容量扩容、带宽扩容、性能扩容等要求。
●分布式架构设计的IP存储设备，可以整合为一套存储系统统一规划使用，也可拆分为多个存储系统，允许物理空间上、逻辑使用上的拆分与统一。
可同时满足集中式监控、分布式监控等不同模式的需求，允许调整系统架构；也可同时满足监控数据集中存储、其他应用数据集中存储的整合；同时，也可满足本地、远程等多种应用模式。
3）存储数据管理设计
本次监控系统的设计方案中，采用基于iSCSI编解码器直接写入IP存储系统的集中监控模式。
在该模式下，监控录像数据从iSCSI编解码器，经由IP网络，直接写入IP存储系统中。
●
采用多控制器的IP存储系统搭建开放的海量数据中心，满足数据读写的性能、容量等需求。
●由于多路摄像头的监控数据采用直接写入存储方式，而监控录像是按照时间自动切割为若干文件的，存储系统需提供专用的数据写入管理软件，配合监控软件进行检索、查询。
否则，大量监控文件的管理难度相当高，检索速度也相当缓慢。
基于ISCSI编解码器直接写入IP存储系统的集中监控模式下，除了搭建海量数据中心外，还需提供专门的视频监控数据管理DM软件，实现监控录像数据的集中管理、检索与调阅，本次视频安防监控系统的存储管理的系统结构图如下：
4）存储可靠性设计
RAID0：
RAID0也称为条带化（stripe），将数据分成一定的大小顺序的写到阵列的磁盘里，RAID0可以并行的执行读写操作，可以充分利用总线的带宽，理论上讲，一个由N个磁盘组成的RAID0系统，它的读写性能将是单个磁盘读取性能的N倍。
且磁盘空间的存储效率最大（100％）RAID0有一个明显的缺点：
不提供数据冗余保护，一旦数据损坏，将无法恢复。
RAID1：
RAID1成为镜像（mirror），它将数据完全一致的分别写到工作磁盘和镜像磁盘，因此它的磁盘空间利用率为50％，在数据写入时时间会有影响，但是读的时候没有任何影响，RAID1提供了最佳的数据保护，一旦工作磁盘发生故障，系统自动从镜像磁盘读取数据，不会影响用户工作。
RAID5：
RAID5用一个盘的容量做为数据校验用，但是数据校验的信息被均匀的分散到的阵列的各个磁盘上，这样就不存在并发写操作时的校验盘性能瓶颈。
阵列的磁盘上既有数据，也有数据校验信息，数据块和对应的校验信息会存储于不同的磁盘上，当一个数据盘损坏时，系统可以根据同一带区的其他数据块和对应的校验信息来重构损坏的数据。
但是要用一个硬盘的容量做数据校验使用，一个硬盘的容量做热备，所以要损失两块硬盘容量来提高数据可靠性。
RAID10：
RAID10是RAID1和RAID0的结合，也称为RAID（0+1），先做镜像然后做条带化，既提高了系统的读写性能，有提供了数据冗余保护，RAID10的磁盘空间利用率和RAID1是一样的，为50％。
RAID10适用于既有大量的数据需要存储，有对数据安全性有严格要求的领域，比如金融，证券等。
需要一半的容量来保证数据可靠性。
根据以上不同可靠性保证的方法，我们推荐用户采用RAID5来做实时数据的存储，其中一块硬盘做热备，一块硬盘做数据校验用。
采用RAID10来做为重要备份数据的存储。
本次监控系统的设计方案中，采用基于iSCSI编解码器直接写入IP存储系统的分布部署、集中管理模式。
在该模式下，监控视频数据从iSCSI编解码器，经由IP网络，直接写入本地IP存储系统中，IP存储设备受到监控中心视频管理服务器的统一管理。
3.2.8视频传输带宽分析
视频监控点摄像机图像数字化后直接接入到接入交换机，视频编码器对数字图像进行编码后传输到核心交换机，网络传输码流包括实时视频流带宽和存储带宽，其中实时视频流和存储流均按照每路占用2Mbit/s带宽计算；视频数据将集中存储在存储服务器的磁盘阵列中,按照2M带宽计算；实时流通过网络传输到监控中心解码器，同时传输32路，实时带宽共64M；系统设计的核心交换机应最大能够支持到万兆，性能完全能够满足安防监控系统的要求；视频管理服务器和流媒体服务器到核心交换机的带宽采用千兆方式互联，接入交换机上联使用千兆光口连接到的核心交换机。
3.2.9视频监控管理平台软件功能
本次的视频安防监控和E3自营部分的视频安防监控的管理平台软件均采用模块化设计，管理平台主要由四大功能模块组成：
视频监控管理；视频存储数据管理，流媒体服务管理以及视频客户端，详细功能说明如下所述。
3.2.9.1视频核心平台管理功能
功能分类
功能项
说明
设备管理功能
解码器管理
增加、删除、修改、查询、保活、注册等
解码器管理
增加、删除、修改、查询、保活、注册、相应的摄像机管理（增加/删除/查询）等
数据管理服务器管理（可选）
添加、修改、信息查询、故障信息上报等
视频监控客户端管理
基于MD5加密机制的客户端登录、状态管理、注册管理
流媒体服务器管理
流媒体服务器的增加、删除、修改、查询、保活、注册
监控控制功能
控制协议
通过SIP协议（RFC3261）对编解码器、终端、服务器等设备进行控制
编码器控制
实时单播、组播UDP媒体流的发送、停止，TCP的ISCSI媒体流的发送、停止，设备参数、媒体参数配置下发
解码器控制
控制解码器使用单播或组播方式接收UDP的媒体流，设备参数、媒体参数配置下发
流媒体服务器管理
控制通过流媒体服务器进行实时流的播放，单播组播转换；通过流媒体服务器进行回放
视频监控客户端控制
控制客户端使用单播或组播方式接收UDP媒体流，使用TCP的ISCSI协议从IP-SAN获取历史录像并回放，集中配置管理，录像、抓拍、VCR脱放功能、用户的开户和权限设置
摄像头（云台）控制
透传远摇控制指令、控制协议转换、球机预制位轮巡、操作冲突解决等。
支
升级会员 