城市治安视频监控系统解决方案浅析.doc

城市治安视频监控系统解决方案浅析关键词： “平安城市”建设以保持社会的“安定有序”作为出发点，以建立“统一指挥、反应灵敏、协调有序、功能齐全、运转高效的应急处置机制”为目标，是城市发展的 现实需求。通过治安视频监控系统的建设，可以为党委、政府全面掌控社会动态提供可视化视频信息，为城市应急处置体系提供覆盖广泛的视频监控网络，为应对各 类事件提供现场指挥调度手段，为城市防突反恐提供预警信息，提高党委政府对社会管理和驾驭能力。从这个角度看，治安视频监控系统是加强城市基础设施建设、 提升技术防范水平、构建城市应急处置机制的保障工程。本文从系统架构、系统组成、软硬件产品等多方面分析国内平安城市数字监控解决方案，以供读者参考。 随着计算机应用技术、超大规模集成电路技术、图像处理技术、网络通信技术等高新技术日新月异的发展，安全防范技术也突飞猛进。国内的网络通信、网络视频、 生物识别、信息比对、智能监控等高新技术也已日渐成熟，可以为平安城市建设提供更加系统化的技术支持。特别是城市IP高速城域网、3G无线通信网和金盾工 程的全面建成，为建立城市级数字化、网络化、智能化的监控平台提供了可靠的传输网络。因此，完善的通信设施、先进的监控器材和成熟的网络视频技术是城市治 安视频监控系统建设可行性的技术保证。系统组成及功能 前端采集设备 前端设备主要由摄像机（一体化球型摄像机和云台摄像机）、报警设备、防雷设备、光端机、设备机箱、立杆（含避雷针及接地）等组成。 设备负责对视音频信号实时编码，转化网络数据传输的数字信号，采用MPEG-4压缩算法，设备能够驱动前端外设，比如：云台解码器、矩阵等控制，同时还能支持双向语音传输，领导可在监控的同时，实时向前端发送指令。网络传输设备 传输线路主要由网通或电信负责，工程商只是选择能满足图像专网功能需求的网络路由、交换、传输设备及必备组件。传输方式可选择有线或无线网络传输方式。 管理中心 中心管理结构 工程将建成以公安局指挥中心为总中心，以分局、派出所为分中心的三级管理结构，应能在接入图像专网的计算机终端上根据权限许可实现对图像监控信息的浏览、管理和控制等操作。硬件设备 中心平台主要由服务器设备、DVS、主机设备、存储设备、显示设备、UPS电源、控制机柜等组成。 中心平台存储设备包括磁盘阵列，对前端每路视频采用24小时录像方式，存储时间不少于30天，图像存储质量要求达到D1（704576）分辨率或CIF（352288）分辨率，每秒25帧实时图像。应用软件 软件的设计要具有智能化、保密性及易操作等特点。软件要有全过程的记录与查询功能，每一个操作处理步骤及每一个事态的发生都要自动记录到系统的数据库内， 在日后查询时，可以按关键字、日期、地图范围、圈点等信息作为查询条件，并可以将查询结果直接输出、另存或打印。 集成GIS(地理信息系统)平台要求地图标点要准确、详细，软件的界面要清晰、友好，根据地图的标点可对前端设备进行操作，如调出视频、回放、控制云台、 预置位的制定、视窗的切换、放大、全屏、查看信息等，都要在软件内统一操作完成。软件要留有扩展接口，便于以后系统的升级及更多功能的接入。系统描述及架构 前端监控子系统采用网络方式传输，即采用网络视频服务器的方式，将模拟视频信号和控制信号数字化编码后通过网络传输至一级监控中心。 各级监控中心(派出所、分局、市局)根据具体情况可统一部署视频管理服务器、存储服务器、监控主机、流媒体服务器等。其中录像服务器完成各级监控中心的集中录像，视频管理服务器负责视频的管理、共享和控制等，监控主机主要用来实时监控。 当前端发生警情时，警情信息传到市局监控中心，然后由市局监控中心转发到下级分中心。报警触发后，报警点附近的高速球机会按照预先设定好的预置位旋转到报 警区域，监控中心电视墙会将与报警关联的前端图像一起切换，使中心指挥人员能够清楚地了解到现场情况，以利于布控追踪。 城市治安视频监控系统集成了用户设备权限管理、视音频监控、大容量存储、报警联动、矢量（图片）电子地图，它结合现代视频技术、网络通讯技术、计算机控制 技术、流媒体传输技术的综合解决方案，提供强大的、灵活的组网和应用能力，根据项目的实际应用以及将来扩容等需求而设置。系统平台设计分别由中心管理平 台、前端采集模块接入、客户端控制浏览模块和控制中心大屏幕显示模块组成（见图1）。 中心管理平台 中心管理平台主要由CMS、VTDU、NRU、DAS、NMS、EMS、SUS、AAA、DBAU、UAS，以及前端单元、业务客户端单元、管理客户端单 元构成，各部分均接入IP承载网。网络存储服务器由满足长期存储录像的大容量磁盘阵列组成，主要实现整个监控平台的设备、用户、报警等资源管理及视频流的 转发、存储等管理、负责所有系统设备前端视频服务器、中心存储服务器、视频分发服务器、远程副控台、显示终端的注册、逻辑连接、工作状态监视管理并负责响 应相关设备的命令请求，发出控制指令到指定设备动作，并负责整个系统内设备的时间同步。数据逻辑通道则包括控制和管理信令通道（下称控制通道）以及媒体数 据通道（下称数据通道）。从用户业务使用角度考虑，中心平台的分层架构图由运营支撑层、媒体交换层和用户接入层三部分构成（见图3）。中心平台模块组成 CMS中心管理服务 CMS（Central Manage Server）为中心管理服务器，是中心服务平台的核心单元，可实现PU、CU的接入、信令转发处理、系统及其信息管理。CMS的主要功能如下。1）注册服务： 实现前端设备的注册验证，以及实现设备的IP地址自动更新服务； 对CU认证、授权及管理。 2）控制服务： 支持对设备的参数设置、查询服务，支持客户对云镜的控制处理；同时支持录像命令的请求。 3）告警服务： 提供告警服务，接受来自前端应用服务器的告警信息，以声光和短消息通知相关人员； 将告警信息分发给客户端应用服务器，客户端应用服务器最终转发给客户端子系统的当前操作用户； 支持客户端的告警联动处理； 支持报警设备的布防/撤防设置。 4）管理服务： 支持对PU状态变化、CU状态变化、CU行为数据收集、存储和查询； 网络状态变化的记录和处理； 对VTDU、NRU资源管理和分配； 为各种终端提供统一访问接口； 和上下级CMS级联构架多级网络拓扑。NMS网管服务 NMS（Network Manage Server）网管服务器是用于收集系统内其它各模块的状态信息和事件信息。系统其它模块上都有一个网管的代理用于收集本模块的网管信息，并各自将这些信 息报告给网管服务器。网管服务器将这些信息存储于系统数据库中，同时也传送给管理客户端单元。NMS的主要功能有： 状态信息收集：通过和网管代理模块的交互，收集系统其他模块的运行状态信息，当某些状态信息超过预设的阀值时，NMS可以产生报警信息发送给管理客户端以提醒系统管理员； 事件信息收集：通过和网管代理Agent模块的交互，收集系统其他模块的运行事件信息，并将这些信息存储、转发给管理客户端。 EMS电子地图服务 EMS（EMap Server）是电子地图服务器，它将GIS地图和系统内的设备（视频通道、报警输入设备、报警输出设备等）关联起来，用户可以通过EMS在电子地图上增 加、修改、删除以及定位系统内的设备，当系统内发生报警事件时，EMS将与该事件相关联的设备信息发送给业务客户端单元，在用户界面上，该设备就可以闪烁 或加亮显示，同时也可以即时弹出对应设备的视频。VTDU视频流媒体服务 VTDU（Video Transfer and Dispatch Unit）是网络视频监控中心平台系统的媒体处理单元，实现音视频请求、接收、分发，实现多级级联和分布式部署。VTDU仅接受本域CMS的管辖，但为其 它域提供媒体访问接口。VTDU的主要功能有： 转发：视频可通过VTDU被转发，访问方只要访问VTDU并告知要访问的前端设备，VTDU可代为取到视频流并转发给该访问方； 分发：一路视频通过VTDU可以被复制成多路送给不同的访问方； 支持多VTDU的级联与负载均衡和分布式部署； 计费原始信息采集记录：VTDU提供视频访问开始时间、结束时间和视频流量信息等计费原始信息； 为PU、CU及其它平台VTDU提供音视频流传输接口，支持RTP、RTSP协议。NRU网络存储服务 NRU（Network Record Unit）是网络视频监控中心平台系统的网络录像服务器，可实现视频存储、检索。支持视频回放，可实现分布式部署。NRU的主要功能包括： 1）媒体数据中心存储： 定时：根据用户预置时间表进行录像； 手动：按照用户的开始录像、停止录像指令进行控制的录像； 事件触发：由系统中事件（报警、图像运动）触发录像，同时应有预录机制，预录时间可灵活设置。 2）媒体数据检索/回放： 支持客户按时间、地点、报警事件等信息检索并回放视频； 支持客户实现播放、快放、慢放、单帧放、拖曳、暂停功能； 可支持客户端多路视频同步回放功能。 3）管理媒体数据： 实现录像的策略管理：定时删除、额定空间的循环覆盖等； 在CMS统一调度下能够根据一定的调度策略进行分布式部署和灵活调度；调度策略必须根据单台NRU的压力负荷情况进行调度和分配。 UAS用户接入服务 UAS（User Access Server）提供用户使用本业务的认证/授权/记帐服务，包含的主要功能有： 认证/授权服务功能：用户使用监控平台提供的各项业务服务时，需要首先对其身份作出验证和授权。用户通过身份认证及授权后，才可以使用相应的授权服务； 计费：处理用户访问以及录像等所产生的计费原始信息，提供对外的帐务中心处理接口。DAS设备接入服务 DAS(Device Access Server)是设备接入单元，主要功能是：负责对前端设备（PU）入网进行验证。PU前端设备 PU（Producer Unit）是前端设备子系统的统称，主要实现音视频信息、报警信息的采集、网络传输以及辅助设备云台解码云台视频矩阵的控制。前端子系统根据要求将摄像机 采集到的图像信息、麦克风采集到的声音信号、报警设备采集到的报警信息等经过编码设备编码后，将压缩后的流媒体文件通过宽带网络发送到中心服务平台中，供 用户实时观看或保存在存储设备中；同时，将中心服务平台传来的控制信令抽取出来，进行命令格式分析，按照命令内容执行相应的操作，实现矩阵切换器的切换、 云台的转动以及摄像机镜头的控制。 前端子系统设备包括音频采集设备、视频采集设备、报警输入输出设备、云台设备、云台解码器设备及网络视频编码设备等，其中，网络视频编码主要包括视网络摄像机、视频编码器（视频服务器）、数字视频录像机（PC-DVR和嵌入式DVR）等设备（见图4）。 CU客户端应用 CU（Client Unit）是客户端监控应用系统的总称，是远程图像集中监控和维护管理的应用平台，实现客户向中心服务的认证、多画面监控、报警监控以及客户监控设备以及权限的远程维护等功能。 CU对前端设备的访问和控制都需要通过中心服务系统交互实现。CU和中心服务系统构成完整的服务器/客户应用架构，CU作为客户端应用支持C/S和B/S架构。客户控制浏览模块 总控工作站 控工作站采用Windows平台和强大的Intel处理器，具有同屏监看控制前端采集模块、轮巡监视、矩阵控制、电子地图、告警、连接消防主机等功能。总 控工作站的各种数据均是从中心管理模块上获取，Server主要负责数据收集、存储、转发，总控工作站负责数据的处理和可视化显示。Server将前端模 块的数字视频信号和报警信号收集和存储，并将信号源通过网络转发到客户浏览控制模块； Server会把从客户浏览控制模块发回的控制指令通过网络转发给前端采集模块，完成控制功能。 总控工作站可对前端视频图像轮巡监控，方便监视所有前端实况；具有电子地图功能，便于知道前端位置，并快速知道报警地点，对报警作出动作；可以对矩阵进行完全控制，并可以在总控工作站上直接接键盘进行操作。 数字矩阵 数字矩阵是总控工作站的一部分，登录时选择即可。数字矩阵可以将数字信号转换成模拟信号并输出到彩色监视器和大屏上，基于网络或文件组成大型的虚拟矩阵的 硬件解码平台，使系统整体性能、稳定性与灵活性得到提高，可实现录像、回放、云台控制等功能，可以联接并在监视器上现实各辖区内的视频信号（包括广域