视频监控系统设计方案

.视频监控系统设计方案摘要：生产经营管理的高效性、 实时性直接影响到企业的生产效益和成本控制。当前，工厂的建设、管理正向着信息化、智能化的方向发展。通过在企业内 部安装一整套局域网上的网络视频监控系统，安全生产人员可实时监控各个设备的运行状况， 安保人员可实时监控厂区的出入口、道路、重点建筑等重要场所的人员流动情况， 企业相关部门的领导也可以在办公室随时监控整个企业的运作情况。一、工程说明1.1 工程需求分析根据用户的实际要求和现代监控系统的特点对本项目的需求进行了认真的分析。1. 防范目的通过安装在工厂辖区的摄像机，可以对现场的人员、 车辆及设备的工作情况进行实时监视， 监控室能够及时观察到现场的情况，并能够将相关图像进行实时的录像。在充分保证客人及业主隐私的基础上，加强工厂的安全保卫工作，同时提高工作效率，实现科学的管理。2. 布防要求根据现场的实际情况加以安装，以便最能有效地监控现场图像，不留死角。3. 安全可靠性为使整个监控系统充分发挥其安全防范的作用，应从以下几个方面确保系统安全可靠：前端设备品质必须高度可靠，尽量选用性价比高的名牌产品，同时充分考虑到特殊且恶劣的环境因素对设备的影响。必须按照国家标准及工艺要求进行施工。控制系统应采用可靠性高、功能全的产品严格的管理制度，规范的操作。操作简便。具有一定的扩容和升级能力。,.二、方案设计的原则和思想2.1 系统应具有的特性2.1.1 先进性当今科学技术发展迅速，若花巨资建成一个几年之内就要淘汰的落后系统， 不仅是一种极大的浪费， 而且将严重影响工厂的声誉。 所以设计方案首先就要确保设计技术和应用技术的先进性，同时也要保证整个系统的最佳性能价格比。2.1.2 灵活性和兼容性随着科学技术的发展， 不可能保证一个系统永远处于领先地位。为此在设计方案时， 必须考虑到系统升级扩容的灵活性和兼容性，这就需要采用模块化、 开放式、集散型、分布式的控制系统。使得不改变原有设备，在不损失前期投资的情况下，就能方便的升级和扩容，确保系统不过时。2.1.3 经济实用性先进性与经济性往往会产生矛盾，这就需要在制定总体设计方案时：一、要选择性能价格比最佳的产品和系统。高科技现代化时代， 经济性衡量的唯一标准是性能价格比，既不是单纯性能，也不是单纯的价格，若不顾性能， 而单纯追求价格， 势必会陷入不正当的价格竞争战。那么系统事故所造成损失和影响用经济是补偿不了的。二、善于充分利用软件来实现系统功能，尽可能减少硬件开支， 达到降低系统总成本的目的。三、充分了解其它子系统的功能，并与之进行有机结合，避免功能重复。 四、要善于从实际出发，突出实用功能，去掉“华而不实”的无用功能，降低总体投资，求得先进性与经济性的完美统一。2.1.4 可靠性可靠性是系统设计中的关键， 不可靠的系统不仅根本谈不上什么先进性， 而且由于系统的瘫痪导致重大的损失会给用户带来巨大的负担和耗费。 为此总体方案的设计和产品的选用时：一、既要考虑技术的先进性，又要考虑技术的成熟性。二、采取集散型分布式控制方式， 从系统设计结构形式和控制方式的角度来提高系统总体的可靠性，从而达到先进性和可靠性的完美统一。三、尽可能减少硬件数量和硬件连接，充分依靠软件功能来提高系统的可靠性。四、遵循严格科学的施工规范，为各子系统的连接，架设可靠的神经中枢，从而为系统的总体可靠性打下最坚实的基础。同时我们的系统设计兼顾了系统功能的全面性及操作的简易性。当有紧急情况发生时，系统能自动作出迅速、准确的反映。2.1.5 操作和维护的方便性21 世纪是知识经济时代，人力成本的价值在大幅度增加，系统设计如何做到操作和维护更方便， 对于提高工作效率， 降低人力成本和降低维护成本，提高系统总体性能价格比是极其重要的环节。2.2 设计依据民用闭路监视电视系统工程技术规范gb50198-94中华人民共和国公共安全行业标准ga/t70-94工业电视系统工程设计规范gbj115-87安全防范工程程序与要求ga/t75-94工业企业通信设计规范gbj42-81建筑电气安装工程质量检验评定标准gbj303-88中国电器装置安装工程施工及验收规范gbj232-82工业自动化仪表工程施工及验收规范fbj93-86电气装置安装工程施工及验收规范gbj232-90、92民用建筑电气设计规范jgj/t16-92、ga/t74-94三、系统方案设计该厂区生产车间安装安防监控系统的主要目的是：实现生产车间区域的安全生产。主要安装区域为厂区内的公共道路、2 个生产车间、 2 个宿舍楼、 1 个锅炉房、 1 个办公楼、 1 个食堂楼。相对重要的区域为：车间的生产流水线生产设备间内的监控、锅炉房内设备的监控。次重要区域为：厂区内的公共道路、办公楼内的过道、宿舍楼内的过道、食堂楼的就餐区域。为确保车间的安全生产，需要对重要区域 (即车间充填室的生产线)进行全方位无死角的监控，并其它公共区域进行巡航扫描。对于次重要区域则进行巡航扫描。二、需求分析工厂视频监控系统的初步设计方案要满足现有资源和网络需求的性能;前端监控子系统、 监控中心视频管理系统的建设均满足公安部关于开展城市报警与监控技术系统建设工作的意见 的性能要求， 力求系统稳定运行、 数据存储可靠， 视频数据定期归档。 根据政府部门要求和企业内部安全生产管理相关需求，并根据国家有关标准， 结合工厂视频监控需求制定出网络视频监控系统功能实现以下目标：1) 信息采集功能。前端监控系统采集视频并按照传输要求进行压缩、编码处理，转换成能够通过接入网关，满足在数字交换网上传输的信息格式。2) 信息传输功能。对经过压缩、编码处理的视频信息，按照工作流程在工厂专网中进行传输， 根据安全管理权限， 构成各级传输网络系统。 同时能够满足监控系统管理需要，传输至上级系统并存储信息。3) 信息处理功能。各级系统对接收到的视频信息等，按信息含意和归属进行处理，对调用的存储信息进行处理。4) 信息存储和备份功能。 监控中心服务器对视频信息、系统日志， 均应存储 ;存储和备份的历史数据信息，可在网络系统中依据权限回放。5) 系统控制功能。依据授权将网络用户发出的控制命令传送到前端系统， 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。三、设计思路网络视频监控系统的建设将保证厂区各个职能部门人员对职责范围许可内的视频信息情况及时、准确的了解、掌握，监控系统实现系统化、科学化、现代化地统一管理， 切实满足公安行业对于图像系统的管理和业务需求等要求进行该工程建设。 系统依托网络， 建成覆盖整个厂区的网络视频监控系统，初步统计在生产线上及厂房内公共道路等部位架设监控点。设计方案充分考虑后期的扩容、管理变更等可能的建设要求， 并遵循技术先进性、 架构合理性、统一的技术标准、经济性、实用性、规范性、可维护性、可管理性、安全性、开放性等原则。本次设计思路如下：1、采用服务器集群结构，实现 “大容量、多画面处理、实时录像和回放、联网远程监控 ”的目标。2、便于以后用户的安装、操作和今后的维护便利。3、考虑了各种兼容要求和扩容要求：包括现有数字设备的接入、控制及监控点后期扩容、 系统规模扩容、 临时授权用户远程监控等各种可能扩容方式下对现有网络的兼容和便利性，设计的系统能够满足兼容和平滑扩展的要求。4、系统设计对网络传输路由具有良好的适应性，可以在局域网、广域网、城域网、无线网络等各种方式下运行。根据网络资源的情况， 在不同的网络带宽下可以灵活设置编码格式，获得不同的图像质量。5、本次设计的系统是标准和开放的，系统软件全部采用通用的主流标准;如系统采用标准的tcp/ip 协议、接口标准通用等 ;适合生产厂区安保系统各个标准子系统的集成。6、系统考虑了操作冗余、数据安全和远程鉴权等技术手段，保障系统安全运行和不受外部入侵，完善的身份认证能力，保证系统稳定运行。7、方案采取实用的原则，不追求高端设备的堆砌，而是本着实用的原则进行科学的配置建议，以求达到最大的技术性价比。四、网络视频监控架构随着科学技术的飞速发展， 特别是计算机和通信手段的不断发展进步，高科技手段已深入了各个领域：工业控制自动化、办公自动化、楼宇自控、智能建筑 等已遍地开花， 数字化技术已渗透到社会生活的每一个角落，传统的模拟监控系统也面临着数字化的发展，应该说数字化是视频监控的发展方向。数字化网络视频监控系统的原理是充分利用了当前的数字视频压缩技术将模拟视频信号经数字压缩转换成为一种可以在基于 tcp/ip 网络上传输的特殊数据流，利用当前发达的网络技术实现远程的图像监控。 因此其核心是视频图像的压缩和网络传输。由于数字化视频技术是一种发展中的全新技术， 因此从技术上不仅仅受到图像压缩方式的影响， 同时还要受到计算机信息处理方式、网络传输设备等多方面的影响。在当前的监控系统中，数字化的解决方案多种多样，有以基于dvr 数字化控制器的解决方案， 以视频网络服务器和综合视频管理平台为核心的解决方案。通常以 dvr 为核心的数字化解决方案局限于dvr 容量以及当前计算机硬件及软件的信息处理能力， 多使用于中小型系统。 而对于前端设备分布广、 控制用户多的大型监控系统， 多以视频网络服务器和视频管理平台为核心的数字化解决方案。数字网络综合监控系统的关键设备是网络摄像机和平台化监控系统软件。本项目采用网络摄像机及网络视频管理平台软件搭建系统。根据生产厂区网络视频监控系统要求， 结合实际情况， 所有视频的传输、 切换主要是由宽动态高速网络球机、高清网络摄像机及网络视频监控管理平台软件来完成。图一：网络视频监控系统结构图从图中可以看出所有的前端摄像机图像输出后直接连入视频网络服务器转换成视频压缩信号，各个视频网络服务器都有独立的ip 地址，将数字化的视频压缩信号直接连接到lan/wan中作为整个网络的视频共享资源。综合管理平 台作为主服务器， 安装有监控系统服务器端的软件，包括数据库系统。 服务器将所有前端网络视频服务器及前端监控设备管理起来，并维护同它们的网络连接； 同时，对所有网络中的用户实现授权管理，所有用户可通过网络上上任一台计算机登录到服务器系统，根据不同权限对图像进行监视、查询、录像回放等。服务 器软件安装完成后， 系统自动配置录像资料的存储路径，根据需要我们使用服务器端的管理软件修改配置。 在监控中心可设置一台电脑作为客户端，同时作为系统管理员用户，对系统中的设备和用户进行管理，包括录像数据维护和管理。在数字化视频监控系统中可以添加称为数字视频矩阵的设备以及显示设备， 实现多路图像的切换和显示。1、监控中心配置生产厂区监控中心放置安装视频管理平台客户端及服务器软件的pc 机、网络存储磁盘阵列等设备。 服务器负责存储及转发前端网络摄像机发送过来的视频流，单台视频管理服务器支持75 路 d1(按照 2mb 码流计算 )画质图像的存储的同时转发 400 路视频流，服务器系统可以通过级联的方式使多台服务器级联成为一个整体的监控系统，方便用户的使用。客户端软件负责解码显示服务器转发的实时视频或者录像数据，如果有用户需要查看监控图像， 只需要安装监控平台客户端软件， 经过中心管理员的授权后， 可通过客户端登陆到服务器上实现对整个监控系统的监看。客户端可以根据具体情况增加，只要 pc 与本网络相连即可，中心则无须增加任何设备。若监控点发生问题，值班人员及时通知事发地点的值班人员或亲自处理。监控中心 led 大屏显示2、网络需求分析前端监控点网络带宽计算： 前端链路建设实际上就是前端网络摄像机与监控中心联网问题。高清网络摄像机及宽动态网络高速球机需要2mb 带宽。以监控中心最大峰值带宽计算：监控中心也是系统的数据处理中心，数字视频监控会 产生大量数据， 传输过程中将会带来数据流以及设备交换压力，为了达到数据传输的高速稳定性，采用千兆交换机作为中心的核心交换设备。3、存储空间计算视频存储采取监控中心集中存储的方式，所需磁盘阵列容量的计算方法：网络摄像机占用的带宽约为2m/bps，每一路码速率 (kb)/8=a ( 注：除以 8 是从 bit 到 byte 的转换，设备码速率的单位为kbit, 而磁盘容量最小单位是byte);a 3600秒24 小时=b(注：b 为每天所需要的存储空间);b 网络摄像机数量 录像需要保存天数=c(注： c 是所有网络摄像机需要保存天数的总计存储空间);最后得到的 “ c就”是最后所需的录像空间的大小，单位是kb 。 按 照 1000kb=1mb ， 1000mb=1gb ， 1000gb=1tb 转换即可计算出所需的总计存储空间。根据上述计算公式，单路视频存储一小时需要约880mb 磁盘空间，一天 24小时录像需要约 21gb 空间。4、安全体系本网络监控系统设计所考虑的安全体系主要包括物理安全、用户权限安全、监控设备管理安全、网络阻塞等。1) 物理安全。物理安全性主要分设备自身安全性和网络安全性。2) 用户权限安全：对于整个系统的用户安全性，建议采用身份秘密认证系统对整个系统的用户进行整个认证。每一级机构的用户只要在自己所属的监控中心开设帐号、分配权限即可。以此设立用户权限(可细分为图像浏览、控制、语音等权限 )。3) 监控设备管理安全：所有前端监控的信息和权限由设备管理服务器管理， 设备管理服务器的权限由目录服务器管理，形成一个统一管理机制。 所有的设备登陆必须经过用户认证才能够登陆。4) 网络阻塞：生产厂区视频监控系统设计方案采用分布式的多服务器群的 设计理念， 利用流媒体技术， 完成视频信号的存储和转发，避免客户端直接访问前端网络摄像机， 降低网络流量， 避免了大流量数据造成网络阻塞的问题， 同时由于这种结构， 使得系统在部分子系统出故障时整个系统不会瘫痪， 仍然能正常运行。在有限带宽下处理大流量数据主要采用以下技术避免网络堵塞： 基于发端的速率控制，抽帧策略，打包策略，访问策略。5、监控平台主要功能该系统是基于分布式多级架构的网络视频监控系统，支持 axis 全系列网络摄像机的接入。单服务器系统同时支持75 路 d1 画质(或者 150 路 cif 画质)视频实时存储、不低于400 路图像转发、 2000 个监控点的管理。系统支持多服务器的级联扩展， 可实现浏览、 录像及管理通道的无限扩展，更能满足客户全方位监控的要求。主要功能包括： 图像浏览与控制， 多级电子地图， 音视频存储及查阅， 时间条回放，基于录像文件的快照搜索，书签，双向语音功能，防区联动报警，门禁集成，用户管理，日志管理功能等。图二：基于录像文件的快照搜索图图三：监控报警系统拓扑图图四：报警视频联动功能示意图6、网络监控平台架构网络视频监控系统是一套采用现代计算机网络技术及多媒体信息压缩、解压技术实现的数字图形监控系统。该系统监控的视频、音频、告警、控制信号可传至网络内的每一个节点， 用户可以利用计算机网络在不同地点同时监视、控制远程某一或某些场所，同时具有动态感知、视频存储、告警管理等功能。图五：网络监控平台框架图作为一个通用化视频监控平台，系统由设备控制模块，媒体控制模块，连接管理模块， 客户端管理模块，服务器管理模块，系统诊断模块组成(如图五 )。五、主要设备的选择红外变速球是专为室外监控而设计的，集全天候防护罩、高变速云台、 多功能变焦一体化摄像机于一身。高强度全天候防护罩，放水、防尘、防震，符合国际认证的ip66 防护标准等级。带有自动恒温装置，适用于各种恶劣环境。全面照顾用户监看要求。内置的彩色/黑白一体化变焦摄像机，随昼夜光线变化而自动实现彩色、黑白转换,可带自动跟踪功能。即使在光线反 差较大的场景下仍能确保获得高质量的图像。红外变速球可以选择室内型和室外型，安装方式也可以分为吸顶式和悬挂式安装。快球主要性能指标如下：内置自动识别sony 、hitachi、lg 、cnb 、kpc 五款常用品牌摄像机的机芯程序.采用功能完善的高性能数字dsp 设计，性能稳定.一体化集成设计，结构紧凑，可靠性高.精密步进电机驱动，运行平稳，反应灵敏.采用 eeprom 数据存储方式，断电后存储数据不丢失. 64 个预置位任意存贮，定位准确.支持两点之间左右扫描.4 组巡航组，每组可以存储16 个预置点 .支持 360o 扫描 .支持看守位功能.支持全天侯 (24 小时) 监控,夜间自动彩转黑,并开启红外灯照射.断电记忆恢复功能.自动光圈，自动聚焦，自动白平衡.技术指标：摄像元件扫描方式1/4 ccd水平清晰度最低照度彩色： 540 线黑白： 570 线0.6lux/ 0.1 lux2:1彩色： 480 线黑白： 570 线0.7lux 0.01lux隔行彩色： 550线黑白： 680线0.4 lux 0.02 lux彩色： 540 线以上，黑白 570 线0.4 lux 0.1 lux同步方式信噪比 背光补偿内同步 /外同步50 db50db50 db50 db白平衡自动追踪白平衡电子快门视频输出背光补偿（低、中、高）(室内(3,000? k6,500 ?k), 室外 (1,800? k10,500 ?k)/ 自动白平衡/手动自动/手动(x128 1/50sec 1/120,000sec)cvbs : 1.0vp- p/75?光学 23 倍变焦 ,镜头10x 电子放大 ,f=3.8