城市道路大型网络视频监控系统

1、城市道路大型网络视频城市道路大型网络视频 监控系统监控系统 何晓辉何晓辉 江西省信息中心江西省信息中心 目目 录录 第一部分第一部分 项目背景项目背景.3 1.1 监控系统发展历史.3 1.2 系统应用.3 第二部分第二部分 系统总体设计系统总体设计.5 2.1 需求分析.5 2.2 系统建设目标.5 2.3 系统设计原则.7 2.4 系统整体设计.8 2.4.1系统逻辑结构图.8 2.4.2监测点内部设计.8 2.4.3社会资源的整合.9 2.4.4远程应急指挥设计.10 2.4.5 存储设计.10 2.4.6集中管理和视频流的转发.11 2.4.7 安全性设计.11 2.4.8 系统功能.

2、12 第三部分第三部分 硬件选型硬件选型.13 3.1 硬件选型原则.13 3.2 华硕企业级服务器.13 3.3 系统基本预算.19 第一部分第一部分 项目背景项目背景 随着视频监控方案的应用普及，视频监控已经与人们的生活越来越密切， 而随着网络技术的发展，网络视频监控系统应用已经成为一种趋势。尤其是互 联网、电视技术、通信技术开始融合以后，基于互联网平台的视频监控网络化 是必然的趋势。 1.11.1 监控系统发展历史监控系统发展历史 视频监控系统的发展大致经历了三个阶段。在九十年代初以前，主要是以 模拟设备为主的闭路电视监控系统，称为第一代模拟监控系统。 九十年代中期，随着计算机处理能力的

3、提高和视频技术的发展，人们利用 计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，利用显示器的高分辨率实 现图像的多画面显示，从而大大提高了图像质量，这种基于 PC 机的多媒体主控 台系统称为第二代数字化本地视频监控系统。 九十年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以 及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，称为 第三代远程视频监控系统。 第三代视频监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播 放为核心，以智能实用的图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命， 受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视。 分布式网络视频管理系统是第三代视频监控

4、系统的代表，是数字化、网络 化的监控系统，是运用互联网及多媒体技术开发的整合式集中智能管理平台， 可提供高清晰监控图像、视音频对讲、分布式存储、录像回放检索、远程控制、 WEB 服务和系统集中控制管理等全方位支持。系统功能强大、先进、可靠，网 络适应能力强，可适用于网络化监控和远程监控。 1.21.2 系统应用系统应用 随着各城市经济与城市建设的进一步发展，安全部门工作面临新的挑战， 安全部门的行政管理是国家行政管理的一个重要组成部分，与经济建设有着密 切的关系，为了适应新形势的需要，建立城市治安监控系统对提高城市品味、 为招商引资提供一流治安环境，城市管理监控系统显得具有十分重要意义。 第二

5、部分第二部分 系统总体设计系统总体设计 随着信息化、网络化程度的提高，以往采用的模拟视频监控系统逐渐暴露 出很多缺点，如硬件设备复杂、监视画面切换不便、录像带取换频繁、保存检 索不便等。 监控技术的飞速发展，对原有设备进行大量的维护工作是远远不够的，也 是极不科学的，是不符合技术发展方向的。为此，在充分利用现有监控设备的 基础上，建设一套先进的网络化视频监控系统显得尤为重要。 2.12.1 需求分析需求分析 针对监控的特点，结合“互联互动，资源共享”的应用方式，本着数字化、 智能化、网络化的原则，对“网络视频监控系统”做出设计。 设计的指导思想是既要保证该系统能最大限度的发挥安全防范作用，充分

6、 满足城市平安的各项要求，考虑综合效益，并且保证系统具备适度超前，同时 又能提高管理效率，突出以下几个要点： 在充分合理使用资金的基础上，将现有系统建设成为技术先进的、 功能实用的新型监控系统。 可利用现有的计算机网络传输远程监控的图像和远程控制指令。将 监控系统建设成为数字化、网络化、分布式、智能化，实现远程网 络监控、Web 监控等多种形式、多监控点的系统。 针对于网络视频监控有集中管理、以及未来监控点不断增加的需求， 系统必须具备良好的兼容性、扩展性。 所有设备均采用嵌入式系统，最大限度降低维护投入，避免财力、物力、 人力的浪费。 2.22.2 系统建设目标系统建设目标 在充分利旧的基础

7、上，开发建设基本适用于城市道路监控需要的规范化视 频监控系统； 充分利用运营商城域网资源，并充分考虑城域网现有的资源状况，利用现 有网络条件，构建 110/122 报警监测点和监测中心的视频监控信息传输网络； 在现有网络基础上构建以 110/122 指挥中心为监控中心的网络化、智能化 监控信息系统，并在需要的情况下和其他的应用系统进行连接，从单纯的分布 式网络数字监控系统过渡到真正的“管理”系统； 指挥中心设计目标指挥中心设计目标 视音频监控管理功能； 对监测点语音广播功能； 全网内报警信息管理功能； 视频流控制、接收及转发功能； 视频流本地储存及管理功能； 全网内设备的远程状态监控及网络管理

8、功能； 授权与安全认证功能； 监控终端系统设计目标监控终端系统设计目标 音视频监控，本地录像功能； 视频流的网络传输功能； 与报警设备的连接和控制； 外部设备（门禁）的控制功能； 网络端监控设计目标网络端监控设计目标 实时图像及语音的传输、接收与流量（带宽）控制； 报警信息（开关量数据、图像和语音）的传输、接收与转发控制； 具备多级权限管理机制的客户端软件（接收与点播图像、语音及报警信息） ； 视频流控制流转发目标视频流控制流转发目标 多级视频流、控制流转发功能； 多级权限控制； 2.32.3 系统设计原则系统设计原则 按照城市道路监控应用的需求和特点，项目的产品选型和工程的设计应遵 循以下原

9、则： 实用性原则实用性原则 采用成熟的、经实践证明其实用性的技术。能满足现行业务 的管理，并适应 5 年内业务发展的要求。 可靠性原则可靠性原则 系统具备故障判断和自动恢复的能力，设计详尽的故障处理 及紧急事故处理方案，保证系统运行的稳定性和可靠性。 标准性和开放性原则标准性和开放性原则 系统的设计应符合国际标准和工业标准，采用开放式 系统体系结构。系统本身具备足够的开放性，可以根据用户的具体需求进行进 一步的开发并提供相应的二次开发包供用户使用。同时该系统应该可以方便的 与现有的其他系统进行对接 先进性原则先进性原则 采用最新的可升级的编码技术，选用的技术和软硬件产品应 具备持续性发展的能力

10、以维持系统的先进性。 安全性原则安全性原则 系统应具有多层次的安全保护措施，以满足用户身份鉴别、 访问控制、数据完整性、可稽核性和保密性的要求。 扩展性原则扩展性原则 控制中心应该具备足够的扩展性在系统本身上提供进一步的 二次开发能力和与现有以及未来的信息系统进行对接的能力。 经济性原则经济性原则 系统在保证性能强大、先进的同时应考虑经济性，选用具有 最佳性价比的产品。 可管理性原则可管理性原则 由于监控点数量较多，监控中心需要提供丰富灵活的管理方 式，实现方便的网管。 灵活性原则灵活性原则 监控网络设备能支持多种方式的远程连接，支持各种复杂的 应用环境，充分满足用户的需求。 2.42.4 系

11、统整体设计系统整体设计 2.4.12.4.1 系统逻辑结构图系统逻辑结构图 图 1 系统逻辑结构图 如图 1，网络视频服务器部署在电子警察交叉路口、治安监控点、卡口监控 点，以及其他社会监控点。摄像设备通过同轴电缆将模拟信号接入网络视频服 务器。网络视频服务器将收集到的模拟视频信号使用高清晰度，低码流的 H.264 方式进行编码，支持光纤接口将数据传输到指挥中心，然后通过指挥中 心的数字视频矩阵解码上电视墙。 2.4.22.4.2 监测点内部设计监测点内部设计 在各个监控检测点，前端通过光端机把摄像设备采集到的视频信号通过光 端机传输到街道监控中心的网络视频服务器，通过网络视频服务器的一路复合

12、 输出，输出在监视器或其他显示设备上。可以通过挂接在网络上的网络键盘对 前端的云台球机等设备进行控制。 网络视频服务器单台设备支持 H.264 编码方式，支持 1 路、4 路、8 路音视 频输入，根据用户的实际带宽和清晰度的要求，码率从 32K 到 4M 可调，图像 的分辨率从 QSIFD1（704*576）可调，在带宽允许的情况下可以设置成 1- 1.5M 的码率，这样回放以及中心监看的清晰度可以达到 450 线。 2.4.32.4.3 社会资源的整合社会资源的整合 在整体解决方案中，系统充分考虑现有资源的合理利用，比如在学校、医 院、政府机关、工厂等等已经建立监控系统的，该系统在它原有的基

13、础上进行 扩展。 针对这种已有的监控系统，提供 2 种可实施的方案，一种是在模拟摄像机 的后面加挂视频分配器，通过视频分配器分出 2 路视频信号，一路输入原有系 统，另外一路输入到网络视频服务器，通过编码压缩以后存储并传到网络中， 中心的数字视频矩阵再进行解码输出模拟信号到电视墙。 另外一种方案主要是针对摄像机比较多的监控点，可以在原有的模拟矩阵 后面加挂网络视频服务器，把模拟矩阵的输出作为网络视频服务器的输入，由 网络视频服务器来控制模拟矩阵输出哪几路视频信号，再由网络视频服务器对 这几路图像进行存储并传输。这样做虽然可以节约成本但是因为是选择性输出， 所以不能对所有的图像进行录像存储，只能

14、是看哪几路就存哪几路。 （这种方案 的前提是模拟矩阵的生产厂家能够提供模拟矩阵的协议。如果不能提供，则需 要提供控制键盘以及在 PC 上运行的控制协议。 ） 以上的解决方案也适用已建立的电子警察路口系统。 2.4.42.4.4 远程应急指挥设计远程应急指挥设计 图 2 远程应急指挥 网络视频服务器具备一路音视频输出，可以在客户端实现远端与中心端音 频对讲，在网络视频服务器本机实现远端与中心端之间的音视频双向对讲，构 建简单的视频会议网。 当某个街道监控中心所管辖的监控点发生突发事件，其他的街道监控中心 还可以点播其视频了解状况，并且可以实时地进行音视频对讲，市监控中心还 可以通过音视频对讲，进

15、行远程调度指挥。 2.4.52.4.5 存储设计存储设计 在该系统中，建议 2 种存储策略，即在街道监控中心中配置的网络视频服 务器上进行录像文件的本地存储，网络视频服务器具备 IDE 接口，可以通过挂 接 IDE 硬盘实现录像文件的存储。一路网络视频服务器可以挂接 2 个 IDE 硬盘， 四路设备可以挂接 4 个 IDE 硬盘，八路设备可以挂接 8 个 IDE 硬盘，并且对硬 盘的容量没有限制，这样可以保障录像资料长时间的存储。 这种存储策略可以防止当网络意外断开后录像文件还可以保存在网络视频 服务器中，当网络连通后还可以访问当时的录像文件，并且可以把当时的录像 资料传输到中心进行备份，以供

16、后期查询。 因为当网络断开以后，中心就没有任何图像，如果这时发生抢劫、交通肇 事等突发事件，那么就无从考证，所以在整体方案设计时考虑在前端进行存储， 防止这样的以外发生，做到整个系统的完备性。 2.4.62.4.6 集中管理和视频流的转发集中管理和视频流的转发 在市监控中心配置数字视频转发系统来实现视频数据流的缓存、转发及权 限管理；实现网络视频服务器的集中管理；并同时实现与其他网络的隔离。 数字视频转发系统软件提供了一个高管理性、高扩展性、高安全性的实用、 先进的分布式视频转发解决方案。使得大规模的网络监控系统能够在提供复杂 功能的同时尽可能的节约网络资源和管理成本。监控中心数字视频转发系统

17、软 件与网络视频服务器监视点之间通过多级数字视频转发系统软件联网，数字视 频转发系统软件的级数无限制，监控中心管理员可使用计算机和登录密码接入 任何一台数字视频转发系统软件实现集中监控管理，消息流支持批量处理。数 字视频转发系统软件可以通过保障消息流和数据流的唯一性，以及不同的优先 级设置节省网络带宽，保证网络的通畅。明确而高效的用户权限验证方式保证 了权限的唯一性，方便用户管理的同时也提高了系统的安全性。 2.4.72.4.7 安全性安全性设计设计 该系统提供了多重安全性考虑。 首先网络视频服务器按 TCP/IP 网络协议传送数据，所有的视频数据和控制 数据都是以 TCP 或 UDP 方式在

18、指定端口传送数据。因此为了避免前端网络接 入口存在的被非法连入的风险，可在前端数据进入主网络前架设防火墙，进行 数据包过滤，对通过数据的 IP 地址、MAC 地址和传输端口进行识别，只允许 通过合法有效的数据，其它数据都进行丢弃处理。以此来保证进入网路数据的 清洁度，有效防止非法网络入侵和病毒传染。 网络视频服务器编码后的图像有专用的软件和硬件进行解码，就算不法分 子拿到了图像资料也必须要有专用的软件才能进行解码观看。 用户在登陆数字视频转发服务器来获取图像信息时必须要进行用户名密码 的认证，只有通过了认证才能登陆系统，登陆了系统以后还必须经过权限的认 证，只有拥有了该功能的权限才能进行监看或

19、管理。 该方案也可以在安装数字视频转发系统软件的 PC 上安装双网卡，使得前端 设备和后端网络处于不同的网段，以此来防止前端其它网络数据进入主局域网。 同时也可以在安装数字视频转发系统软件的 PC 上安装防火墙以堵塞非法数据。 2.4.82.4.8 系统功能系统功能 系统功能主要为以下模块提供：网络视频服务器、数字网络视频转发服务 器、数字视频矩阵系统。 网络视频服务器可以对输入的模拟视音频信号、RS485 控制信号、报警信 号等，通过以太网或相应的扩展接口传输进网络。网络视频服务器可以在 32K- 4M 的码率上，实现从 QCIF 到 D1 的完整编码方案；与数字视频转发系统软件视 频控制服

20、务器、客户端软件、数字视频矩阵配合，提供全方位的网络监控系统 及大型行业监控系统解决方案。 数字网络视频转发服务器一般配备在监控中心或监控分中心，用于集中管 理多个设备，并对上级监控系统提供对下级监控网络的访问，主要实现视频数 据流的缓存、转发本地存储及权限管理。 当发生突发事件，造成大规模的访问量，访问者通过登陆转发服务器获取 视频信号，网络视频服务器在任何时候只要发送不超过8个通道（单台设备最大 8路）的信号给转发服务器，由转发服务器进行组播，节省带宽。 第三部分第三部分 硬件选型硬件选型 3.13.1 硬件选型原则硬件选型原则 本项目中，对网络设备的选择，要求在满足设备性能和功能需求的前

21、提下， 还应遵循如下原则： 选用国际、国内著名设备厂商的产品，以保证产品质量、相关服务质 量及产品技术水平等； 设备本身技术先进、成熟可靠：设备采用的技术是先进的，同时必须 在上市以来已经通过了广大用户的实践检验，无论从软件还是硬件都 非常成熟可靠，以保证系统应用的稳定性和兼容性； 高性价比：设备在满足应用需求的基础上，具有较高的性价比； 可管理性：设备技术基于国际标准，便于维护与管理； 完善技术支持与服务体系：设备厂商具有完善的技术支持与服务体系， 能够为用户提供全面的技术支持与服务； 持续的可发展性：厂商对同一产品系列持续地进行升级与功能扩展的 支持是用户设备可扩展性的一种保证。 考虑到技

22、术的发展与系统对功能的要求，对比目前市场上主流的服务器产 品，经过详细的比较和分析，最终选择华硕RS162-E4/RX4服务器作为系统的网 络视频服务器，华硕RS160-E4/PA4服务器作为数字网络视频转发服务器。 3.23.2 华硕企业级服务器华硕企业级服务器 华硕 RS162-E4/RX4、RS160-E4/PA4 服务器，性能高、扩展性好的机架服务 器，具有强大的事务处理能力和高可用性，可以很好的应用于大型企业办公系 统、金融证券行业服务系统、政府部门的政务系统、ISP、IDC 等密集计算应用 环境。 一、华硕RS162-E4/RX4服务器 1、性能简介 类型 企业级 类别 机架式 结

23、构 1U 华硕 RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT) 处理器 CPU 类型 Xeon CPU 频率(MHz) 1600 处理器描述 标配处理器数量 1 个 支持 CPU 个数 2 CPU 二级缓存 4MB 华硕 RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT) 主板主板芯片组 Intel 5000P FSB（总线） 1066MHz 扩展槽 4 华硕 RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT) 内存内存类型 ECC DDRII 内存大小 1GB 最大内存容量 48GB 华硕 RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT) 存储硬盘类型 /描述 SAS 最大热插

24、拔硬盘数 支持 4 个热插拔 SAS 硬盘 磁盘阵列卡 RAID 0、1、1+0 光驱 超薄 DVD-ROM 软驱 1.44M 华硕 RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT) 网络网络控制器 英特尔 82563E B 网络连接(双接口) 华硕 RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT) 显示性能显示芯片 ATI ES1000 显示核心/16MB DDR SDRAM 华硕 RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT) 接口类型标准接口 1 个外接串口 、2 个 RJ-45 局域网接口、 4 个 USB 2.0 接口(前面 2 个、后面 2 个)、1 个 VGA 接口

25、、1 个 PS/2 键盘接口、 1 个 PS/2 鼠标接口 华硕 RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT) 管理及安全性管理工具 软件:AS WM2.0、远程管理:ASMB3-SOL 华硕 RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT) 电源性能电源 冗余电源 电源数量 1 功率（W） 700 华硕 RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT) 外观特征尺寸 68644443.4m m 重量 15Kg 华硕 RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT) 软件系统系统支持 Windows Ser ver 2003 R2 Enterprise 32/64、RedH

26、at Enterprise Linux AS3.0 32/6 4、RedHat Enterprise Linux AS4.0 32/64 SuSE Linux Enterprise Server 9.0 32/64 华硕 RS162-E4/RX4(90S-S3G004BT) 适用环境工作温度 10-35 储存温度 -40-70 储存湿度 20%-90% （无凝露） 2、特色 强大的散热系统 这款服务器内部整齐而合理，精心布局减少对风道的阻挡。整体风道的方 向从前面进，配合专用的风罩和专用风道，把硬盘、CPU、主板、电源等散发出 的热量带从后面出，相当顺畅和通风。 图 3 散热风扇 服务器的散热

27、设备分两组，一组是系统散热风扇，一组是电源散热风扇。 所有风扇都是放置在主板、电源跟 SAS/SATA 背板之间，有效地处理了硬盘、 CPU、主板、电源之间的风量分配，达到最优化。 图 4 系统风扇 在系统风扇到 CPU 散热片之间，设计了一个蓝色的塑料风罩，把 3 组系统 风扇的风，集中吹向 CPU 的散热片，从而更迅速把 CPU 的热量带走。风罩和风 扇之间的接合，设计得十分出色。 图 5 风扇和风罩接合处 除了配备了顶级的散热设备和优秀的风道设计，还需要有合理的散热孔配 合，那样才可以保证出色的整体散热效果。这款服务器无论是前面还是后面， 或者是恻面，利用了所有可以利用的空间，增加散热孔

28、，使得整个服务器的散 热系统完美的运转起来，为整机的运行提供了有力的保证。 专业的无线材设计 华硕这款RS162-E4RS162-E4/RX4RX4还有更值得称赞的是采用专业无线材设计，通过巧 妙的布线，利用强大的科研能力，使得机箱内看不到有线材。从而达到机箱内 部整洁，这样的话，就特别方便管理人员的诊断、维护，而且没有排线的阻挡， 对机箱内部散热也大有裨益，提高空气的流通，风扇也可以最大限度地为系统 降温，保障服务器运转的寿命。 机箱内，我们基本看不到传统的线材，我们看不到电源为主板供电的 24PIN 和 8PIN 接口，看不到连接硬盘设备的相关数据线。他们都去哪里了呢？ 我们把那主板和 SAS/SATA 背板之间的一小块铁盖打开，真相出现了，通过 在主板和背板接近的地方，各设计了三条对应、类似 PCI-E X1 的连接槽，通过 一个桥接卡，把主板和背板连接在一起，实现数据传输，从而不用传统的数据 线来连接。 图 6 桥接 扮演了传统数据线角色的三个桥接卡，绿色的 PCB，高矮不同的接口。 图7 桥接卡 二、华硕RS160-E4/PA4服务器 华硕 RS160-E4/PA4 服务器，如图所示，是基于 Intel 5000P MCH 平台的 可同时支持双核/ 四核的产品，专为追求高性价比的企业级用户设计。此款机 型融入了当今各项最新技术：如 Intel VT 技术、I/O