平安校园监控方案.docx

1 系统资源与需求分析 1.1 系统建设的必要性近年来，随着电子信息技术和计算机网络技术的发展，我国监控系统建设在技术水平和实际应用等方面都取得了长足的进步，在社会众多领域得到了广泛的应用。为提高各高校在综合安全管理上的效能，给高校的安全运行以充分的技术保证，国家教育部提出建立平安校园的综合管理平台，建立覆盖各省各市甚至全国高校的视频监控网络，实现多媒体教学和校园安全的监控指挥。确保构建一个和谐平安的综合校园。1.3 系统需求分析1.3.1 系统整体需求分析校园综合监控系统应能实现不同设备及系统的直联、互通、直控，实现音视频及报警信息的 采集、传输/转换、显示/存储、控制；进行身份认证和权限管理，保证信息的安全；应能与报警系统联动，宜提供与其他业务系统的数据接口。1.3.2 功能需求分析1.3.2.1 信息采集功能监控系统前端信号包括视频、音频、报警等多种输入，从前端设备上来说可能是报警器、摄像头、视频编码器、IP 摄像机、流媒体服务器，信息采集就是完成能这些设备的数据采集和标 准化，其中视频数据采集是本系统中最复杂工作，视频数据又是监控系统最重数据。1.3.2.2 信息传输功能控制信息、巡查信息、报警信息和视频信息等，按照工作流程在网络系统各级传输；通过有 线或无线等传输媒介，经编码解码、调制解调、光/电或数/模转换等方式，将前端设备的图像及 报警信号传输至控制设备。 可单独或组合选择有线（光纤、同轴电缆、电信宽带等）或无线（微波、扩频跳频、公共无线 宽带等）传输方式。具有动态适应网络传输状况和网络带宽的能力，具有全系统带宽管理和流量控制能力。支持大用户量的并发接入，保证在大量图像访问情况下系统仍能正常运行。1.3.2.3 实时图像点播按照指定设备、指定通道进行图像的实时点播，支持点播图像的无级播放、图像抓帧。1.3.2.4 远程控制通过手动或自动操作，对前端设备的各种动作进行遥控；能够设定控制优先级，对级别高的用户请求应有相应措施保证优先响应。依据授权将网络用户发出的控制命令传送到前端监控设备，实现监控中心及授权用户对前端任意一路监控图像的调用和控制。1.3.2.5 存储和备份前端监控设备及各级监控中心，均可对巡检、报警、视音频、系统日志等信息予以存储。存储和备份的报警、巡检等历史数据信息，可在网络系统中依据授权进行访问。系统应能存储下列信息并保持一定时间，可配置专用存储设备备份需要长期保存的信息。报警发生前后一段时间内的音视频信息。监控中心操作员人工指定或通过编程定时指定的现场音视频信息。用户操作、设备巡检等系统日志信息。 各级系统对接收到的巡检信息、报警信息和视音频信息等按照信息的含义和归属进行分类，重要事件的图像可作永久存储，并且提供异地备份。存储的历史视频数据要求进行防篡改处理，例如增加数字水印或者数字签名，使之可以作为证据使用。1.3.2.6 历史图像的检索和回放按照指定设备、通道、时间、报警信息等要素检索历史图像文件并回放；回放应支持正常播放、 快速播放、慢速播放、逐帧进退、画面暂停、图像抓帧等；支持回放图像的无级播放。1.3.2.7 报警联动当监控点存在报警设备时系统应具有与报警设备联动的接口，报警发生时能切换出相应部位的视 音频及报警信息，并进行记录；对某些特定监控点，可实现视频移动侦测功能；系统宜支持与其它业 务系统进行报警联动接口。1.3.2.8 用户与权限管理监控中心应具有对接入的用户进行授权和认证的功能。用户及权限管理可由各级监控中心独立执 行，也可集中执行。用户及权限管理模块应定义用户对设备的操作权限、访问数据的权限和使用程序 的权限。监控中心的用户应有权限获取所辖范围内的历史图像和实时监视图像，当需要获取非管辖范围内的历史图像和实时图像时，需要获得有效授权。用户可提供对前端设备进行独占性控制的锁定及解锁功能，锁定和解锁方式可设定。1.3.2.9 系统的人机交互系统应具有直观、友好、简洁的人机交互界面，具有视频画面分割显示、字幕叠加等处理，能反 映自身的运行情况，对下列状态给出指示：正常状态、报警状态、故障状态。1.3.2.10网络信息安全管理网上监控系统应具备保证信息安全的各项措施，包括身份认证、设备认证、前端设备和社会监控 中心的接入安全、移动监控系统的接入和传输安全、图像信息的防篡改等。1.3.2.11与其它系统的数据接口系统提供与其它信息系统的互联接口。作为系统扩展考虑，平按校园监控系统宜能与应急指挥系 统（包括视频会议系统）、GIS 地理信息系统、GPS 定位系统、门禁系统、巡更系统、110119 报 警系统等相互集成。1.4 系统建设目标1，采用全数字化、网络化的综合管理平台软件，将视频监控，移动报警，电子地图，视频录像、代理转发等功能全部集成。软件采用模块化设计2，支持 USB2.0 移动存储，支持各种网络存储设备，包括系统支持远程存储，同时支持多种存储备份方式：如扩展硬盘阵列、热插拔硬盘、CD-RW 刻录盘、服务器、磁带、NAS 海量存储、IPSAN 存储等。3，支持网络摄像机、网络一体球，网络视频服务器4，支持 IP 地址检测功能：1）网络中断或者 IP 地址更改造成视频连接中断，一旦网络畅通或者 IP 地址修复后，视频和控制信息立刻自动连接恢复，无需人为操作。2）管理中心可对 下属任意一点连接上视频的点位进行 IP 地址远程维护。3）数据库容错机制，可对各种考 试系统的数据库进行检测、修复；确保统一数据库在新老系统中的准确应用。5，采用最新双码流技术：实现视、音频 MPEG4 硬件压缩，可支持双码率传输（本地可使用704*576 分辨率存储、远程使用 352*288 分辨率传输）6，人性化、简易化操作界面。7，软件采用 C/S，BS 架构，使网络访问简易，轻松。2 系统设计依据及建设原则 2.1 系统设计依据GB4943-2001信息技术设备的安全GB8898-2001 音频、视频及类似电子设备安全要求 GB16796-1997安全防范报警设备安全要求和试验方法 GB17859-1999计算机信息系统安全保护等级划分准则 GB50057-1994建筑物防雷设计规范GB50198-1994民用闭路监控电视系统工程技术规范GB50348-2004 安全防范工程技术规范 GA308-2001安全防范系统验收规则 GA/T74-2000 安全防范系统通用图形符号 GA/T75-94 安全防范工程程序与要求 GA/T367-2001视频安防监控系统技术要求 GA/T368-2001入侵报警系统技术要求GA/T379-2002报警传输系统串行数据接口的信息格式和协议GA/T388-2002计算机信息系统安全等级保护操作系统技术要求GA/T388-2002B计算机信息系统安全等级保护管理要求GA/T390-2002计算机信息系统安全等级保护通用技术要求 YD/T 1171-2001 IP 网络技术要求-网络性能参数与指标RFC 3261SIP：会话初始协议RFC 2327SDP: Session Description Protocol 会话描述协议ISO/IEC-13818-1 (2000 edition)MPEG 音视频封装标准ISO/IEC-14496-2MPEG4 视频编码标准ISO/IEC-11172-3MPEG 音频编码标准2.2 建设基本原则在建设整个系统时,我们本着技术先进、系统实用、结构合理、产品主流、低成本、低维护量作为基本原则，进行系统构架。1)技术的先进性 整个系统选型、软硬件设备的配置均要符合高新技术的潮流，关键的视频数字化，压缩、解压、码流、传输均采用国内外工程建设中被广泛采用的技术与产品。在满足功能的前提下，系统设计具有先进性，并且在今后一段时间内保持一定的先进性。2)架构合理性采用先进成熟的技术来架构各个子系统组成稳定可靠大系统，使其能安全平稳地运行，有效地消 除各子系统可能产生的瓶颈，选用合适的设备来保证各子系统具有良好的扩展性。稳定性和安全性是 我们最关心的问题，只有稳定可靠的系统才能确保各设备的正常运行；只有良好的数据共享，实时的 故障修复，实时备份等才能形成完整的管理体系。3)经济性在满足系统功能及性能要求的前提下，尽量降低系统建设成本。采用经济实用的技术和设备，利用现有设备和资源，综合考虑系统的建设、升级和维护费用，不盲目投入。建设经费不足的地区，应先重点、后一般，分期投入、分期建设。4)实用性在设备选型时，主要依据我市的实际情况结合目前我国市场上的占有率高的各类产品中选择具有最优性能价格比和扩充能力的产品。5)规范性 控制协议、编解码协议、接口协议、视频文件格式、传输协议等应符合相关国家标准、行业标准6)可维护性所设计的系统和采用的产品应该是简单、实用、易操作、易维护。系统的易操作和易维护是保证 非计算机专业人员使用好本系统的条件。并且，系统应具备自检、故障诊断及故障弱化功能，在出现 故障时，应能得到及时、快速的维护。7)可管理性前端现场设备，各分系统集中于中心统一控制，实施对所有远端设备的控制、设置，以保证系统 的高效、有序、可靠的发挥其管理职能。8)安全性对系统采取必要的安全保护措施，防止病毒感染、黑客攻击，防雷击、过载、断电和人为破坏，具有高度的安全和保密性。3 系统架构分析 3.1 系统总体架构平安校园系统是包括了监控技术、通讯技术、音视频技术和报警管理技术的一套综合性业务应用系统。从系统应用构成的主体类型上可分成监控资源、传输网络、监控中心和用户终端四个组成部分， 监控资源是系统监控信息的来源，传输网络是连接监控资源、监控中心和用户终端的媒介，监控中心 是系统的信息管理和共享平台，用户终端是系统的信息服务对象。分别等同传统的区域视频监控概念 上系统可以分成前端、传输/变换、控制/管理、处理/显示四个部分。3.1.1 监控中心校园平安系统各级监控中心是指由各授权部门管理和使用的、具有显示、存储、报警处理、指挥 能力的监控中心。监控中心分级设置，依据行政隶属关系及工作相关性，由最高级监控中心授权，可 配置下一级监控中心。各级监控中心操作人员权限可独立安装需求进行设置。3.1.2 监控资源具体体现为信息采集前端，既可以是前端设备，也可以是区域性监控系统。3.1.3 用户群用户终端包括各级校务工作人员和其他职能部门用户所使用的终端设备，用户通过用户终端设备 实现对监控资源的访问和控制，用户的行为受到监控中心的管理和授权。教育部、省市教育厅、公安 相关部门当需要调取、控制相关的考点的视频、音频、数据信息时，可作为特殊权限及功能的用户实 现。3.1.4 传输模式1，网络：可以是专网、公共通信网络，也可以是专为网上巡查监控系统建设的独立网络；是建立在通讯设备之上的 IP 网络。2，普通视频传输线缆：传输线缆分为 SYWV75-3/-5/-7型，按传输距离的远近采用不同的线缆，但是超过 600M 传输距离，视频、控制信号将大大减弱。图像不清晰、抖动、模糊、 控制不灵敏等问题将层出不断。超过 600M 强烈建议光纤传输！3，光纤传输：在超过 600M 的点位上铺设单模光纤，通过光端机将音视频信号控制信号，传输到后端，传输距离最大可达50KM。针对大学地域广，网络好，带宽大的特点。整体的系统建设全部基于高速的数字网络。3.1.5 系统整体拓扑3.2 系统物理层次结构传统的监控系统从物理结构上可以分为图像和报警信号采集、信号传输和中心控制与显示三个部分。平安校园系统从物理结构上也可以按照这种方式分析。前端设备层：前端设备层包括所有放置在监控点位的设备，如摄像设备、控制解码器、云台、报警发生器、网 络视频编码器等。它是整个系统的信号源，由它产生模拟的视频信号，或者直接通过铜轴电缆或 光纤传输，或者在现场直接转换称为MPEG4H.264的数字信号通过IP网络进行传输。传输网络层：该部分包括两个部分，一个部分是从前端设备到控制显示中心的数据传输，另一个部分是不同监控管理中心之间的数据传输。由于校园监控系统的特点，它是一个分布式、多级控制的体系结构，因此传输网络的作用正日益重要。传输网络层主要是一个网络平台，取决于前端设备提供的信号不同，传输网络层主要分为模拟传输网络和数字传输网络。模拟传输网络主要包括各种类型的数字或模拟光端机、光纤，也可以建设高 性能的综合业务传输平台；数字传输网络主要是指IP宽带网络，涵盖了DSL、千兆以太网、VPN、无线 网络WLAN、GPRS数据通信网络等各种传输技术。传输网络层可以由教育部门自建，也可以租赁运营商 的线路，在接入运营商的传输网络时要充分考虑数据的安全性。监控管理层：监控管理层管理所有的用户、数据和控制信号，负责数据的切换、显示、存储和相关处理，发出 用户的控制命令，同时也负责用户的认证和授权。从硬件上它包括矩阵、网络视频服务器、数字式硬 盘录像机、数字视频中心服务器、视频解码器、录像服务器等，在软件上它包括用户的认证与授权、 视频的切换、数字视频的还原、模拟信号的压缩与数字化等模块。需要强调的是，由于监控控制设备的多样性，由于目前监控从模拟到数字的发展过程，主控系统 的软件并不是完全统一的。然而平安校园系统本身的特点，要求监控管理层的核心软件能够以网络化 的方式统一地管理所有设备，所有的控制过程、数据存储和数据调用对用户来说都是透明的，不管下 面的设备是矩阵还是数字硬盘录像机，不管是网络视频服务器还是录像服务器。这个软件控制平台能 够跨越多种设备类型（数字与模拟）、跨越多种网络平台（局域与广域）。4 系统解决方案 4.1 平安校园系统平台建设4.1.1 建设内容和目标大学平安校园平台主要包括教室前端监控设备的建设和校内的各级监控系统的建设，校级平 台的功能主要有两个：第一将本学校内所有监控点的信号汇集，进行本地监控和录像；第二设置流媒体转发服务器，为上级平台和上级部门调用前端监控点图像进行流媒体转发。前端系统：前段系统即教室前端主要负责视频图像的采集和对摄像机、云台、拾音器、报警探测器、音箱等 外围设备的管理，它将采集的音视频信息进行 MPEG4/H.264 压缩编码，传输到“监控系统”中心，同 时接受校级监控平台的巡视和管理。监控中心系统：系统是构建光纤网之上的，相对独立的校园内网络监控平台系统，它综合管理本校内的所有监控 前端。系统中心一般即为学校的主控室（或信息中心、网管中心等），系统中心可以通过数字解码将 数字图像还愿为模拟图像，在电视墙上显示所有的实时图像。系统建设目标：系统能提供本地实时图像监看/控制、音视频实时录像、对上级管理中心提供视频代理转发、用户访问权限验证、远程 VOD 点播/下载服务等功能。系统还可以方便的实现系统带宽管理、网络转发 等功能。同时还允许管理员进行设备定义、用户定义、权限分配，自动显示在线用户、自动定义用户工作时间表，定义IP 黑名单。在学校本地提供完善的监控方式，包括基于 B/S 结构的访问模式，提供完善、方便的录像策略，简易的录像本地查询、在线查询等功能。各学校监控系统主要功能为： l图像（语音）监控管理功能； l语音双向传输功能；视频录像、抓拍取证功能；视频自动切换功能；设置视频工作站为上级领导提供监管的功能。4.1.2 系统拓扑图4.1.3 系统组成及其建设1. 前端设备的选择a) 本方案选用的天地伟业设备严格符合规定的 MPEG-4H.264 视频编码标准，图像分辨率支持 4CIF（704576）和 CIF（352288）并可调，在 4CIF 的分辨率下，图像清晰度不低于 400 线。能根据需要扩展支持 G.729 音频编码标准（遵照 ISO/IEC-11172-3 的具体规定）。b) 系统的最终显示图像应达到四级（含四级）以上图像质量等级，对于电磁环境特别恶劣的现 场，图像质量应不低于三级，高风险对象的图像存储、回放质量应不低于图像显示质量。图 像质量分级标准参见 GA/T367-2001。对于图像质量的主观检测可采用信号发生器监测TV LINE 数值进行参考c) 前端设备应具有抗易损防护措施，安装应与现场环境相协调，并满足相应的设备防护等级要求。d) 前端采集设备应提供开放的控制接口。e) 具有 RS-232 或 RS-485 数据通道，可用于控制大部分常用云台及球机或传输业务数据。f) 具有视频移动侦测能力，可根据设置策略实现相应的编码、传输、存储或视频报警。g) 在重要场所或特殊应用时，可以添加设备认证功能、防篡改功能及加密传输能力。h）支持 H.264 压缩算法，最高支持 D1 分辨率（720*576） i）支持透明 485 数据传输，支持自动拨号功能 j）支持双码流传输，支持带宽自动适应k）支持 USB 存储，Mini bs inside对于新增加的监控点位可使用网路一体球网络摄像机的方式。本方案内选择的天地伟业网络一体球网络摄像机具有以下特点： a）前端全集成，可直接接入网络 b）可远程控制云台、镜头动作 c）支持 64 个预置位，支持轨迹巡航 d）支持 22 倍光学变焦 e）支持动态域名访问 f）支持报警输入输出 g）支持双向语音对讲2. 中间传输设备的选择整个系统基于全数字网络，利用大学高效、快速的局域网进行数字音视频、各种数据的 传输。采用开放式网络架构，在各个单体教学楼因地制宜地设置数据交换机，通过光纤线路及交换设备将本校区各个监控点位进行数字联结。由于现在多数校园网内交换设备提供多种优化功能，前端网络视频设备可根据交换设备的特 性，支持如 VLAN、QoS 等优化管理，达到内部传输高效、安全。如果该区监控点数较多，建议对 局域网进行 VLAN 划分，如图：管理中心的交换机设置在 STRUNK 工作状态，可以访问多个 VLAN, 各教学楼分在不同的 VLAN 中，避免数据交叉，越权访问。系统建设方案分析：n教室内没有任何监控设备。这样的教室属于全新建设，为了使得布线、施工、使用简便可靠，可选用网络设备。如需要对前端摄像机进行云台镜头等控制，则推荐网络变速球。这些设备将 220 倍彩色一体化摄像机、预置位解码板、球型云台全部集成到一起，外观小巧大方，对 教室内人员的干扰很小，只需提供电源线和音视频线，控制线即可实现用户通过网络对设备 的全方位操作，包括：实时监看高清晰度的视频画面，以及对摄像机的变倍、聚焦、光圈调 节，云台的水平 350 度、垂直 90 度控制操作，以