黄金眼视频监控系统平台国家博物馆

1、黄金眼视频监控系统平台国家博物馆项目方案北京黄金眼信息技术有限公司 项目概述 本项目为中国国家博物馆改扩建工程中的监控项目。国家博物馆是集文物征集、收藏、研究、展示、考古于一体的大型博物馆。总建筑面积19.19 万平方米，建筑高度42.50 米。本工程地上5 层，地下2 层，建筑体量大，馆藏文物多，属高风险对象，为一级风险防范工程。国家博物馆平面设计按功能及使用性质分为：文物保管区、展陈区、社教区、学术研究区、公共活动和休闲服务区、行政业务办公区、设备用房、地下车库和武警营房等类型。为了便于监控管理，提高处警反应速度，根据分区配套、分区管理原则，国家博物馆按照建筑平面设计划分为四大区域，分别设

2、立区域控制室，并选择其中一个区域控制室兼作中央控制室。根据本建筑所处位置、建筑性质及安全防范的管理要求，本工程采用纵深防护、三防合一的防范体系。方案设计2.1. 总体结构根据国家博物馆项目对安全要求较高、各分区独立、监控点多、集中存储等实际需求和特点，我们作出如下设计方案（图1）：系统主要由摄像头、嵌入式DVR、存储转发服务器、区域管理服务器、总中心管理服务器、客户端和 NAS 存储系统等设备组成。注：本文中各种“服务器”（包括区域管理服务器、总中心管理服务器和存储转发服务器） 都是指软件概念上的服务器， 硬件无论是用服务器、 工作站还是工控机或者普通商用家用 PC，运行服务软件的机器我们都称

3、为相对应的服务器。系统在结构上设计为多级结构，主要包含一个总中心和四个分区， 总中心可以连接和管理各个下级管理服务器。 各个分区可以分别独立配置管理和控制， 互不干扰。 每个分区包括一个管理服务器和多个存储转发服务器。 管理服务器对本区域内的所有设备和用户进行配置和管理。 设备包括本区域内的所有摄像头、黄金眼嵌入式DVR 和所辖的多个存储转发服务器等设备，用户包括登录访问系统的本地用户或者远程用户。可配置管理各个设备的IP 地址、访问权限等，可配置管理各个用户的用户名、密码、登录访问权限等。 每台存储转发服务器连接多台嵌入式DVR， 控制嵌入式DVR 并接收其发送的视频编码数据，然后将视频编码

4、数据存储到所连接的NAS 存储系统或者将其转发到有视频请求的其他网络主机。2.2设备功能简述 2.2.1黄金眼嵌入式 DVR黄金眼嵌入式 DVR 是视频图像的前端编码设备， 系统也可支持使用其他品牌或者其他类型的编码设备，在本项目中采用了黄金眼嵌入式 DVR。编码设备的主要功能是对摄像头的视频图像信号进行数字采样、 编码压缩， 并将压缩后的视频编码数据通过 IP 网络发送到需要视频数据的其他主机上。黄金眼嵌入式 DVR 同时支持设备本地录像，在设备中安装有硬盘的情况下也可将视频编码数据保存在设备本地硬盘。2.2.2 存储转发服务器存储转发服务器的主要功能是接收来自管理服务器的指令， 登录连接嵌

5、入式 DVR，控制并接收来自嵌入式DVR 发送 过来视频编码数据，然后将视频编码数据存储到存储设备中（一般为本地硬盘，在本项目中为 NAS 存储系统） ，或者按管理服务器的指令将视频编码数据发送到指定的主机（如某登录管理服务器的客户端） 。存储转发服务器的一大主要作用是当有多个用户访问查看同一摄像头数据时， 存储转发服务器可将接收到的该摄像头的一份视频编码数据分发给多个用户， 而不用从设备取多份视频数据，从而节省了设备的网络带宽。当有紧急状况发生时， 通常会有多个用户查看现场情况， 且通常对准现场的几个摄像头可能又都在同一设备上， 此时如果每个用户都从设备直接读取视频数据那么从设备出来的网络数

6、据流量就会成倍增加， 而嵌入式设备处理能力和网络带宽都非常有限， 就极有可能发生网络拥塞导致数据丢失都看不了现场情况。如果有存储转发服务器， 无论有多少个用户请求某一摄像头的视频， 从设备都只发送一份数据，存储转发服务器自动负责拷贝分发，从而可以解决上述问题。2.2.3 NAS 存储系统NAS 存储系统通常由一个主控主机和多个存储主机构成，本项目中其主要功能就是存储来自存储转发服务器的视频编码数据。注：NAS 存储系统为专业存储系统，由第三方提供和配置管理。2.2.3 区域管理服务器区域管理服务器的主要功能是对本区域的相关设备和登录系统的用户进行配置和管理，可配置管理的设备包括本区域内的存储服

7、务器、嵌入式 DVR 以及摄像头等，配置管理的用户包括登录本区域的本地和远程用户。分中心管理服务器上可配置所辖范围内的各个设备被访权限和各个用户的访问权限， 可根据权限查看本区域内的所有摄像头的视频图像及历史录像。由于有了管理服务器的统一配置和管理，外部系统都只与系统的管理服务器进行交互，无需知道系统内部的存储转发服务器、嵌入式DVR 或者其它视频编码设备等，也无需知道需要查看的实时视频或者回放的视频录像在哪台存储转发服务器上。 所有的任务都交给管理服务器，由管理服务器根据配置将指令发送到相应存储服务器或者DVR 设备等，最后只将任务的执行结果返回给相应的外部系统。 这样， 就最大程序地简化了

8、系统与外部系统的接口和交互过程。2.2.4 总中心管理服务器总中心管理服务器是区域管理服务器的上级管理服务器，主要功能是配置下级中心管理服务器，并连接管理所有区域管理服务器所管理的各种设备及服务器，也可查看所有区域的摄像头的视频图像及历史录像。与分中心管理服务器一样， 外部系统可登录总中心管理服务器从而只与总中心管理服务器进行交互，将任务交由总中心管理服务器执行，而无需关心系统的内部结构。2.2.5 客户端客户端包括普通客户端软件和IE 客户端，其主要功能是连接中心管理服务器（包括总中心管理服务器和区域管理服务器） ，查看所登录管理服务器下的所管理的摄像头的实时视频图像和历史录像。其他需要查看

9、实时视频或者视频录像的外部系统 （如本项目中的集成平台） 也相当于系统的一个客户端。2.3方案详解系统启动后，管理服务器根据配置或者手动指令发送录像指令到相关存储转发服务器，存储转发服务器根据指令分别登录到所有分配给自己的嵌入式DVR 上，发送指令给相应嵌入式 DVR 并接收来自 DVR 的视频编码数据， 然后将接收到的视频数据保存到NAS 存储系统中。整个视频存储过程如下图所示：2.3.1视频录像在本项目中，储转发服务器上采用了双网卡设计，其中一个网卡专用于与NAS 存储系统相连，将 NAS 存储系统与整个网络相隔离，使其他主机都不能直接访问NAS 存储系统，从而提高了系统的数据安全性。同时

10、系统中各个分区可独立配置管理， 可独立运行， 各个分区互不干扰， 互不影响。各个分区的视频数据保存在各自独立的存储分区上，也在较大程序上保证了数据安全。系统还有较强的容错能力，当检测到与NAS 连接故障或硬盘故障时会自动发出指令控制 DVR 将视频数据保存在 DVR 设备自身的硬盘之中，保证了数据的完整性。当系统恢复正常后又可自动停止 DVR 设备录像，使设备硬盘不会由于长时间读写而过早损坏，保证了系统的稳定性。系统除了根据配置定时录像或手动录像， 还可设置联动或接收外部系统报警， 并可预录秒，计划之外的意外情况发生也可自动录像。2.3.2 录像视频回放系统正常工作时，视频录像都存储在NAS

11、存储系统上，当有客户端（或外部系统如集成平台） 登录到管理服务器并请求视频录像时， 管理服务器收到回放请求信息后查找所请求的视频录像文件所在位置， 然后将指令发送给相对应的存储转发服务器， 存储转发服务器在NAS 存储系统中找到相关文件，开始读取文件中的视频数据然后通过网络直接发送给请求回放的客户端，客户端接收到视频数据后解码显示。由上图可以看到， 客户端登录区域管理服务器， 则客户端将请求信息发送给区域管理服务器， 区域管理控制存储转发服务器发送视频数据； 如果登录总中心管理服务器， 则请求信息发送给中心管理服务器， 由中心管理服务器进行分发， 最后存储转发服务器直接将视频数据发送给客户端。

12、 也就是说， 客户端登录哪个管理服务器， 就只与那个管理服务器进行交互，无需知道整个系统内部的结构，所有工作都由系统内部自动完成。存储转发服务器找到需要回放的文件后， 从文件中一帧一帧地读取编码数据并发送到请求视频的主机， 请求主机收到编码数据后就可立即解码显示， 无需等待将整个文件下载完后再播放。当采用按时间段播放时， 给定的时间段可能是一个视频文件的中间一段， 也可能涉及到好几个文件， 存储转发服务器会自动找到所有相关文件并自动定位到开始时间， 然后读取数据并发送到请求主机，在跨文件时也自动跳转，实现无缝播放。系统还实现了单帧播放、快速播放（N 倍速播放时需占用 N 倍网络带宽） 、慢速播

13、放、进度条拖动等特殊播放方式， 虽然是远程播放， 但这些功能都是即时生效， 无需等待下载整个文件。2.3.3 实时视频查看客户端或者外部系统登录管理服务器， 向管理服务器发出请求实时视频指令， 管理服务器根据配置找到摄像头所在位置， 然后向对应存储转发服务器发出指令， 存储转发服务器将收到的对应视频编码流存储的同时复制一份转发送给客户端， 客户端收到视频编码流后解码显示。当客户端登录总中心管理服务器时，总中心管理服务器将指令再转发给区域管理服务器， 区域管理服务器发送给对应存储转发服务器， 指令的传达多了一级， 但视频流还是直接发送给请求主机。当有多个客户端请求同一视频时， 存储转发服务器都只从编码设备 （本项目为黄金眼嵌入式