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IP监控系统解决方案模板
AAAIP监控系统
解决方案
神州数码(中国)有限公司
第一章概述
1.1系统概述
网络视频监控系统相对传统视频监控系统来说是一个显著的飞跃,它增加了更多的智能特性。
另一方面,数字化的视频档案更加便于管理,例如可以通过自动图像分析方法来找到目的片;数字化信息通过网络更便于传输;数字压缩技术还可以节省存储空间并实现对所记录材料的快速搜索,为了最大程度地减少网络流量,可以对摄像机进行编程,使其只在特定事件时才发送图像。
目前的数字压缩技术主要有M-JPEG、MPEG系列标准,以上这些技术,早已成功地运用到网络监控中,只不过针对不同的客户及依据不同的网络环境采用不同的解决方案而已,其优势主要体现在以下几个方面。
第一,便于计算机处理:
由于视频图像的数字化,所以可以充分利用计算机的快速处理能力,对其进行压缩、分析、存储和显示。
通过视频分析,可以及时发现异常情况并进行联动报警,从而实现无人值守。
第二,适合远距离传输:
数字信息抗干扰能力强,不易受传输线路信号衰减的影响,而且能够进行加密传输,因而可以在数千公里之外实时监控现场。
特别是在现场环境恶劣或不便于直接深入现场的情况下,数字视频监控能达到亲临现场的效果。
即使现场遭到破坏,也照样能在远处得到现场的真实记录。
第三,便于查找:
在传统的模拟监控系统中,当出现问题时需要花大量时间观看录像带才能找到现场记录,而在网络视频监控系统中,利用计算机建立的索引,在几分钟内就能找到相应的现场记录。
第四,提高了图像的质量与监控效率:
利用计算机可以对不清晰的图像进行去噪、锐化等处理,通过调整图像大小,借助显示器的高分辨率,可以观看到清晰的高质量图像。
此外,可以在一台显示器上同时观看32路甚至更多路视频图像。
第五,易于系统集成:
可以将视频、音频、报警、控制集成到一个系统,采用统一的网络传输平台,减少各种线缆的敷设。
第六,智能化功能:
可以通过软件分析,实现视频移动报警、禁区设置、人员计数、方向管理等功能,在很多应用情况下取代报警系统。
第七,系统易于管理和维护:
网络视频监控系统主要由电子设备组成,集成度高,视频传输可利用有线或无线信道。
这样,整个系统是模块化结构,体积小,易于安装、使用和维护。
正是由于网络视频监控具有传统模拟监控无法比拟的优点,而且符合当前信息社会中数字化、网络化和智能化的发展趋势,所以网络视频监控正在逐步取代模拟监控,广泛应用于各行各业。
SONYIP系统是纯IP的网络监控解决方案,技术先进,方便扩容。
有效合理的利用有限的网络带宽。
功能强大的集中或分布式控制-用户可以按自己的方式配置系统。
一台服务器带一个软件应用程序,就可以运行整个系统。
可以生成高质量图像,并可以在世界任何地方对这些图像进行访问、监控、记录和打印。
可以设置每个系统管理员的许可等级。
记录内容不存放在摄像机的位置,从而减少因偷盗、火灾等而造成损失的机会。
很容易添加摄像机,无需进行复杂布线。
服务器可以充分适应未来对处理器的速度、硬盘的容量等进行的升级。
所有摄像机都通过简单、高效率的以太网连接到网络,利用已有的网络基础设施,从而节省时间和资金。
1.2需求分析
1.2.1需求情况
AAA新建厂区占地面积70亩,新建弱电系统涵盖视频监控、周界报警、生产过程监控、可视调度、消防及其他子系统,其中视频监控系统必需与消防系统、周界报警系统实现联动,系统设置一个监控中心,两个监控分中心。
系统应满足先进、可靠、实用、可扩展、易集成性,同时具有较高的综合性价比。
1.2.2总体设计思路
●根据当前图像和通信技术现状及其今后的发展,系统应基于IP网络进行建设
●监控中心宜配置系统管理的相关设备和管理软件
●采用智能软件分析功能,实现周界报警功能
●采用智能软件分析功能,实现丢包检测、遗弃物体检测功能
●采用智能软件分析功能,实现库房禁区管理、人流统计功能
●采用智能软件分析功能,实现视频移动报警功能
●画质要求清晰,传输流畅
●管理部门可按权限观看任何地点实时的图像
●管理部门可按权限控制任意摄像机的转动、镜头的伸缩
●管理部门可对前端情况进行录像,可远程调用录像文件并回放
●具有双向语音网络传输功能,可实现可视调度、远程呼叫功能
●具有录像、抓拍、备份、检索、日志管理功能。
●可任意增加相关管理部门分控端
1.2.3功能技术要点
●智能软件分析功能
●一个监视终端可同时实现显示四个或以上不同摄像头的图像,不同的监视终端可同时实时显示一个摄像头的图像。
●可实现多个图像的预置(预编程)循环显示。
●任一监视终端都具有动态录像功能,可手动或根据时间自动启动、关闭录像。
●各监视终端均可远程调用录像文件并回放,应有按日期、录像类型、摄像头等多种方式查找录像文件。
●可在发生报警时自动切换摄像机显示当前位置或预置点的图像,并自动将事件前指定时间长度的信息转存录像。
●可远程控制摄像机左右、上下转动和镜头的远近调节,宜采用人性化的控制方式,支持模糊控制。
●监视终端应可以记录并保存与本终端相关的各种信息,包括操作记录、告警信息、录像文件等。
●监视终端可查询各摄像机的配置。
●监控前端摄像头可输入外部报警信号。
●监视终端根据报警信号发出可闻、可视信号。
●监视终端可接受并显示相关的设备故障信号。
第二章设计原则及标准
2.1遵循的标准
本方案遵循(但不限于)以下标准的最新版本,系统的所有设备和材料,均应依照IEC,ISO,GB,ANSI,IEEE的标准规范进行设计、制造、检验和试验,并应满足下列规范或要求:
●ISO标准---国际标准化组织制定的标准
●IEC标准----国际电子技术委员会制定的标准
●SI标准----国际标准单位制
●GB标准----中华人民共和国国家标准
●DL标准----中华人民共和国电力行业标准
●ISO9000系列质量体系认证证书
●CCITT国际电报电话咨询委员会标准
●IEEE美国电气电子工程师协会标准
●《工业企业通信设计规范》适用于线路敷设
●《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
●《电气安装工程施工及验收规范》GBJ232-90/92
●《防盗报警控制器通用技术条件》GB12663-90
●《安全防范工程的设计,安装与开通程序》ONC-TB201
●《民用闭路监控电视系统工程技术规范》GB50/98-94
●《火灾自动报警系统施工验收规范》GBJ50166-92
●《工业电视系统工程设计规范》GBJ115-87
●GB2887-89《计算站场地技术条件》
●GB9813《微型数字电子计算机通用技术条件》
●GB/T13702-92《计算机软件分类与代码》
●GB/T15532-1995《计算机软件单元测试》
●GB2423《电工电子产品基本环境试验规程》
●IEC529防护等级
●IEC61000-4-5浪涌抗扰性试验
●C37.90.1-1974抗浪涌能力(SWC)测试导
●C37.1-1987用于监控、数据采集和控制系统的定义、技术规范和分析
2.2设计原则
●标准化:
结构体系满足EIA/TIA568、IEEE802、EIA-569、EIA-606、ISO/IEC11801等标准。
●实用性:
系统的各子系统,包括数据、语音、视频、控制等都满足国际标准,具备友好的用户界面,管理功能完善,方便实用。
●灵活性:
系统中的任何一部分的联接都是灵活的,即从物理布线,到数据通讯,语音通讯,视频通讯、监控设备的联接都不受物理位置和这些设备类型的限制。
●扩展性:
由于这些基础设施(材料、部件、通讯设备)都采用国际标准,因此,无论计算机设备、通讯设备、控制设备随技术如何发展,将来都可很方便地将这些设备联到系统中,对于系统的扩容及各部分调整带来很多方便性。
●安全性:
数字化网络监控系统最大特点之一就是利用现有的,成熟的计算机存储技术存储来自网络摄像机传送的数字图像。
一方面保证了高效,可靠的存储,另一方面易于存储的扩展,从而组成更大的存储空间。
结合SONY公司的网络摄像机专业管理软件,不仅轻易存储来自网络摄像机采集到的数字图像,而且可以侦测网络摄像机是否正常工作,有否遭到犯罪分子破坏。
同时提供强大的录像检索,可以迅速检索到发生事件时段的录像资料。
为处理事件提供强有力的图像证据资料。
●模块化:
所有用于连接这些设备的适配件都是标准件,并且形成一定的功能模块,如各个采集终端作为一个独立的运作单元,其自身可以实现音视频的采集、压缩、传输等功能。
作为独立模块运作对系统的扩展来说非常方便。
●可靠性:
在系统设计中除选用符合国际通用标准的、技术上成熟的名牌产品以确保其可靠性外。
还在设计中根据其功能、重要性等分别采用冗余、容错等技术,确保系统的长期稳定运行。
在本系统的设计中,对各子系统的可靠性作了充分考虑,具有高效、快速的故障自诊断和自恢复功能。
●成熟性、兼容性:
本系统设计中优选成熟、稳定、运行良好、技术可靠的设备。
系统设计布置各种先进的监控设备,可方便地接入网络视频服务器,系统具有良好的兼容性。
●性能/价格、数字化:
系统设计将充分结合管理的具体特点,从长远考虑,一切从实际需要出发,既要符合设计任务书和相关规范要求,保证工程的高质量、高可靠性。
又要做到优化设计、避免大材小用、优材劣用,保证系统较优的性能价格。
●系统高度集成化:
传统的设计是将各监控子系统做成自封闭的系统,因此在实现环境量集中监控时,通常会发现监控系统设备数量多,设备利用率低,很难实现集中管理等缺点。
本方案充分利用现代通信技术、计算机网络技术和远程控制技术,将各分散的子系统集中用网络传送至主监控室。
功能强大的WINDOWS软件与先进的数字传输体系完美地结合在一起,通过完善的程序设计真正实现智能化控制管理。
●系统可管理性原则:
全中文操作界面,操作简便。
监控中心操作人员经简单培训后即可熟练操作整个监控系统。
第三章针对BBB的解决方案
我们可以提供完善的解决方案来帮助用户集成任意规模的监控系统:
从监控前端的网络摄像机、服务器端的视频服务器和海量存储设备,到客户端的视频监控软件,我们可以充分利用我们集合的全球资源来辅助用户构建任何规模的IP视频监控系统。
IP系统结构如下图所示:
系统拓扑图
本系统从技术角度来看可以划分为以下几大模块:
●前端视频采集模块
●网络传输流量控制模块
●中心控制显示模块
●后端海量存储模块
●多分控中心模块
现在我们来详细的了解一下这些模块的组成及使用的技术。
3.1前端视频采集模块
每个监控区域根据实际情况设置不同数量的SONY网络摄像机,负责完成音、视频信息和告警信息的采集、缓存、编码及发送等功能,并可接受来自网络的控制指令。
3.2网络传输及流量控制模块
视频流的传输方式有其特殊性,且其占用带宽比较大,因此我们在传输控制方面作如下设计:
各网络摄像机就近接入本地交换机,通过二层交换机、核心交换机与控制中心建立连接。
为了降低核心交换机网络流量,根据录像要求,在各区域设置不同数量的网络录像机,通过网络录像机进行流媒体转发,有效降低实际带宽占用。
网络摄像机采用MPEG-4压缩方式,实际占用带宽64k-2mbps可调,在常规监视状态下,可设置低分辨率、低画质模式,在需要的时候,可使用高分辨率、高画质模式。
在非工作时间,全部启动高分辨率、高画质模式,并开启智能软件分析功能,有效实现安防监控。
3.3中心控制显示模块
中心控制模块由若干台安装了SONY智能监控管理软件的PC服务器、WEB服务器和大屏幕监视系统组成,实时接收监控前端视频采集模块传递的现场图像和报警内容,并可进行显示、记录、查询、报警处理等,同时还可以进行系统设置,如摄像机控制、用户管理、系统日志管理、智能软件分析管理等。
关于软件功能的说明,硬件系统的设备选型,请参考第四章设备选型。
下面,将详细介绍涉及到的信号处理、PC音视频服务器、WEB服务器等各组成部分的功能。
3.3.1信号采集与处理
本监控系统以网络为数据通信线路,音频、视频、报警信号统一集成在以太网内传输,由监控系统软件统一处理。
音、视频信号由监控前端经由网络传送到监控中心的监控室子系统,供人员浏览或存储服务器进行保存。
通过在视频监控软件中的任务设置,存储服务器中的音视频数据可以按要求自动清空,循环记录。
此外,通过WEB服务器可以快速访问保存在音视频管理服务器和存储服务器上的音视频数据,提供定点定地查询和回放,但不能对摄像机和报警设备进行控制。
报警信号来源于两个方面:
一个是摄像机本身根据图像识别产生的报警信号,另一个是由外部报警产生的报警信号。
对摄像机产生的报警信号由摄像机自动传回监控中心服务器。
来自摄像机外部的火灾、漏气、防盗等不同的报警信号,通过网络摄像机的报警信号输入口,触发RSM软件对信号做出分析,最后根据需要产生声音、Email等不同的报警信号,全方位完成报警任务。
3.3.2音视频管理服务器
音视频管理服务器用于安装RSM系列的服务器端软件,通过该软件,用户可以搜索到网络中的数字摄像机或网络视频服务器,并可以根据摄像机地点和功能的不同,进行分组管理。
通过RSM软件,用户还可以自由的设置图像显示界面,图像定时切换,并提供视频数据的广播转发、记录、回放、接收报警并处理,可以设置时间表,编辑摄像机的任务,如定时记录、报警记录等。
位于客户端的用户可以在RSM客户端软件中连接音视频管理服务器,即可操作在服务器上注册的网络摄像机或网络视频服务器。
用户可以在客户端软件中设置监控点的地图,并关联监控点的摄像头,方便用户直观快速的定位需要查看的图像位置。
也可以在软件中任意设计符合自己工作特性的界面,分配画面,根据服务器性能的不同,最多可同时显示256台摄像机的视频图像。
音视频管理服务器的画面范例如下图所示:
音视频管理服务器配置画面
监控画面范例
检索及回放画面范例
任务管理画面范例
音视频管理服务器在系统中的部署,
如下图所示:
音视频管理服务器在系统中的部署图
3.3.3WEB服务器
WEB服务器上安装RSM系列软件中的WebGateWay软件包,在WEB服务器上配置连接音视频服务器,通过Internet提供远程图像浏览,既可以为远程用户实时显示摄像机的音视频数据,还能为用户提供远程数据查询,完成对数据存储服务器录像数据检索回放,以及对管理服务器中报警数据的查询。
3.3.4大屏幕显示系统
可将服务器直接连接到PDP,或液晶显示器等大屏幕带有VGA输入的显示设备上,实现电视墙的图像显示。
建议再另外配备一台尺寸较大的彩色监视器,作为某重点监控对象图像窗口的全屏显示。
允许局域网上的操作员使用键盘、鼠标对大屏幕的图像进行控制。
实现原理:
利用WINDOWS系统自带的第2监视器功能,配合SONYRSM系列软件,将大屏幕设置为热点监视器,左侧显示器显示多画面,右侧当有事件发生或者是想要大屏幕显示时,可以全屏显示。
3.4后端海量存储服务器
IP架构下的视频监控系统,在存储方面对设备有着较高的要求。
那么采用什么样的存储设备才能更好的满足视频数据的海量存储呢,我们首先来介绍并比较一下现在比较通用的网络存储方式。
网络存储设备提供网络信息系统的存取和共享服务,其主要特征体现在:
超大存储容量、大数据传输率以及高系统可用性。
目前,按照信息系统的构成,SAN(StorageAreaNetwork)和NAS(NetworkAttachedStorage)是常见的两种选择。
●SAN,存储区域网络。
是类似普通局域网的高速存储网络,SAN提供了一种与现有LAN连接的简易方法,允许企业独立地增加它们的存储容量,并使网络性能不至于受到数据访问的影响。
这种独立的专有网络存储方式使得SAN具有不少优势:
可扩展性高。
存储硬件功能的发挥不受LAN的影响,容易管理。
集中式管理软件使得远程管理和无人值守得以实现;容错能力强。
不过,SAN主要用于存储量大的工作环境,并且SAN的适用性和通用性较差,在系统的安装和升级方面效率不高,成本也比较高。
●NAS,中文称为直接连网存储。
在NAS存储结构中,存储系统不再通
过I/O总线附属于某个特定的服务器或客户机,而是直接通过网络接口与网络直接相连,由用户通过网络访问。
NAS实际上是一个带有瘦服务器(ThinServer)的存储设备,其作用类似于一个专用的文件服务器。
这种专用存储服务器不同于传统的通用服务器,它去掉了通用服务器原有的不适用的大多数计算功能,而仅仅提供文件系统功能,用于存储服务,大大降低了存储设备的成本。
为方便存储到网络之间以最有效的方式发送数据,专门优化了系统硬软件体系结构,多线程、多任务的网络操作系统内核特别适合于处理来自网络的I/O请求,不仅响应速度快,而且数据传输速率也很高。
与传统的通用服务器不同,NAS专用服务器能在不增加复杂度,管理开销,降低可靠性的基础上,使网络的存储容量增加,具有非常好的可扩展性(Scalability)。
由于不需要服务器提供更多的硬件及服务,使服务器的可靠性和I/O性能大大提高,能充分利用可得到的10M~100MB网络带宽,有较大的数据吞吐量。
NAS可以通过集线器(Hub)或交换机(Switch)方便地接入到用户网络上,是一种即插即用的网络设备。
为用户提供了易于安装、易于使用和管理、可靠性高和可扩展性好的网络存储解决方案。
综合上述对主流存储方式的比较可以看出:
●NAS性能特点是进行小文件级的共享存取。
从NAS的简单机制可以看出,NAS的部署非常简单,只须与传统交换机连接即可;其次,它的成本较低,因为NAS的投资仅限于一台NAS服务器,而不像SAN是整个存储网络,同时,NAS服务器的价格往往是针对中型企事业单位定位的;第三,NAS服务器的管理非常简单,它一般都支持Web的客户端管理,对熟悉操作系统的网络管理人员来说,其设置既熟悉又简单。
●SAN以光纤通道交换机和光纤通道协议为主要特征,由于在数据传输时被分成小段,使SAN对服务器处理的依赖较少,可以有效地传送爆发性的块数据,SAN的性能及可靠性就得到了充分的发挥。
其次,SAN的管理是集中和高效的。
用户可以在线添加/减去设备、可以动态调整LAN、可以把异构设备统一成存储池等。
综上所述,结合IP视频监控系统中对图像数据传输和应用的大量需求,但并非需要大量频繁的I/O操作我们推荐采用NAS的存储方式。
3.4.1按需存储
常规监控:
设置录像方案,定期自动对不同地点进行录像,检查工作情况。
手动存储:
对于整个系统,客户可以根据自己的需求随时的手动录像。
这样更可以满足不同的需求。
报警存储:
当触发报警时,前端摄像机可以对报警处的图像进行相对应的报警存储,这样就有效的节约了存储空间。
3.4.2存储量的计算
对于MPEG4编码格式,最高图像质量、25pfs
每小时数据存储量约为:
450MB
3.4.3带宽的计算
对于MPEG4编码格式
图像质量:
Level5,所需带宽:
1Mbps
图像质量:
Level3,所需带宽:
640kbps
3.4.4视频备份
RSM系统软件有外部备份方式:
可将视频导出为AVI格式的文件,可以通过各种播放器来观看。
第四章设备选型
4.1硬件设备
4.1.1前端设备
SONY网络摄像机
SONY生产的最新一体化IP摄像机是内置有IP服务器的可直接连接到网络上的摄像机,也被称为网络摄像机。
视频格式有MJPEG、MPEG-4等不同的形式,分辨率最高可达752×582像素。
根据监控点的具体情况,在各监控点安装相应的监控摄像机(彩色或黑白、固定或活动云台、定焦或变焦)。
在每个监控点可以安装一个或数个监控摄像机,云台可以由控制中心的计算机控制。
此外,为了方便设备维护,在监控前端可以加装雨刷和喷水瓶,对摄像机进行远程清洗。
IP网络摄像机内置10/100M网卡,通过网线连接到内部网络上,编码压缩处理后的监控信息通过内部网络汇集到变电所视频控制服务器上,视频控制服务器可以对各点的视频进行实时采集、转发、录像等操作。
为充分保证每个监控点的带宽,采用MPEG4的编码标准,带宽占用较低,并可实现图像的优质传输和存储,而且传输距离较远,适用于广阔区域的监控。
通过合理设置摄像机的位置,系统能清晰监视户内、户外各场地环境,包括出入口、道路、设备区。
SONY的IP网络摄像机内置WEB服务器,用户可不使用专用软件,而直接从WINDOWS浏览器上监视图像及操作摄像机。
●
SNC-RZ25P
SNC-RZ25P是配备有PTZ功能的MPEG-4/JPEG网络摄像机,允许使用标准网站浏览器的个人电脑对摄像机的运动和18倍光学变焦镜头进行控制。
SNC-RZ25P集成所有技术特点,包括日/夜模式,音频监控、网络和无线功能、报警功能等。
这款摄像机还有一项独特的功能,允许您仅仅点击全景图像,即可对摄像机进行控制。
配备齐全的PTZ网络摄像机具备100Base-Tx/10Base-T网络接口和内置网络服务器,可在任何TCP-IP环境中对摄像机进行配置。
具备PTZ功能,左右转动范围达340度,上下范围120度,外加一个18倍的光学变焦镜头。
⏹可选的MPEG-4和JPEG压缩格式。
使用MPEG-4压缩格式实现高压缩比,同时不会牺牲图像质量,最高支持2M/s可变比特率。
⏹双向音频
同时支持G..711和G..726音频压缩标准,配备外部话筒插孔,和一路音频线路输出,提供给有源扬声器。
⏹日/夜功能
可在白天和夜晚环境中,都可以实现优化的感光度。
⏹网络技术特点
自适应速率控制,防止出现音视频中断;支持20(JPEG)/10(MPEG-4)用户同时访问;内置多路播放功能,配备多路播放路由器时,设备能向大量用户进行高效而流畅的音频和视频传输。
⏹CF卡插槽和无线功能
内置扩展槽,用于CF闪存卡存储额外的图像;另外可以支持SNCA-CFW1无线上网卡。
⏹网络安全特性:
支持IP过滤和密码保护。
⏹直接点击进行全景查看
通过点击全景图像,可以对摄像机进行控制;选择全景上的一个区域,可以在监视器中将该区域居中显示。
规格参数:
1、摄像机
CCD:
1/4英寸CCD
有效像素:
440000
变焦比:
18倍光学,12倍数字
焦距:
F1.4mmto73.8mm
光圈数:
F1.4广角,F3.0望远
近摄距:
300mm广角,800mm望远
最低照度(彩色):
0.7lx(F1.4,50IRE,AGCON)
最低照度(黑白):
0.01lx(F1.4,50IRE,AGCON)
曝光模式:
自动、手动、快门优先
白平衡:
自动,ATW,室内,室外,手动
增益:
自动/手动
俯仰角度:
-90至30度
摇拍角度:
-170至+170度
2、接口
以太网:
100Base-TX/10Base-T(RJ-45)
视频输出:
BNCx1
Sensor输入:
2
报警输出:
2
串行接口:
RS-232C
3、系统/网络
系统/网络:
32-bit
图象尺寸:
640x480,480x360,384x288,
320x240,256x192,160x120
压缩方式:
JPEG,MPEG-4
压缩比率:
JPEG:
MPEG-4=20~80:
200
帧数:
30帧/秒(320x240),15帧/秒(640x480)
协议:
DHCP,TCP/IP,
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