某幼儿园安全监控系统设计书.docx
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某幼儿园安全监控系统设计书
某幼儿园安全监控系统设计书
一、项目简介
针对幼儿教育中相关部门需要实时掌握教育细节、据此改进教育方案以及家长担忧的孩子的安全问题设计幼教监控系统。
2、项目背景及概述
1.需求背景
小学及幼儿园是儿童智力开发的重要阶段，所以对于校园建设，无论是教育师资水平还是校园教育设施也都成为全社会关注的焦点。
教育部门了解幼儿教育基本情况的传统方式是委派调研组实地调查或听取各校代表提交的成果报告，这种方式有如下缺点：
1.耗费人力物力较大
2.无法实时了解最新教育情况，具有很大的滞后性
3.人为调查主观性较强，调查结果参杂调查人员的个人观点
4.人为调查容易遗漏细节，无法做到全方位调查
随着家长对校园的要求不断提高，孩子在学习期间的安全也成了每一个家长在选择校园时的必备条件。
给孩子一个安全的学习、生活、娱乐环境，可以解除家长的后顾之忧，减轻家长的精神负担。
近来幼儿教育频频发生的安全事故问题也给人们敲响了警钟，使人们认识到幼儿安全问题的严重性。
幼儿园网络监控系统解决方案不仅确保了孩子的安全，也提升了校园的形象，更让家长放心！
2.技术背景
在当今信息的代的背景下，网络视频监控技术已十分成熟并被大量使用，大数据分析以及云存储也发展地如火如荼，解决了视频监控量大、难分析、存储费用高的问题。
3.项目概述
根据以上需求及技术，针对幼儿园网络监控系统的特点，提出基于网络视频服务器的幼儿园图像联网监控系统解决方案。
其主要的原理是：
网络视频服务器采用64位高速DSP芯片，嵌入式实时操作系统，摄像机传送来的视频信号数字化后由高速DSP压缩，通过无线网桥传或网络（TCP/IP）总线传送监控主机。
网络上用户也可以直接在工作站上观察图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行操作。
由于把视频压缩集成到一个体积很小的设备内，可以直接连入以太网，达到即插即看，省掉各种复杂的电缆，安装方便（仅需设置一个IP地址），用户的使用也简单，仅需操作软件。
通过对系统的分析，产品选用YW嵌入式网络视频服务器，YW嵌入式网络视频服务器可以将每个监控区的视频图像通过局域网或者INTERNET进行传输。
YW嵌入式网络视频服务器可以将每个监控区的视频图像通过网络进行传输，然后通过网络传输到监控中心。
YW嵌入式网络视频服务器是通过网络实时传送高画质数字图像和音频的双通道网络视频服务器设备。
YW嵌入式网络视频服务器可通过LAN或互联网同时传送，并同时支持远程控制和双向音频频道，因此可实时收听远距离声音。
因为内置了网站服务器（WebServer），所以无需额外的服务器设备，可直接连接网络并独立执行传输功能。
利用本产品可用低廉的费用在区域内方便地构筑基于VLAN的监控系统。
该数字监控系统易维护，同时不受距离限制。
根据要求，在每个监控区域安装一台YW嵌入式网络视频服务器，通过网络连接至控制中心；监控室通过集中管理软件可以同时浏览和记录所有监控区域的视频图像.
基于YW网络视频服务器的远程图像监控系统，对于纳入监控范围的数量没有限制，主要视其应用环境的网络状况，因此基本上系统规模可根据范围大小自由组合定义。
同时系统可按多级组网的方式，形成大规模的监控网络。
系统的拓扑简图如图一所示：
教育部门家长学校管理中心
网络视频服务器网络视频服务器网络视频服务器音频设备
摄像头摄像头摄像头
3、系统功能
1、家长远程探看、上级主管部门实时查看
每位孩子家长都想了解自己的孩子在学校的学习、生活情况，特别是对于寄宿的孩子，家长多少还是有些不放心的。
利用幼儿远程视频系统，孩子家长无论是在本地、外地或者是国外，只要能上网，便可通过系统客户端登录到探视点，看到孩子的实时情况，拍到孩子日常生活中珍贵的视频资料，同时，还可以通过系统设置的通话功能，与探视点进行通话交流。
这样一来，真正解决了家长的后顾之忧，让家长更加放心地把孩子交给学校。
2、提高教学质量、管理水平：
幼儿远程视频系统可以对探视点的场景进行实时录像，并将录像资料存储。
利用该功能，幼儿园可以将孩子的一些日常学习、生活等情况录制下来，进行一系列的分析，并制订出适合孩子们的教育方式，积极地开发孩子们的内在潜能，提高师资水平和教学质量。
同时也帮助园长掌握幼师的教学情况。
3、汇总成长资料：
通过幼儿远程视频系统，学校可以将实时的情况进行录像并保存，可用以真实再现孩子的学习、成长历程。
家长也可以通过录象留住孩子童年学习和生活。
4、加强教学交流：
对于拥有多个园区的幼儿园来说，利用该系统，可以实现园区与园区之间相互交流，相互提供教学实例，实现真正的教学资源的共享。
这种教学交流可以是任意时间的，不受其他条件的限制，不必通过一些传统的方式（如：
电话沟通、召集在某一地方开展会议），提高了教学效率，也避免了不必要的时间、费用的浪费。
5、增添宣传途径、彰显学校实力：
幼儿园可以将一些相关的监控点公开到一些宣传媒体中，让家长不必亲临幼儿园就可以看到到学校的具体情况，增添了家长了解学校的途径，并且也可以减少过多接待学生家长的参观而带来的对园区教学的影响。
实施该系统方案，也无形中显现出学校的实力，增添了学校的美誉度。
6、常规的园区监控和安全防范功能
孩子的安全问题是家长迫切关心的问题。
有了该系统，孩子离开学校门口、是否有家人接送都可以时时录象，即使意外发生（如被陌生人带走）也有录象可查。
7、防盗报警功能
在幼儿园、小学的要害部门或位置安装报警探测器，当有警情发生时，报警探测器触发报警主机，报警主机输出的声光报警信号即发出警报，通知值班保安、行政主管或公安110。
报警系统还可以和监控系统实现联动功能，在报警触发的同时，控制中心监视器立即切换到现场画面，并进行录像。
还可配备消防报警。
8、校园广播功能
校园广播系统由电脑自动控制运行，可实现无人值守全自动广播。
在以音乐（或音乐铃声）代替学校上下课铃声的同时，可以进行名歌名曲欣赏，从事英语听力学习，转播广播电台节目等，从而陶冶学生情趣，营造良好校园环境。
人工广播、自动广播、分区广播、遥控广播等。
4、可行性分析与运营模式
1、设备要求
（1）云台
云台就是两个交流电组成的安装平台，可以水平和垂直的运动。
我们所说的云台区别于照相器材中的云台，照相器材的云台一般来说只是一个三脚架，只能通过手来调节方位；而监控系统所说的云台是通过控制系统在远端可以控制其转动方向的。
云台有多种类型：
按使用环境分为室内型和室外型，主要区别是室外型密封性能好，防水、防尘，负载大。
按安装方式分为侧装和吊装，即云台是安装在天花板上还是安装在墙壁上。
按外形分为普通型和球型，球型云台是把云台安置在一个半球形、球形防护罩中，除了防止灰尘干扰图像外，还隐蔽、美观、快速。
在挑选云台时要考虑安装环境、安装方式、工作电压、负载大小，也要考虑性能价格比和外型是否美观。
DC12V普天视pts-326室外防水迷你全金属云台详细参数如下：
型号
PTS-326
输入电压
DC12V
预置位
1~32
旋转角度
0~355度
旋转速度
0~4.8度/秒
控制方式
RS-485
线扫方式
键盘控制
防水等级
IP65
负载
8kg
外形尺寸
108mm*108mm*111mm
重量
1.6kg
工作温度
-10~55摄氏度
单价
100元
（2）支架
如果摄像机只是固定监控某个位置不需要转动，那么只用摄像机支架就可以满足要求了。
普通摄像机支架安装简单，价格低廉，而且种类繁多。
普通支架有短的、长的、直的、弯的，根据不同的要求选择不同的型号。
室外支架主要考虑负载能力是否合乎要求，再有就是安装位置，因为从实践中我们发现，很多室外摄像机安装位置特殊，有的安装在电线杆上，有的立于塔吊上，有的安装在铁架上„„由于种种原因，现有的支架可能难以满足要求，需要另外加工或改进，这里就不再多说了。
这里使用睿威仕607型号的支架就能满足基本需求，价格为15元/只。
（3）防护罩
防护罩也是监控系统中最常用的设备之一，主要分为室内和室外两种。
室内防护罩主要区别是体积大小，外形是否美观，表面处理是否合格。
功能主要是防尘、防破坏。
室外防护罩密封性能一定要好，保证雨水不能进入防护罩内部侵蚀摄像机。
有的室外防护罩还带有排风扇、加热板、雨刮器，可以更好的保护设备。
当天气太热时，排风扇自动工作；太冷时加热板自动工作；当防护罩玻璃上有雨水时，可以通过控制系统启动雨刮器。
挑选防护罩时先看整体结构，安装孔越少越利于防水，再看内部线路是否便于联接，最后还要考虑外观、重量、安装座等等。
现在的监控摄像头基本都是自带防护罩，与监视器是一体的，基本都能达到以上要求。
（4）监视器
监视器是监控系统的标准输出，有了监视器我们才能观看前端送过来的图像。
监视器分彩色、黑白两，尺寸有9、10、12、14、15、17、21英寸等，常用的是14英寸。
监视器也有分辨率，同摄像机一样用线数表示，实际使用时一般要求监视器线数要与摄像机匹配。
另外，有些监视器还有音频输入、S-video输入、RGB分量输入等，除了音频输入监控系统用到外，其余功能大部分用于图像处理工作，在此不作介绍。
考虑到室内和室外监控距离的差别，使用的监视器分为室内室外两种：
室内——海康威视DS-2CE1672P-IT3P详细参数如下：
型号
DS-2CE1672P-IT3P
传感器类型
1/4”DIS
信号系统
PAL
有效像素
640（水平）*480（垂直）
最低照度
0.1Lux@（F1.2，AGCON），0LuxwithIR
快门
1/25s~1/15000s
镜头
3.6mm，6mm可选
镜头接口类型
M12
日夜转换模式
ICR红外滤片式
水平解析度
580TVL
同步方式
内同步
视频输出
1Vp-pCompositeOutput
信噪比
大于52dB
工作温度和湿度
-40~60摄氏度，湿度小于90%（无凝结）
电源供应
DC12V+/-10%
功耗
5WMAX（当ICR切换时，8.5WMAX）
防护等级
IP66
红外照射距离
25米
尺寸（mm）
94.6*83*139.7
重量
500g
单价
148元
室外——乔安JA-516KRB-T详细参数如下：
型号
JA-516KRB-T
感光元件
乔安（8249方案1080线）
镜头大小
标配8mm（可选4mm，6mm，12mm，16mm）
信号制式
PAL
颜色色彩
彩转黑白（白天彩色，红外启动后为黑白）
防水等级
IP66
供电
DC12V+/-1
红外灯
六灯阵列型
红外距离
50M
信噪比
>=52dB
最大功率
12W
最低照度
OLUX（红外灯开启）
视频输出
1.0Vp-p，75欧
自动增益控制
自动
白平衡方式
自动跟踪
逆光补偿方式
自动
曝光模式
电子曝光
伽马校正
0.45
同步方式
内同步
工作温度
-20~50摄氏度
重量
0.85kg
单价
119
（5）视频放大器
当视频传输距离比较远时，最好采用线径较粗的视频线，同时可以在线路内增加视频放大器增强信号强度达到远距离传输目的。
视频放大器可以增强视频的亮度、色度和同步信号，但线路内干扰信号也会被放大，另外，回路中不能串接太多视频放大器，否则会出现饱和现象，导致图像失真。
采用今可视视频放大器型号:
JK-101A，单价65元。
（6）视频分配器
一路视频信号对应一台监视器或录像机，若想一台摄像机的图像送给多个管理者看，最好选择视频分配器。
因为并联视频信号衰减较大，送给多个输出设备后由于阻抗不匹配等原因，图像会严重失真，线路也不稳定。
视频分配器除了阻抗匹配，还有视频增益，使视频信号可以同时送给多个输出设备而不受影响。
采用杰特康视频分配器型号:
JTK-V-1016，单价165元。
（7）视频切换器
多路视频信号要送到同一处监控，可以一路视频对应一台监视器，但监视器占地大，价格贵，如果不要求时时刻刻监控，可以在监控室增设一台切换器，把摄像机输出信号接到切换器的输入端，切换器的输出端接监视器，切换器的输入端分为2、4、6、8、12、16路，输出端分为单路和双路，而且还可以同步切换音频（视型号而定）。
切换器有手动切换、自动切换两种工作方式，手动方式是想看哪一路就把开关拨到哪一路；自动方式是让预设的视频按顺序延时切换，切换时间通过一个旋钮可以调节，一般在1秒到35秒之间。
切换器的价格便宜（一般只有三五百元），联接简单，操作方便，但在一个时间段内只能看输入中的一个图像。
要在一台监视器上同时观看多个摄像机图像，就需要用画面分割器。
采用Tycom八路视频切换器型号:
608，详细参数如下：
视频输入
1Vp-p/75欧8个BNC座
视频输出
1Vp-p/75欧1个BNC座
视频增益
0.8Vp-p～1.4Vp-p
信号频宽
2MHz±3%
影像分离度
40dB以上
最大信号输入
2Vp-p
转换时间间隔
1秒～45秒
环境温度
-20℃～+60℃
机身尺寸
253长×210宽×60高（毫米）
功耗
3W
重量
0.96Kg
单价
50元
（8）画面分割器
画面分割器有四分割、九分割、十六分割几种，可以在一台监视器上同时显示4、9、16个摄像机的图像，也可以送到录像机上记录。
四分割是最常用的设备之一，其性能价格比也较好，图像的质量和连续性可以满足大部分要求。
九分割和十六分割价格较贵，而且分割后每路图像的分辨率和连续性都会下降，录像效果不好。
另外还有六分割、八分割、双四分割设备，但图像比率、清晰度、连续性并不理想，市场使用率更小。
大部分分割器除了可以同时显示图像外，也可以显示单幅画面，可以叠加时间和字符，设置自动切换画面等。
采用五星盾视频分割器型号:
WXD-801V，详细参数如下：
视频标准
PAL：
50场/秒NTSC：
60场/秒
解像度
PAL：
720X576NTSC：
720X480
视频输入
1.0Vp-p75BNC
录像输入
1.0Vp-p75输入
录像输出
1.0Vp-p75输出
报警方式
视频丢失报警，外部触发方式，移动侦测报警
视频输出方式
全屏，电子放大，八分割，四分割，画中画，自动切换
工作电压
DC12V/1A
环境温度
-30℃-60℃
单价
253元
（9）传输介质：
视频传输使用SYV75-5软同轴电缆。
2、资金需求（投入）
设给一所200平方米教室和300平方米活动空地的幼教中心安装此系统。
室内教室前后各一只，走廊一只对准门窗，男女厕所门外各一只监视进出人员，共5只，
148*5=740元。
活动空地四角各一只监控围栏，屋外墙一只监控空地，共5只，119*5=595元。
同轴电缆较为便宜（5元一大捆），估计约500元。
10只云台1000元。
10个支架150元。
视频放大器2个，65*2=130元。
视频分配器2个，165*2=330元。
视频切换器2个，50*2=100元。
画面分割器2个，253*2=506元。
46寸监控大屏15000元，学校教育部门各一个，共30000元。
视频网站域名租用费用每年38元。
网站设计费1000元。
视频数据云存储阿里云每月0.6元/GB，一只摄像头采用4CIF格式存储一天的数据量约1.1GB，则一个月的云存储费用为1.1*10*30*0.6=198元。
监控人员两名月工资共4000元。
小计——固定费用35051元，每月可变费用4200元，在可接受范围内。
3、资金来源（收入）
教育部门为鼓励校方安装监控系统应给予一定的补贴，假设补贴20%，再由家长每6个月缴纳监控费用，每人半年600元，设学校每年招生量为30人，则每月收入为3000元。
五、总体业务规划
（一）职能域划分
职能域
业务过程
研究规划
监控系统规划
门禁系统规划
考勤系统规划
设备购置管理
设备购买计划
设备安置计划
设备维护计划
监控管理
监控计划管理
监控方案改进管理
日常监控管理
监控实验点管理
财务管理
经费管理
会计核算
人事管理
保安人事管理
劳资管理
后勤管理
维修管理
能源管理
（二）优化的C-U矩阵
主题数
据库
业务过程
监控规划主题库
门禁规划主题库
考勤规划主题库
购买计划主题库
设备安装主题库
维护数据信息库
监控计划主题库
监控方案改进主题库
日常监控数据主题库
实验点效果主题库
经费信息库
资金账目主题库
财务报表主题库
招收保安计划主题库
保安信息库
维修信息库
能源信息库
监控系统规划
C
门禁系统规划
C
U
考勤系统规划
U
C
设备购买计划
U
C
U
设备安置计划
U
U
U
C
U
设备维护计划
U
U
C
监控计划管理
U
C
U
监控方案改进管理
U
U
U
C
日常监控管理
U
U
U
U
U
C
U
监控实验点管理
U
C
经费管理
U
U
U
U
U
U
C
C
C
U
会计核算
C
C
保安人事管理
U
C
C
劳资管理
U
U
U
U
维修管理
C
能源管理
C
六、业务流程
根据以上C-U矩阵分析其业务流程，针对监控管理系统得出如下的3层业务流程图以及相应的数据流程图：
高层业务流程图
中层业务流程图
底层业务流程图
高层数据流程图
中层数据流程图
底层数据流程图
七、用例模型
根据以上流程图画出的相应用例图如下：
高层用例模型
中层用例模型
底层用例模型
八、活动图与状态图
以底层模型为例，“保安日常监控调度”活动图与状态图如下：
“保安日常监控调度”活动图
“保安日常监控调度”状态图
九、情景描述版
十、时序图与类分析模型
“突发情况安全处理”的时序图如下：
“突发情况安全处理”用例的时序图
“突发情况安全处理”时序向类与方法的映射结果
类分析模型：
（1）突发情况安全处理主页面类：
打开主页面（）
显示页面信息（）
获得查询条件值（）
显示查询结果（）
关闭主页面（）
（2）突发情况处理编辑页面类：
（3）突发情况安全处理操作类：
发送查询条件值（）
发送编辑页面中的突发事件信息（）
验证突发事件信息（）
（4）突发事件实体类：
查询操作（）
插入操作（）
十一、交互界面设计
主要代码如下：
privateJLabeljlabel1;
privateJLabeljlabel2;
privateJLabeljlabel3;
privateJLabeljlabel4;
privateJLabeljlabel6;
privateJLabeljlabel5;
privateJTextFieldjTextField4;
privateJTextFieldjTextField3;
privateJLabeljlabel9;
privateJTextFieldjTextField7;
privateJTextFieldjTextField6;
privateJTextFieldjTextField5;
privateJLabeljlabel8;
privateJLabeljlabel7;
privateJTextFieldjTextField1;
privateJTextFieldjTextField2;
privateJButtonjButton1;
privateJButtonjButton2;
privateJButtongetJButton1（）{
if（jButton1==null）{
jButton1=newJButton（）;
jButton1.setText（"清除"）;
jButton1.addActionListener（this）;
}
returnjButton1;
}
privateJButtongetJButton2（）{
if（jButton2==null）{
jButton2=newJButton（）;
jButton2.setText（"提交"）;
jButton2.addActionListener（this）;
}
returnjButton2;
}
privateJLabelgetJLabel7（）{
if（jLabel7==null）{
jLabel7=newJLabel（）;
jLabel7.setText（"申请原因"）;
}
returnjLabel7;
}
privateJLabelgetJLabel9（）{
if（jLabel9==null）{
jLabel9=newJLabel（）;
jLabel9.setText（"申请人与学生关系"）;
}
returnjLabel9;
}
privateJLabelgetJLabel8（）{
if（jLabel8==null）{
jLabel8=newJLabel（）;
jLabel8.setText（"申请人姓名"）;
}
returnjLabel8;
}
privateJTextFieldgetJTextField7（）{
if（jTextField7==null）{
jTextField7=newJTextField（）;
}
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