省高速公路视频联网数字化监控方案

1、省高速公路视频联网数字化监 控方案省高速公路视频联网数字监控项目2007-5第一章概述.1项目背景2项目需求3方案导读第二章总体设计方案1系统设计依据2系统设计原则3系统总体构架3.1 原有基础3.2 渐进的实施方案3.3 方案描述4系统功能4.1 功能构成4.2 其他功能 第三章系统软件1数据库服务器2中心服务器（CMS）3视频分发服务器（VTDU）4存储管理服务器（NRU）第四*级谀备1嵌入式编码器..7131314161919202122242425262729第五章设备清单和列表2服务器硬件 3工作站硬件 4解码工作站第一章概述1项目背景随着我国高速公路

2、建设里程的不断增长，对高速公路视频监控系 统建设的需求越来越大o高速公路视频监控系统建设主要用于收费监 控和道路监控。收费监控系统主要是对收费站的车道、收费广场、收费亭的收费 情况，对收费车道通过的车辆类型、收费员的操作过程以及收费过程 中的突发事件和特殊事件进行观察和记录，实施有效的监督。道路监控系统主要是对高速公路干线、互通立交、隧道等高速公 路重点路段进行监视，掌握高速公路交通状况，及时发现交通阻塞路 段、违章车辆，及时给予引导，保证高速公路的安全通畅。和高速公路机电部分的其它部分一样,视频联网监控系统的最终 目的是便于高速公路管理。因此，视频联网监控系统各层次设备的配 置应是与监控，收

3、费系统的管理层次相对应。省高速公路采用的是省监控中心一一片区（路段）中心一一收费站 的三级管理模式。片区中心负责对环城高速公路和太祁线的收费站和 路段进行统一管理和监控，未来还要增加新的路段和收费站，想比其 它片区中心，需要管理的站点众多，路段繁忙。片区中心的视频监控 系统负责接入各个收费站的视频，在中心控制室进行集中监控，同时 将关键视频上传给省中心。在片区中心建设联网视频监控系统将帮助 中心对各个分站进行集中实时监控，加大管理力度，减少管理层次,提高管理效率。2项目需求本项目是为解决减少片区中心原有系统升级费用，建设数字监控 联网模式的目标而设立的,包括原有模拟视频升级为新的数字视频联 网

4、建空系统；实现远程监控模式（上一级机构监控室能够实现的功能 与基层监控室所具有的功能基本一样,不仅可任一选择需要显示的图 像，还可完成对遥控摄像机的控制）；视频资料的定期存储和回放;对各种用户的控制权限进行区分，解决访问权限冲突；对多个用户同 时监视的需求；将视频监控资料接入到业务网中，在桌面进行系统的 实时监看和调阅。3方案导读本方案主要由以下几个方面的内容组成: 概述 总体技术方案 系统软件设计 系统设备描述 技术支持和服务 设备清单和列表第二章总体设计方案1系统设计依据安全监控信息系统的设计要符合监控系统设计要求，且符合国家 的有关国家标准和行业规范。本系统还需依据如下的国家和社会安全行

5、业标准:GA/T70-94中华人民共和国公共行业标准GA/T74-2000安全防范系统通用图形符号GA/T75-94安全方法工程程序要求GA/T269-2001黑白可视对讲系统GA/308-2001安全防范系统验收规则GA/367-2001视频安防监控系统技术要求GA/368-2001入侵报警系统技术要求GA/T379.1-2002/IEC60839-7-1:2001GA/379. 10 报警传输系统窜心态数据接口的信息格式和协议第一部分第十部分GA/T394-2002出入口控制系统技术要求GBT42-81工业企业通用设计规范GB12663-2001防盗报警控制其通用技术条件GB17565-1

6、998防盗安全门通用技术条件GB/T16677-1996报警图像信号有线传输装置GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范GJ232. 90. 92电气装置安装工程施工及验收规范GJT16-92民用工业建筑电气设计规范CCTR RECOMMENDATION 472-3电视系统视频指标-国家技术监督局测量、控制和试验室用电气设备的安全要求;-国家技术监督局信息技术设备的安全；除上述规范以外，应遵循国家现行的规范和标准要求。2系统设计原则根据整个系统的目标定位和用户需求的特点，我们按照如下原则 建设系统：整体性系统设计之初就充分考虑高速公路的业务特点，系统具有高度的 灵活性和实用性，功能

7、完善，方便管理，满足高速公路的实际情况, 从而提高整体系统能力。可扩展性系统能够在数据、业务、服务等多个级别上任意扩展，能够满足 未来业务发展的需要。安全性整个系统设计之初就考虑了完整的安全方案，以保证系统组成的 网络安全、服务器安全、用户安全、应用程序和服务安全、数据安全 等多个部分，从而实现整个应用系统的安全。经济性系统在设计之初，充分考虑了整体方案的经济性，设备和软件的 选用都价廉物美。复用性系统在设计之初，充分考虑了原有的软、硬件设备的可重用性， 达到保护已有技术投资的效果。先进性系统采用一系列业界领先的技术和体系结构：系统采用了多级体 系结构，实现了数据与业务分离，采用多种领先技术，

8、并结合已有的 成功经验，确保系统的先进性与实际应用情况相结合。开放性系统全面遵循各种国际标准，能够与现有系统进行完美的衔接与 互操作。可伸缩性系统的模块之间是松耦合的,绝大多数模块可以独立安装和运行, 具有良好的可靠性和可伸缩性。可管理性系统在设计之初，就针对系统架构、模块、用户的管理、系统的 管理及应用系统的使用界面进行了良好的设计,从而实现真正可管理 性与实用性相结合。3系统总体构架3.1 原有基础本项目主要用于片区中心的数字视频联网建设，目前片区中心采 用的是模拟视频联网监控系统。收费站将广场、车道和互通的视频信号传回收费站监控室，然后 接入到视频矩阵AB8050,通过码转换器将广场和主

9、干线的云台控制 信号接入到矩阵中,矩阵切换输出4路车道视频信号和两路主干线信 号，或者两路广场信号通过光端机远距离传输给片区中心，同时连接 一条数据通路到片区中心的中心矩阵和片区中心矩阵进行级联。片区中心将收费站输入的4-8路信号输入到本地的AB8080矩阵, 矩阵切换输出分为两组信号A和B,分中心提供A组的切换输出给数 字视频编码器，通过IP网络传给省中心的解码器，然后输出到省中 心的大屏幕上，同时本地输出B组信号到本地的监视器上，进行显示。在这种联网系统的使用过程中，产生了几个问题，一是系统的升 级和扩容成本较高，每次升级需要购买新的矩阵输入输出设备模块, 重新配置矩阵的切换输出方案，软件

10、和硬件成本很高，在视频容量到 达一定阶段时，需要整体更换矩阵主机系统，相当于重新建设一套新 的模拟视频监控系统。由于不同厂家视频控制矩阵之间的兼容性较 差，各厂家产品的兼容问题影响整个闭路电视系统联网控制功能地实 现，因此在后续升级过程中必须采用同一品牌的产品，造成了设备和系统的封闭性和垄断，开放性很差，不便于和其它系统进行集成。3.2 渐进的实施方案片区中心视频监控联网系统的建设应建设在原有的收费站联网基 础之上，逐步渐进的实施，不应该所有的都进行否定和重建。因此考 虑实施三步的方案：一是进行中心系统的建设，中心系统是整个联网 系统的核心部分，大部分真正需要访问和管理的视频资源都在于此, 在

11、中心建设服务器系统,既可以使用原有模拟方式接入现有的各个收 费站视频，又可以为省中心提供数字编码后的视频，这是整个高速公 路视频联网改造的第一步;二是在省中心对各个已经实现数字化视频 联网建设的片区中心进行集中，进行各个系统的互联互通；最后是进 行前端收费站到中心的网络建设和收费站的数字视频改造；3.3 方案描述1. 收费站上传方式（保持不变）：新建设的系统中，收费站仍然采用光端机传输多路视频信号和矩阵控制信号到片区中 心的光端机。2. 视频传输方式（分配为两路，原有系统和现有系统并存）：片区中心光端机输出的视频信号进入分配器后，其中一路 输出给新配置的视频编码器，视频编码器对视频信号进行 数

12、字编码，然后通过网络交换机输出给视频转发服务器， 视频转发服务器转发给对应的存储服务器或者网络上的用 户访问终端进行实时直播和点播。3.控制信号传输方式（尽量采用原有设备和连接方式）：控制 信号仍然采用原有矩阵连接方式，收费站上传的矩阵控制 信号接入到片区中心矩阵，为了避免与原有矩阵的控制冲 突，中心配备专用的矩阵协议转换主机，一端连接片区中 心矩阵的控制接口，一端连接视频编码器的串口（通过 RS485方式串联，接收云镜控制命令和收费站矩阵切换命 令）；用户通过转发服务器将控制命令转发给视频编码器， 翻译成协议码，通过视频编码器的串口和串行数据控制线, 输出控制命令给矩阵协议转换主机，主机再转

13、发给中心矩 阵，通过片区中心和收费站之间的光端机，传输给再通过 光缆传输给收费站的矩阵设备，收费站的矩阵设备根据控 制码输出到本地的码转换器，对前端的云台和镜头进行控 制。4. 省中心用户访问方式：中心配备服务器系统，管理片区中心的服务器，片区中心将所有管理的节点报告和注册到省 中心的服务器，并实时更新节点状态；省中心办公网内的 用户通过Web页面或者客户端连接本地的服务器，进行实 时视频调阅和历史资料的查询，中心服务器将指令翻译并 传输给片区中心服务器，从片区中心接入需要的视频资料 和历史资料，然后转发给用户；省中心控制中心配备解码 工作站，将中心服务器上转发过来的视频解码转换成模拟信号，和

14、原有的解码器输出同时输出到视频矩阵中，视频 矩阵根据控制室人员的切换命令选取视频输出到大屏上。5. 和原有模拟控制信号之间共享和冲突:矩阵增加连接串口,接入数字控制信号，采用先来先服务的方式，可以利用矩 阵中的锁定功能，在控制之前先锁定矩阵操作，再进行云 台动作，操作完成后，结束锁定。这种方式需要对原有模 拟控制方式进行改动，需要原有系统进行配合。6. 数字控制信号之间共享和冲突：本系统采用了多级交叉的权限控制机制。系统为每个用户对每个通道配置访问权限, 权限分255个等级；系统采用了权限冲突检测机制：高优 先权用户夺取低优先权用户的控制权；同一优先权用户控 制权冲突时,保持一定的锁定时间后大

15、家再次竞争控制权; 如果较高级优先权用户设定锁定后，低优先权用户无法控 制；例如：在控制前端摄像头时，两个用户同时控制，高 优先级的能够控制并且可以抢占低优先级用户的控制权 力。输出到中心输出等离子显示器协议转换防火墙VTDU立控管理终端视频分配器解码矩阵控制信制光端机共200路输入,机频访问路径至短理悠鳍访问路彳至F"VGA怡号电子施窗终端授权网络分控授权网络分控为内部办公网r蓬口内诧办公网海量存储设备到城费源的光城图例：视频输入/输出线缆网络光纤线缆数据线VGA线缆图1片区中心数字化联网拓扑编码器;区中心 数字视频与内部苏薪内部办公区接口授权网络分及授权网络分控图例，颉输入/输出

16、线缆¥而'网络光纤线缆VGA线缆图2省中心访问方式4系统功能4.1功能构成图统理系管全理安管音讲语对子图电地拟盘制模键控视上频巡电墙视轮扩展功能端防统态检前技系状巡急自报紧和力史料程放历资远回端频控前视监基本功能图3系统功能构成 自动报警 报警联动 状态巡检 实时远程调用 历史资料远程调用 电视墙轮巡画面 语音对讲 矢量电子地图 模拟键盘控制 安全管理 系统管理4.2其他功能 认证：支持简单认证、数字证书认证 数据加密：根据需要可对视频及控制信息进行加密传送，保证 系统的安全。 审核和报告：多种报告模板包括活动、异常、事故和使用汇总 用户管理：用户帐号的开户、修改、删除、密码

17、修改等维护操 作； 权限管理：对于每个用户可以指定他有权进行操作（包括浏览 /控制/管理）的监控点集合。 设备组管理：设备组的创建、修改、删除等维护操作； 系统数据库管理：系统相关数据库建立、修改服务； 订阅报警：用户可以选择的需要接收的报警类型； 报警联动：报警时推出报警信息，报警点信息，报警点关联视 频，播放报警声音，触发警铃，警灯的设备； 网络预览：最多预览25路监控图像; 云台控制:对网络视频编码器各监控通道所连接的云台及镜头进行控制; 调整视频参数：调整预览图像的亮度，对比度，饱和度，色调的值； 语音对讲：与前端监控点进行双向语音对讲。 调整视频参数：调整预览图像的亮度，对比度，饱和

18、度，色调的值； 音量调整 播放控制：播放、停止、暂停、快放、慢放、缩放、静音、循环播放、定位等功能。 硬盘满报警、移动侦测报警、视频丢失报警 自动联动录像、声音报警、推报警画面、推报警点信息、报警推电子地图、报警声音定制 压缩算法：支持 MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H. 263、H. 264 等; 报警预录功能、手动录像、计划录像、动态侦测录像、报警录像、硬盘上文件可以选择覆盖式循环记录和非循环记录 网络回放 查询录像信息、报警信息 并且回放或下载保存相关资料; 声音控制; 播放控制：播放、停止、暂停、快放、慢放、缩放、静音、循环播放、定位等功能。第三章系统软件监控平台软件最重要

19、的部分是系统的核心层，它包括了以下若干个主要模块：状态巡检、用户认证和权限管理、设备注册和管理服务、 目录服务、视频转发服务、视频点播服务、存储服务、报警联动服务、 支持B/S结构的界面模块、以及支撑服务器平台的mysql数据库系统软件和Apache Web服务器软件。应用层系统核心层采集层图4系统软件结构图实时监控视频流传输流程前提：用户已经通过系统身份认证/用户发送视频监控请求到视频管理服务器/视频管理服务器验证并检查用户请求的合法性,/如果用户的请求合法，视频管理服务器将通过目录服务查询用户请求的视频设备网络接口信息，并将结果返回给用户/用户根据视频设备的接口信息连接到视频流服务器请求视

20、频 流/视频流服务器检查当前系统存在的实时视频流,如果已经存在用户点播设备的视频流，那么它将直接将此视频流发送给用 户；否则视频转发服务将向采集层的相应NVE设备请求视频 流，并将此视频流发送给用户 录像文件点播传输流程前提：用户已经通过系统身份认证/用户发送视频点播请求到视频管理服务器/视频管理服务器验证并检查用户请求的合法性，/如果用户的请求合法,视频管理服务器将通过目录服务查询能 提供录像文件的视频流服务器的接口，并将正确的信息返回给 用户/用户收到应答后连接到正确的视频流服务器并请求点播录像 文件，视频流服务器收到请求后，从录像存储数据库中查询录 像机资料,如果该录像资料存在，既可发送

21、视频流给请求用户; 如果该资料不存在,相应的会发送查询无此录像的信息给请求 用户 报警处理流程前提：前端网络视频编码器已经通过系统身份认证，网络视频编 码器报警设置为“报警上传中心”/网络视频编码器将报警发送到视频管理服务器/视频管理服务器收到报警后，将报警记录到数据库系统的报警 日志/视频管理服务器查询数据库获取报警联动配置,并通过报警联 动服务对报警进行联动处理，若报警联动规则设置了服务器存 储，则报警联动服务激活存储服务，将当前的视频流保存到存 储服务器上。/视频管理服务器查询有权限接收此报警信息的所有用户，并将报警发送给这些用户 前端状态巡检工作流程前提：用户已经通过系统身份认证/用户

22、发送定时/手动设备状态巡检请求到视频管理服务器/视频管理服务器的验证用户的请求的有效性/如果用户的请求合法，视频管理服务器通过设备巡检模块向指 定的前端设备发送巡检请求信息/前端设备响应巡检命令，并将结果上报视频管理服务器/视频管理服务器收到应答后，发送巡检报告给请求用户1数据库服务器数据库服务器提供全系统的用户数据、设备数据和状态、访问日 志和配置数据的集中存储，采用健壮的服务器结构，保证系统数据的 可靠存储和访问。2中心服务器（CMS）中心服务器系统软件支持多场所的中央监控和分级监控,只要与 前端有网络连接，它就可以工作，不管他们是否在同一网段或同一地 区；中心服务器主要负责用户认证，设备

23、接入，服务器管理，设备管 理，系统维护等功能。以下是中心服务器的主要特点：采用Linux Server操作系统和严格的用户权限管理，保证系统的 性能及可靠性；数据库支持，方便视频监控信息的管理；采用全数字视频技术，实现视频信号的真正网络传送；可跨网段将地理分布广泛、类型不同的监控场所连接起来，构成 统一的数字视频监控网络；采用先进的视频代理技术，实现监控点视频的一路连接多向分发, 满足视频资源的网络交换与共享；系统可将不同监控场所、不同监控点的视频同时汇聚到同一监控 终端上并可进行控制，提供了系统的灵活性；系统可连接多种监控场所，如：固定监控场所、车辆监控、移动 办公等，并可级联成多级系统；系

24、统的处理能力可根据服务器硬件配置进行升级；3视频分发服务器(VTDU)视频分发服务器负责实时视频流转发,用于为用户和存储管理服 务器提供视频流信息。它的主要特点包括：系统视频流服务能力可以通过扩展视频流服务器来进行无缝的提 升，即系统支持流服务器机群；系统支持宽带连续视频传送及窄带非连续视频(抽帧)传送；系统的网络视频连接能力不依赖于视频转换和传送设备，只受限于连接视频的网络带宽;系统支持主流工业监控数字视频标准,如:MPEG-1、MPEG-4、H. 263、H. 264 等；根据需要可对视频及控制信息进行加密传送，保证系统的安全。4存储管理服务器（NRU）由于视频录像资料具有事后取证、现场保

25、存的重要作用，因此它 是视频监控系统很重要的一个功能。我们的监控平台软件提供了多种 灵活的资料存储方式：1 .存储在前端采集点整个系统支持NVE和DVR两种模式的前端采集点，DVR本机可以 存储一定时间的视频资料，NVE挂接硬盘也可以存储视频资料。监控 点软件系统均提供了本机存储的各种必须的配置和控制，如：定时录 制、手工录制、报警触发录制、存储路径、硬盘容量检测、循环覆盖 等。2 .由服务器启动定时任务进行同步存储服务器支持直播同步存储和异步转储两种方式将视频数据存储 到服务器的存储介质上（可以是磁盘阵列、NAS等）。定时同步存储 是在指定时间断内启动/停止实时接收前端视频数据，它是以流的方

26、 式进行的，和实时监看的性质一样。同步存储方式要求必要要有足够 的网络带宽，比如说某路视频设置的网络输出带宽未512K,服务器 要想同步存储此路视频，则到前端视频的网络带宽必须要有512Ko5视频监控工作站视频监控工作站主要向管理员提供对管辖区域内设备的管理、状 态的监视以及告警的管理。视频监控工作站的各种数据均是从中心服 务器获取，中心服务器主要负责数据收集、存储、转发，视频监控工 作站负责数据的处理和可视化显示。视频监控工作站可以同屏16路监控前端任意采集工作站的任何 多路的视音频，通过授权可以控制前端云台和镜头；NVE/PRODUCER 发生的报警会实时传送到相应的视频监控工作站,视频监

27、控工作站会 以声光和短信的方式通知管理人员;视频监控工作站还可以和多个前 端交互点进行音视频交互，领导可以向前端工作人员下达命令。实时监控：同时接收网络中任何16个监控点的音视频数据并解 码显示，可实现1、4、9、16画面分割多画面监看；可以对监控点编 组自动轮巡查看；监控工作站和视频监控工作站可以是一对一、一对 多、多对一、多对多；远程控制:经过权限认证能控制任何一个被授权的监控点的云台 及镜头。支持异构网络：支持能够承载IP数据的各种网络（电信网、互 联网、数据专线、卫星、无线），支持跨路由器的远程实时监看、远 程检索查看历史资料、远程控制；支持组播功能。多种显示模式：1、4、9、16画面

28、分割多画面监看，可以所有路 或单路全屏显示，可以接大屏幕投影或背投。节点树状导航：采用树形结构组织各监控点，操作方便；具有良好的可扩放性，不受监控点数目的限制。电子地图导航:用户可以通过电子地图方便检索监控的视频和告集中报警处理：下属的监控工作站报警信息自动接收，并以声光 和手机短信方式提示管理员O远程配置：对下属的监控工作站进行远程参数配置、系统重启动 等维护操作。状态监测：能够实时检测下属监控工作站的在线情况，动态检测 连接通道的网络带宽。手动存储:对于实时监控的任意多路音视频数据可以手动存储在 服务器。第四章系统设备1嵌入式编码器参数说明中央处理器TI DSP操作系统实时操作系统（RTO

29、S）视频端口4路PAL/NTSC复合视频输入，lVpp75欧，BNC接口音频端口4路麦克风信号输入视频压缩H264 simple profile音频压缩G.729/G.723图像调整色调、对比度、饱和度和亮度独立调整图像分辨率60HZ NTSC 制式 352x240 (CIF)、176x120 (QCIF)50HZ PAL 制式 352x288 (CIF)、176x144 (QCIF)最大帧速率CIF 100 帧/秒；DI 30 帧/秒视频压缩率16Kbps-2Mbps,支持 VBR、CBR 模式网络协议TCP/IP、UDP, HTTP, TFTP, BOOTP, RTP, IGMP网络接口R

30、J45 接口 100/10BASE-TX 以太网控制接口RS232/RS485报警接口4路报警输入，4路报警输出保存参数系统的缺省设置参数可修改并保存软件升级通过网络升级，或通过串口升级电源DC 12V/3A外接电源工作环境温度：OoC - 50oC (40-125oF),湿度：2080% RHG保存环境温度：-20oC - 60oC (40-125oF)，湿度：20 95% RHG看门狗监视DSP、视频通道、网络控制器及电源的状态，异常时 自动使系统复位电磁兼容性GB 9254、FCC Class A、CE EN 55022/1987, EN50082-1/1992安全性EN 60950,

31、UL, CSA2服务器彳全新级别的性能和可靠性IBM x346适用于关键业务型应用程序，性能卓越，是数据密集 型环境的最佳选择。对双核Intel Xeon处理器的支持有助于保护客 户的投资、实现出色的性能和可靠性。以下功能也增强了服务器的性 能：Intel Xeon处理器，前端总线速度为800MHz可支持16GB DDR2内存，有助于提升性能通过支持PCI-Express （PCI适配器的一个新标准）获得更快的 I/O速度产品特性集成的可用性功能使系统即使在进行维护时也能够保持联机状通过防止内部组件过热,调整向量冷却技术有助于维持系统的正常运行集成的管理工具使系统易于部署、管理和维护，有助于减

32、少维护成本和维护时间借助远程管理适配器II选件,集成的IPMI管理处理器和最佳升级方式能够改善系统管理一并且无需PCI插槽硬件概要2U、2路服务器为高要求的应用程序提供了极高的性能和可用性最多2个Intel Xeon处理器（最高3. 80GHz）和最多2个双核 Intel Xeon 处理器（2.8GHz）使用8个DIMM插槽时最大可支持16GB DDR II内存，具有更强的内存可用性功能4个PCI (2 x PCI-X)插槽和可升级到PCI-Express的I/O最多可支持6个热插拔SCSI硬盘驱动器和可用的内部磁带备份选项，以便获得存储灵活性集成 RAID-0、RAID-1,可通过 ServeRAID-7k 升级到 RAID-5-并且无需PCI插槽热插拔冗余冷却装置、电源和硬盘驱动器，实