网络监控方案.doc

西安市西蓝天然气股份有限公司网络视频监控规划二一九二一九年十二月二十四日目 录第1章 需求分析31.1 用户需求31.2 系统设计41.2.1 设计原则41.2.2 网络设计51.2.3 软件设计71.3 系统功能清单91.3.1 实时监控91.3.2 录像管理101.3.3 防破坏111.3.4 报警联动111.3.5 系统管理111.4 设备选型121.4.1 网络摄像机121.4.2 服务器151.5 方案特点181.6相关技术概要19第2章 项目实施（略）23第3章 项目预算（略）24第1章 需求分析1.1 用户需求业务监控中心的现状和需求如下：西蓝天然气股份有限公司目前将有三桥站、雁环站、丈八站、米秦站、六村堡站、蓝田子站、丰禾站、长乐站、建章站、马旗寨站、昆明路站、胡家庙站、明德门站及外地分公司等点需要全新安装监控设备，洪庆母站需增加监控设备。要求此次招标必须提供拓扑结构图及站点连接方式。视频采集、传输、存储、回放、控制、报警、音频等全程数字化各加气站的重点区域，安装网络摄像机监控；各加气站的视频监控信息要传递到的监控中心，进行24小时全天候实时监控；业务监控中心能实时调用各加气站的视频信息，并进行录像和管理；业务监控中心支持大屏幕，多画面同屏显示和自动轮巡；通过分组的方式管理加气站的摄像机；加气站的网络摄像机检测到特殊事件时，需及时通知监控中心；保留各加气站摄像机3天的视频录像，为特殊事件翻查提供数据；1.2 系统设计1.2.1 设计原则对于多个网络摄像机组成的监控网络，网络摄像机自带的监控控件很难达到应用要求，需要一个综合管理平台，按实际应用的需求对网络摄像机进行点对点的设置和管理。系统在满足应用需求的前提下，始终坚持以下设计原则： 系统先进性该系统设计采用全面数字化和网络化的方式，代表网络视频监控系统的发展方向。为新场图像监控提供了一个网络共享的操作平台。系统实现了图像监控、视频录像、报警信息的全面数字化、网络化，系统管理员和授权的网络用户可以在任一个网络计算机终端上，获得相应的管理、控制、监视和检索回放功能。 系统的经济使用性系统基于局域网，一条网线就可实现视频、语音、控制信号的传输，组网结构简单，成本低廉，架设灵活。系统可靠性、稳定性所有硬件产品均为成熟稳定的产品，在实现无人职守和远程配置的情况下，系统能够长时间稳定可靠工作。所有软件系统均经过严格的测试和长时间实际运行考核。系统具有自动重连和远程复位的功能，在断电或断网后，一旦网络恢复，系统自动重连，无须人工干预。 系统可扩展该系统设计充分考虑系统的功能扩充接口，监控点可以很方便地扩充。系统用户管理、系统配置和系统管理全部实现数据库配置维护和管理。系统扩充容易，直接扩充前端监控点设备，系统管理员进行系统配置即可；依据应用需求增加网络用户，系统管理员进行用户授权管理。 系统的网络实时性所有网络计算机终端均以WEB浏览方式，实现对前端监控点的实时监控，对录像和抓拍资料的检索和回放。 系统易用性用户监控界面支持IE浏览器下的图像化界面，配合应用需求，将监控点进行分组管理。1.2.2 网络设计各加气站目前通过ADSL拨号上网，每间加气站有一台路由器；监控中心通过50M的城域网与Internet相连。每间加气站依据面积不同，拥有14台数量不等的网络摄像机。下面，以现有的网络状况和软件设计为依据，假设今后安装在各加气站的网络摄像机总量有104台，分布在26间加气站，对加气站和监控中心的网络进行规划。*如果没有特别说明，以下文档中，图像的分辨率默认为720*480(D1画质)。 加气站设计依据监控中心需要远程监控和录像的需求，分析现有网络状况的实施可行性.采用ADSL的上传带宽是2MB/S的方式，网络摄像机每帧图像的大小约30KB左右，所以，由ADSL上传的到监控中心的图像最多每秒25帧，如果同时有4支摄像机需要录像，每支摄像机每秒最快只能有25帧。因此，由监控中心远程监控的做法能满足对特殊事件的取证需求，也可以在本地工作站备份。因此，需要将加气站的工作电脑作为该加气站的录像服务器，进行本地录像。按GANZ网络摄像机的设计参数，每秒约25帧，在这种工作状态下，每支摄像机的流量约750KB/S。4支摄像机的流量总计才3000KB/S（即约3Mbps），在100M的局域网内不会有瓶颈。由于采取以加气站本地录像为主，监控中心远程录像作为备份的策略，从应用的角度来说，监控中心应该能根据实际需要，随时远程调用加气站的录像资料，便于特殊事件的查询、回放等管理工作。 监控中心设计以每间加气站平均4支摄像机计算，104支摄像机约分布在26间加气站，假设每间加气站以ADSL拨号上网的方式上传视频信息给监控中心，总的数据流量为512KB/S*104=26624KB/S=52Mbps。为了更好地展示各加气站的现场情况，采用19寸液晶显示器组成显示墙，采用摄象机轮循的方式,可以节约网络带宽,以每屏显示16个320*240的画面， 7台液晶显示器就可监视104个画面。 考虑到现在的CPU支持的多线程数量，以及IDE/SATA硬盘的持续传输速度约25MB/S的因素，每台在监控中心的录像服务器大约能负载64台网络摄像机，按每台服务器记录64支摄像机，共需要2台的服务器。按每间加气站安装4支摄像机进行计算，每天的数据总量约1.2T.不覆盖存放3天的数据需要3.6T。此外，监控中心还需要一台中心服务器，安装监控系统管理的核心程序，为系统监控提供身份验证、用户管理、摄像机管理、综合查询等功能。此外，还需要两台值班人员使用的工作电脑，可随时切换需要监视的画面，并安装可接收来自加气站的视频报警信号的客户端，通过警报声和视频信号提醒值班人员，迅速做出应对措施，缩短对特殊事件的反应周期，使安防系统更实时、更有效地为业务管理服务。依据以上的分析，可将西蓝天然气股份有限公司网络视频监控系统的网络拓扑图规划如下：1.2.3 软件设计整个系统分3个子系统：监控子系统录像子系统远程访问子系统 监控子系统实现显示屏同时显示16路（每路320240分辨率）监控画面。并且，通过配置，使用分组定时切换，可以达到同一屏监控32台或更多摄像机的效果。在机器配置较好的情况下，可以将本子系统的轮巡模块安装在中心的录像服务器上。模块结构示意图如下：另外，配备至少一台专用的监控工作站供值班人员使用。该工作站提供控制台模块，可以接收异常报警信号。该信号由加气站摄像机监测并发出。通过闪屏和声音提示，提醒值班人员留意该店的情况。值班人员在监控工作站输入摄像机编号，快速切换至该摄像机全屏显示模式，方便监控。模块结构示意图如下： 录像子系统鉴于加气站地域分散，摄像机数量众多。加气站内保存有贵重物品，因此，录像尤为重要。本子系统采用异地录像实现备份。即在加气站内安装录像软件，在监控中心内也安装录像软件，达到同时录像的效果。加气站内的网络带宽一般情况下可以达到100Mbps，并且店内摄像机数量一般在4台以内，录像模块可以记录摄像机可以提供的最大帧数的数据。在没有其他人观看的情况下，可以达到接近15帧（ZN-D2312P为例，720*480分辨率）。本子系统数据存放采用层次结构，数据庞大的录像文件，仅存放在各个加气站机器和中心录像服务器中；录像文件的目录数据，为了达到翻查时快速检索，使用数据库同步机制，拷贝至监控查询服务器（Web服务器）中。当需要翻查录像时，监控查询服务器检索录像文件目录，获得该录像存放的加气站的网络地址和路径。如果由于加气站机器故障导致找不到相应的录像，查询服务器再检索中心录像服务器的录像。这种异地备份的方式使录像达到较好的保存，而且，回放时优先播放质量较高的加气站本地录像。将摄像机配置为运动监测，可以在场景出现变化时发出报警。原理是摄像机发现异常时，通过FTP往预先设置的FTP服务器存放快照文件。本子系统检查该文件存在，则向监控工作站发出报警信号，提醒值班人员注意。整个过程在网络正常的情况下应该在5秒以内。模块结构示意图如下：1.3 系统功能清单1.3.1 实时监控系统采用B/S（浏览器/服务器）和C/S混合方式支持通过域名访问网络摄像机可支持广域网、有路由器的网络环境自动检测网路情况，发现和修复网络问题自动报告严重故障显示摄像机当前状态在显示图像上叠加时间、地点名和摄像机编号单画面/多画面切换（1、4、9、16）；用户自定义摄像机分组，任意画面组合支持摄像机自动巡视手动截图本地手动录像支持事件标签，便于事后录像查询支持按编号切换摄像机控制摄像机上、下、左、右转动，变焦、聚焦、光圈支持预置位支持大屏幕上的组内轮巡和分组轮巡 设置组内和分组轮巡时间间隔支持全屏查看1.3.2 录像管理1定时录像制定定时录像查看定时录像计划删除定时录像计划定时录像检索（按摄像机、时间检索）可将记录导出到本地计算机2手动录像手工主动启动录像3录像播放 按摄像机、加气站、时间段检索按检索结果顺序播放录像播放（播放、停止、暂停、快放、慢放、截图）支持播放过程标识重要程度、事件等级多张图片同屏显示对照全屏播放4录像设置可自定义录像存放目录可自定义录像每秒帧数超过最低剩余空间，自动覆盖早期的录像标记为特别事件的录像不会被覆盖1.3.3 防破坏发现脱网的设备（服务器和摄像机）并向监控中心报警检测状态不正常的摄像机，自动重启1.3.4 报警联动当场景发生变化时报警（需要摄像机支持）监控工作站播放声音和屏幕闪动提示可以配置为发生报警时自动全屏显示该摄像机的页面1.3.5 系统管理角色权限系统，用户可以属于不同角色。角色可以任意赋予不同权限组合。权限基本分以下大类，各大类下有更细的权限：系统管理：参数设置，人员、权限管理等摄像机的查看：全部或某些摄像机控制：全部或某些摄像机参数设置录像搜索、查看：全部或某些录像维护：录像策略制定，删除、备份、下载用户操作日志，并可导出网络摄像机管理（增加、删除、修改）1.4 设备选型1.4.1 网络摄像机依据机场的业务需求，我公司建议采用GANZ的ZN-D2312P网络摄像机。该摄像机是GANZ网络摄像机家族的室内高端产品，拥有良好的监控范围，支持彩色夜视。内置麦克风，能通过附加设备，实时监控中心与现场的语音传输。HardwareCPUARM 9 ,32 bit RISC内存8MB图像传感器1/3” CCD照度0.1 lux F1.6, 0 lux (IR On)图像清晰度Resolution 540 TVL镜头尺寸Vari-focal auto iris 3.712 mm lens感应红外Removable IR Cut Filter (optional)指示灯IR LED Built-in (optional)IR Distance-12M视频输出1 Vp-p, 75 OhmsI/O1 路输入，1路输出Audio 1路输入 (RCA type)Audio Out1路输出 (RCA type)POE 供电可以供电方式DC 12V, 490mA尺寸 126mm(W) x 126mm(L) x 100mm(H)重量1080 gNetwork以太网接入10/ 100 Base-T自适应支持协议 HTTP, TCP/ IP, UDP, SMTP, FTP, PPPoE, DHCP,DDNS, NTP, 3GPP, UPnPSystem图像尺寸 720x576, 704x576, 352x288, 176x144CCD 图像质量自动白平衡, 自动增益, 彩转黑(自动)全屏显示可以图像压缩格式MPEG-4 / JPEG报警图像传输Mail, FTP, Save to SD card报警接口可以安全密码保护固件升级HTTP 方式，自动升级 浏览用户数量支持 10用户 同时在线浏览音频 2路音频 (Duplex Support)SD card management图像格式AVI, JPEG图像回放 可以删除录像可以 Client system requirements系统Windows 2000, XP, 2003, Microsoft IE 6.0 orabove录像服务器配置Intel-C 2.0G, RAM: 512MB, Graphic card: 64MB1.4.2 服务器 中心服务器中心服务器提供系统运行和配置的平台，实现身份验证、用户管理、摄像机管理、综合查询等功能供用户使用。中心服务器需要一台。 该服务器建议配置如下：硬件存储转发服务器型号HP PROLIANT DL320S (415900-AA1)主要配置自带12个硬盘架，配置SATA 1TB硬盘*12/台，12个硬盘做两个RAID5，一个留作备份，实际可用的容量为78TB。(每个RAID5的硬盘数超过8个时性能会下降），同时建议多加一块独立显卡软件型号Vision Enterprise 3.0运行环境1、 WINDOWS 2003 SP22、 DIRECT X9.03、 MSXMLCHS4、 NET FRAMEWORK2.0主要功能 支持64路网络摄像机或者网络视频服务器 权限分级设置，管理严谨 兼容Mjpeg/Mpeg4编码格式的音视频 支持各种不同分辨率的视频流 手动、定时、动态侦测录像多种录像策略自由组合 录像同时窗口模式单画面监看控制 输入精确搜索条件查找录像 依图示定位搜索回放录像 支持逐帧、变速等模式录像回放 录像可方便导出Jpeg图片或者Avi视频文件 EClient客户端远程搜索和回放录像 一个EClient客户端可管理多个录像服务器 录像服务器录像服务器实现本分组内所有网络摄像机的远程录像及其回放服务，是加气站本地录像的有机备份。本服务器存放录像文件，因此对存储的要求较高。建议配置如下：硬件中央处理器（CPU）Intel Pentinum4或兼容的3.0GHz或更高速的处理器内存ECC DDR 1GB 硬盘47GB * 3 (RAID 5)网络100M/1000M以太网卡软件操作系统Micorsoft Windows 2000 ServerWeb系统IIS 5 + Micosoft .Net Framework 1.1数据库系统Micorsoft SQL Server 2000标准版网络协议TCP/IP1.5 方案特点先进性 此系统充分利用现有的局域网络布线系统传输图像、语音，并进行实时监控。系统集成度高，所需的硬件设备少，连线简洁。可靠性此系统的主要设备网络摄像机采用了嵌入式实时操作系统，所需设备简单，故障点少，而图像的传输是通过综合网络布线实现的，系统的可靠性很高。性能价格比此系统所需设备极其简单，系统的控制全由后端的软件系统实现，省去了传统模拟监控系统中的大量设备，如昂贵的矩阵、画面分割器、切换器、模拟转数字的主机等。由于图像的传输通过综合布线网络，省去了大量的视频同轴电缆和控制线缆，大大降低了施工难度和费用。安全性系统设置了不同等级的使用者权限，仅有最高级权限的用户才可对整个系统进行设置或更改。没有权限的用户是接收不到图像的。使用及维护性系统的安装极其简单，软件系统的安装及使用也非常易懂。在维护性方面，系统的接线十分简洁，仅需一条网线。而主要设备的可靠性很高，维护性能好，而且可实现远程维护。扩展及延伸性星型网络结构，当需要增加监控点，监控主机时，只需要通过现有网络连接，增加一台摄像机即可，而不需要对现有布线系统做什么改动。应用范围广阔区域性监控：利用网络传送实时图像，如办公室、大楼等。跨区远端监控：连锁事业、大型幼儿园、机房、远端老人儿童看护、公共建物、无人危险环境监控、各金融机构分行监控、交通监管、错误警报辨识等。1.6相关技术概要随着计算机网络技术的应用和发展以及基础设备的技术更新，传统的视频监控模式被数字化网络视频监控模式所替代。视频监控系统逐步向着数据化、网络化、标准化等现代化技术靠拢，GANZ网络视频监控解决方案满足了其现代数字网络视频监控的要求。为系统提供了良好的数据通用性、数据共享性、扩展性以及良好的维护管理性。压缩技术合理化由于宽带网络的普及、视频压缩技术的发展，为数字化网络视频监控的应用奠定了坚实的基础。因此，现代视频监控领域里面，数字化便成为了现代视频监控重要标志。数字视频压缩技术采用的最多的就是MJPEG压缩技术和现在仍然占据着主流地位的MPEG-4压缩技术，以及最新技术的代表作H.264压缩技术。其实三者之间并不存在真正意义上的好与差的差别，他们只存在着不同环境，不同业务需求下选择哪种压缩技术会比较适合、会比较合理。由于压缩技术的差异，单从图像质量上讲，无可否认的是MJPEG的图像质量是三者之中最好的。但视频监控系统一般较为大型，产生的数据量非常大。无论是在视频存储或者是并发访问时都需要更大的带宽去支持。所以很多时候，带宽便成为了整个监控系统数据共享的瓶颈了。H.264压缩技术是刚发展起来的新型压缩技术，无论是在图像质量上，还是在压缩比上都表现的非常优秀。所以很多硬件生产厂家便打着H.264的幌子误导用户。但H.264经历的时间有限，无论是技术上或者是经验上特别是在大规模的应用上都还没到达一个成熟的阶段。它利用了复杂的算法获得高图像质量和高压缩率的同时却消耗极大的处理资源。到目前为止，由于受到了处理资源的合理利用的限制，国际上知名品牌的视频监控硬件制造商也最多只做到了每秒8帧。可想而知，现在很多国际、国内品牌的H.264压缩技术目前能做到在合理利用处理资源的情况下每秒25帧的真实性了。MPEG-4是专为移动通信设备（例如移动电话）在英特网实时传输音/视频讯号而制定的最新MPEG标准。制定于1998年，视频质量分辨率很高，而数据速率相对较低，主要原因在于MPEG-4采用了ACE（高级译码效率）技术，它与MPEG-2相比，可节省90%的储存空间。它的特点是考虑到视频流中不同帧之间的变化，它必须将整个GOP (Group Of Pictures)抽出来才能进行编辑，而不能单独对某一帧进行编辑。在音频与视频流中MPEG-4还可以升级，它的主要特点是基于帧重建算法来压缩和传输数据，通过动态地监测图像每个区域的变化，按对象的空间和时间特征来调整压缩方法，从而可以获得比M-JPEG更大的压缩比、更低的压缩码流和低带宽下更佳的图像质量。其压缩倍数一般为200倍（静态图像可达800倍），空间分辨率输入可从176144到12801024。这种标准在空间分辨率为176144下主要应用于视频电话、视频电子邮件和视频电子新闻等，对传输速率要求较低，一般在480064000bps之间。而在CIF（352288）或者更高清晰度（768576）情况下的视频压缩，无论从清晰度还是从存储量上都比MPEG-1具有更大的优势，也更适合网络传输。另外MPEG-4可以方便地动态调整帧率、比特率，以降低存储量。MPEG-4所有的这些性质，无一不决定了它的使用对象。在带宽和存储空间有限的情况下，又要求其能有高的图像质量或者对瞬间图像质量要求比较高的情况下。MPEG-4压缩技术将是目前一种非常好的选择。存储结构简单化众所周知，数据备份存储方案有DAS、SAN、NAS等几种。从支持的操作系统上分，可分为同构和异构两种。DAS则属于同构，即只支持同一种操作系统，而SAN和NAS则属于异构，既可同时支持多中操作系统。而在本项目中，整个系统存储的数据单一，因此，在存储方案的选型中，并不必要选择复杂的存储结构！DAS存