XX市监控方案建议书IVS8000方案.docx
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XX市监控方案建议书IVS8000方案
XX市安全防范网络方案建议书
H3C技术有限公司
2007年8月5日
第1章需求模型
本方案基于如下假设进行设计:
网络规模:
1个市公安分局(监控中心)、19个区县级公安局(监控分中心),150个派出所;已有23157个摄像机,新建22280个摄像机。
IP承载网:
存储数据量:
数据保存15天总数据量为5653TB(按照D1分辨率、2Mbit/s实时码率,768Kbit/s的存储码率);
各摄像头根据各自的位置特点通过以太网电口,光口,EPON接入等多种方式与派出所的以太网相连。
各派出所与区县公安局以千兆以太网链接;所有派出所均具备千兆位数据网络交换能力。
各区县公安局与市公安局以千兆以太网链接、所有区县公安局均具备千兆位数据网络交换能力。
通过建设这个网络环境,实现前端现场点监控图像的全数字化(高清晰度、全实时),传输网络化(TCP/IP),图像数据存储可做到集中或分布式存储。
在公安局的内网和外网内各类用户(用户权限许可)可以对前端现场监控可实时图像监控;对存储图像可实现公安局内网内,计算机网络调阅播放和下载所有网点监控摄像机图像和监听麦克风的音频信号(具有网络VOD点播功能)。
建成后的全数字视频监控系统以实时监控录像为主,系统不仅在结构上具有扩展能力,而且在业务上也有综合应用能力,包括图像传输、远程监控、数字图像数据远程集中存储,远程实时点播回放(储存数据图像)功能;同时,系统建成后还能与其他功能协防,被其它部门如市容、环保、政府管理部门、武警、安全部门等调用。
具体监控点分布统计情况如下表:
序号
场所类型
数量
摄像机数量
存储要求
网络
1
市监控中心
1
市公安局集中存储
专网
2
区县分控中心
19
区县公安局集中存储
专网
3
派出所
150
区县公安局集中存储
专网
4
A类接入点
50
区县公安局集中存储
专网
5
B类接入点
20
区县公安局集中存储
专网
6
C类接入点
10
区县公安局集中存储
专网
7
D类接入点
5
区县公安局集中存储
专网
第2章规划建议方案
2.1系统设计指导意见
社会治安动态监控系统的建设应以“实用、可靠、先进、经济、开放、安全”为指导思想。
(一)实用:
监控覆盖面和图像质量须满足全市、各区县、各派出所、警务室一线部门实战需求;图像联网须满足与市县区指挥中心、交巡警、各派出所之间互联互通的需求;数字图像实时监视和图像回放查询界面友好,系统安装、使用、维护简便,满足区政府、市局及分局领导、治安、国保、刑侦等单位的需求。
(二)可靠:
系统采用的主要安防设备须经过具有公安部批准的相应资格产品检测中心的测试,质量达标,性能稳定,能持续有效运行,对于各级联网用到的模拟矩阵和数字矩阵必须选择市场主流产品,必须统一接口标准,必要时可统一品牌,以降低各级联网成本。
(三)先进:
采用成熟、主流的技术构建系统平台,充分兼顾需求和技术的发展,充分考虑与其他系统的连接,建设可扩展的、开放的平台。
主要设备可采用搭积木的模块式方便扩容,保护原有投资。
(四)经济:
在确保实用性、可靠性、先进性的前提下,注重系统建设成本和投入的阶段性,以技术建设与应用机制的协调发展,确保系统效益。
(五)开放:
系统应遵循开放系统的原则。
系统应符合国家标准和行业规划,能提供软件、硬件、通信、网络、操作系统和数据库管理系统等诸方面的接口和工具,使系统具备良好的灵活性、兼容性、扩展性和可移植性。
(六)安全:
由于本系统涉及到对于公共场所的日常实时监控、数据传输量大、使用人员多,故安全性和保密性十分突出和重要。
在考虑系统安全性和保密性时,除应考虑各种外界干扰外,还需在各个环节提供安全、保密措施。
2.2系统实施建设原则
本项目遵循系统集成“统一规划、分步实施”的基本原则。
第一步,首先确认系统整体架构,专网架构为全IP架构,同时选择一个标准化、扩展性好的网络视频与安防管理平台软件,满足项目的根本需要。
实现对图象、报警的集中监控、存储、对讲等管理功能,监控的范围包括:
市监控中心、各区县分控中心、各派出所和社会复杂的公共场所。
第二步,可以增加监控联网系统的范围,从试点场所扩展到全市重点单位、要害部位、企业事业单位、院校、金融系统单位、社区、居民住宅小区和危险物品生产经营使用单位。
第三步,将监控系统和交警、城管、城建等部门的信息系统进行集成,集成重点包括控系统图像、报警实时和历史数据的调阅。
第四步,通过逐步建立全市的GIS警用地理信息系统,实现各级管理人员可以在GIS的电子地图上,进行远程点播访问需要调看的现场实时图像或录像资料,遇到突发事件时,上级领导机关可通过GIS警用地理信息和远程现场实时图像,分析案情并实施决策与指挥。
第五步,增加对110接出警系统、卡口监控系统的集成,将原有监控系统的范围进一步扩大,进一步实现对移动目标的监控,如警用车辆、重点管理车辆系统等,并实现整个城市治安综合指挥系统的集成建设。
第六步,进一步考虑可以增加一些智能视频分析方面的应用,比如说人脸识别、危险物体识别、轨迹识别等。
2.3规划依据、规范和标准系统设计依据
系统规划设计必须按照国际、国家和本地区的有关标准和规范进行。
本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行:
●《安全防范工程技术规范》(GB50348-2004);
●《安全防范工程程序与要求》(GA/T75-94);
●《安全防范系统验收规则》(GA308-2001);
●《安全防范系统通用图形符号》(GA/T74-2000);
●《社会治安动态视频监控系统技术规范》黑龙江省地方标准;
●《民用闭路电视监控系统工程技术规范》(GB50198-94);
●《工业电视系统工程设计规范》(GBJ115-87);
●《音频、视频及类似电子设备安全要求》(GB8898-2001);
●《测量、控制和试验室用电气设备的安全要求》(GB4793-2001);
●《信息技术设备的安全》(GB4943-2001);
●《邮电通信网光纤数据传输系统工程施工及验收技术规范》。
●EIA/TIA568A,EIA/TIA569A国际电子工业协会通信线缆、通讯路径和空间标准
●ISO/ICE/IS11801结构化布线标准
●ISOTCP/IP协议标准
●ISO/IEC13818MPEG-2协议标准
●ISOIGMP/CGMP协议标准
●10BASE-T,100BASE-TX标准IEEE802.3,IEEE802.3U
●《中华人民共和国通信行业标准》(YD/T926)
●《城市市政综合监管信息系统技术规范》(CJJ/T106-2055)
●《关于开展城市报警与监控技术系统建设的意见》(公安部文件)
●《城市报警与监控系统建设技术指南》(公安部文件)
●《城市报警与监控系统建设“3111”试点工程实施方案》(公安部文件)
第3章系统架构设计
3.1系统体系架构设计概述
3.1.1基于NGeN的第五代IP网络监控架构
H3C在基于IP的数据传输、数字图像处理以及数据存储等技术的长期积累上,推出基于NGeN架构的iVS第五代网络视频监控系统。
H3CiVS网络视频监控系统完全基于IP应用开发,并将控制信令的IP通信概念引入了监控应用,将传统监控的简单连接应用提升到IP通信应用。
H3CiVS网络视频监控系统借鉴了NGeN架构,将信令控制与码流交换分离,信令接续与码流承载分离。
即使核心服务器出现故障,也不会影响整个监控业务的正常运行。
系统中各个部件(视频管理服务器VM、数据管理服务器DM、客户端VC、前端监控媒体终端EC/DC、视频存储设备IP-SAN)如果IP可达,都可以分布化部署,正常运行。
H3CiVS网络视频监控系统按照控制管理分为监控接入层、承载交换层、控制管理层和视频应用层四个层次。
图2:
H3CiVS网络视频监控系统架构
3.1.2系统架构层次
1.监控接入层
前端监控媒体终端(EC1000)负责把视频源传送过来的模拟图像转换并编码压缩成IP数据流通过IP网络传送,支持UDP组播流和存储iSCSI单播流。
2.承载交换层
采用开放式的TCP/IP协议的IP承载网,并利用组播/单播协议把不同的数据码流传送到实际目的地址。
同时通过视频/控制网关把原有的监控系统(包括矩阵、光端机、DVR、网络监控系统)的控制信号和码流转换成标准的IP信号并由控制管理层进行处理。
3.控制管理层
H3CIVS网络视频监控系统采用信令控制与码流交换分离体系,控制管理层负责整个系统的信令控制。
控制管理层是IVS网络视频监控系统的核心部件,系统中所有的设备都通过控制管理层来实现相互的通信和管理。
设备包括视频管理服务器VM8000和数据管理服务器DM8000,单个系统可管理多达45000个视频源,通过多个系统的分级分域可以管理更多的视频源。
4.视频应用层
视频应用层主要由视频客户端VC负责把监控图像进行实时查看,并把历史数据进行回放;通过DC解码器,可以把视频数据还原成模拟信号,输出到显示器、DLDP;H3CiVS网络视频监控系统提供丰富的API接口,提供与专业门禁系统,报警系统,图像识别系统之间方便的联动功能,并可以方便的进行第三方集成开发和功能扩展。
3.1.3系统功能特点
1.图像质量清晰
H3CiVS网络视频监控系统采用一次编码,避免传统监控系统因为多级级联造成的图像质量急剧下降的现象,最大限度还原图像的真实情况。
并可提供FULLD1高清晰图像分辨率,最高可以提供8M带宽,为用户提供DVD画质的高清晰图像。
2.系统高可靠性
系统中音视频流不在数字监控网管服务器上集中处理,而是通过网络的处理交换以分布式的形式分发出去,避免由于视频交换服务器的处理性能而造成的瓶颈问题。
监控媒体终端采用嵌入式Linux操作系统,保证设备可靠性。
核心管理服务器采用高处理性能服务器,保证整个系统的可靠性。
系统采用H3CEX1000IP-SAN专业存储设备作为监控数据存储单元,EX1000支持RAID0,1,5,10,50,支持RAID容量在线动态扩展功能;EX1000支持硬盘在线热插拔,支持硬盘电源短路保护(5V,12V),支持系统启动时硬盘顺序加电,提供更全面的硬件保护手段;EX1000可选冗余热插拔电源,支持电源自动故障切换,并支持外接UPS,避免电源故障带来的系统异常。
EX1000的多种可靠性技术的设计保证监控数据最大的可靠性。
3.集中化管理
针对不同的用户可以采用域管理、用户管理和云台控制冲突管理等多种权限管理模式。
不同用户可以根据指定对应权限对系统进行操作。
这种分级分域的多种管理模式非常适合政府、公安行业的管理模式。
系统根据用户业务管理模式的特点,采用集中式管理方式。
通过视频管理服务器VM和数据管理服务器DM不仅可对前端设备进行集中管理和控制,还可对分布在各区域的存储终端设备进行远程集中管理。
用户只需要在一台客户端上就可以对整网设备进行批量配置下发、远程升级、远程操作、业务实现等操作。
4.良好的系统开放性
整个系统采用国际标准IP传输协议,提供业界标准设备接口,用户选择设备的灵活性大,升级扩容方便;图像编码和传输协议均采用国际标准,前端设备扩容简单方便,可灵活增减;整个系统可通过第三方开放API接口提供业务应用开发,也可以参与矩阵、光端机、DVR等其他厂家的系统控制。
5.灵活廉价的光纤布线成本
通过内置在网络交换机和监控媒体终端的插板提供EPON布线,EPON非常符合城市道路光纤布置的特点,通过一根光纤可以解决大量的监控媒体终端的接入,大大节省用户的光纤布线成本。
6.全系统时钟同步
不但所有管理服务器之间时间自动同步,监控媒体终端上还有OSD叠加视频时钟,也和系统管理服务器同步,这个功能在视频监控管理和事件发生后查找证据上有重要的实际意义。
3.1.4与传统视频监控系统的比较
H3CiVS第五代网络视频监控系统突破了传统监控的瓶颈点,使监控系统具备更好的可扩展性,同时也使监控网络具有了良好的可管理性。
有机地将监控前端设备、监控管理软件、网络设备、IP-SAN存储设备融合为一个整体解决方案,有效地将客户监控应用由原先的安防应用提升到IT应用。
H3CiVS网络视频监控系统已经广泛应用于“平安城市”、机场监控、城市轨道交通监控、港口码头监控、校园监控等行业监控市场。
传统体系的视频监控系统,虽然实现了从模拟到数字直至支持IP网络的传输,但前端设备功能单一,管理系统相对简单,已难以完成目前监控网络的不断扩大及日益复杂的功能需求。
针对用户的实时观看、使用、存储三个方面应用都与IP视频监控系统存在巨大的差距:
特点
光端机+矩阵+DVR/DVS+视频服务器
基于IP架构的视频监控(存储)系统
看的清楚
支持4CIF视频流,码率最高2Mbps
支持高清D1视频流,码率1M~12M
图像接入DVR/DVS时候图像效果变差,视频多级转换模拟信号衰减
摄像机模拟信号在监控点一次编码直接加入网络,传输和存储图像质量不受距离限制变化。
用的方便
查看某个监控画面的用户数量是有限的
基于组播机制,查看某个监控画面的用户数量没有限制
单个设备功能强大,功能齐全。
NGN架构,软交换业务平台,可支持各类数据应用
存的可靠
实时视频监控和数据集中存储服务在一起;一旦视频服务器出现问题监控和数据存储都失效
实时监控与存储分离,互不影响;
IP-SAN可靠性高
适合100~200路摄像机局域网小系统,低码率低存储量较低图像质量。
工业级存储设备,支持大数据量实时并发读写,可以应对所有恶劣的突发需求。
3.2系统架构
根据XX市安全防范网络业务的实际需求,推荐采用二级多域控制,三级管理的方式进行系统构架。
1、在市监控中心构建第一级管理中心,通过VM8000和DM8000,对全市系统进行第一级的业务控制和管理,对市辖区的图像资源进行存储和历史调度;
2、在各区县分局监控中心构建第二级管理中心,通过VM5000,对该区县所有的监控设备进行第二级的业务控制和管理,多所有图像资源进行存储和历史调度;
3、在市监控中心、各区县分局监控中心、派出所安装DC数字矩阵与电视墙、显示屏、显示器等设备相连,负责对各自辖区的图像进行实时的观看和历史数据浏览;
4、在市监控中心、各区县分局监控中心、派出所安装VC客户端,通过VM不同的用户权限设置,负责对各自辖区的图像进行实时的观看和历史数据浏览;
5、通过提供VC客户端,各级领导可以在公安监控内网和外网通过事先设定的权限级别方便的进行图像实时调阅和历史数据调阅;
6、采用专网结构,各区县分局监控中心与市局监控中心之间采用GE专线连接,各派出所与区县分局监控之心之间采用GE专线连接,各远端摄像头通过EC编码器提供的RJ45电口,SFP光口,EPON接口接入到就近的派出所。
系统架构图如下:
3.3系统原理
其主要工作原理为:
安装在前端的摄像机把图像信号摄入后,视频信号经EC编码器转换为IP网络信号,通过从派出所铺设到位的网络将IP网络信号传输至各处分控中心。
编码器支持双流,经编码后一路UDP实时组播视频流传输到由数字解码器组成带有矩阵切换控制功能的数字视频矩阵,控制前端的摄像机,控制矩阵图像上电视墙,实时图像格式为D1(分辨率为720×576)或4CIF(分辨率为704×576),同时在经授权的专网用户可通过客户端接受实时组播视频流。
另一路是iSCSI存储流直接送入存储设备,存储设备挂在市监控中心和各区县分控中心,专网内的授权电脑可通过局域网远程查看录像资料,并可以截取或备份,录像资料保存的时间决定SAN存储设备硬盘容量。
通过视频监控管理软件和报警接口软件,系统可以响应区域联网报警系统,区域联网报警系统的用户报警后,区域联网报警主机通过报警接口软件自动调用相关图像到大屏或主监视器显示。
总控中心监控系统的大屏幕可以显示监控图像、计算机网络信息、GIS系统等各种信息,作为各种信息的综合显示平台。
系统工作流程逻辑示意图如下:
3.4系统各分项设计
3.4.1系统前端设备部分(监控接入层)
系统每个前端均由摄像机(云台摄像机或固定枪机)、立杆、室外机箱、视频编码器(EC)、专用电源和防雷接地等设备组成。
1.摄像头
摄像头能够把活动景物的光信号转变为图像的电信号,它是电视监控系统中最主要的信号源。
摄像机的分类方式有多种方式:
按所摄取的图像种类来分:
(1)黑白摄像机;
(2)彩色摄像机;
按适用照度来分:
(1)普通摄像机:
在白天和较强灯光下才能摄取到满意的图像,最低照度均大于10勒克斯(Lux)以上。
(2)低照度摄像机:
可以工作在照度较低的环境中(如黎明、黄昏、暗光下),最低照度为0.1—0.5Lux。
(3)微光摄像机:
可以工作在月光、星光甚至伸手不见五指的阴天、漆黑的夜间。
一般摄像头支持BNC视频输出接口。
●摄像机云台及支架
云台不仅起到支撑和安装摄像机的作用,更重要的是扩大了摄像机的视野范围。
云台可以使摄像机在水平和垂直方向任意转动和俯仰,因而在某种意义上它起到了变一台摄像机为多台摄像机的作用。
云台可分为手动式和电动式两种。
在监视系统中,电动式云台获得了广泛应用。
电动云台多是由中心控制室通过摄像机遥控单元来进行控制的。
电动云台是—种以微电机为动力,通过传动机构,带动摄像机在水平方向做0°~350°转动和在垂直方向做0°~±90°俯仰的一种机械装置。
电动云台分为交流和直流云台两种类型。
●摄像机防护罩
用于监控系统的摄像机,特别是置于室外的摄像机,一年四季全天候进行工作,环境条件变化无常,有时需要在相当恶劣的条件下工作。
例如,风沙、雨、雪、冰雹、烟雾、高温等。
为了保证摄像机工作的可靠性,延长其使用寿命,必须给摄像机配装具有多种特殊性保护措施的外罩,称为防护罩。
一般防护罩的功能是防尘、防雨雪风霜、自动调节温度等,根据需要,还可以附加防爆、防砸、防腐蚀、防冲击、防烟雾、防辐射等一些特殊的功能。
另外为了防止阳光直射摄像机,还应加装防阳光直射的遮光罩。
本次设计中,共设置监控摄像机45437个,根据应用场所分别选择枪机,球机,带夜视的,不带夜视的。
对于已有监控点,本系统通过前端编码器(EC)融合进新建的系统中。
2.立杆和室外机箱
立杆和室外机箱是前端监控点的物理支柱,室外环境的恶劣加上各种不可预测的天气情况,都要求室外立杆一定要具有良好的牢固度;室外机箱内需安装光端机和专用UPS监控电源等设备,并留有空间余量,所以室外机箱在保证防雨耐高温的同时,要具有很强的防撬性能。
3.视频编码器(EC)
视频编码器采用MPEG2/MPEG4,H.264编码算法,支持D1分辨率;编码芯片采用支持高码流的ASIC或DSP芯片,视频编码器控制单元支持iSCSI协议,设备可以设置目标地址,支持时钟同步及远程管理功能。
4.防雷设备
对于前端摄像机需要在室外进行安装的情况,增加设计安装防雷与接地系统。
前端设备防雷与接地由以下几部分组成:
电源线入口处安装电源避雷器;
视频信号线入口安装信号避雷器;
通信控制线入口安装信号避雷器;
室外的前端设备的良好接地,接地电阻小于4Ω,高土壤电阻率地区可放宽至<10Ω。
3.4.2网络架构(承载交换层)
1.网络设备分布
●市监控中心:
在市监控中心内放置2台高端以太网交换机S9500,2台中端以太网交换机S5600,2台中端以太网交换机S3600。
高端以太网交换机S9500作为系统核心交换机,可汇聚各视频流和各区县分局上传的视频流,在总控中心可任意观看到各分控中心的监控视频信号。
以太网交换机S5600负责接入存储系统EX1000。
以太网交换机S3600负责接入视频管理服务器VM,数据管理服务器DM以及视频解码器DC,由DC负责接受组播视频流上电视墙实时浏览。
总控中心网络设备配置表:
序号
监控点数(个)
以太网交换机型号
数量(台)
备注
1
S9500
2
作为系统核心交换机,负责汇聚各区县分控中心上传信息
2
S5600-52P-EI
2
负责与EX1000相连
3
S3600-28P-EI
2
接入总控中心VM、DM、DC
S9500提供接口与网闸相连,网闸与运营商租用线相连,提供各种社会监控资源的接入,同时利用网闸对监控内网进行安全防护。
●各区县分控中心:
在各区县分控中心内放置2台高端以太网交换机S9500和2台中端以太网交换机S5600,2台中端以太网交换机S3600。
高端以太网交换机S9500作为分控中心的核心交换机,可汇聚各派出所上传的视频流,在分控中心可任意观看到辖区各派出所中心的监控视频信号,并与市监控中心相连,2台采用1+1双线结构。
以太网交换机S5600负责接入存储系统EX1000。
以太网交换机S3600负责接入视频管理服务器VM,数据管理服务器DM以及视频解码器DC,由DC负责接受组播视频流上电视墙实时浏览。
。
19个区县分控中心网络总共设备配置表:
序号
监控点数(个)
以太网交换机型号
数量(台)
备注
1
S9500
2*19
作为系统核心交换机,负责汇聚各区县分控中心上传信息
2
S5600-52P-EI
2*19
负责与EX1000相连
3
S3600-28P-EI
2*19
接入总控中心VM、DM、DC
●派出所分控中心:
在派出所分控中心内放置1或多台高端以太网交换机S7500和1台以太网交换机S3600。
高端以太网交换机S7500作为系统核心交换机,可汇聚所辖范围内摄像头接入,包括EPON接入,以太网交换机S3600负责接入DC和VC客户端,由DC负责接受组播视频流上电视墙实时浏览。
派出所网络设备配置表:
序号
派出所名称
监控点数(个)
交换机型号
数量(台)
备注
1
S7500
S3600-28P-EI
1或多台
1台
S7500负责所辖摄像头接入,并与区县分控中心相连,1台S3600负责接入DC和VC。
(下同)
2
S7500
S3600-28P-EI
1或多台
1台
3
S7500
S3600-28P-EI
1或多台
1台
4
S7500
S3600-28P-EI
1或多台
1台
5
S7500
S3600-28P-EI
1或多台
1台
….
150
S7500
S3600-28P-EI
1或多台
1台
●区县分控中心与市监控中心之间采用千兆单模光纤直连。
●派出所与区县分控中心志坚采用千兆单模光纤直连。
2.系统网络架构图:
3.网络对网络设备的需求
各级网络设备支持组播协议,交换机支持IGMP协议或CGMP。
●智能交换功能
交换机能实现真正的带宽独享,并支持组播;而集线器(HUB)是带宽共享,信息传送是广播方式。
因此,前端接入应使用交换机而尽量不用集线器(HUB),即使用HUB,也只能限制于接入级上,而且必须保证接入的组播组成员不超过2个。
禁止在网络干线上使用HUB。
对IP单播也应采用智能交换而尽量避免用HUB式的广播发送。
使用HUB会使所有信息在端口上叠加,不能充分利用交
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