电子网络视频监控系统应用项目设计方案

1 电子网络视频监控系统应用项目设计方案 一、概述 视频监控系统是 担着对于重要出入口、关键部位操作人员信息的重大职能。智能视频监控系统利用图像监控技术、网络技术、数据库技术等多种高科技、信息化监控管理的手段，提高管理效率，同时也为管理部门提供监控、管理、以及对突发事件的处置提供依据。 智能视频监控系统主要由 中心控制系统、前端监控系统以及传输网络组成。视频监控系统放置在局域 网之上，采用标准的 P 协议，使视频信息以数字化的形式通过计算机网络进行传输， 实现基于 络的点对点、点 对多点、多点对多点的实时监 视和 远程 管理的 功能 。 二、系统设计原则及依据 统设计原则 视频监控系统重点为加强 房 的 科学管理功能，提高安全防范的安全性和可靠性。因此，设备选择必须具备安全可靠、先进、操作简便，免维护性强等特性，同时也必须兼顾节约投资，以性价比最好的设备来构成先进、完备的系统，以满足安全生产和综合管理的要求。 鉴于该系统的重要性及安全性，我们力求系统设计的 先进性、可靠性、实用性和可扩展性 。 同时体现以下原则： 系统设计方案周密 ,严谨 ,安全可靠 . 2 设备选型应具有数字化和网络化 . 系统 兼容性强，扩充其它系统容易。 人机对话 (界面 )操作方便 ,实用性强 . 在满足各项功能的前提条件下，尽可能降低费用 民用闭路监控电视系统工程技术规范 计依据 视频安防监控系统技术要求（ 367 中华人民共和国通信行业标准（ 926） 民用建筑电气设计规范（ 16 建筑及建筑群综合布线系统工程施工及验收规范（ 50312 屏蔽双绞线系统现场测试传输性能规范（ 电气 装置安装工程施工及验收规范（ 闭路电视监控系统工程规范（ 10100 计算机网络实时监控系统（ Q/ 智能建筑设计标准（ 工业电视系统工程设计规范（ 民用闭路电视监视系统工程技术规范（ 安全防范工程程序与要求（ 75 安全防范工程费用概预算编制办法（ 70 安全防范工程开工程序与要求（ 95 电器装置工程施工和验收规范 建设单位设计施工要求； 3 三、需求分析 1. 所属行业： 楼宇监控。 2. 监控对象： 楼三栋主楼的走廊、大厅、机房、出入口、电梯、停车场、周边环境等。 3. 系统规模： 共接入 256 路视频信号。 4. 摄像机类型： 需根据各监控点的不同特点在不同位置配置相应的 云台摄像机、一体化球机、变 焦镜头 等。 5. 网络情况： 局域网（独立专网）。 6. 画质要求： 针对不同的监控对象的清晰度要求 ,分别设置为 704*576）、 352*288）等。 7. 监控中心： 设置大屏幕组合监视墙，可以根据需要做轮巡切换。 8. 存储方式： 全部采用海量集中存储，每天录像 24 小时，录像资料保存 10 天或 15 天（待定）。 4 四、系统方案设计 4 1 系统网络拓扑结构 本套视频监视系统由现场监视系统和 楼监控中心两个部分组成。整个网络为独立专网。 系统拓扑图如下所示 : 5 6 4 2系统组成 4 2 1 现场监视系统 现场监视系统分布在 楼（中心楼、东辅楼、西辅楼）各层走廊、大厅、机房、出入口、电梯、停车场、周边环境等区域，由现场监视设备、视频编码设备、 报警设备、网络设备和弱电井等部分组成。现场监视系统主要包括摄像机、球机、云台、红外对射等报警采集设备、视频编码器（嵌入式网络视频服务器）等设备。现场监视设备采集的视频信号通过视频线直接接入视频编码器（嵌入式网络视频服务器），视频编码器进行数字化编码压缩后，通过以太网接口接入局域网交换机上，从而组建视频监视系统，供监控中心及派出监控分中心访问。并通过出口交换机与因特网相连，使数据可以上传至西直门后备中心，供系统扩容使用。 现场监视设备完成音视频信息与报警信息的采集、编码、压缩和传输功能，同时现场监视设备也能够 接收各级视频监视系统下发的控制命令，做出正确的响应。现场视频监控系统不仅处理所覆盖范围的视频图像，以及各设备机房的视频图像，并能够对现场监视设备下发控制命令进行远程控制，实现视频数据的采集、处理和管理等功能。 视频采集部分： 这部分是保证整个系统工作质量的重要部分，设置监控装置的位置主要有：走廊、大厅、机房、出入口、电梯、停车场、周边环境等敏感区域。不同的区域要求选用的摄像机需选用不同型号和性能的采集设备。 数字化处理部分： 数字化监控处理部分作为监控系统的重中之重，数字化监控最基本的特征就是系统运用了计算 机技术的最新成果，信号处理全部数字化。数字化录像存储完全摒弃了传统监控用录像带存储记录的方式，而是采用新一代的数字硬盘录像监控系统（ ,该系统在图像质量、界面显示、保存日期、检索回放以及多种先进的新增功能等诸多方面都是传统模拟方式绝对无法相比的。网络传输的应用 7 就是数字化监控的最大表现。其优越的性能主要体现在以下几个方面： 采用工业级的嵌入式处理器和嵌入式操作系统，保证产品的稳定性 采用先进的压缩方式，音视频同步压缩 带有报警模块，可接多路报警输入，报警输入可联动录像、联动报警输出、上传报警信息 内置 实现在 通过 行远程浏览和云镜控制 多级权限管理，客户端用户可根据自己的权限浏览不同的通道，进行云镜操作，远程设置等 双向语音对讲功能，可在客户端与同级及上下级之间进行双向对讲，实时沟通 多种网络连接方式，适应多种网络带宽 4 2 2 监控中心子系统 楼监控中心设在东辅楼消防中心，由系统管理服务器、视频监视工作站、电视墙服务器、海量存储设备、网络设备、不间断电源等设备组成。监控中心能够监视整个系统范围内上传的视频信息，能够对所辖范围内所需要的视频数据进行存储 和管理，在必要时应能够对各现场监视设备进行远程控制。 监控中心子系统拓扑结构图如下所示 : 8 中心电视墙显示系统： 电视墙显示系统拓扑图如下所示 : 中心大屏幕电视墙系统使用 4 台电视墙服务器（安装电视墙控制软件）， 80台 频解码器， 2 台 42 英寸液晶显示器， 12 台 21 英寸 视器，2 台 16 路视频分割器 , 12 台 4 路视频分割器。 所有图像均可做编组轮巡。 2 台 42 英寸液晶显示器各通过一台 16 路视频分割器，可以做到 16 画面分割显示，因此可同时实现 32 路视频信号解码上墙，并可以做到编组定时轮巡 功能。 12 台 视器各通过一台 4 路视频分割器，可以做到 4 画面分割显示，因此可同时实现 48 路 频信号解码上墙，并可以做到编组定时轮巡功能。 电视墙服务器（安装电视墙控制软件）共需四台（以下简称 其中 负责控制 16 台 频解码器工作，对应电视墙上两台 42 英寸液晶显示器输出显示画面。另外， 负责控制 32 9 台 频解码器工作，对应电视墙上 12 台 21 英寸液晶显示器输出显示画面。 建议使用 用于控制 16 台 码器，还原输出前端 68 路辨率的图像，轮巡四次可基本显示全部图像。其它几台电视墙服务器均用来控制解码还原前端 188 路 辨率的图像。 (注：由于软件解码 图像时，对于 力较大，就目前的 术而言，最多同时可以还原 4 路 图像。所以若需要本地操作的同时也能够打开画面，并且与监视墙的画面显示同步，则建议 安装四块 4004，负责本地显示器 16 路 像的解码 )。 海量存储部分： 数据集中是监控行业的大势所趋。集中有效地实现了对全局的统一调度、监视和管理，非常有利于各种事后的查 阅和分析。同时避免了分散监控存在的设备维护管理困难和监守自盗的风险。 采用 储设备 让每台 视频 服务器直接接入 储网络中，使用集中存储设备。 的分区操作由 备自己的管理软件完成，而文件系统的使用由存储服务器上的操作系统确定。存储服务器上除运行监控系统存储服务器管理软件以外，只需使用开源的 户端软件，即可将刀片服务器上的磁盘空间作为本地磁盘使用。 这种方式一次性采购成本较高，便于扩展，长期维护成本低。 海量存储服务不仅可以提供网络录像资料实时集中存储，同时可以提供 远程检索、下载服务。 存储容量的计算： 以 分辨率计算： 900时路， 10 天 = 10*24 小时 = 240 小时， 68 路 需存储容量 = 900*24*10*68 = 14688000 188 路 需存储容量 = 225*24*10*188 = 10152000 总计 256 路共需存储容量 = 10 考虑到阵列要做 及负载均衡，文件管理等功能，磁盘的有效使用率只有 80%。所以对于 256 路图像，每天存储 24 小时， 保存 10 天所需 的实际磁盘大小应为 80% = 个磁盘阵列按最大容量 16 个盘位，每块盘为 400G）计算，共需配5 台阵列。 同理 ,如果 256 路图像，每天存储 24 小时， 保存 15 天所需的实际磁盘大小应为 80% = 每个磁盘阵列按最大容量 16 个盘位，每块盘为 400G）计算，共需配 7 台阵列。 采用 现海量集中存储的解决方案。拓扑图如下所示： 存储服务器数量的计算： 海量存储系统建议做成 储局域网，在每台存储服务器上安装 存储服务软件，可以将前端的视频录像文件集中存储到 中存储服务器的数量可以计算如下： 133 实际速度只有 60%左右，即 133 60%=80 系统正常运行需要 30 文件检索等服务需要大概 5 由于数据从网卡进来，通过 么计算出来的每台存储服务器的录像速度大概为：（ 80） 11 /2= 对于 流为 么 048000 比特 /秒 2048000比特 /秒 8(81024=250秒 每台存储服务器负载的前端路数为： 4=90路 为了保证系统的稳定性，按 70%的经验系数折算，每台存储服务器所负载通道数不超过 60 路，故前端有 256 路时，系统共设置 5 台存储服务器，可完全保证系统及数据的安全性与完整性，且具有一定的扩展扩容空间。 流媒体转发部分 监控中心设置流媒体转发服务器，进行全网范围内的所有车站视频数据的转发处理，以保证视频多路并发访问的实时性和完整性。转发服务器的工作方式如下图所示 ： 流媒体服务器的主要作用在本系统中体现在两个方面：解决前端视频并发访问量较大时对硬盘录像机的访问压力的问题。解决前端同一路视频被重复访问时复用网络带宽的问题。 12 各级用户对前端视频信号的访问请求均可通过流媒体服务器进行转发。访问请求首先发到流媒体服务器，流媒体服务器将相同的请求合并为一个请求发向前端硬盘录像机或视频服务器，响应的视频信息通过流媒体服务器分发回有访问请求的用户。同时，系统可以灵活地设置哪些视频采集设备需通过转发服务器访问，哪些设备不需要通过转发服务器访问。 本系统中共有 256 路视频需要同时进行转发处理，故需配置五台流媒体服务器，以分担大量视频流同时点播的需求 ，且具有一定的扩展扩容空间。 （计算方法同上文） 系统管理服务器 硬件设备配置信息的管理： 由服务器对报警设备和音视频处理设备等各项硬件进行注册，分类管理。报警设备的注册信息如：报警解码器的类型、端口地址、报警通道数等信息；报警设备报警信息的日志建档及管理。音视频终端（ 册信息如： 信地址、网卡 址、音视频终端板卡的类型、通道数等信息。可对各项硬件设备的状态值可进行编辑并进记录。音视频终端设备的重起，不影响服 务器端硬件配置信息的设置，硬件设备重新启动后即恢复到启动前硬件功能设置状态； 系统用户的管理： 监控系统的所有用户由服务器端统一注册并进行管理，用户的注册包括用户名和密码的分配；用户的管理包括用户的登陆系统验证，用户权限的分配，用户的注销，系统并根据用户权限的不同等级设立优先权。系统并为每个用户建立日志，记录每个登陆用户的各项行为，以时间、触发信息类别建档。对于用户访问权限的管理，可定向于指定设备如：某一台电脑，确保信息的安全，防止泄密事件； 智能虚拟巡检： 系统自动对所有硬件系统运行状态建立时间、类型分档日志 ，系统通过对硬件日志进行自检，分析硬件设备的运行状态，及时向管理员提示系统维护要点； 系统网络优化 ：在网络传输满负荷的情况下，自动处理信息的优先级的问题(报警信息 图像质量 图像大小 语音 )，从而使报警信息能够根据网络 13 的状况，自动调整各种信息传输的优先级，保证重要信息传输的表现方式，从而在现实的网络传输的质量约束下，尽可能地将现场的细节传输至接警点，以便于安防部门对现场状况做出准确判断； 五、系统单元描述 【采集端部分】 统支持多种信息采集设备：嵌入式视频服务器、嵌入式数字硬盘录像机、硬字 硬盘录像机 ( /工控机 + 视频采集卡 )。信息采集设备主要负责视音频信号采集、数字化压缩、编码、上传和报警信号的采集、上传。支持多任务工作，支持本地全实时音视频同步录像存储服务，支持多种标准网络协议的网络传输。 【客户端部分】 普通客户端 客户端软件根据网络监控系统用户的需求和特点，为用户实现便捷的信息访问、信息检索、信息存储、远程控制、远程设置、远程升级、远程维护等操作功能，根据用户职能的不同，赋予不同的软件功能。 用户可以通过普通客户端在远程察看或阅览音视频信息、录像资料，日志信息。例如单位领导就 属于普通用户，但拥有较高的优先级，系统调度时会优先响应他们的访问请求。 普通客户端软件操作界面如下图所示： 14 系统内只要有意台 点服务器，任何授权用户无需安装软件，都可以通过 地址栏中输入 即可实现视音频实时监控。如下图所示。 用户也可以将该视频控件嵌入到其它管理平台中，自己设计 面，统一风格。控件接口函数清晰，便于二次开发。 15 超级客户端 超级客户端主要通过双显示器，分别显示电子 地图操作界面和通道图像预览界面。 在电子地图操作界面上通过树和电子地图两种设备列表方式方便快速地定位前端设备，能对地图进行放大、缩小、拖动等操作。 能够主动检测前端设备的状态（硬盘使用情况、摄像头工作是否正常、主机工作是否正常、报警探头的状态等）。能够接收前端报警探头的报警信号，并进行声光提示，联动图像。对前端报警探头进行布防、撤防、报警解除等操作。 超级客户端双屏显示操作界面如下图所示： 六、系统功能和特点 视频监视系统实现客运专线全线视频图像的监控、管理功能。主要表现在以下方面： 6 1实时视频显示 : 支持 C/S,B/S 两种架构的视频监控模式 支持多种画面浏览模式（大小画面， 1， 4， 9， 16， 25， 36 以及全屏浏览 ） 。 通过流媒体转发，可实现不低于十个网络客户端同时监控任一前端图像。 在网络条件支持的情况下，位于不同地点的多个用户可同时在线观看系 16 统内任意网点的实时视频资料，可支持 100 路并发直播码流（最大网络输出带宽 200M）。 摄像机分组：支持按照监控区域、管理权限和实际使用情况（如行进路线）分组，设置简单。 轮巡：系统具备视频自动巡视功 能，在可设守的间隔时间内对全网的监控点进行图像巡检，参与轮巡的对象可以任意设定，轮巡间隔时间可设置。 授权用户可以对前端视频的亮度 ,对比度 ,色度 ,饱和度等进行调整。 可实现 25帧 /秒的图像传输 ,视频图像质量可调 ,帧数可调 ,码流可调。可通过网络设定音视频编解码器的各种参数，如码率、品质、分辨率、制式、帧数、色彩、音量等。 摄像机信息设置与视频参加：设置系统内所有摄像机的位置、 名、所在区域场所等信息。可以图像的任意位置叠加通道名称、时间、场地等字符信息；可在图像的签章位置叠加图片和黑屏框以屏蔽需隐藏的图 像区域。 云台和快球控制功能：支持方向控制、自动扫描、预置位管理、光圈焦距管理、镜头缩放；云台速度可调；支持雨刷、电源开关控制；支持自定义辅助开关控制；支持摄像机锁定与解锁；方便进行云台 /快球控制器的参数设定。 6 2图像储存回放 : 支持分布式存储结构，支持海量集中存储：录像内容可存储在 、可存储在 通过海量存储服务器存储在 户可通过客户端软件对全网的录像文件进行统一管理。 支持本地 /远程录像文件检索 ,回放功能。检索可以按日期、时间、类型、服务器、通道检索客户端本 地或远程服务器端录像文件，检索后还可以按日期时间、通道、服务器、类型来过滤。 支持浏览及回放过程中的图像抓拍功能。 回放过程中录像文件支持多种播放控制方式（播放，暂停，停止，快放、慢放四倍速，单帧前进、后退）、连续播放、打印、缩放、备份、调节音量 /色彩 /对比度 /色调等操作。 17 回放抓拍图片后可以进行电子模糊、锐化等操作。 回放过程中支持录像剪辑 ,录像备份 ,录像声音控制等功能 . 支持节假日设定、预录像设置、录像文件最大长度设定、存储容量设置和状态显示。 支持文件生存期设定和录像状态（自动、手动、报警、移动侦 测）显示。 录像工作录：可为每个摄像机指定录像工作表。工作表可按周一至周日以及节假日的不同时间段分别指定不同的动作设定，最小时间段可精确到每一刻钟。 6 3视频联网 统、用户、用户组、摄像机、编解码器、报警设备、云台、快球、串口、巡检、布撤防计划、录像计划等等，支持 正实现统一资料和统一编号。 系统操作界面对本地资源和对异地资源是一致的，用户从操作方式上感觉不到正在使用本地资源还是异地资源，用户对系统资源的控制能力仅仅受限于其 权限和优先级。 系统任一节点增加或减少摄像机，对于整套系统不会造成任何的影响；任意新节点仅需要增加其相应的参数信息即可融入系统。 完备且安全的用户权限管理；支持精细权限设置和用户权限的全网漫游，支持用户优先级级别管理。 多标准算法支持：系统支持 频编解码器。 电子地图：用户自定义监控区域地图，可实现多层套用，层层深入的电子地图应用方式。 6 4系统管理及安全控制 系统实行多级权限控制管理，按实际的管理架构对每个用户赋予不同权限等级，系统登录、操作都需要进行权限查验。 系统所有重要操作， 如登录、控制、退出、报警确认等，均有操作记录， 18 系统可对操作记录进行查询和统计。 局部配置调整后，自动更新全网系统配置，方便维护管理。 具有系统设备主动巡检功能，可主动发现网络上的视频设备故障，可提醒主控中心设备检修。 6 5数字化存储 系统支持 储系统。数字视频信号通过存储服务器 直接接入 用集中存储设备。 的分区操作由 备自己的管理软件完成。存储服务器上除运行监控系统存储服务器管理软件以外，只需使用开源的 户端软件，即可将刀片服务器上的磁盘空 间作为本地磁盘使用。 这种方式一次性采购成本较高，便于扩展，长期维护成本低。 磁盘阵列采用全模块冗余的热插拔、热互备式设计，支持电源模块、风扇模块、磁盘驱动器和 支持 个硬盘损坏时，视频数据不会丢失，同时使用 式存储数据，可支持并发存储，数据读写的速度都更快。 海量存储服务不仅可以提供网络录像资料实时集中存储，同时可以提供远程检索、下载服务。 6 6视频点播功能 流媒体（ 指在数据网络上按时间先后次序传输和播放的连续音 /视频数 据流，具有连续性、实时性和时序性的特点。为保证流媒体质量需要应用专业技术，解决从编码缓存、网络传输、网络接收、并发访问等一系列问题。 同时满足 100个并发用户（最大网络输出带宽 200M）的视频点播，保证每个用户服务都能够得到满意的视频质量。 19 6 7方便一致的全网设备和配置的管理 系统统一管理和注册视频处理设备、控制设备和报警设备。对各项硬件进行注册，分类管理。音视频终端（ 注册信息如： 信地址、网卡 址、音视频终端板卡的类型、通 道数等信息。报警设备的注册信息如：报警解码器的类型、端口地址、报警通道数等信息；报警设备报警信息的日志建档及管理。可对各项硬件设备的状态值可进行编辑并进记录。音视频终端设备的重起，不影响服务器端硬件配置信息的设置，硬件设备重新启动后即恢复到启动前硬件功能设置状态。 用户能够直接通过网络对设备进行配置管理和控制，所有管理功能，都能够在任意无端通过网络进行。通过监控所有编码器的状态，方便定位故障设备，在系统运行状态下可以对各编码器进行维护、检修、升级，而不会影响整个系统。 6 8报警处理功能 : 报警接入：系统能 接入各种标准的报警探测器，包括红外对射、双鉴探测等；支持多种型号报警盒和报警主机的连接。 远程报警及联动控制：检测多路报警信号，当发生报警时，自动启动各种对应的联动设备，将视频切换到相对应的摄像机，触发自动录像，通过网络向监控中心报警，客户端弹出报警信息提示。 支持报警点远程布防 ,撤防 ,解除操作 . 报警联动工作表：在客户端为每个报警输入指定报警联动工作表。工作表可按周一至周日以及节假日的不同时间段分别指定联动哪些报警输出。可以方便地对报警点设置布防计划。 报警参数设置：设定报警盒型号、串口等物理参数；客户端 显示报警输入 /输出、运动检测、视频丢失的细节信息列表；设定报警显示次序。 提供语音报警 ,远程录音文件报警等 . 报警信息管理功能 可设置报警点触发后联动快球预置位等功能 . 可同时处理多个报警点同时报警 . 20 6 9其它功能与特点 : 采用标准的 P 协议，具有很强的开放性和兼容性，完全能融合在电 力系统现有网络中，系统具备网络带宽控制机制，可以在保证图像质量的前提下，不影响网络上的其它应用，最有效地利用带宽资源。 人机界面友好： 理系统采用标准的文件管理器模式进行资料查询、检索（目录树 电子地图 影像阅览），授权用户通过 于操作，易学易用。 完备的多级用户权控制： 理系统对用户权限的管理分为用户设备访问权限的分配和用户优先控制权限的分配。设备访问权限的分配是根据用户的职能划分信息访问范围。用户优先控制权限的分配是指对访问相同设备的不同用户可以制定不同的优先控制权，例如对云台的操作控制权限，服务器会自动进行智能调度，不同级别的用户权限高的优先控制，同样级别的用户先来先控制。 先进的流媒体技术应用：为适应多种宽带和大量的并发访问， 络监控管理系统采用了先进的流媒体转发技术。在前端带宽 2M 的网络环境下，依然能够保证远程多用户同时监控，切实解决大规模组网中的网络瓶颈问题。 分级式电子地图功能，操作界面更简洁明了： 务器提供了强大的电子地图服务功能。用户可以通过树形列表和电子地图两种设备列表方式对前端设置进行操作，发送 /接收消息，查看 /保存多媒体信息。用户可以自行编辑地图，地图可分层。控制中心可使用带有双显卡的 作分控端，配双显示器，即可实现电子地图与视频预览的双屏显示、操作、管理功能。 应急预案功能：监控系统大多应用于安防行业，对于一些应急事件处理或者报警信息的采集和处理要求及时和准确，即使是在教育、电力、电信、水利、医院、油田、超市等应用方向，也常常会遇到对一些指定突发事件的一系列预定义处理。因此，预案功能就显得犹为重要。用户可以预先设置多种应急处理预案，在同一个预案里可以设置一系列要执行的操作。在必要时，例如：有报警信息触发时，就可以直接调用某些预案及时对事件做出反应，采取必要的手段和措施，切实发挥出监控系统的实用效果。 21 预览组功能：对于一个规模较大较复杂的监控系统，可能由上千个监控点组成。不同的管理人员可能关心不同类型的监控点。使用预览组就可以将前端毫不相干的若干个点事