学校的监控设计方案.doc

一、系统设计依据1. GB50198-94（民用闭路监视电视系统工程技术规范）。2. GA/T75-94（安全防范工程程序和要求）3. GA/T70-94（安全防范工程费用概预算编制办法）。4. GA/T74-94GA（安全防范系统通用图形符号）5. GB50054-95（低压配电设计规范）6. 中华人民共和国7. 中华人民共和国8. GA/T27-19929. GA/T75-199410. QB/T50198-199411. QB/T9813-200012. QB15207-199413. 甲方的实际需求。二、系统设计原则本套监控报警系统的设计须严格按照甲方的要求且遵守以下原则：l 先进性：本监控系统采用国际上技术先进、性能优良、工作稳定的监控设备，使整个系统的应用在相当长的一段时间内保持领先的水平。l 可靠性：系统的可靠性原则应贯穿于系统设计、设备选型、软硬件配置到系统施工的全过程。只有可靠的系统，才能发挥有效的作用。l 方便性：监控系统的操作应具有灵活简便，人机界面友好，易于掌握的特点，操作人员能够方便物进行使用及维护，使整个系统的功能得以最大实现。l 扩展性：系统设计留有充分的余地，以便日后比较方便地进行系统扩充。为此，设备采用模块式结构，在需要时可随时补充。增加视频及其它控制模块，使系统具备灵活的扩展性。三、 集中监控系统需求分析：随着网络通讯技术的发展，对监控管理系统提出了新的要求，集中监控的目标是充分利用现有学校校园网，在较小的投资下，实现监控系统的集中管理。完善原有的本地化安全防范手段，强化本地监控和远程管理中心两层安全防范机制，便于最大化的调动所有资源，处理突发事件，提高处警效率，规范下属单位日常工作。因此XX市教育局有关部门针对目前XX市监控系统现状，希望监控系统达到功能如下：前端监控点前端监控点主要是学校各个办公楼、教学楼的楼层监控、学校大门、周界等重点保护部位监控。采用本地实时浏览、定时录像、移动侦测、报警录像等多种方式，对分局/派出所/市局等内部人员日常工作情况和重点部位进行监视、录像、报警联动。并能通过网络控制管辖范围内前端监控点的云台、镜头等外围设备。设置报警探头，采用报警录像方式，结合报警探头，报警探头被触发后进行录像，并同时联动警号、紧急灯光灯报警输出设备，录像信息一般保存XX月。报警方式：红外、玻璃破碎、紧急求救等。录像信息保存在本地，一般保存XX月。前端产品应选择大路数能够本地录像存储的嵌入式网络硬盘录像机，4-16路嵌入式网络硬盘录像机，具有本地录像资料存储功能，并提供网络接口，提供远程管理、远程访问功能。提出网络监控管理系统的具体要求如下： 采集现场的视音频信号，进行编码压缩处理后存入硬盘 同步实时传输（视频码流在25帧/秒下不应超过512Kbps） 支持云台控制和报警信号的传输处理 支持软硬件故障自动报警，当系统发现如：视频信号丢失、视频压缩失效、硬盘故障、系统死机等故障时，能够自动向监控中心报警。监控中心在区教委和区公安分局设立监控中心，对下属各个监控点的图像进行实时监控，同时监控中心也提供管理功能，对下属监控点和监控系统用户进行集中管理。在市教委设置远程总控中心，对下属各个学校的监控点图像实现远程实时调用、视频图像控制和录像文件回放等操作。实现具体功能如下：l 各远程网点实现数字监控、报警和录像、录音；l 远程网点报警触发报警信号上传至监控中心，要求监视画面迅速切换到报警现场，并能根据预先设置进行自动化处理，以便实现对非常事件的快速反应。l 设置一台管理服务器，管理整个系统内所有硬件设备信息、系统设置信息和用户信息。l 日志维护功能，对于整个系统内各个用户的操作、软硬件设备维护进行详细记录，并分类保存在管理服务器的数据库中，以备日后查询。l 设置流媒体服务器，提供流媒体转发功能，可以将前端视频服务器和网络硬盘录像机的图像转发到多个客户端，减小网络负载。l 双向对讲、广播功能，监控中心操作员可以直接与前端监控点工作人员实现双向语音对讲或监控中心操作员能够对前端多个网点的工作人员进行广播讲话。3.3 海康威视教育系统远程集中监控系统的规划：海康威视远程集中监控系统根据以上需求，规划如下：系统采用三级网络架构，分为前端监控点-监控中心-总控中心三部分，网络拓扑如下：从系统功能上分，系统分为前端监控部分、网络传输部分和集中监控部分。系统设备可分为前端音视频采集终端、中心控制终端、硬解压终端、领导查询终端、流媒体服务器和系统管理服务器组成。前端采集终端通过摄像机、拾音器等设备采集现场的音视频信号，通过采集终端进行数字化压缩，上传至监控中心；同时系统具有完备的自我监测功能，一旦系统软硬件发生问题，可自动将设备维护信息上传。中心控制终端可以调用前端任意一路图像，控制外围设备，控制远程录像；具有严格的用户权限管理和详尽的日志记录功能，对各个操作员的日常操作进行详细的记录，并可与任意一个分控点实现视频会议功能。硬解压终端可利用硬解码设备将数字信号还原为模拟信号输出至电视墙。领导查询终端采用b/s架构，用户通过通用的IE浏览器，即可登陆监控系统，对指定文件和日志信息进行浏览。 流媒体服务器为监控系统内部所有客户端用户提供流媒体转发服务，同时可以将采集终端的实时图像集中存储在流媒体服务器的大容量存储设备中。流媒体服务器支持多个系统用户调用任意录像资料。管理服务器对所有硬件配置信息集中管理,以及所有用户进行统一认证，管理员通过管理服务器即可实现对整个监控系统的维护和管理。同时，管理服务器提供WEB SERVER服务，用户可通过下载WEB页面组件，在本地的IE浏览器内实现远程图像实时预览、云镜控制、回放图像等功能。四、 总体详细设计：针对以上系统方案设计，对系统进行详细设计如下： 4.1 前端监控点41. 1前端硬件配置与选择前端各个监控点安装模拟摄像机、拾音器、报警探头等信号采集设备，通过音视频电缆、控制电缆汇总到汇集分控点的嵌入式硬盘录像机。汇集分控点的保安人员可以通过本地的模拟/数字视频输出实施浏览前端监控点图像，监听现场声音，通过嵌入式硬盘录像机的面板按键、外接键盘、红外遥控器进行本地手动录像、报警设防撤防、云镜控制、回放录像等操作。网络音视频监控系统在前端监控点的硬件主要包括：摄像机、云台、云台解码器、报警探头、嵌入式硬盘录像机、监视器/显示器及一些附加设备。内部监控点前端设备拓扑图l 摄像机、镜头及云台的选择对校园监控来说，需要安装摄像机的地点主要是各个楼层、院系大门和某些办公室。办公室和楼层监控点相对集中，监控位置固定，可以选择不用云台，带标准镜头或广角镜头的摄像机。院系大门范围较大，需要对整体环境进行全方位监控，可选12台带万向全方位云台及镜头可变焦的摄像机或快球对院内进行监视。为配合围墙上对射式红外探头的防区设置，建议监控院内摄像机所选用带预置位功能的快球。这样，当某防区有报警时，摄像机镜头则可自动对准该防区，进而能够第一时间捕捉到现场的情况。摄像机的选择，除考虑上述因素外，还应根据摄像机的使用环境来确定。如背景光线较强，就应选择有自动白平衡及逆光补偿功能的；环境光线较暗，就应选低照度摄像机。对于其他一些可提高摄像效果的先进功能，可以适当采用，但图象质量还受到编解码技术和通道带宽的影响，因此提高摄像机摄像质量对提高远端图象质量的效果可能并不明显，所以在选择摄像机时，还应结合通道情况，从整体的性能价格比考虑。l 云台解码器装置的选择云台解码器的选择建议选用嵌入式网络硬盘录像机推荐的产品。云台解码器的作用是把从嵌入式网络硬盘录像机送过来的控制信号解码，通过它内部的继电器接点控制云台的转动、镜头的对变焦、灯光开关和一些智能化设备运行。对云台解码器的选型要考虑以下几方面的因素：a)是室内型还是室外型；b)是否需要预置位功能，对有预置位功能的云台必须有带预置位功能的解码器配合；c)控制的是变速云台还是恒速云台；d)是否有提供足够的接点对辅助设备进行控制。l 摄像机、镜头、云台设备选型及技术参数产品型号、技术参数按实际情况填写l 嵌入式网络硬盘录像机的选择根据其监控环境的特点，选择嵌入式网络硬盘录像机时因该注意以下几点： 必须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 可以内置多块硬盘，本地保存录像资料在1个月以上 可以选择多种录像方式，计划录像、移动侦测录像、报警录像、手动录像。根据不同的监控点选择不同的录像方式 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WEB SERVER，可实现在INTERNET上通过IE进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l 嵌入式网络硬盘录像机选型及技术参数DS-8000HC在此次方案中，根据道路、治安点监控点监控对于网络硬盘录像机的实际要求，我们选用了杭州海康威视的嵌入式网络硬盘录像机DS-8000HC系列产品。在此次方案中，根据用户对于网络硬盘录像机的实际要求，我们选用了杭州海康威视的嵌入式网络硬盘录像机DS-8000HC系列。海康威视公司最新推出的DS-8000HC系列嵌入式网络硬盘录像机产品是专门针对于无人值守或要求可靠性高的应用环境而开发的。采用嵌入式结构，同时具备嵌入式硬盘录像机和嵌入式视频服务器的功能（DVR+DVS），功能强大。具有良好的人机交互界面；压缩方式采用先进的H.264压缩方式，压缩效率比MPEG-4产品提高30%以上；本地硬盘容量最大可扩展为8160GB，满足用户本地海量存储需求；具有强大的网络功能，采用变码流压缩方式，适合从电话线到广域网的各种网络介质上进行流畅的图像传送；内建WEB服务器，可通过IE直接浏览视频服务器图像；开发了独特的网络双向对讲功能，通话清晰，延时小，使得监控人员在监控中心即可实现对下属各个监控点的实时指挥控制。是一款功能齐全、性能稳定的纯硬件压缩的视频服务器产品。物理接口：多至十六路视频输入；多至十六路音频输入；一路视频输出；一路音频输出；一路线路音频输入（用于双向语音对讲）；一个10兆/100兆自适应以太网口；九路或十七路报警信号输入；四路联动报警信号输出；一个RS485键盘接口；一个设备级联口；一个RS232口；一个RS485PTZ控制口；一个USB接口（支持U盘、USB硬盘、 USB CDRW）；一个VGA接口；四个IDE控制器最多支持八个硬盘，单盘容量支持2000GB；采用19英寸标准机箱，安装方便，可以上机架。软件功能：HIKVISION DS-8000HC系列网络硬盘录像机采用高性能嵌入式实时多任务操作系统（RTOS）和嵌入式处理器，完美实现构建监控系统所需要的各种功能。代码固化在FLASH中，系统更加稳定可靠。压缩功能：支持多达16路PAL/NTSC制式视频信号，每路皆可实时每秒25帧CIF分辨率的独立硬件压缩，视频压缩采用H.264压缩技术，不仅支持变码率，而且支持变帧率。可设定视频图像质量，也可设定视频图像的压缩码流；支持多达16路音频信号，每路音频信号独立实时压缩，音频压缩标准采用OggVorbis，压缩码率为16kbps；视频和音频信号压缩后生成复合的H.264码流，码流回放时视频和音频保持同步。也可设置不用音频；支持双码流技术；支持参数动态设置；支持分辨率: PAL: 4CIF (704*576), 2CIF(704*288),DCIF(528*384),CIF（352*288）, QCIF（176*144）；NTSC: 4CIF (704*480), 2CIF(704*240),DCIF(528*320),CIF（352*240）, QCIF（176*120）；支持多区域移动侦测；支持OSD，日期和时间的位置、灰度可以设置，日期和时间自动增加；支持透明LOGO或非透明LOGO，支持透明通道传输，特别适合于集中监控；支持水印(WATERMARK)技术。网络功能：支持TCP/IP协议（支持ARP、RARP、IP、TCP、PPP、PPPOE、DHCP、SNMP等等）；支持宽带拨号上网（PPPOE）；支持窄带传输：支持主动与被动模式，用于宽带备份。QCIF：每秒5-7帧、 CIF：每秒1帧；网络实时预览：支持TCP、UDP、RTP、组播传输，局域网延时约为0.5秒；完备的网络端控制命令（即通过网络控制NET DVR，可用于实现网络检索，监视器回放功能）；可以使用应用软件或浏览器通过网络设置参数、实时浏览任何一路或多达十六路的视频和音频信号、查看；视频设备状态；网络报经联动（报警信号上传）。可以通过网络控制云台和镜头；管理主机可通过网络实时纪录压缩码流；管理主机可通过网络剪辑下载硬盘上的文件，也可通过网络远程回放网络硬盘录像机上记录的文件；可通过网络远程升级，实现远程维护；RS-232C串口和RS-485接口皆支持网络透明通道连接，PC管理主机可通过网络硬盘录像机的透明通道控制串行设备；支持管理主机（监控中心）和网络硬盘录像机（前端）的双向语音对讲（或单向语音广播）；具备WEB SERVER功能，可以通过浏览器访问和设置网络硬盘录像机；日志（操作日志、报警日志、错误日志）查询；用户名、口令及码流传输时用密码加密，防止泄露。本地功能：录 像：文件记录有六种模式：定时录像、手动录像、移动检测录像、报警录像、移动侦测录像&报警录像、移动侦测录像|报警录像；文件切换时不丢帧；可以支持八个IDE硬盘，每个IDE硬盘的容量可达2000GB；同时工作硬盘个数最多不超过2个；可通过NFS协议支持网络盘库；硬盘文件系统为FAT32；本地硬盘SMART技术支持；硬盘上文件可以选择循环记录和非循环记录；本地码流剪辑，U盘、USB硬盘、USB CDRW备份；预览及回放：本地监视器支持；本地VGA支持；显示模式（1路/4路/9路/16路）切换迅速；支持图像局部遮挡；本地监视器多路回放：支持快放、慢放、倒放、暂停、单帧等回放模式；按时间回放时定位准确；支持回放、预览同时进行；支持OSD叠加；年月日星期时分秒；支持通道名叠加：长度16字节；支持动态字符叠加；亮度自动调节；本地监视器录像状态显示；云台控制: 支持变速、斜向运动；支持预置点；报 警:本地报警（包括异常、移动侦测）联动；报警时间表（布防、撤防）、报警联动类型、报警时所要达到的预置点、报警声音提示） 安 全:支持三级权限：管理员（1）、高级操作员（100）、操作员（100），用户名、密码可设置。开发支持:可提供对网络硬盘录像机操作的SDK开发包；可提供演示应用软件原码，加快应用系统开发速度；可协助开发应用系统。键 盘:本地遥控支持；本地RS-485接口键盘支持；基于键盘的设备级联支持；其 它:支持本地监控面板按键操作，全菜单操作，使用方便；可发起与中心与其它硬盘录像机之间的语音对讲；完备的操作、报警等日志；出现异常时系统可自恢复，系统具有高可用性，在多次恢复无效时可示警。网络传输效果传输介质电话线ISDNE1信道LAN/光纤每秒传输帧数5-10帧（QCIF）15-25帧（QCIF）25帧（最多4路）25帧l 报警探头设备的选择校园内部监控在安全防范方面主要是为了满足自身防范入侵、防火防盗等需要，因此可在校园周界安装红外对射报警器来防范非法翻越，在重要地点如档案室、计算机机房等地安装红外双鉴探头防范非法闯入，在每一楼层分布烟感探测器防范火灾等。附加设备如温感、烟感、红外探头、灯光控制器等种类繁多，一般来说它们是配合摄像机一起工作的，具体可按照所需功能和安装地点来选择。l 报警探头设备选型及技术参数产品型号、技术参数按实际情况填写4.1.2 前端监控点达到的功能按照以上产品配置建立的前端监控点部分，可以达到以下主要功能：l 音视频采集：前端监控点系统通过摄像机、拾音器进行音视频信号的采集。选用不同的摄像机可以达到全方位实时监控、调用预置位、在指定的预置点之间进行巡航、控制辅助灯光设备等功能l 音视频压缩：前端的模拟摄像机、拾音器采集的音视频信号经过嵌入式硬盘录像机转变为数字音视频信号存储在本地硬盘上，并通过网络接口传送到远程分控中心和总控中心l 音视频本地录像：嵌入式硬盘录像机带本地硬盘，可以进行本地的音视频录像，文件记录有六种模式：定时录像、手动录像、移动检测录像、报警录像、移动侦测录像&报警录像、移动侦测录像|报警录像，其中报警录像可设置提前预录时间和报警停止l 云镜控制：嵌入式硬盘录像机自带RS-485接口，内置云台、快球控制协议，可接多种型号的云台解码器和快球，可在本地和远程进行云镜控制、预置位的设置和调用、自动巡航等操作l 网络传输：嵌入式硬盘录像机自带10M/100M自适应网络接口，支持TCP/IP协议（支持ARP、RARP、IP、TCP、PPP、PPPOE、DHCP、SNMP等等）；支持组播，支持宽带拨号上网（PPPOE）；可以使用应用软件或浏览器通过网络设置参数、实时浏览任何一路或多达十六路的视频和音频信号、查看； 远程下载或实时查看录像文件等操作l 报警联动：本地报警（包括硬盘满、硬盘异常、移动侦测、视频遮挡、视频丢失、报警输入触发等）均可联动报警输出、上传客户端管理主机、本地声音提示、本地联动视频弹出等；报警时间表（布防、撤防）l 视频会议：对于分控中心监控点，可以利用硬盘录像机的双向对讲功能结合分控中心中心控制终端实现简单的视频会议功能413 前端监控点系统特点先进的数字编码方式在本方案中前端数字编码产品选用了海康威视的嵌入式产品，海康威视先进的H.264编解码技术为本地高质量的视音频存储和网络上流畅的视频传输提供了保障。采用H.264压缩格式，在保证图像质量的前提下从源头上减少数据量，很好地解决了MPEG1/MPEG2标准传输码流大、存储量大、不适合于网络化的问题，特别适合于网络传输，从而使数据网络与视频网络的集成成为现实。H.264的主要优点如下：1) 在相同的重建图像质量下，H.264比H.263+和MPEG-4(SP)减小50%码率。2) 对信道时延的适应性较强，既可工作于低时延模式以满足实时业务，如会议电视等；又可工作于无时延限制的场合，如视频存储等。3) 提高网络适应性，采用“网络友好”的结构和语法，加强对误码和丢包的处理，提高解码器的差错恢复能力。4) 在编/解码器中采用复杂度可分级设计，在图像质量和编码处理之间可分级，以适应不同复杂度的应用。5) 相对于先期的视频压缩标准，H.264引入了很多先进的技术，包括44整数变换、空域内的帧内预测、1/4象素精度的运动估计、多参考帧与多种大小块的帧间预测技术等。6) 可实现变码率和变帧率，当图像画面稳定（长时间没有变化或变化较少）时，压缩码流很小，而不会因此而牺牲清晰度。完善的本地/远程存储机制在本方案中，前端视频本地化存储是很重要的功能之一，海康嵌入式硬盘录像机产品本地支持8块IDE硬盘，每块IDE硬盘容量最大可达2000GB，同时配合海康高性能的H.264编码技术，能够满足用户长时间存储的需求，同时，针对用户需求，海康嵌入式硬盘录像机有如下特点：1) 多样化的录像方式：DS-8000HC系列产品支持手动录像、计划录像、移动侦测录像、报警录像、报警移动侦测录像、报警&移动侦测。其中使用报警移动侦测录像、报警&移动侦测两种录像方式是海康独有的技术，在报警触发录像方式下，使用这两种方式可以在很大程度上减少误报的情况。录像计划以周为单位，每天可设置4个录像时间段，可以满足用户每天多样化的录像计划。2) 硬盘预分区技术：DS-8000HC嵌入式硬盘录像机采用独特的硬盘预分区技术，在硬盘格式化的时候对硬盘进行预分区，录像文件在硬盘上进行存储时按照预先分配的区块进行存储，在硬盘长时间使用后可以避免磁盘碎片的出现，提高硬盘使用率，同时可以提高录像文件的检索速度。3) 硬盘S.M.A.R.T分析技术：英文全称：SelfMonitoring, Analysis and Reporting Technology，它的中文含义是自监测、分析和报告技术，该技术已经在ATA3标准中被正式确立，而所有硬盘厂商也都提供对它的支持。S.M.A.R.T.技术可以监测磁头、磁盘、马达、电路等，由硬盘的监测电路和主机上的监测软件对被监测对象的运行情况与历史记录和预设的安全值进行分析、比较，当出现安全值范围以外的情况时，能够自动向用户发出警告。通过S.M.A.R.T.技术可以对硬盘潜在故障进行有效预测，提高数据的安全性。4) 硬盘休眠技术：DS-8000HC产品在硬盘使用上使用了硬盘休眠技术，即在录像、回放等操作时，同时最多只有2块硬盘处于工作状态，其他硬盘处于休眠状态，这样可以减少机器使用功率，提高系统稳定性，延长硬盘使用寿命。稳定的嵌入式结构海康DS-8000HC/DS-6000HC采用嵌入式软/硬件平台，采用高速嵌入式微处理器，工业级RTOS全实时嵌入式操作系统，完全脱离PC式windows平台，系统更加稳定，完全避免病毒侵袭，人性化的操作界面，所有操作系统保存在EPROM中，掉电不丢失。主板采用ALL-In-One结构设计的单片集成系统，无须散热片，功耗低，主板内置Watch-Dog，系统更加稳定。多种报警联动方式海康DS-8000HC/DS-6000HC支持三类报警联动信息，可以触发多种报警提示。1) 视频报警：视频移动侦测、视频遮挡、视频丢失均可触发报警，可以联动画面弹出、本地声音警告、联动报警输出开关量、将报警信息上传中心。2) 开关量报警：DS-8000HC/DS-6000HC支持最多16路开关量报警输入，开关量常开/常闭可软件选择，支持报警手动/计划设防、撤防。任意一路报警输入可联动任意多路报警输出和视频通道，报警后支持联动画面弹出、联动报警输出、本地声音报警、报警信息上传中心、报警可联动快球预置位、快球巡航、快球轨迹扫描等。3) 异常状态报警：系统的异常状态，如：硬盘满、硬盘异常、网络非法访问、IP地址冲突、网线断等均可联动本地画面警告、声音提示、联动报警输出、上传中心。优秀的网络传输特性1) 支持TCP/IP协议，支持组播协议2) 可以通过网络设置参数，实时浏览视频和音频信号、查看视频服务器状态，网络报警联动，可以通过网络集中存储压缩码流3) 支持动态宽带拨号接入互联网（PPPoE协议)4) 支持动态域名解析5) 通过网络控制云台和镜头，通过网络远程升级，实现远程维护6) RS-485与RS-232接口支持网络透明通道连接，客户端可以通过视频服务器的透明通道控制串行设备4. 2 组网形式4.2.1 网络介质的选择此次方案中监控对象为校园内各个监控点。由于山西大学已经具备了完善的校园光纤网络，我们的监控系统本着节约的原则，利用校园光纤网络搭建自己的监控网络，考虑到监控网络的安全性，建议在骨干交换机上将监控系统所使用的网络端口划分为一个VLAN，在逻辑上与校园内其它网络隔开。4.2.2 拓扑结构网络音视频监控系统从前端到监控中心的组网方式目前一般是采用星型结构或总线结构。其中点对点结构方式灵活，可同时传送多个图象至后台。 针对监控系统日常管理架构，考虑建立基于前端监控点、分控汇集点、总控中心的三级网络架构，各个前端监控点通过模拟音视频电缆和控制电缆汇集到分控汇集点，分控汇集点和总控中心通过内部局域网连接，在总控中心设置流媒体转发服务器进行流媒体转发，为各级职能部门提供音视频流的实时转发服务和历史录像资料查询下载服务。流媒体服务器接入INTERNET，为远程领导查询终端提供INTERNET的远程服务。具体网络拓扑图如下:43监控中心系统监控中心系统一方面对各监控点上送的图象信息和告警信息进行显示和处理，另一面还要提供接口，以满足不同部门对数据查询、图象回放