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MegaEyes网络图像管理系统技术蓝皮书北京互信互通信息技术有限公司2010年11月23日目 录1.系统概述41.1.背景41.2.系统特点52.系统原理63.系统架构84.系统功能94.1.中心管理服务器模块94.2.接入服务器模块114.3.分发服务器模块124.4.存储服务器模块124.5.数据库模块134.6.终端设备134.6.1.前端134.6.2.客户端企业管理客户端 管理客户端164.7.网管模块194.8.智能分析模块214.9.GIS模块265.版本的升级及支持的协议295.1.前端版本的升级295.2.接入、分发、存储版本的升级305.3.中心及数据库的升级305.4.支持的协议306.环境要求及系统软硬件配置316.1.机房环境316.2.网络环境316.3.软件要求316.3.1.中心服务器316.3.2.接入服务器316.3.3.分发服务器316.3.4.存储服务器326.4.硬件要求326.4.1.中心服务器326.4.2.接入服务器326.4.3.分发服务器326.4.4.存储服务器327.性能要求337.1.中心服务平台性能337.1.1.主要模块双机热备337.1.2.界面友好性337.1.3.存贮子系统的处理能力337.2.压力和并发性能337.2.1.客户认证系统处理能力337.2.2.客户认证系统并发处理能力347.2.3.分发子系统转发能力347.2.4.分发子系统并发处理能力347.2.5.录像单元最大回放数347.3.延时347.3.1.认证子系统处理延时347.3.2.控制子系统处理延时347.3.3 网络录像回放响应延时348.注释351. 系统概述1.1. 背景随着网络数字视频监控技术的飞速发展，成千上万的传感器和摄像头分布于各个角落，随时捕捉着令人感兴趣的事件并传回现场视频图像及音频文件，这就是网络数字视频监控系统为我们描绘的景象。更大的规模，更广的分布，更高的智能，随着 IT技术的引入，一切都成为可能。u 视频监控产品在市场和技术方面的发展状况自2000年以来，视频监控产品在市场和技术两个方面都呈现快速发展。在市场方面，多种因素刺激了需求，其中包括：产品售价的快速下降，新技术的不断出现，宽带网络的普及，恐怖活动的增加，企业和政府部门对业务管理的要求的提高，网络化的远程视频监控已经渗透到教育、政府、娱乐场所、医院、酒店、运动场馆、城市治安等多种领域，等等。在网络视频技术的不断发展，数字化使得IT技术得以迅速应用于传统的监控系统。信息技术正在给视频监控带来翻天覆地的变化。u 视频监控产品的发展史及全球眼的产生视频监控产品从上个世纪70年代到现在大致可以分为四个阶段，上个世纪70年代开始流行的闭路电视系统CCTV（Closed Circuit Television）是第一代，90年代开始普及的硬盘录像机系统DVR（Digital Video Recorder）是第二代，本世纪开始普及的数字视频监控系统DVS（Digital Video Surveillance）是第三代，第四代是大规模数字视频监控系统LDVS（Large-scale DVS）。MegaEyes网络图像管理系统(简称全球眼)就是大规模数字视频监控系统。u 各阶段视频监控产品的不同之处CCTV与DVR的主要区别是视频的存储设备，前者是用磁带，后者用硬盘。数字视频监控DVS的概念比较模糊，很多厂商号称自己的产品是数字的，其实，只是部分数字化。从视频信号的采集，到传输、处理、存储和展现等，数字化可以体现在各个环节。传统的DVR仅仅实现了存储的数字化。典型的DVS是现在比较普遍的网络摄像机，又称为IP摄像机。随着视频监控系统的规模不断扩大，摄像头从几十个增加到几百、几千，甚至上万个，由此带来了许多新的需求和问题。大规模数字视频监控LDVS将满足这种新的需求。1.2. 系统特点全球眼提供了视频监控业务所需要的功能，包括实时视频浏览、录像回放、语音对讲、报警联动等，适用于企业和个人家庭的应用。与传统的视频监控系统不同，全球眼是一个运营级的系统，适合运营商（如中国电信）的业务。具体的特性包括：1) 可管理、可运营提供了运营系统所需要的业务支撑功能（BSS）和运营支撑功能（OSS）。2) 网络化的资源共享作为一个基于互联网的系统，全球眼利用无处不在的宽带网络将分散、独立的图像采集点进行联网，实现跨区域的统一监控、统一存储、统一管理、资源共享。3) 平滑扩容作为一个分布式系统，全球眼支持互联网上的大规模视频应用，并且具有良好的规模缩放性。4) 开放性支持标准、开放的接口和协议，易于集成不同厂家的产品，易于功能定制。2. 系统原理整个系统由一个以上的中心管理平台进行管理，摄像头和视频终端都是通过Internet连接起来的。用户开通视频业务后，先在需要监看的领域安装前端，如：摄像头，一体化摄像机等。管理员建立好有关前端信息，待前端注册成功后，前端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后，将编码后的视频数据通过宽带网络发送到客户端。有权限的用户就可以通过互联网，在网上观看监看领域的情况和聆听监看领域的声音，并随时随地享受故障和报警的短信服务。一个人可以同时看多个监视器的图像，多人也可以同时看一个监视器的图像。如图1所示。图1全球眼系统由终端设备、网络设备两个部分组成。网络设备就是一组服务器，是为终端设备提供服务的。1) 终端设备终端设备包括PC客户端、视频服务器、手机、报警箱、PDA、操纵杆等采集、操纵和浏览设备。2) 网络设备接入服务器是一个中心通信枢纽，连接了所有终端设备和网络设备，主要起到注册和定位的作用。终端设备通过接入服务器注册，成为在线设备，所有的终端设备，以及分发和存储等网络设备都必须在接入服务器注册，成为在线设备。在线设备之间通常在接入服务器的协助下进行通讯。通过客户端可以进行视频监控业务操作。如：实时视频浏览、录像回放、语音对讲、报警联动等。中心管理服务器主要起到AAA服务和设备管理的作用。AAA服务提供了认证、授权和记账服务。分发服务器：平常用户访问的合法图像，都是直接来自于前端视频服务器，保证了现场图像的实时性；但是在大量用户同时访问某个热点前端图像的情况下，前端服务器压力就非常大，网络带宽也有限制，这样可能无法保证所有用户的正常连接、观看图像。分发服务器就解决了这一难题。分发服务器的工作原理：多个用户请求同一路视频时，分发从前端取得视频流，将一路视频分发出多路，传送给客户端。存储服务器：大量的音视频文件和图像文件需要存储，为了管理的方便，系统中用存储服务器来解决海量存储或满足存储设备的需要。3. 系统架构全球眼的系统结构支持分布式系统架构和集中式系统架构。分布式架构有基本分布式架构，单域，多域等；集中式架构有跨域的服务（网管系统）和跨域的服务（认证中心）等。举例如下：1) 基本分布式架构 图22) 跨域的服务（网管系统） 图34. 系统功能4.1. 中心管理服务器模块 中心管理服务器主要有两种服务：中心管理服务和AAA服务。中心管理服务是业务系统的核心，主要功能包括：用户管理、设备管理、日志管理、业务管理。主要完成业务管理、用户和设备管理等功能。AAA服务提供了认证、授权和记账服务。1) 强大的设备管理可以把网络图像系统的所有硬件设备纳入中心管理平台来进行管理和参数设置。2) 方便的企业管理提供企业级用户强大的管理功能，包括部门用户管理（用户信息管理，用户账户禁/启用等），部门设备管理（设备分配等），部门用户授权（企业内部可以对用户进行很细致的授权操作），用户当前操作查询，用户日志查询。批量参数设置的支持。批量系统参数设置，有效的提高了可操作性和工作效率。3) 强大的查询功能根据客户的需要，在客户端的许多页面增加了数据查询功能。也包括了在线用户和在线视频的查询。4) 智能故障提示网络故障会导致该系统报告故障信息。用户可以自由选择设备故障是按间隔多长时间通知用户，还是不要通知等。5) 日志管理提供灵活的日志的查询功能。日志管理方面，提供日志导出功能。6) 视频服务器远程管理提供视频服务器或IP视频服务器的远程管理功能。包括远程软件升级、查看版本信息、远程重启、远程设置网络参数等。7) 灵活的授权机制运营商账号可以同时具有设备维护、业务开通和机构管理的权限，并且，用户可见的系统资源是严格按照权限配置的：一个区域的设备维护人员只能查看本区域的设备，其他区域的设备是不可见的；某个企业机构内的企业用户只能查看本机构的资源，其他机构的资源（如摄像头）是不可见的。8) 具有排序、分组和过滤功能的列表的支持利用排序、分组和过滤功能操纵数据列表，有效的提高了工作效率。9) 强大的报表输出将故障日志、用户操作日志，系统重要的数据都可以MS Excel报表的格式输出。10) 灵活的视频分发策略提供灵活的视频分发策略设定，可以支持单摄像头视频分发指定。11) 管理/企业客户端自动升级提供升级管理服务器来管理客户端的更新版本。已经安装的客户端可以自动访问升级服务器下载最新版本升级。12) 统计信息的功能提供了企业设备、分发摄像头、接入摄像头等信息的统计。用户可以查看相应企业下的设备数目。可以查看具体某摄像头用到分发和接入的详细信息。4.2. 接入服务器模块接入服务器是一个中心通信枢纽，连接了所有终端设备和网络设备，主要起到注册和定位的作用。所有的终端设备，以及分发和存储等网络设备都必须在接入服务器注册，成为在线设备。在线设备之间通常在接入服务器的协助下进行通讯。接入服务器提供的服务主要包括：1) 设备注册和定位服务前端采集设备，如视频服务器，必须通过注册服务进行注册，这样，系统才能够访问该设备。一个视频服务器只能使用一个注册服务。定位服务用来查找在线设备，根据设备URI定位物理地址。2) 消息转发服务实现设备之间、跨接入服务器的设备之间和跨域的设备之间的消息转发。通常的消息转发是无状态的，就是说，消息的转发不依赖于接入服务器的状态。但有一些消息转发是依赖于接入服务器状态的。4.3. 分发服务器模块对于多个用户请求同一路视频，可以通过分发服务将一路视频分发出多路，解决大量用户浏览同一路视频时视频服务器的性能和网络带宽限制。可以根据具体需要，分发可能部署在客户监控中心，也可以部署在客户监控点。主要功能：1) 处理来自接入服务器控制命令，并主动连接前端设备取得视频流。2) 接受来自前端设备的视频流，根据调度信息将视频分发到客户端子系统。3) 支持分布式部署和分发的级联。4.4. 存储服务器模块1) 实时视频存储方案录制。2) 历史视频点播。3) 历史视频下载。4) 视频关键帧预览。5) 用户、摄像头磁盘限额。6) 存储磁盘、性能查询。7) 录像文件、图片过期清除。8) 磁盘空间不足自动清除。9) 录像文件、图片FTP查询、下载。4.5. 数据库模块主要功能是保存全球眼系统的数据资源。存储的主要信息有设备信息，日志信息，用户信息，故障信息，报警信息，平台信息和临时的会话信息等。数据库除了存储功能外，还有它自己本身特有的功能特性。 4.6. 终端设备 4.6.1. 前端 用于音视频信息、告警信息、控制信息的获取、缓存、编码、转发以及可能需要存储的所有设备。它包括：摄像机，云台，视频服务器，IP视频服务器，报警输入输出装置，本地数字视频录像机（DVR）等。主要功能：1) 实时音视频浏览功能2) 云台的控制、操作镜头 响应控制台的对云台的一些操作，如：上、下、左、右等，及控制云台的旋转。3) 视频存储视频流可以在前端视频服务器存储，也可以在独立的存储服务器上存储。对于采用DVR 的前端设备，能本地存储视频图像。对于Ipcamera有些支持存储卡的存储，能在本地存储卡上存储视频图像或抓拍照片。4) 报警设置报警器监测的启动、停止，报警器输出的控制。能支持红外线侦测器、应急铃、烟雾报警器、可燃气体报警器以及视频移动等报警方式。5) 视频参数的设置及修改。包括帧率,码流, 图像格式，图像量化系数,图像分辨率,亮度,对比度,饱和度,色调,OSD、LOGO.6) 双向语音可以支持双向语音功能：连接中心服务平台并接收中心服务平台语音呼叫。7) 自检和维护包括定时机器重起、视频丢失、前端磁盘空间不足、存储磁盘坏了报警、前端磁盘空间查看、前端软件自动升级、前端定期同步中心时间。8) 不同网络环境的支持。支持LAN/ADSL，ADSL断线重连，支持动态IP地址。 9) 可扩展的能力。可以接入不同的视频来源，不同的视频编码格式。不同的解码器，报警器，矩阵。10) 前端支持存储管理11) 前端支持照片抓拍12) 注册和心跳的处理13) 现场串口数据采集、跟踪抓拍、图像识别等等14) 满足系统管理功能，如存储和分发4.6.2. 客户端企业管理客户端1) 显示相应区域内能提供服务的摄像头，选择后浏览视频。2) 对接收的视频流进行解码播放。3) 支持回放录像，本地录像，历史视频浏览等。4) 接收报警信息并联动。5) 提供权限设置用户/用户组可访问的设备的列表信息维护用户/用户组相应的控制操作权限设置界面6) 提供多级区域、机构的设置界面7) 提供系统设备（如前端）参数设置等操作界面。8) 提供显示系统的控制界面，如设定显示墙上监视器显示指定的实时或历史图像数据。9) 提供报警信息查询和浏览窗口10) 显示墙：支持大量监视器的显示，根据中心控制指令，提供实时图像播放和历史图像回放，支持监视器分组，同一组按照同一显示策略执行，支持多实时视频流周期性交替显示策略。具备策略持久性，重启后，仍然能够按照上次显示策略自动执行。11) 云镜控制提供云台和镜头控制功能，镜头控制功能如：自动光圈调节，自动对焦，变焦范围12) 报警功能提供可以检查前端设备是否具有报警功能或能支持外接报警箱13) 码流控制范围及清晰度功能14) 移动侦测能够侦测出图像中的移动物体15) 音频对讲与音频广播16) 预案管理 管理客户端1) 认证功能用户使用监控平台提供的各项业务服务的时候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，可以使用网络视频监控平台提供的服务。认证系统功能应可灵活扩展，满足新业务或新业务模式。2) 运营商分区域管理不同区域（省会，地区）的运营商共享一个网络图像系统平台，但他们都有独立的数据管理视图。互相不会干扰。满足省平台下不同区域运营商分公司独立的业务运营管理模式。3) 强大的设备管理可以把网络图像系统的所有硬件设备纳入中心管理平台来进行管理和参数设置。可以对设备进行增加、修改、删除、查询、启/停用等功能。4) 方便的企业管理提供企业级用户强大的管理功能，包括部门用户管理（用户信息管理，用户账户禁/启用等），部门设备管理（设备分配等），部门用户授权（企业内部可以对用户进行很细致的授权操作），用户当前操作查询，用户日志查询。批量参数设置的支持。批量系统参数设置，有效的提高了可操作性和工作效率。5) 强大的查询功能根据客户的需要，在客户端的许多页面增加了数据查询功能。也包括了在线用户和在线视频的查询。6) 智能故障提示网络故障会导致该系统报告故障信息。用户可以自由选择设备故障是按间隔多长时间通知用户，还是不要通知等。7) 日志管理提供灵活的日志的查询功能。日志管理方面，提供日志导出功能。8) 视频服务器远程管理提供视频服务器或IP视频服务器的远程管理功能。包括远程软件升级、查看版本信息、远程重启、远程设置网络参数等。9) 灵活的授权机制（权限管理）运营商账号可以同时具有设备维护、业务开通和机构管理的权限，并且，用户可见的系统资源是严格按照权限配置的：一个区域的设备维护人员只能查看本区域的设备，其他区域的设备是不可见的；某个企业机构内的企业用户只能查看本机构的资源，其他机构的资源（如摄像头）是不可见的。10) 具有排序、分组和过滤功能的列表的支持利用排序、分组和过滤功能操纵数据列表，有效的提高了工作效率。11) 强大的报表输出将故障日志、用户操作日志，系统重要的数据都可以MS Excel报表的格式输出。12) 灵活的视频分发策略提供灵活的视频分发策略设定，可以支持单摄像头视频分发指定。13) 管理/企业客户端自动升级提供升级管理服务器来管理客户端的更新版本。已经安装的客户端可以自动访问升级服务器下载最新版本升级。14) 远程平台的管理提供了平台互连的功能，如A平台可以对B平台中的设备在授权范围内进行操作。15) 统计信息的功能提供了企业设备、分发摄像头、接入摄像头等信息的统计。用户可以查看相应企业下的设备数目。可以查看具体某摄像头用到分发和接入的详细信息。16) 计费功能通过处理网络视频监控用户使用网络视频监控服务产生的使用记录，并根据网络视频监控业务的资费标准和计费规则，由用户归属区域的区域中心进行计费工作。对需要计费的网络视频监控业务计费原始数据进行分拣、纠错、计价处理，形成计费数据，完成对计费原始数据的批价4.7. 网管模块4.7.1视图管理 提供直观的图形界面，简化的鼠标点击操作方式，通过一个管理界面，统一管理多种设备（中心服务器，接入服务器，存储服务器，分发服务器，PU组等）。4.7.2资源管理资源管理包括： PU组查询 数据刷新 分配区域 历史数据配置4.7.3安全管理安全管理功能包括： 区域管理 用户管理 修改密码功能4.7.4告警管理告警管理包括： 设备完好率统计 实时告警显示 告警导出 当前告警查询 历史告警查询 告警过滤 4.7.5性能管理 用来监控各种设备的性能指标的，分为当前性能数据，历史性能数据，性能统计以及设备性能数据报表四部分。性能指标主要包含：主机信息，配置信息，状态信息和性能参数四个方面 性能管理主要包括当前性能数据，历史性能数据，性能统计，性能报表功能 4.8. 智能分析模块4.8.1智能行为分析模块应用功能 图像行为分析系统人员徘徊人员聚集非法攀爬人员逗留可疑物体区域限制设备保护4.8.2应用优势 预防各种异常行为（跑动、徘徊、攀爬、聚集等） 减少人力的投入、减少值班人员的劳动强度 预警性的智能监控技术，将会改进监控管理模式和提升管理水平 保护原有投资4.8.3人脸识别集监控系统、人体跟踪系统、人脸识别系统于一身的综合安全防护系统4.8.4功能特点 模块化设计，具有人车移动侦测模块、停留物体侦测模块、警戒线模块、行进方向侦测模块、流量侦测模块、跟踪模块、人脸侦测模块 人形识别、头部定位、人脸识别、自动跟踪 每支摄像机可侦测八个运动体、并具有人脸识别功能 识别时间：0.01s；错误接收率0.015%；错误拒绝率2人员徘徊少数人聚集4.8.8人群密度侦测50%4.8.9计数侦测4.8.10图像案例Camera 1在跨水平点发现汽车Camera 3Camera 2有人进入桥底 智能摄像机Camera 1进入禁区白天Camera 4闯入发现晚上Camera 2发现徘徊和怀疑的物体Camera 1发现在停车场徘徊的人4.9. GIS模块4.9.1 GIS模块界面图4.9.2用户自定义位置列表功能 4.9.3播放实时、历史视频 4.9.4图层管理 4.9.5模糊查询 4.9.6同时播放多路视频 图中蓝色多边形用来选中要同时播放的多路视频，只能同时播放4路 4.9.7地图的局部放大图中红色方框，表示用户选中的要局部放大的位置4.9.8小地图功能 小地图是对应大地图的缩小，选中小地图的某位置显示大地图的位置 。4.9.9报警功能 有报警信息时，摄像头闪烁，并自动跳转到用户可视范围内。 5. 版本的升级及支持的协议5.1. 前端版本的升级前端的升级主要有以下几种方式：1）可以在前端用串口升级，在配置前用PC机的RS-232串口与视频服务器的RS-232串口进行直连。或者用它的配置界面来升级。2）在管理客户端的摄像头属性的自动更新和协议升级管理这两处可以升级。5.2. 接入、分发、存储版本的升级 可以通过直接安装来完成。安装好，修改相关配置，重新启动服务。5.3. 中心及数据库的升级更新相关部署文件，重新启动服务。5.4. 支持的协议主要用到的协议如下图所示：图46. 环境要求及系统软硬件配置6.1. 机房环境电源：220V交流稳压电源所用连线：标准1000M网线布线规则：按各地机房本地规则和具体工程要求温度：运行温度应保持在10 C-25 C之间湿度：湿度要控制在10%-90%范围内灰尘：按各地机房本地规则要求6.2. 网络环境u 网络协议：TCP/IP，u 网络设置：中心服务器分配IP地址，网关，子网掩码6.3. 软件要求6.3.1. 中心服务器u 操作系统：RedHat Linux AS 3.0/AS4u 应用服务器软件：Jboss3.2.7u Java语言开发工具包：jdk-1_5_0_07-linux-i586.binu 数据库服务器：Oracle9i 6.3.2. 接入服务器u 操作系统：RedHat Linux AS3.0/ AS4 32 / AS4 64u C/C+运行库环境：glibc-2.3.2，ACE, curl, boost等6.3.3. 分发服务器u 操作系统：Red Linux as3 / as4 32 /as4 64 u C/C+运行库环境6.3.4. 存储服务器u 操作系统：Red Linux as3 / as4 32 /as4 64 6.4. 硬件要求6.4.1. 中心服务器u CPU类型：Intel (R) Xeon(TM) CPU3.0及其更高性能的兼容系列u 内存容量：剩余内存要达2G以上u 硬盘容量：剩余硬盘容量要达10G以上u 网卡类型：1000M网卡6.4.2. 接入服务器u CPU类型：Intel及其兼容系列CPUu 内存容量：剩余内存要达1G以上u 硬盘容量：剩余硬盘容量要达100M以上u 网卡类型：1000M网卡6.4.3. 分发服务器u 分发服务器。2G内存，双CPU。u 服务器中的一般网络硬件（如100