某市监控系统建议书090927

某市监控系统建设方案 第 1 页 共 58 页 某市监控系统建设方案某市监控系统建设方案 杭州华三通信技术有限公司杭州华三通信技术有限公司 2009 年年 9 9 月月 某市监控系统建设方案 第 2 页 共 58 页 第一章 项目概述 6 一 项目建设背景 6 二 项目总体要求 6 1 项目基本情况介绍 7 2 项目建设目标 7 3 项目设计原则 7 3 1 合理性原则 7 3 2 先进性原则 8 3 3 实用性原则 8 3 4 可靠性原则 8 3 5 可扩展性原则 9 3 6 安全保密性原则 10 4 项目设计标准 10 5 系统实现功能要求 11 5 1 实时图像点播 12 5 2 远程控制 12 5 3 存储和备份 12 5 4 历史图像的检索和回放 12 5 5 报警管理 12 5 6 与其它系统的接口 13 5 7 语音双向对讲 13 5 8 系统的人机交互 13 5 9 用户与权限管理 13 5 10 网络与设备管理 13 5 11 网络信息安全管理 13 5 12 日志管理 14 5 13 监控智能化 14 5 14 移动 无线监控 14 5 15 网络带宽考虑 14 5 16 IP 网络性能指标 14 某市监控系统建设方案 第 3 页 共 58 页 5 17 视频报警响应时间及 PTZ 功能延时 15 5 18 系统图像质量 15 第二章 系统设计方案 16 一 系统总体架构设计 16 1 传统监控联网建设模式分析 16 2 IP 智能监控架构 17 3 系统设计组网示意 4 系统功能特点 20 4 1 创新的双流分离设计 20 4 2 高清晰的图像质量 20 4 3 专业可靠的海量存储 20 4 4 智能便利的管理维护 21 4 5 灵活丰富的接入方式 22 4 6 电信级的设备高可靠性 22 4 7 国际标准的高锲合 22 二 视频编 解码设计与选型 23 1 前端视频编码器设计与选型 23 1 1 设计要求简述 23 1 2 前端视频编码器选型 23 1 3 性能特点 24 2 视频解码器设计与选型 25 2 1 设计要求简述 25 2 2 视频解码器设备选型 25 2 3 产品特点 25 三 监控点的接入设计 26 四 数字视频存储技术方案设计 27 1 需求分析以及建设目标 27 2 存储技术架构分析 基于 IP SAN 技术架构的 NVR 解决方案 28 3 存储网络选择 29 4 存储设备选型分析 30 五 系统管理平台部分 控制管理层 设计 36 某市监控系统建设方案 第 4 页 共 58 页 1 系统管理平台的构成 36 2 系统管理平台的主要功能 37 2 1 视频管理服务器 VM 37 2 2 服务器的双机热备 40 2 3 视频数据管理服务器 DM 41 2 4 视频监控客户端 VC 44 3 关键系统功能及其业务流程 46 3 1 实时图像点播 46 3 2 远程控制 48 3 3 存储和备份 49 3 4 与一期存储的整合 51 3 5 历史图像的检索和回放 51 3 6 报警管理 52 3 7 双向语音对讲 53 3 8 友好的人机交互界面 53 3 9 用户与权限管理 55 3 10 日志管理 56 3 11 轮切业务 56 3 12 视频监控客户端多画面业务 57 3 13 终端合法性 状态一致性检查 57 3 14 时间同步 58 3 15 集中管理和批量配置 59 某市监控系统建设方案 第 5 页 共 58 页 第一章第一章 项目概述项目概述 一 项目建设背景 近年来 我国整体经济实力显著增强 但社会治安状况也日趋复杂 公共安全问题不断凸 显 城市犯罪突出 手段不断更新 升级 这些都迫切要求加快发展以主动预防为主的视频监 控系统 开展城市报警与监控系统建设是提升公安机关战斗力的重要着眼点和切入点 也是社 会治安防控体系建设的重要组成部分 2005 年 10 月 12 日 公安部科技局在浙江省杭州市组织 全国城市报警与监控系统建设现场会 确定从 2005 年 10 月开始到 2008 年 公安部将在全 国开展城市报警与监控系统建设 3111 试点工程 即在省 市 县三级 每个省确定一个市 有条件的地市确定一个县 有条件的县确定一个社区或街区为试点 开展城市报警与监控系统 建设试点工程 随着平安城市建设和科技强警工作的不断深入 市监控工程将在一期工程的基础之上建设 成一套完整的以打击 预防违法犯罪为目的 在各级政府所在地 治安复杂场所 重点单位 主要街道和社区 宗教场所 娱乐场所 案件多发地段 重要路口 车站 码头 卡口等地点 设立视频监控点 将监控图像实时传输到各级公安机关 社区和其它相关职能部门 通过对图 像的浏览 记录等方式 使各级公安机关 社区和其它相关职能部门直观地了解和掌握监控区 域的治安动态 有效提高社会治安管理水平的视频监控系统 建成后的系统作为治安信息化管 理的有效途径之一 其建设的力度 程度 广度将在一定程度上提高全区治安管理的统一指挥 快速反应 协同作战水平 二 项目总体要求 以科学发展观和构建社会主义和谐社会理论为指导 全面贯彻 统一标准 整体部署 分期 实施 信息共享 与建设力度和社会可接受程度相结合 探索创新和稳步推进相结合 服务公安 业务和服务社会经济发展相结合的的原则 体现 实用 可靠 经济 科学 的指导思想 以规范 某市监控系统建设方案 第 6 页 共 58 页 技术应用为重点 以增强技术设施的实际应用效能为核心 通过技术集成 建立和完善覆盖面 广 资源共享 综合应用的各级监控系统的技术平台 1 项目基本情况介绍 二期工程建设扩展安装摄像机近 500 台 对各主要道路 重点要害部位 金融系统 出城 卡口 集贸市场 大型场馆 社区等区域在一期工程的基础之上进行扩展 要求方案科学 合 理 具有可操作性 所采用设备性能稳定 有良好的售后服务 监控录像采用最佳质量可保留 30 日以上 2 项目建设目标 一 总体目标 1 立足资源共享 实现新建系统对已有系统的兼容 体现集成优势 解决与数字城市建设 等资源整合问题 立足提高应用水平 解决城市抢险救灾等应急系统的互联互通 以及社会治 安防控体系建设中的热点 难点问题 立足保障监控系统质量 提升城市管理水平 提高服务 效益 解决科技支撑问题 2 实现监控网络和监控内容的广度覆盖 监控网络应全面覆盖重点地区 监控内容应适应 重点地区主要公安业务的需求 实现公安业务与社会防控的有效链接 满足监控系统的安全性 要求 实现监控信息反馈的快速反应 确保信息的快速 高效和安全流动 3 项目设计原则 为了达到国内领先的目标 平安工程的设计应该充分考虑系统的合理性 先进性 实用性 可靠性 稳定性和可扩展性的原则 3 1合理性原则 为了保证整个系统从设备配置到系统构成的合理性 根据治安管理的实际状况和建设治安 防控系统的具体要求 充分满足各单位民警在使用中的各项功能要求 为了保证系统的顺利使 用以及与已建成系统集成的顺利进行 本系统的建设需要提供开放的软件接口 提供底层的 API 从而为将来开发出实用而简易的集成软件 完成系统集成打好基础 某市监控系统建设方案 第 7 页 共 58 页 3 2先进性原则 当前 计算机及通信技术高速发展 使得系统的设计不但要考虑充分利用当前的最新技术 而且还必须考虑随着技术的进一步发展 能在系统中不断溶入新技术 使系统始终充满活力 始终保持一定的先进性 在平安工程的设计中 对所有设备和相应软件的设计中 应该选用国 际先进的视频监控设备和系统 从而既保持传统监控系统图像质量高的特点 同时能够彻底解 决监控系统数字化 网络化过程中的瓶颈问题 真正实现国内先进水平的目标 系统的设计采用数字视频方式 前端图像通过视频编码器将图像进行数字编码 D1 分辨率 存储 编码器支持双流的方式 数字实时图像通过解码器在电视墙或者直接在计算机终端上 显示 数字存储图像以 iSCSI 流的方式直接写入磁盘阵列 三类监控点的视频图像只进行数字 图像采集和存储 这一技术路线保证了系统具有良好的清晰度 较少的服务器资源占用 完全实时 一流的 网络功能等诸多特点 采用了先进的数字图像技术 为系统扩展应用打好基础 系统建成后在 很长时间内不会被淘汰 3 3实用性原则 平安工程的建设应以实用性为基本原则 系统功能必须满足治安动态监控和案件 事件倒 查的基本要求 硬件和软件平台界面友好 易学易用 使用方便 图像清晰 采用统一的系统 标准和通信协议 使整个系统中各个子系统间能互联互控 充分发挥整个系统的功能 3 4可靠性原则 作为治安管理的关键系统 需要保证治安防控系统安全 正确地完成相应功能 从而保证 系统的完整性 正确性和可恢复性 系统的不稳定因素要从硬件 软件系统协同运行中给予充 分的防止 如有发生也应做到可即时地恢复 所有产品均具有正式的出厂合格证明和权威机构 的质量认证 本系统的规模无论在网络 系统平台 还是在系统应用方面都具有相当的规模 系统的运 行可靠性是主要性能之一 保证对系统提供 24 小时不间断服务 系统的可靠性主要表现在以下几个方面 前端摄像系统的可靠性 某市监控系统建设方案 第 8 页 共 58 页 信号传输系统的可靠性 数字编解码系统的可靠性 视频存储系统的可靠性 视频管理服务器的可靠性 网络系统的可靠性 软件系统的可靠性 系统在设计上采用以下容错办法 后备电源系统 主要设备的备品 备件 RAID 5 容错机制 硬盘 MTBF 10 万小时 图像数据远程复制技术 3 5可扩展性原则 可扩展性原则主要体现在系统横向和纵向的扩展能力上 在系统横向扩展方面 治安防控 系统在满足当前视频监控需求的基础上 应该非常方便的扩展容量 可方便实现更大容量的视 频监控系统 在纵向扩展方面 视频监控系统具有良好的兼容性和通用的软硬件接口 用户可 在其基础上进行二次功能开发 如车牌识别 人脸识别等 随着系统以后的扩展 用户容量将会不断扩大 新的业务功能的要求将会层出不穷 这要 求系统具备良好的可扩展性 所以在系统建设的初期 首先立足于近期的应用需求进行系统配 置 而以系统的可扩展性来保证今后 5 10 年内的发展需求 系统的各个组成部件选用标准的硬件和软件 各个子系统的设计模块化 使系统可以通过 模块堆叠的方式进行扩展 各部分 各小系统的接口规范化 从而使软 硬件能够平滑升级或 更新 网络节点的增减对网络性能的影响不大 系统的可扩展性主要表现在以下几个方面 视频管理系统的可扩展性 视频存储系统的可扩展性 网络系统的可扩展性 数据库系统的可扩展性 某市监控系统建设方案 第 9 页 共 58 页 外围设备的可扩展性 应用软件系统的可扩展性 3 6安全保密性原则 整个公安信息系统安全的问题 是系统建设中一个优先考虑的关键 所以整个系统数据要 充分安全 要严格实行操作按级管理 对关键数据实施特殊保护 各种操作要做好记录 便于 查找 图像传输网络的建设需符合公安部的有关规定 充分考虑网络的安全性和保密性 由于本系统涉及到区对于公共场所的日常实时监控 数据传输量大及使用人员多 故安全 性和保密性就显得十分突出和重要 在考虑系统的安全性和保密性时 除应考虑各种外界干扰 外 还需在各个环节提供安全 保密措施 系统的安全性和保密性可从以下方面加以保证 网络的安全性网络的安全性 数字图像网络借助于公安专网 因此不允许与其他非公安网进行物理链接 软件系统的安全性软件系统的安全性 操作系统级的安全规范必须满足国际 C2 级标准 可以保证不被身份不明的黑客所攻击 数 据库的超级用户帐号即密码由服务器的系统管理员设定 数据库的一般用户帐号和权限由数据 库超级用户 数据库管理员 设定 系统维护人员可随时方便地对数据进行备份和恢复 应用程序级的安全性应用程序级的安全性 所有的操作人员进入系统前均应登录自己的帐号和密码 并通过权限管理服务器认证 核 对准确后方可进入系统 所有的操作人员均应规定相应的级别及权限 任何越权的操作必须被 拒绝 所有的操作 错误均应有日志记录 并可以根据工号或操作查询 除了用户管理的基本 资料外 工作人员不得对用户的其它资料和数据进行更改和操作 除非有用户指定授权人的授 权 4 项目设计标准 作为治安管理基础信息的提供者 其可靠性和准确性是系统建设中永远追求的目标 因此 本系统建设涉及的所有设计 施工 设备 材料和工艺均符合相关的国家标准和信息产业部的 某市监控系统建设方案 第 10 页 共 58 页 规定 特别是治安防控将直接应用到公安指挥和案件侦察工作 它也同样满足公安部的有关规 定 具体来讲 整个系统建设中的所有工作均满足如下规范 国家标准 GB 50198 94 民用闭路监视电视系统工程技术规范 信息产业部和广电总局有关中国电视制式要求 GA T 75 94 安全防范工程程序和要求 国家标准 GB50057 94 建筑物防雷设计规范 国家标准 GB7450 87 电子设备雷击保护导则 国家标准 GB50348 2004 安全防范工程技术规范 国家标准 GB12663 90 防盗报警控制器通用技术条件 国家标准 GB50198 96 民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范 国家标准 GBJZ32 90 92 中国电器安装工程施工及验收规范 国家标准 GBJ115 87 工业电视系统工程技术规范 安全防范工程技术规范 GB50348 2004 视频安防监控系统技术要求 GA T367 2001 安全防范系统验收规则 GA308 2001 安全防范工程程序与要求 GA T75 94 防盗报警控制器通用技术条件 GB12663 90 民用建筑闭路监视电视系统工程技术规范 GB50198 96 建筑物防雷设计规范 GB50057 94 中国电器安装工程施工及验收规范 GBJZ32 90 92 信息技术客户通用电缆铺设要求 ISO IEC11801 工业电视系统工程技术规范 GBJ115 87 视音频编解码标准 视听对象的编码 6 部分 ISO IEC14496 工业企业扩音通信系统工程设计规程 CECS62 94 工业企业通信工程设计图形及文字符号标准 ECS37 91 广播传音电缆线路工程建设技术规范 GY5053 94 安全防范系统通用图形符号 GA T74 2000 城市地理空间框架数据标准 CJJ103 2004 5 系统实现功能要求 某市监控系统建设方案 第 11 页 共 58 页 系统应能实现不同设备及系统的互联 互通 互控 实现视音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 并提供与其他业务系统的数据接口 主要包括 5 1实时图像点播 应能按照指定设备 指定通道进行图像的实时点播 支持点播图像的显示 缩放 抓拍和 录像 支持多用户对同一图像资源的同时点播 支持 IP 组播技术 5 2远程控制 应能通过手动或自动操作 对前端设备的各种动作进行遥控 应能设定控制优先级 对级 别高的用户请求应有相应措施保证优先响应 5 3存储和备份 监控控制平台的数据库在记录图像信息的同时还应记录与图像信息相关的检索信息 如设 备 通道 时间 报警信息等 平台应能存储视音频信息并保持 15 天 对需要长期保存的信息 可配置专用存储设备备份 5 4历史图像的检索和回放 应能按照指定设备 通道 时间 报警信息等要素检索历史图像资料并回放和下载 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 图像抓拍等 支持回放图像的 缩放显示 5 5报警管理 报警的接收和分发 应能接收报警源发送过来的报警信息 根据报警处置策略将报警信息分发给相应的系统 设备进行处理 报警源包括前端报警 探测 设备 报警子系统 监控设备的视频移动侦测输出 和现有公共网络报警系统的联动输出 报警联动 若报警位置存在监控设备 报警发生时应能通过预设方式自动调用视频或声音信息进行报 警复核 并触发录音录像 系统应支持与其它警用业务系统进行报警联动 某市监控系统建设方案 第 12 页 共 58 页 报警记录 当发生报警时 监控中心应记录报警的详细信息 如报警地址 报警所属组织 报警级别 报警类型 报警时间 处警时间 处警结果等 5 6与其它系统的接口 系统可提供与其它信息系统的互联接口 能与 三台合一 接处警系统 应急指挥系统 GIS 地理信息系统 卡口监控管理 交通监控管理等各警用业务工作相互集成 5 7语音双向对讲 根据应用需要 如声音复核 通信指挥等 能支持在监控点和监控中心以及各监控中心 之间实现语音双向对讲功能 5 8系统的人机交互 应具有直观 友好 简洁的人机交互界面 应具有视频画面分割显示 信息提示等处理功能 应能反映自身的运行情况 对正常 报警 故障等状态给出指示 5 9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 应取得有效授权 系统可提供对前端设备 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 5 10网络与设备管理 应能在监控管理平台范围内对系统设备 网络进行管理 收集 监测网络内的监控设备 相关服务器的运行情况 对有权限调用访问本级监控中心的用户应能进行监控 在联网系统内 部应能实现实时工作时钟同步 某市监控系统建设方案 第 13 页 共 58 页 5 11网络信息安全管理 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 5 12日志管理 日志包括运行日志和操作日志两种 运行日志应能记录系统内设备启动 自检 异常 故 障 恢复 关闭等状态及发生时间 操作日志应能记录操作人员进入 退出系统的时间和主要 操作情况 支持日志信息的查询和报表制作等功能 5 13监控智能化 系统中尽可能多地采用智能化视频处理等技术 如运动目标检测 轨迹跟踪 行为分析 目标识别 快速图像检索等 5 14移动 无线监控 支持前端设备的移动 无线接入和移动用户终端的使用 5 15网络带宽考虑 监控中心网络带宽规划设计主要应考虑前端设备接入监控中心 监控中心互联 用户终端 接入监控中心和预留的网络带宽 5 16IP 网络性能指标 监控中心内部及监控中心间互联的网络性能指标应符合通信行业标准 YD T 1171 2001 中 所规定的 1 级 交互式 或 1 级以上服务质量 QoS 等级 具体指标如下 网络时延上限值为 400ms 时延抖动上限值为 50ms 丢包率上限值为 1 10 3 端到端的信息延迟时间 信息 包括媒体信息 控制信息及报警信息等 经由 IP 网络传输时 端到端的信息延迟时 间包括发送端信息采集 编码 网络传输 信息接收端解码 显示等过程所经历的时间 前端设备与监控中心间端到端的信息延迟时间应不大于 1 秒 某市监控系统建设方案 第 14 页 共 58 页 前端设备与用户终端间端到端的信息延迟时间应不大于 2 秒 5 17视频报警响应时间及 PTZ 功能延时 报警信号到达监控中心后 在本监控中心的 IP 网络内与视频显示的直接联动响应时间应不 大于 4 秒 在 20000 路规模情况下 所有用户对远端摄像机 PTZ 远摇操纵时间应不高于 300ms 5 18系统图像质量 应保证图像信息的原始完整性 即在色彩还原性 图像轮廓还原性 灰度级 事件后继 性等方面均与现场场景保持最大相似性 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 回放的图像分辨率应与其相对应的风险等级划分规定的要求相一致 保证目标图像质量的有效 性 经智能化处理的图像 其质量不受上述等级划分要求的限制 但对指定目标的处理 其处 理前后的保留信息应保持一致 某市监控系统建设方案 第 15 页 共 58 页 第二章第二章 系统系统设计方案设计方案 一 系统总体架构设计 1 传统监控联网建设模式分析 一 模拟视频监控系统 模拟视频监控系统的发展较早 目前常被称为第一代监控系统 模拟监控系统是以视频矩 阵 分割器 录像机为核心 辅以其他传感器的模拟信号传输 控制 处理系统 模拟监控系 统采用视频切换矩阵连网 多路数视频光端机上传视频图像 系统主要特点是 视频 音频信 号的采集 传输 存储均为模拟形式 一定距离范围内图像质量保持得很好 传统的模拟视频监控系统有局限性 首先 模拟视频信号通常采用同轴电缆进行传输 在 距离较远时 需要使用视频放大器对视频信号进行放大以补偿传输损耗 而这将导致信号信噪 比的下降 在实际工程中 如果对视频信号进行两级或两级以上的放大 图像就会产生明显失 真 第二 模拟视频监控系统中所存储的视频图像信号是未经压缩的模拟信号 需要使用大量 录像带 成本高 体积大且不易保存 第三 模拟视频监控系统在进行长延时录像时的图像质 量较差 检索时需要在录像带上反复进退查找 难度大 不易使用 第四 与信息系统无法交 换数据 应用的灵活性较差 不易扩展 由于模拟视频监控系统这些自身难以克服的缺点 不能适应报警与监控系统信息共享的要 求 在系统建设过程中需要逐步淘汰或者进行升级改造 二 模数结合的视频监控系统 数字硬盘录像机 DVR 应用到模拟监控系统中 将传统的模拟视频信号转换为数字信号 通过计算机网络来传输 这就形成了模数结合的监控系统 实现了视频 音频的数字化 系统的 网络化 应用的多媒体化和管理的智能化 模数结合监控系统的报警信号和视音频信号的接入 图像的切换和前端设备的控制主要采 用模拟切换矩阵 图像的记录采用数字方式 图像数字化后通过计算机网络传输 某市监控系统建设方案 第 16 页 共 58 页 模数结合的视频监控系统存在诸多问题 1 矩阵 DVR 是两套系统组合 矩阵作为实时查看设备 起到控制 切换作用 DVR 作 为数字存储设备 两套系统之间没有相互控制 统一管理的机制 并且也不能同时控制前端摄 像机 仅仅是两套系统的组合 2 矩阵级联问题 在城市治安动态视频监控系统中采用的是 市公安局 区县分局 派出所 三级联网模式 矩阵在级联过程中产生了以下问题 由于信号衰减导致图像传输到到上级部门 时质量下降 上下级之间容易形成控制冲突 无法获取其他同级区域的图像 在突发情况下无 法实现对周边情况的全方位了解 等等问题 3 标准化问题 矩阵协议目前没有形成国际标准化 不同厂家的矩阵难以实现互通 对后 期扩容造成隐患 4 视频存储问题 在模数结合的视频监控系统中采用 DVR 作为存储介质 但是 DVR 没有 采用 RAID 不支持硬盘热插拔 使得 DVR 难以为平安城市治安视频监控的事后取证提供高可 靠性 稳定性的存储系统 同时由于视频文件分散在不同设备上 难以形成统一管理和视频数 据综合利用 例如图像识别等应用 2 IP 智能监控架构 某市监控系统建设方案 第 17 页 共 58 页 1 视频编 解码器 编解码器支持 H 264 MPEG2 MPEG4 MJPEG 等编码格式 提供从单路到 16 路各种 密度的规格 支持实时流和存储流双流设计 支持高至 8Mbps 的高清码流或低至 128Kbps 的 标清码流 支持端到端写存储 编码器直接写入 IP SAN 存储 采用电信级制造工艺 可以基于 各种网络环境高质量 可靠的满足各类网络监控前端编码 存储和解码的需求 2 网络视频存储系统 基于 iSCSI 标准的 IP SAN 技术和强大的数据管理服务器构建完善的网络存储系统 存储 资源可以根据需求分布式部属并加以统一资源管理和调度 支持动态存储资源管理 在线部属 可以基于统一平台满足不同存储质量 容量和服务质量的客户需求 可以提供完善的备份和存 储生命周期管理功能 提供不同性能的 IP SAN 盘阵 同时支持 NAS 备份功能 3 系统管理平台 包括专用的视频管理服务器 数据管理服务器 客户端和流媒体服务器 视频管理服务器 是用于集中认证 注册 配置 控制 报警转发控制的专用信令服务器 可以实现完善的视频 编解码设备网络管理功能 支持多台信令管理服务器相互协同工作组建多级多域的管理平台 数据管理服务器主要功能为管理存储设备 存储资源和视频数据 支持对系统所有存储资源进 行全方位的监控和管理 支持不间断的视频检索 回放等业务 客户端可以提供友好方便的人 机界面功能 包括监控对象的实时监视监听 查询 云台控制 接警处理 并集成了基本的 GIS 功能方便用户操作 流媒体服务器可以用于流媒体转发 组播单播转换和外网 VOD 点播服 务 4 综合业务传输平台 采用充分组播优化的系列交换机对前端视频编码器传输的数据进行接入 汇聚 交换 通 过设备自身安全特性和防火墙等实现对边界安全接入的控制 同时可通过网络本身的设备 协 议冗余实现整个监控网络的稳定性 通过网络设备的 EPON 技术还可实现线路资源的节约 3 系统设计组网示意 某市监控系统建设方案 第 18 页 共 58 页 上图是整个平安工程的效果图 详细描绘了各个结构之间的位置和联系 中心放置了监控 服务器 存储 核心交换机 电视墙服务器等必要设备 还有视讯 智能业务 联动设备等将来 预扩展的设备 中心拥有最高权限 可以统一管理整个系统的网络 存储 监控等资源 前端 接入采用 EPON 技术 可以利用一根光纤介入前端多个资源点 并在中心统一管理和调配 而 且可以根据前端的不同需求增加卡口 报警 广播系统 建设成一个完整的城市安防体系 二 期工程的平台与一期的系统互通 这样的话整个系统将是一个合理的扩充和延伸 某市监控系统建设方案 第 19 页 共 58 页 4 系统功能特点 4 1创新的双流分离设计 根据工程实际需求本监控方案根据网络监控中对实时流和存储流的需求差 异 创新性的在全系列视频编码器产品中采用了实时流和存储流分别输出的双 流设计 其中实时流支持单 组播 存储流支持 iSCSI 标准的单播流 编码器 到 IP SAN 盘阵间实现端到端连接 既满足实时流低延时 大收敛比的访问需 求 又满足了存储流高可靠性 海量 分布式存储的需求 避免了传统方案媒 体服务器转发存储流的瓶颈问题 优化了系统的整体并发处理性能 4 2高清晰的图像质量 本监控方案采用最新的专业图像技术 可提供 FULL D1 高清晰图像分辨率 支持 MPEG2 MPEG4 H 264 编码格式 其中 H 264 支持其最高的 MainProfile 标准 编码带宽最高可达 4M H 264 8M MPEG2 尤其是在高 动态图像监控场合 可以为用户提供广播级的高清图像质量 同时专网方案下 通过组播优化等网络技术 使得具备低于 300 毫秒的实时性能 满足平安城市 动态治安视频监控的要求 4 3专业可靠的海量存储 高可靠的数据存储设备 具备专业级的高可靠性 RAID 5 技术 磁盘热备 技术 确保重要数据不丢失 高效的数据检索技术和数据管理 直接采用块方式进行视频数据的读写 保证写入 查询 读取等各种操作的高效 同时具备最佳的系统稳定性 存储资源利用率高 可动态调解 IP SAN 存储资源 提高资源利用率 可 实现存储空间的运营 存储空间可无限扩展 确保海量视频信息的真实还原 数据存储管理上的安全保障 基与 IP SAN 技术的 NVR Network Video Recorder 可实现分布部署 也可实现集中部署 同时可实现集中管理 某市监控系统建设方案 第 20 页 共 58 页 可以在监控系统中任意布置存储设备 在以较低的代价实现异地存储 实 现内防内控 通过专利技术提高安全性并且不损失性能 视频编码设备直接写入存储 方案 编码设备支持 iSCSI 协议 裸数据方式直接写入盘阵 裸数据同时支持 windows 文件系统和 LINUX 文件系统读取 具备很好的 兼容性 管理服务器可通过特殊技术手段在数据写入过程中实施监控数据写入过程 可完成视频数据实施刷新 和存储装态实施监控 优点 端到端的直接写入 工作稳定可靠控系统 存储设备可以任意布置 特别是系统扩展 视频编码设备码率变化后对系统压力影响小 裸数据写入 系统资源开销少 4 4智能便利的管理维护 将 IP 网管及业务控制平台的技术应用至 IP 监控系统 彻底改变传统监控 只能依靠人工进行系统管理和维护的局面 实现编解码 存储 网络传输和业 务软件 服务器 四大平台的统一管理 支持分级分域的管理 灵活的用户权 限管理 自动的设备批量配置 全网设备的统一拓扑视图 拓扑自动发现管理 全网设备状态管理 故障自动告警及定位管理和 GIS 地图功能 对大量前端编码器管理 管理平台批量下发设备的配置 定期对设备配置 进行巡检 必要时可自动纠正设备配置 新加入的设备自动通知管理平台 对图像存储管理 实时监视所有网络存储 IP SAN 设备工作状态 动态分 配存储空间 禁止非法篡改以保证数据安全 控制访问权限 日志保留所有访 问记录确保图像隐私不被非法获取 故障管理 故障发现并告警 告警灯 声音 Email 短信 故障识别 定 位 并且自动修复 某市监控系统建设方案 第 21 页 共 58 页 4 5灵活丰富的接入方式 支持 Ethernet 以太网 SFP 光纤 EPON 无源光网络 等多种 接入方式 全系列编码器支持双网口 SFP 光纤接口和 EPON 无源光网络接口 方便用户选择组网方案 在城市治安动态监控系统采用 EPON 无源光网络 大 幅减少光纤数量 降低系统综合成本和线路租金 4 6电信级的设备高可靠性 采用电信级器件和制造工艺 充分满足高风险等级场所的高可靠性监控需 求 编码器产品针对室外恶劣环境使用设计 温度范围广 长时间工作范围 0 65 防雷等级达到了正负 4KV 冲击电流 3KA 的通流量要求 静电达到 了正负 8KV 的要求 平均无故障间隔时间 MTBF 500 000 小时 指标远 远高于一般厂商产品 支持醇酸树脂绝缘涂覆保护技术 达到防潮 防霉 防 盐雾侵蚀的 1 级户外防护等级要求 提高产品的可靠性 4 7国际标准的高锲合 设备控制信令完全符合 IETF SIP 标准 会话初始协议 SIP 是公安部 城市监控报警联网系统通用技术要求 推荐信令 可以方便的和其它多媒体 系统互通 图像编码完全符合国际标准 包括 H 264 BaseLine Profile 和 H 264 MainProfile 同时支持 MPEG4 和 MPEG2 国际标准 图像格式标准化 某市监控系统建设方案 第 22 页 共 58 页 完全通过国际通行的第三方公司 Tektronix 测试仪器的严格测试 存储技术完 全符合国际 iSCSI 标准 充分支持端到端的网络视频 IP SAN 存储 通过开放 的 API 业务生成和支持方式标准化 各项标准技术的采用可以最大程度的保 护用户的投资 二 视频编 解码设计与选型 1 前端视频编码器设计与选型 1 1设计要求简述 前端监控点的视频编码器完成监控信号的视音频输入 把模拟的视频 音 频信号 如摄像机 麦克风等视音频源信号 进行数字化和压缩编码 形成 IP 数据包 利用网络传送到指定的目的地址 作为大量前端路面监控点部署设备 视频编码器必须采用高性能设备 使 用采用嵌入式结构设计 稳定可靠 具备工业防护设计 符合社会动态治安监 控系统路面部署的要求 提供强大的图像编码能力 保障高质量的图像效果 支持标准的通信协议和视频编码方式 1 2前端视频编码器选型 系统前端编码器推荐采用 EC1000 系列产品 作为 H3C 推出的新一代视 频监控前端设备 EC1000 系列同时具备视音频接入及编码 网络接入和 iSCSI 存储写入功能 可以完成监控信号的视音频输入 把模拟的视频 音频 信号 如摄像机 麦克风等视音频源信号 进行数字化和压缩编码 形成 IP 数据包 利用网络传送到指定的目的地址 既可以进行实时查看 满足实时监 控的需求 也可以直接基于 iSCSI 写入 IP SAN 存储设备进行信息保存 EC1000 系列采用嵌入式结构设计 结构紧凑 功能强大 同时具备完善 的防护设计 主要定位于对视频图像质量和应用要求较高的专业监控环境 可 广泛应用于政府 公安 机场 地铁等领域的监控应用或安防应用 某市监控系统建设方案 第 23 页 共 58 页 不同于传统的视频编码器设备 EC1000 系列同时支持视频编码 网络接 入 iSCSI 存储写入功能 支持 MPEG 2 MPEG 4 编码技术 编码带宽最高可 以提供 8Mbps 支持 FULL D1 高清晰图像分辨率 为用户提供 DVD 画质的高 清晰图像 可以提供丰富的网络接口和网络协议 具有以太网电口 以太网光 口 EPON 接口等多种网络接口 EC1000 系列支持通过组播方式发送实时流 EC1000 系列支持通过单播或组播方式发送实时流 网络适应性强 内置 iSCSI 存储写入功能 可直接基于 TCP IP iSCSI 协议把视频码流写入到 IP SAN 存储设备 1 3性能特点 1 标准通信信令 支持标准 IETF SIP 协议 会话初始协议 符合公安部 城市监控报警联网系统通用技术要求 2 高清晰度的动态视频质量 同时支持 MPEG 2 MPEG 4 编码标准 提 供 FULL D1 高清晰动态视频图像 编码带宽最高可达 8Mbps 可同时发送两 条视频流 一条用于实时监控 另一条用于 iSCSI 存储 3 丰富的网络接口及特性 可以提供包括 10M 100M 以太网电口 100M SFP 光口以及 EPON 等多种接口 适应多种组网环境 支持 IP 单播 Unicast 组播 Multicast 等传输方式 满足不同网络环境下的灵活组网 4 独特的 EPON 接入功能 EC1000 系列编码器是目前业界唯一能够提 供 EPON 接入能力的监控设备 通过 EPON 技术 多个监控点可共享一根光 纤 可以极大的减少光纤使用量 节省工程投资 5 智能的 iSCSI 存储写入功能 内部集成 iSCSI 模块 可根据预先定制的 存储计划 自动将视频流封装在 IP 报文中 直接写入 IP SAN 存储系统 中间 不需要视频服务器进行转换 既节省了用户在视频服务器上的投资 又简化了 系统架构 使得系统更具备可扩展性 适合于大规模监控 某市监控系统建设方案 第 24 页 共 58 页 6 良好的可管理性和可维护性 支持管理平台对编码器的远程管理和批量 配置 可以远程改变图像制式 亮度 编码图像分辨率 带宽 码流格式等参 数 7 工业防护设计 专门针对室外恶劣环境使用设计 采用工业级元件 温 度范围广 40 75 防雷等级达到了正负 4KV 冲击电流 3KA 的通流 量要求 静电达到了正负 8KV 的要求 平均无故障间隔时间 MTBF 500 000 小时 经过高加速应力试验 Halt 非常适合高要求的城市路面监控 场合 2 视频解码器设计与选型 2 1设计要求简述 视频解码器主要功能是从网络上获取视音频数据流 将数字信号转换还原 为模拟信号 输出到监视器 电视墙 多媒体大屏幕 调音台 功放等模拟视 音频设备 视频解码器作为后端市局 分局 派出所等各级监控中心的视频 音频信 号输出设备 需要具备以下功能 自适应各种视音频编码方式 支持高码流视 频解码能力 设备稳定可靠适合长时间运行 易管理 配置简单 2 2视频解码器设备选型 监控中心使用的视频解码器推荐采用 DC2004 FF 采用嵌入式结构设计 结构紧凑 功能强大 可支持 MPEG 2 MPEG 4 H 264 MJPEG 多种解码 最大可提供 FULL D1 高清晰动态视频图像 解码码流最高可达 8Mbps 具有 以太网电口 以太网光口等网络接口 便于组网 支持以 IP 组播的方式接收音 视频流 可节省网络带宽 支持以单播方式接收音视频流 满足单播网络环境 下的组网 某市监控系统建设方案 第 25 页 共 58 页 2 3产品特点 1 标准通信信令 支持标准 IETF SIP 协议 会话初始协议 符合公安部 城市监控报警联网系统通用技术要求 2 高清晰度的动态视频质量 DC2004 FF 同时支持 MPEG 2 MPEG 4 H 264 MJPEG 多种编码标准 提供 FULL D1 高清晰动态视频图像 解码带 宽最高可达 8Mbps 3 丰富的网络接口及特性 可以提供包括多种接口 适应多种组网环境 支持以 IP 组播的方式接收视频流 可有效减少对 IP 带宽的消耗和减少实时流 的时延 支持以单播方式接收音视频流 满足单播网络环境下的组网 4 良好的可管理性和可维护性 支持远程配置和管理 可以远程改变图像 制式 亮度 编码图像分辨率 带宽 码流格式等参数 便于于远程管理及维 护 三 监控点的接入设计 由于监控点多且分散 如采用星形的连接 则需要铺设多条光缆 工程量 巨大 且每条线路带宽也得不到有效利用 存在巨大的线路资源浪费 如钟山 大道 监控点沿街道分布 光纤铺设施工费用昂贵 若多租用一根光纤 则后 期费用将增加很多 光纤资源及其宝贵 因此 我们建议各监控点采用 EPON Ethernet over PON 技术 根据监控点的分布情况 由各分局引出若 干条光纤 通过无源分光器 以树形的结构延伸到各监控点 某市监控系统建设方案 第 26 页 共 58 页 摄摄像像机机 EC 编编码码器器 重要单位 可视110自动联网报警 报报警警 主主机机 布布撤撤防防 键键盘盘 红红外外 求求助助 分光器电话线 城城市市卡卡口口 全全景景球球机机 闪光灯 智能识别 工业相机 城城市市卡卡口口 地感线圈 ONU ET204 EC 编编码码器器 分光器 红红外外 EC 编编码码器器 摄摄像像机机 LED信信息息 发发布布终终端端 有有源源音音箱箱 前前端端监监控控点点 信信息息发发布布 分光器 采用 EPON 的组网方式 可以极大的节省主干线路光纤资源 且每个监控 点到交换机都为独享带宽 根据每路摄像头的码流要求 并考虑将来的扩展 我们建议每路带宽设计为 10Mbps 即每个 EPON 树能最大支持 100 路的枝节 点 EPON 中使用单芯光纤 在一根芯上转送上下行两个波 上行波长 1310nm 下行波长 1490nm 另外还可以在这个芯上下行叠加 1550nm 的波 长 EPON 系统由 OLT Optical Line Terminal ONU Optical Network Unit POS Passive Optical Splitter 组成 OLT 放在分局机房 为 S75E 上的多块 OLT 插卡 ONU 放在前端视频监控点附近或内置在编码器上 对于前端监控摄像头 较为聚集的位置 采用单独的 ONU 设备 一端连接 EPON 光纤 另一端通过 双绞线连接编码器 对于其他较为分散的监控点 则采用编码器内置 ONU 插 卡的方式 将编码器直接连入 EPON 网络 POS 无源光纤分支器 是一个连接 OLT 和 ONU 的无源设备 它不需要 电源 可以置于相对宽松的环境中 它的功能是分发下行数据 并集中上行数 据 POS 可以防止在主干光纤 对于有些分布非常偏僻的监控点 科技结合光纤直连各分局 面可以继续转发报文 做到不中断转发 某市监控系统建设方案 第 27 页 共 58 页 四 数字视频存储技术方案设计 1 需求分析以及建设目标 存储平台具体要求如下 1 要求监控控制平台的数据库在纪录图像信息的同时 还应纪录与图像 信息相关的检索信息 入设备 通道 时间 报警信息等 平台应能存储音频 信息并保持 15 天 对于需要长期保存的信息可配置专用存储设备备份 2 图像存储设备满足采用 H 264 或 MPEG 4 2 视频编码格式进行图像 存储 跟进需要扩展 G 711 G 723 G 729 等音频编解码器标准实现音频同步 存储 在 AVS 系列标准成熟并且证明适用于监控领域后 宜优先考虑采用 AVS 标准 3 具有足够的扩展空间 存储的图像数据应保证具有 4CIF 704 576 以上的图像分辨率 4 监控图像存储时间不小于 30 天 经过复合后的报警图像应按相应的 报警处置规范做长期的保存 5 应考虑对录像文件的采取防篡改或完整性检查措施 支持按图像来源 纪录时间 报警事件类别等多种方式对存储的图像数据进行检索 支持多用户 同时并发访问同一数据源 6 支持图像纪录 网络回放的双工 双码流或多码流模式 7 设备管理 要求平台内的存储系统 在同一的管理平台下 实现对所 有存储软硬件资源的配置及查询 系统性能的实时监视 系统设备的故障报警 监视 故障诊断 及定位分析 报警日志的创建及维护等 8 安全认证 验证用户的访问权限和优先级 监测和纪录用户进行的访 问和操作等 验证接入设备的合法性 并注册合法设备 某市监控系统建设方案 第 28 页 共 58 页 2 存储技术架构分析 基于 IP SAN 技术架构的 NVR 解决方案 海量集中存储存储架构分为以下三种 DAS NAS SAN IP or FC SAN DAS Direct Attached Storage 直接外挂存储 通过 SCSI Small Computer System Interface 小型计算机系统接口 等 I O 总线连接存储设备和应用服务器的存储架构 该存储设备由应用服务器独享 SAN Storage Area Network 存储区域网络 通过网络方式连接存储 设备和应用服务器的存储构架 对外提供块 block 级的存储数据共享 这个 网络专用于主机和存储设备之间的互访 数据可以通过 SAN 在多个服务器和多 个存储设备之间高速传输 NAS Network Attached Storage 网络附加存储 一种文件共享服务 由专用的服务器通过专有文件系统管理存储空间 对 外通过 NFS Network File System 网络文件系统 或者 CIFS Common Internet File Service 公共因特网文件服务 等文件共享协议提供文件级的访 问功能 NAS 支持不同的操作系统共享同一个文件 SAN Storage Area Storage 存储区域网 在流媒体应用的系统架构及扩展上 SAN 及 NAS 系统优于 DAS 系统 SAN Storage Area Storage 存储区域网 是一个高效的子网 今天 构建存域网 SAN 的方式一般有两种 一种是用传统的 Fibre Channel 协议 叫 做 FC SAN 目前主要工作在 2Gbps 速率上 2006 年将逐步升级到 4Gbps 另一种是在以太网基础上 使用基于 TCP IP 的 iSCSI 协议 叫做 IP SAN 目 前主要工作在 1Gbps 速率 2007 年将全面升级到 10Gbps IP SAN 并不需要 使用专门的 iSCSI 交换机 服务器端和存储端的软件或硬件协议将 SCSI 指令 打包装入 TCP IP 包 普通的以太网交换机即可传