1、某项目安全视频监控系统某项目安全视频监控系统 设计方案金三立视频科技(深圳)有限公司二OO九年八月十日一、概述随着我国改革开放的深入,经济的发展,对能源的需求急剧增长,*的安全防护逐渐越来越引起重视。为了保护整个行业的安全生产,提供一个良好的生产环境,世界各个国家的管理部门早在本世纪初就已经采用了不同的防范手段来保证*的安全生产。当今科技的发展又提供了更先进的方法数字监控系统。为了保护*的人员安全和设备财产,迅速有效地制止或处理突发性事件,我公司为*设计出了一个技术先进的网络数字视频监控系统。该系统以网络设备为前端,利用现有的网络传输高质量的音视频资料,建立分布式、低成本、数字化的视频监控系统
2、,具备先进性,稳定性等特点,使现代化的*更加安全、高效。二、需求分析1、市场需求随着安防行业的发展,人们对安防业务的需求也更加丰富,对安防产品的要求也越来越高。在安防功能增加的同时,也带来了一些问题,服务器越来越多,系统越来越臃肿。给系统的稳定性、安全性和设备的维护,带来了极大地困难。市场迫切需求一种高集成度、高可靠性的平台,来满足行业的需求。2、项目需求本监控项目主要是对*进行安全监控,采用视频服务器+模拟摄像机的解决方案,共10个区,每个区16个摄像机,共160个摄像机。系统利用先进的计算机网络技术、通信技术、多媒体技术、微电子技术等,借鉴当今先进的管理技术和管理手段,建设一个具有一定实用
3、性、先进性、可靠性、开放性的“综合远程监控管理系统”。建成后整个监控系统主要完成的任务是对前端监控图像的管理、存储、及浏览等。三、系统设计原则与规范1、设计原则为了满足本监控监控系统的要求,达到对监控点进行全方位的监控以及对安防信息的及时反应,在一定范围内联动警示设备,通知有关人员做出反应,采取措施,并对相关设备进行集中监控、集中维护和集中管理。网络视频监控系统设计遵循以下原则:标准化:整个视频监控系统的设计符合国家标准或国际标准。系统软件、硬件均采用标准化设计,提供开放的接口,可与不同供应商的设备及软件系统互联互通。 先进性:前端视频产品采用校园网络传输,分辨率可达D1效果,帧流最高可达1M
4、bps,平均延时控制在3-10秒以内。另外采用三项关键技术:H.264超低码流视频压缩技术、专有的信道动态适配技术、针对无线信道设计的可靠传输纠错技术;增加了双通道自动平衡协调传输功能。可靠性:采用嵌入式实时操作系统和专用的硬件结构,性能稳定可靠,保证系统整体的稳定,尤其适合在环境比较复杂、可靠性要求较高的环境中运行。经济性:系统开发运行平台均采用当今最为通用的各种操作系统和开发工具,充分利用了我们在其他监控领域中成功应用的中间件和模块,大大减少在系统平台方面的投入,具有极高的性价比。扩展性:系统软、硬件系统采用模块化设计,用户系统升级时,只需要增加前端的服务器。整个系统具有进一步扩展功能的能
5、力,可以很好的适应现代智能管控的需求。保证用户在系统上进行有效的开发和使用,并为今后的发展提供一个良好的环境。实用性:系统支持用户的网络监控需求,可多用户多画面实时监控、远程控制、集中录像、可连接多种报警设备、报警可定时布防撤防等功能,完全满足用户的监控要求。灵活性:系统组网灵活,适合在局域网、广域网和无线网络中使用;多个视频监控系统可以作为子系统组成更大的视频监控系统。2、设计规范根据贵方项目的要求和国家有关法规的要求,我们经过认真研究、分析设计本系统方案。该系统具有性能先进、质量可靠、经济实用等特点,而且该系统具有方便扩展、与其它信息系统实现无缝连接的能力。为实现安防系统的可视化管理奠定了
6、基础。依据的相关规范包括:1、智能建筑设计标准(GBT 503142000)2、建筑智能化系统工程设计标准(DB32/191-1998)3、城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范(CECS/119-2000)4、建筑与建筑群综合面线系统工程设计规范(GB/T50311-2000)5、民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92)6、民用闭路监视电视系统工程技术规范(GB/50198-94)7、系统接地的型式及安全技术要求(GB14050-93)8、安全防范工程程序与要求(GA/T75-94)9、安全防范工程验收规则(GA/T308-2001)10、工业电视系统工程设计规范(GBJ 115)11、安
7、全检查防范系统通作图形符号(GA/74-94)12、消防联动控制设备通用技术条件(GB 168061997)13、火灾自动报警设计规范(GB50116-98)四、项目整体设计金三立嵌入式视频监控平台是充分考虑了行业的发展和根据不同用户群的需求而进行设计的。4.1 系统整体架构图4.2系统详细说明一个大型的监控系统,由于前端摄像头的众多,终端的需求也具有多样性。金三立视频监控平台不仅可以满足常规的客户需求,还可以通过平台强大的管理能力为客户提许多特色的服务。4.2.1摄像机的选择监控前端全部采用枪式摄像机ST-CC6150,各区有4台枪机需加配红外灯与云台,共需160台ST-CC6150,40个
8、云台和红外灯。4.2.2网络键盘的选择网络键盘是金三立非常有特色的产品,它不仅传承了模拟矩阵键盘(操作简单、扩展灵活、功能强大)的功能特点,而且又有更进一步的创新。A、 键盘数量不受限制(模拟系统最多24个)B、 自带4寸液晶显示屏,可以作为独体的终端使用,显示、控制前端任意设备。C、 不受距离限制,网络可达即可进行安装。4.2.3监控分中心的设置金三立视频监控系统,支持设置多个监控中心。本系统设计10个监控分中心,每个分控中心配置电视墙1套,用21寸监视器4台,选用4台单路解码器与其一一对应,可以把任意图像显示在电视墙上。每个分控中心16个摄像头,用4台4路编码器上传图像并存储,每台编码器存
9、储容量为1T。在CIF画质(512Kbps码流)、存储空间为1T时,那么可存储时间为42天。计算如下:4路42天24小时3600秒0.512Mbpa码流810241024=0.9T格式化损耗10计算在内: 0.9T/0.9=1T分控中心序号设备名称型号数量单位1视频服务器ST-NT204H-D014台2感红外枪机ST-CC6150C16台3200米红外灯另购4台4云台另购4台5枪机镜头另购4台61T硬盘希捷4个注:此设备清单仅为监控系统的主要设备,在工程施工中所需辅助设备(如线缆及一些网络设备等),不在设计之内,由工程公司根据实际情况配置。4.2.4监控总中心的设置本系统设计一个总监控中心,配
10、置电视墙一套,用21寸监视器16台,选用16台解码器与其一一对应,可以把任意图像显示在电视墙上。中心配置E-NVS一台(ST-NTMS-CD16)用于前端设备的管理与存储。给监控平台分配一个外部IP,中心授权后就可以在因特网上对相应视频进行远程查看。本监控项目共有10个分控中心,在各分控中心总带宽2Mbps码流,存储时间40天时,那么监控总中心所需存储空间为10 T。计算如下:1040天24小时3600秒2Mbpa码流810241024=8.24T格式化损耗10计算在内: 8.24T/0.9=9.15T每块硬盘容量按1T计算,共需10块硬盘。设备清单:序号设备名称型号参数数量单位1E-NVSS
11、T-NTMS-CD16两千兆口、16盘位1台2解码器ST-NT200HS-B011路视频输出16台3监视器ST-MC216021寸纯平16台4网络键盘ST-CU8502自带4寸液晶显示屏2台5硬盘希捷1T10块注:监控中心容量为前端10个分控中心,每个分控中心2M带宽(各分控中心最多同时上传4路500K图像),录像时间40天。此设备清单仅为监控系统的主要设备,在工程施工中所需辅助设备(如线缆、电视墙及一些网络设备等),不在设计之内,由工程公司根据实际情况配置。五、系统整体介绍5.1.1平台的构成金三立嵌入式视频系统英文简称:E-NVS;平台软件体系结构分为三个层次,最低下一层是硬件抽象层,目的
12、是给不同的DVS和其他设备提供相应设备类的统一接口,为系统整体管理、配置、检索所有的设备提供统一的标准;上面一层是平台,平台部分包括两部分,一部分是基本的服务,另一部分是基于这些服务的设计工具。最上面一层是构架在平台之上的应用,这些应用使用平台的基本服务一致、可靠、高效、灵活地完成功能,而平台提供的工具可以让用户自定义、自创建、自组合很多和用户特定业务相关的业务功能和流程。层次的划分可以说任何一个复杂的、经过良好设计的软件系统最基本的体系结构模型,诸如操作系统和网络层次模型、目前市场上主流的中间件和应用服务器莫不如此。这些体系结构在国内一些优秀的大型IT软件中有所采用,但在国内的绝大多数监控领
13、域的软件并没有这样去做,究其原因首先传统监控软件开发单位不能站在一个结合业务的全局角度来看待产品设计,另外是一般这些单位都不具备大型IT软件系统总结的能力,最后还有涉及到各种网络、视频、集群、分析模式、人工智能以及语言解析等方面技术的掌握和融合问题,金三立通过自身的努力,在“E-NVS”中已经掌握了构架这样一个系统架构的相关技术。另外需要说明的是,平台和系统提供的所有功能都通过Web Service的国际标准提供对外接口,这可以在异种操作系统、异种语言之间进行交互,也是和其他IT和业务应用程序集成的最好方法。如上文所说,平台采用标准的构架,系统的服务都是由三层结构的中间层提供的服务对象。系统的
14、任何行为都需要经过管理中心的认证,系统提供基于角色的存取控制模型提供了强大而灵活的安全保证。一旦管理中心修改了某些存取权限,这些改变将即时反映到任何用户的任何一次操作中。系统中所有组成部分的行为规范、策略也是在具备全球定义的,这就意味着你可以在任何一个地方改变整个系统的任何行为。系统三层体系结构图如下:5.1.2 平台软件的构架在现有的监控系统中大多数厂家选用C/S架构或B/S架构,Client/Server模式主要是在以局域网为基础的环境下展开应用的,它受到地域的限制而Browser/Server模式通过Internet进行通信,可以不受地域的限制,但是它不能够进行联机事务处理,并且在大量数
15、据录入工作还不能完全取代Client端的用户界面。在这方面,Client端的各种开发工具的功能更加强大也更加灵活,而Browse端由于其功能结构的限定过于“瘦小”。由于C/S在逻辑结构上比B/S少一层,对于相同的任务,C/S完成的速度总比B/S快。使得C/S更利于处理大量数据。这两种架构都有优缺点, 金三立视频监控系统采用C/S 和B/S架构,使这两种架构优势互补。 1、C/S架构软件的优势与劣势 a、应用服务器运行数据负荷较轻。最简单的C/S体系结构的数据库应用由两部分组成,即客户应用程序和数据库服务器程序。二者可分别称为前台程序与后台程序。运行数据库服务器程序的机器,也称为应用服务器。一旦
16、服务器程序被启动,就随时等待响应客户程序发来的请求;客户应用程序运行在用户自己的电脑上,对应于数据库服务器,可称为客户电脑,当需要对数据库中的数据进行任何操作时,客户程序就自动地寻找服务器程序,并向其发出请求,服务器程序根据预定的规则作出应答,送回结果,应用服务器运行数据负荷较轻。b、数据的储存管理功能较为透明。在数据库应用中,数据的储存管理功能,是由服务器程序和客户应用程序分别独立进行的,前台应用可以违反的规则,并且通常把那些不同的(不管是已知还是未知的)运行数据,在服务器程序中不集中实现,例如访问者的权限,编号可以重复、必须有客户才能建立定单这样的规则。所有这些,对于工作在前台程序上的最终
17、用户,是“透明”的,他们无须过问(通常也无法干涉)背后的过程,就可以完成自己的一切工作。在客户服务器架构的应用中,前台程序不是非常“瘦小”,麻烦的事情都交给了服务器和网络。在C/S体系的下,数据库不能真正成为公共、专业化的仓库,它受到独立的专门管理。c、C/S架构的劣势是高昂的维护成本且投资大。首先,采用C/S架构,要选择适当的数据库平台来实现数据库数据的真正“统一”,使分布于两地的数据同步完全交由数据库系统去管理,但逻辑上两地的操作者要直接访问同一个数据库才能有效实现,有这样一些问题,如果需要建立“实时”的数据同步,就必须在两地间建立实时的通讯连接,保持两地的数据库服务器在线运行,网络管理工
18、作人员既要对服务器维护管理,又要对客户端维护和管理,这需要高昂的投资和复杂的技术支持,维护成本很高,维护任务量大。其次,传统的C/S结构的软件需要针对不同的操作系统系统开发不同版本的软件,由于产品的更新换代十分快,代价高和低效率已经不适应工作需要。在JAVA这样的跨平台语言出现之后,B/S架构更是猛烈冲击C/S,并对其形成威胁和挑战。2、B/S架构软件的优势与劣势a、维护和升级方式简单。目前,软件系统的改进和升级越来越频繁,B/S架构的产品明显体现着更为方便的特性。对一个稍微大一点单位来说,系统管理人员如果需要在几百甚至上千部电脑之间来回奔跑,效率和工作量是可想而知的,但B/S架构的软件只需要
19、管理服务器就行了,所有的客户端只是浏览器,根本不需要做任何的维护。无论用户的规模有多大,有多少分支机构都不会增加任何维护升级的工作量,所有的操作只需要针对服务器进行;如果是异地,只需要把服务器连接专网即可,实现远程维护、升级和共享。所以客户机越来越“瘦”,而服务器越来越“胖”是将来信息化发展的主流方向。今后,软件升级和维护会越来越容易,而使用起来会越来越简单,这对用户人力、物力、时间、费用的节省是显而易见的,惊人的。b、成本降低,选择更多。大家都知道windows在桌面电脑上几乎一统天下,浏览器成为了标准配置,但在服务器操作系统上windows并不是处于绝对的统治地位。 现在的趋势是凡使用B/
20、S架构的应用管理软件,只需安装在Linux服务器上即可,而且安全性高。所以服务器操作系统的选择是很多的,不管选用那种操作系统都可以让大部分人使用windows作为桌面操作系统电脑不受影响,这就使的最流行免费的Linux操作系统快速发展起来,Linux除了操作系统是免费的以外,连数据库也是免费的,这种选择非常盛行。比如说很多人每天上“新浪”网,只要安装了浏览器就可以了,并不需要了解“新浪”的服务器用的是什么操作系统,而事实上大部分网站确实没有使用windows操作系统,但用户的电脑本身安装的大部分是windows操作系统。c、应用服务器运行数据负荷较重。由于B/S架构管理软件只安装在服务器端(S
21、erver)上,网络管理人员只需要管理服务器就行了,用户界面主要事务逻辑在服务器(Server)端完全通过WWW浏览器实现,极少部分事务逻辑在前端(Browser)实现,所有的客户端只有浏览器,网络管理人员只需要做硬件维护。但是,应用服务器运行数据负荷较重,一旦发生服务器“崩溃”等问题,后果不堪设想。六、平台的优势金三立视频监控系统从她诞生之日起,就以市场的需求为导向,紧紧跟随安防行业的前沿科技,及时推出满足用户需求的优秀产品。6.2.1 嵌入式平台 在整个安防行业从前端监控设备到后端存储管理设备,由原来的工控式逐渐走向嵌入式结构,嵌入式以其体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点成为行业发展的
22、趋势。金三立视频监控平台顺应时代发展的潮流,采用嵌入式结构,把众多的服务器,集成在一起。6.2.2 安全性在系统的安全性上,金三立视频监控平台采用LINUX系统,降低了网络中毒的风险,在应用上,可以用网络键盘代替客户端,规避了系统因为客户端中毒而导致的系统故障。录像存储可以设置不同的Raid级别,充分保障了录像资料的安全可靠。6.2.3扩展性 现在是信息时代,市场的各种需求变化非常迅速,往往出现在一个系统建成后,很快就不能满足需求,而传统的监控系统,因其固有的结构,必须更换设备才能满足需求,扩容面临着强大的压力。金三立的视频监控系统由于采用了嵌入式、模块化得设计,不存在扩容难的问题。并且根据客
23、户的不同需求,给予不同的扩容方式。管理扩展:在用户增加时,只需增加相应管理路数的主机,就可以完美解决问题。存储扩展:在用户要求录像存储的时间延长,或由于增加用户使存储空间需求变大时,也只需增加相应的存储扩展设备,就可以解决需求。七、平台的功能特点天津工业大学监控项目视频监控系统由于其容量比较大、要求高、每栋楼房都有一个分控中心等特点,对平台的各项要求都很高。整个监控系统主要有两部分构成平台、客户端(管理客户端、企业客户端)。7.1 平台的特殊功能金三立嵌入式中心服务平台包含三个功能模块:接入服务模块、转发服务模块和录像服务模块。其中接入服务负责整个域系统里的用户和设备的注册接入及信令控制;转发
24、服务负责处理流媒体的负载分发;录像服务负责对前端视频的中心网络存储及点播服务。金三立视频监控系统以其独特的设计,具有以下功能特点。7.1.1双码流功能双码流是为了解决存储及不同用户访问网络视频时,网络带宽不同造成码率只能按最低需求进行设置的问题。金三立的数字产品支持前端设备双码流,中心平台双码流。能够适应不同的网络环境对视频浏览和存储的需求。用户可以根据自已的需要,在实时浏览或者存储时选择高清画质或者低码率方式,两种方式可以同时使用,选择哪一种方式,取决于网络带宽及存储容量大小,用户可以更加灵活对系统进行管理。7.1.2 磁盘管理金三立嵌入式平台服务器可以使用RAID做硬盘管理(16盘位),单
25、机最大可支持16个SATA硬盘,并具有热备功能,同时损坏两块硬盘,数据不会丢失。支持硬盘热插拔。7.1.3 自动校时功能金三立嵌入式平台与前端设备通过心跳功能,自动进行同步协调,使前端设备与平台的时间自动统一,避免前端录像与平台录像时间的偏差。7.1.4支持矩阵控制功能金三立嵌入式平台通过前端视频服务器对模拟矩阵进行控制,包括摄像机切换、云台镜头的控制。有效的实现了系统的利旧,节约系统联网的成本。支持各种品牌模拟矩阵。本系统能与一期的模拟矩阵实现联网,能随机切换模拟矩阵图像,控制云台镜头。7.2客户端金三立嵌入式平台客户端主要有两种类型:管理客户端、企业客户端。7.2.1管理客户端管理客户端是
26、整个嵌入式平台系统的中心配置管理模块,供系统管理员使用,负责对整个系统平台进行机构划分、设备配置、转发负载、中心录像、用户权限、虚拟告警防区管理等操作。业务功能主要包括:机构管理、设备管理、业务管理。机构管理又包含机构配置和管理员配置;设备管理包括转发服务器管理、录象服务器管理、视频服务器管理和告警防区管理;业务管理包含用户及权限管理和中心录象策略管理特点:在用户管理方便,其主要是对用户进行功能授权,可以根据需求给不同的客户进行功能授权(如云台控制、录像查询、设备管理等);使每个用户都感觉到自己拥有一个独立的系统。传统的分级管理模式是不同的级别,有不同的功能。一般只有最高级别的管理员有设备的添
27、加设置等功能,这就造成用户不可以管理自己的设备,如果授予他最高级别的权限,其他客户的安全就没有保障。7.2.2 企业客户端企业客户端软件是系统交付用户的最终操作软件,也是整个系统功能展示的主要平台,是用户最频繁使用的软件。整个软件包含实时监控、录象回放、电视墙切换、报警及电子地图管理四大主要模块,其中实时监控包括:系统登陆、视频浏览、云镜控制、参数管理、语音呼叫、I/O控制等多项业务功能。7.2.2.1基本功能金三立嵌入式视频系统客户端浏览软件可以实现对前端设备的统一监控管理,包括基本的业务配置、设备管理、音视频实况浏览、点播回放、轮循切换、云镜控制和报警显示等。E-NVS可以为WEB客户端访
28、问提供视频点播功能,将存在E-NVS中的录像文件转换为流格式方便本地和远程公网用户点播访问。E-NVS通过路由器映射到公网上,根据授权可以实现,远程的管理或图像查看等功能。7.2.2.2数字矩阵功能E-NVS系统网络音视频解码器,可以通过客户端及专业键盘、鼠标或WEB实现对E-NVS系统解码输出控制,主机支持单画面D1解码或4画面CIF解码。控制方式包括点对点切换、组切换、群切换和计划切换等,从而实现数字矩阵的功能。7.2.2.3电视墙管理功能传统的模拟监控系统只能在小范围实现电视墙功能,且无法远程监控,并且电视墙数量受限于矩阵的能力。 E-NVS将视频流通过解码器解码上墙显示,可实现单路视频
29、切换、巡回切换、群组切换、球机控制等电视墙功能。一个E-NVS系统可远程管理多个电视墙,电视墙数量可通过扩展网络带宽与解码器进行无限制的扩充,轻易实现多地远程分控。7.2.2.4 3D定位功能 当出现紧急情况时,如果网络有延时,同时控制球机云台旋转和镜头变倍来进行定位,就显得异常困难。为了规避网络延时带来的控制定位问题,结合金三立高速球型摄像机,通过鼠标实现3D虚框放大的快速定位功能,保证云台镜头控制精确、快速;7.2.2.5 电子地图报警电子地图作为企业客户端的一个功能模块,可通过工具栏快捷按纽电子地图调用,如下图所示:当有告警发生时,系统将做相应的告警联动处理,如弹出视频窗口、声音、云台预
30、制位调用等。7.2.2.6远程参数设置、程序升级 金三立客户端可以对前端设备进行查询(如编码参数、云台设置、显示参数、版本信息等),并对其进行修改。在有程序更新时,可以对设备进行远程升级。八、主要设备参数8.1、网络键盘型号:ST-CU8502一、产品描述ST-CU8502系统控制键盘是金三立设计的一款网络专用键盘,突破了网络视频监控系统不支持键盘控制的传统。该键盘已获专利(专利号:200720000266.1)。该网络键盘可以应用到金三立“E-NVS”嵌入式网络视频系统中,该控制键盘采用独特设计,外观新颖美观、用户操作简单方便。二、特点 支持WAN、LAN、RS422通信方式。 内置视频解码
31、器,可以对网络视频信号解码成模拟信号,显示在机载液晶屏上。 采用4寸LCD液晶显示屏,既可显示图像,也可以显示工作状态信号。调试设备时,无须携带监视器,给工程施工带来极大方便。 三维操纵杆更有利于操作员进行云台水平、垂直旋转和镜头放大、缩小等 PTZ 控制;云台旋转速度与三维操纵杆倾斜角度成正比,镜头变焦速度与操纵杆旋转角度成正比;同时各种指令都能在液晶显示屏上显示出来。 在金三立“E-NVS”嵌入式网络视频系统中,可作为系统主控键盘,实现监控中心所有控制功能,如电视墙切换、PTZ控制等。 使用网络键盘操作,可以完全脱离PC式计算机,降低了基于PC计算机造成对系统正常工作的影响。 网络控制键盘操作简便,类同于传统的模拟系统的键盘操作,对普通工作人员要求较低。三、技术参数型 号ST-CU8502液晶显示屏4” LCD,支持菜单显示,指令显示,视频显示按钮和操纵杆数字按钮:0、1、2、3、4、5、6、7、8