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2)总控中心系统
总控中心系统可管理天然气分公司内部的所有设备,接收由各区域上报的信息,满足中心系统用户视频、环境报警信息查看的需求。
1.4系统组网
1.4.1视频传输带宽要求
结合项目实际需求,视频传输专网网络带宽要求如下:
1)总控中心主干网络带宽应达到万兆以上,分厂汇聚层交换机要千兆以上,分厂监控点位汇聚中心机房至所属单位用户终端带宽应达到百兆以上,原有带宽未达到要求的,应增加带宽;
1.4.2平台联网带宽要求
平台互联所需的网络带宽≥并发联接的视频路数×
单路视频码流。
在考虑余量的情况下,网络带宽应满足如下要求:
1)中心平台与下级分厂单位联网平台间>
20路并发。
2)分厂平台与下辖生产区联网平台间>
10路并发。
各级联网平台应根据视频图像编码码率设置情况和跨级平台间并发路数的要求,合理估算平台互联的网络带宽需求。
采用H.265编码标准的视频带宽可按如下方式估算:
单路标清视频图像,4CIF/D1格式,25帧/秒,传输码率一般为800kbps。
单路高清视频图像,720P格式,25帧/秒,传输码率一般为1000kbps。
单路全高清视频图像,1080P格式,25帧/秒,传输码率一般为2000kbps。
1.4.3网络质量要求
平台内部及各级平台之间互联的服务质量(QoS)等级要求如下:
3)网络时延上限值为150ms;
4)时延抖动上限值为50ms;
5)丢包率上限值为1×
10-3。
6)包误差率上限值1×
10-4。
第2章一期建设方案
2.1监控指挥中心建设
2.1.1监控中心组成
天然气分公司总控中心与二级分厂监控中心建设内容具体包括视频存储子系统、视频解码拼控子系统、大屏显示子系统、平台管理软件等子系统。
2.1.2系统架构
监控中心包含控制部分、解码及显示部分、存储部分和平台承载服务器。
图2.监控中心拓扑图
总监控中心由中心管理服务器、流媒体管理服务器、中间数据库服务器、管理客户端、存储、视频综合平台(可选)和电视墙(可选)等组成。
监控中心是整个视频监控系统的核心,实现视频图像资源的汇聚,并对视频图像资源进行统一管理和调度。
视频综合平台完成视频解码上墙和图像的拼接控制,同时其在硬件层面支撑管理平台,并通过网络键盘进行视频切换和控制,通过高清大屏对高清视频进行精彩展现。
2.1.3解码拼控子系统
解码拼控子系统主要是采用海康威视系统级的以解码、控制、拼控等功能集于一体的视频综合平台来进行设计,满足解码拼控等功能。
视频综合平台参考ATCA(AdvancedTelecommunicationsComputingArchitecture高级电信计算架构)标准设计,支持模拟及数字视频的矩阵切换、视频图像行为分析、视音频编解码、集中存储管理、网络实时预览、视频拼接上墙等功能,是一款集图像处理、网络功能、日志管理、用户和权限管理、设备维护于一体的电信级视频综合处理交换平台,解码拼控子系统采用视频综合各平台,性能强大,集成度高。
2.1.3.1视频综合平台设计
1)一体化设计
✧可插入各类输出接口类型的增强型解码板,每个输出接口能输出多路高清视频,进行上墙显示;
由于视频综合平台本身集成大屏拼控功能,能进行拼接、开窗、漫游等各类功能。
✧可插入各类信号输入板,可将电脑信号输入并切换上墙;
除此之外,也可接入模拟、数字(HD-SDI)或光信号的信源接入。
✧空余部分槽位,为后期系统扩展等提供方便接口。
✧将平台软件模块以X86板插入的形式全部部署在视频综合平台内,无需购置各类服务器,平台各模块借助综合平台高性能的双交换总线技术,高效平稳的运行,无需考虑原先网络压力问题。
2)链路汇聚(LACP)设计
图3.
链路汇聚拓扑图
由于视频综合平台是整个系统核心,包括流媒体服务器也部署在内,所以核心交换机到视频综合平台之间的网络承载的压力很大。
为了保证整体系统稳定高效,设计采用链路汇聚(LACP)功能,在核心交换机和视频综合平台间用两条千兆网线连接,并进行设置。
链路汇聚设计实现两大功能:
✧在带宽比较紧张的情况下,可以通过逻辑聚合可以扩展带宽到原链路的2倍;
✧在需要对链路进行动态备份的情况下,可以通过配置链路聚合实现同一聚合组各个成员端口之间彼此动态备份,当一条链路出现故障,另一条自动承担故障链路工作,系统正常运行。
2.1.3.2视频综合平台主要功能
多种输入/输出
✧1)支持网络编码视频输入、VGA信号输入,数字矩阵交换和网络IP矩阵交换输出。
✧2)支持DVI/HDMI/VGA接口输出、整机最大支持256路D1/128路720P/64路1080P解码输出。
解码上墙
✧1)支持实时视频解码上墙,用户可以用鼠标直接拖拽树形资源上的监控点到解码窗口中,立刻进行该监控点实时视频的解码上墙处理;
✧2)支持历史录像回放视频解码上墙,用户可查询前端设备或中心存储录像,并将播放的录像视频直接拖拽到解码窗口中,立刻进行该监控点当前回放视频的解码上墙功能;
✧3)支持动态解码上墙云台控制功能,在监控点实时视频进行解码上墙时,用户对解码窗口进行选中后,点击云台控制操作盘进行云台控制操作;
✧4)支持多画面分割,解码窗口支持多画面分割,能够支持1、4、9、16等多种分割模式
拼控管理
✧1)支持大屏拼接功能,系统支持模数混合矩阵接入,能够实现模数混合矩阵解码板大屏拼控功能,通过鼠标框选的方式,快速的将多个独立的解码窗口拼接成一个大屏,适用于高清画面等需要重点监控的视频;
✧2)支持开窗漫游功能,大屏拼接后用户可以选择最多打开三个漫游窗体,漫游窗体图像可以叠加和自由调节位置和大小,满足更多用户个性化图像解码上墙的需要。
报警上墙
✧1)支持单屏报警上墙,用户可以在独立的监视屏或拼接大屏中进行报警上大屏配置,当计划内的报警产生时能够在配置的大屏中进行报警上墙功能,整个配置可按监视屏配置多个报警,各个监视屏可独立配置;
✧2)支持报警场景切换,用户可以单独配置一个报警场景,当该报警场景上配置的报警触发时,电视墙自动切换到报警场景中,并进行相应的视频解码上墙显示。
其他功能
视频综合平台集成了视频输入、输出,视频编码、解码,大屏拼接控制、视频开窗、漫游等功能,将原来需要多个设备才能实现的功能集中在一台设备上,从而降低了设备之间连接线缆的成本,减少了故障点,减少了设备空间占用,为整个机房的美观创造了良好条件。
2.1.4大屏显示子系统
大屏幕显示子系统建设的总体目标是:
系统充分考虑到先进性、可靠性、经济性、可扩充性和可维护性等原则,建成一套采用先进成熟的技术、遵循布局设计优良、设备应用合理、界面友好简便、功能有序实用、升级扩展性好的液晶大屏幕拼接系统,以达到满足大屏幕图像和数据显示的需求。
2.1.4.1大屏显示子系统结构
大屏显示子系统不仅包含用来视频图像显示的大屏显示部分,还包括解码控制等产品,本章重点介绍大屏显示子系统中的大屏显示部分,其中以介绍LCD大屏为主。
根据前章视频综合平台的设计,海康威视大屏拼接系统能与视频综合平台无缝对接,获得最佳效果,下图为大屏显示子系统结构图。
图4.大屏显示子系统结构图
整个大屏系统可以分为以下几个部分:
前端信号接入部分:
海康威视的大屏显示子系统支持各类型信号的接入,如模拟摄像机、高清数字摄像机网络摄像机等信号,除接入远端摄像机之外还能接入本地的VGA信号及DVD信号以及有线电视信号等,满足用户所有信号类型的接入。
解码、控制部分:
前端摄像机信号接入视频综合平台之后,可由视频综合平台对各种信号进行解码或控制,并输出到大屏显示屏幕上,并可通过在控制主机上安装的拼接控制软件实现对整个大屏显示系统的控制与操作,实现上墙显示信号的选择与控制。
上墙显示部分:
上墙显示部分是由LCD、DLP或监视器等组合而成的显示墙,对视频综合平台传输的视频信号进行上墙显示,大屏显示系统支持BNC信号、VGA信号、DVI信号、HDMI信号等多种信号的接入显示,通过控制软件对已选择需要上墙显示的信号进行显示。
2.1.4.2LCD大屏
LCD是液晶显示器(LiquidCrystalDisplay)的简称,它利用了液晶的电光效应,通过电路控制液晶单元的透射率及反射率,从而产生不同灰度层次及丰富色彩的靓丽图像。
液晶是一种介于固体和液体之间的特殊物质,它是一种有机化合物,常态下呈液态,但是它的分子排列却和固体晶体一样非常规则,因此取名液晶,它的另一个特殊性质在于,如果给液晶施加一个电场,会改变它的分子排列,这时如果给它配合偏振光片,它就具有阻止光线通过的作用(在不施加电场时,光线可以顺利透过),如果再配合彩色滤光片,改变加给液晶电压大小,就能改变某一颜色透光量的多少。
液晶层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中,一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。
在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极,电极分为行和列,在行与列的交叉点上,通过改变电压而改变液晶的旋光状态,液晶材料的作用类似于一个个小光阀。
在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。
当液晶显示器中的电极产生电场时,液晶分子就会产生扭曲,从而将穿越其中的光线进行有规则的折射,然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。
目前,LCD液晶显示单元常用的尺寸有46寸、47寸、55寸、60寸等,它可以根据客户需要任意拼接,采用背光源发光,物理分辩率可以轻易达到高清标准,液晶屏功耗小,发热量低,且运行稳定,维护成本低。
LCD大屏单元组成的拼接墙具有低功耗、重量轻、寿命长、无辐射、安装方便快捷、占用空间较小等优点。
2.2下级单位保卫室本地视频存储存储子系统
存储子系统是为监控点提供存储空间和存储服务的系统,是为用户提供录像检索与点播的系统。
2.2.1CVR视频存储
1)存储架构
此项目存储采用基于磁盘阵列的CVR模式,这种存储模式省去了网络存储服务器,因此存储不再受网络存储服务器性能的影响,存储更加高效稳定,并节省了一定的成本。
包括中心存储和各下级单位保卫室本地视频存储。
2)视频存储的技术要求
录像数据存储在磁盘阵列高速设备上,存储的图像数据采用标清或高清格式,录像数据应保存30天以上。
存储的图像数据可通过网络接口以时间、通道等方式进行检索,允许多用户同时检索、调用录像。
实际系统建设可按照不同区域设定存储格式和存储时间。
但今后增加设备空间要预留。
3)存储系统的空间要求
视频数据存储空间(G)=需要存储的视频流路数×
单路视频流需要存储的时长(s)×
单路视频平均码率*CBR/8/1024=K×
L×
24×
3600×
R×
CBR/8/1024。
一般情况下,CBR系数=1.1;
CBR影响系数是指恒定码流(CBR)正误差给存储容量带来的影响系数。
K指存储路数,L指存储天数,R指视频存储码率(Mbps)。
1路1080P(1920×
1080)高清图像,按照H.264编码,其存储码流带宽将以4Mbps计算。
保存30天所需的存储容量为:
1×
30天×
24小时×
60分×
60秒×
4M/8/1024/1024=1.24TB。
考虑7%的磁盘损耗,以及10%码流波对系数:
硬盘容量占用为1.24TB/0.93×
1.1=1.46TB。
2.3门禁、考勤、报警子系统
随着信息化技术的快速发展,一卡通系统已将成熟先进的智能卡技术、计算机技术、网络通讯技术进行结合,将用户、卡片、读卡设备以及管理需求紧密联系在一起,实现一卡通用、集中管理。
通过一张智能卡实现发卡授权、门禁、考勤、消费、巡更、访客、梯控、人员通道等功能,并可与第三方系统实现信息交互,满足多种应用需求。
以“信息共享、集中控制”为管理系统的核心目标,按照“一卡通用”、“一网共用”、“一库共享”的设计理念,建设一套以智能卡为载体,以iVMS-8700平台软件为中心,以统一的数据库及身份认证体系为基础的智能一卡通管理系统,实现门禁、访客、考勤、消费、巡查、梯控、人员通道等多个业务应用。
图5.智能一卡通业务应用示意图
图6.门禁一卡通系统架构示意图
门禁一卡通系统由系统前端、传输网络、中心系统这三个相互衔接、缺一不可的部分组成。
1)系统前端
系统前端涉及各类门禁一卡通系统,主要负责对应用场景内部人员的身份信息、操作记录进行采集,并通过平台预置的规则进行自动化联动。
2)传输网络
综合安防系统承载的网络因不同行业和不同用户而异,可根据实际情况建设,用于前端与监控中心之间的通信。
平台将人员身份权限信息、系统配置信息下发至系统前端;
系统前端采集的信息可上传至平台,分别供安防管理部门、各级用户调用查看。
3)中心系统
中心系统可管理应用场景内部的所有设备,接收由各区域上报的信息,满足各级用户对系统信息配置和查看的需求。
系统服务软件主要包括中心管理服务、存储管理服务、网管服务、告警服务、设备接入服务、移动接入服务、图片服务、电视墙服务等。
2.3.1门禁子系统
门禁系统管理主要实现天然气分公司重要场所出入口的安全管理,对门禁资源、卡片、人员、权限、报警等进行一体化管理。
控制端对门禁资源进行统一的操作管理,对报警、事件实现中心化管理,从而满足厂区用户对出入口安全需求。
需要注意的是,随着技术的飞速发展,卡片不仅仅限于IC卡和ID卡,还包括条形码、二维码和生物识别等。
2.3.1.1系统架构
门禁子系统主要由前端设备、传输网络与管理中心设备组成。
图7.门禁子系统拓扑图
前端设备包括门禁控制主机、门禁一体机、读卡器、开门按钮等,主要负责采集与判断人员身份信息与通道进出权限。
另外,电锁接收开门信号,完成开门动作,控制人员放行。
传输网络主要负责数据传输,包括门边设备与门禁控制主机之间,以及门禁控制主机与管理中心之间的数据通讯。
管理中心负责系统配置与信息管理,实时显示系统状态等,主要由综合安防管理平台和中心发卡授权设备组成。
采用刷卡、人脸、指纹、指静脉等不同的认证方式时,在中心需要配置相应的发卡设备。
主要的应用模式包括两种:
1)门禁控制主机+读卡器
在读卡器处进行刷卡、输密码等操作,与门禁控制主机中存储的合法卡信息比对,通过后予以放行。
根据不同的应用场景和安保等级要求,可选择各类读卡器,包括CPU读卡器、Mifare读卡器、ID卡读卡器、人证比对终端、指静脉读卡器、指纹读卡器、双频读卡器(ID卡+Mifare卡)、身份证读卡器等。
传统的刷卡模式存在一定的安全隐患,如代刷卡、卡片易丢失或被窃取、卡片易被复制等,难以核实刷卡人真实身份,使得不法分子有可乘之机,而且事后追溯困难。
随着生物识别技术的快速发展,其安全性逐步得到了大家的认可,特别是对于出入口和其他重要安保场所,利用生物识别类读卡器对人员身份真实性进行核实,已经成为众多用户的首选。
表1
读卡器类型
认证介质
发卡设备
CPU读卡器
CPU卡
发卡器
Mifare读卡器
Mifare卡
ID卡读卡器
ID卡
双频读卡器(ID卡+Mifare卡)
ID卡、Mifare卡
身份证读卡器
身份证
人证比对终端
人脸、人脸+IC卡、人脸+身份证
USB摄像机、发卡器、身份证阅读器
指纹读卡器
指纹、刷卡、指纹+刷卡
指纹录入仪、发卡器
指静脉读卡器
指静脉+Mifare卡
指静脉录入仪、发卡器
2)门禁一体机
门禁一体机将身份信息采集判断和门禁控制功能进行了融合,根据认证方式不同可分为五种,包括刷卡门禁一体机、人脸门禁一体机、视频门禁一体机、指纹门禁一体机、指静脉一体机。
表2门禁一体机类型
门禁一体机类型
认证方式
刷卡门禁一体机
刷卡、刷卡+密码、开门按钮等
人脸门禁一体机
人脸、指纹、刷卡、密码、人脸+指纹、指纹+密码、指纹+刷卡、人脸+刷卡、人脸+密码、刷卡+密码、指纹+人脸+刷卡、指纹+刷卡+密码、人脸+刷卡+密码、人脸+指纹+刷卡+密码等
人脸门禁一体机、发卡器
视频门禁一体机
刷卡、指纹、刷卡+指纹
指纹门禁一体机
刷卡、指纹、刷卡+指纹、刷卡+密码、指纹+密码、刷卡+指纹+密码、开门按钮等
指静脉门禁一体机
指静脉、刷卡+指静脉等
2.3.1.2门禁点设计原则
门禁点设计主要考虑受控区域的进出权限控制,结合受控区域的环境特点与实际应用需求,通过对进出通道设置门禁设备,限定不同人员的出入权限,并对人员进出信息进行记录等。
在针对不同受控区域进行门禁点配置时,应遵循以下原则。
1)按需确定受区域
门禁点设计应首先确定受控区域与控制需求,例如楼内区域往往需要限制其它楼或外来人员的进入,需要在主要出入口设置门禁点;
物业管理机房一般只允许机房工作人员进出,需要在机房门设置门禁点等。
2)全面的点位设置
对于需要进行通行权限控制的区域,应全面考虑该区域的进出通道,对所有可能进入该受控区域的出入口设置门禁点。
3)配合门禁控制逻辑
门禁点配置需要与系统控制逻辑相对应,如单向控制只需在进门或出门处设置门禁点,双向门禁控制则需要在进出两边均设置门禁点。
在门禁点设计的过程中,应同时考虑门禁与其它系统的联动,确定各门禁点的联动属性,如某一门禁点与消防信号联动的分区对应关系等。
4)便携的识别方式
门禁点通过门禁读卡器或生物识别仪对进出人员的身份进行识别,门禁点设置时应根据区域特点与受控区域的安全级别,同时考虑便携性需求,选择不同的识别方式,如刷卡、人脸、密码、指纹、指静脉或多种认证方式相结合等。
5)合理经济的门禁点汇聚方式
门禁点需要与管理中心进行数据通讯,因此各门禁点与管理中心之间需要建设通讯线路。
基于节省线材与施工的考虑,门禁点较多的情况下需要将多个点位进行汇聚。
在门禁点位设计过程中,应考虑门禁控制器的上下行通讯方式以及单台控制器接入门禁点数量等,选择较为合理、经济的汇聚方式。
2.3.2报警子系统
报警子系统,是利用各种传感器技术和电子信息技术,探测并指示非法进入设防区域的行为和接收紧急报警信息,将之统一传输到指定部门接处警管理中心,从而达到快速准确接警、核警、处警和出警的一套电子系统。
2.3.2.1系统架构
报警子系统由前端、报警主机及辅助设备、传输网络和综合安防管理平台组成。
整体的系统架构示意图如下:
图8.报警子系统架构示意图
1)前端
报警前端设备主要包括各类探测传感器、紧急报警设备等,主要用于探测和触发开关量报警信息,并将该信息传输至报警主机。
Ø
探测传感器
主要包括双鉴探测器、震动探测器、红外对射探测器、被动红外探测器、玻璃破碎探测器、紧急按钮、烟感应探测器、燃气探测器和其他探测器等。
紧急报警设备
主要包括一键报警柱、一键报警箱、一键报警盒等设备,通过按下紧急按钮实现报警信息上报。
2)报警主机及辅助设备
报警主机一般包括总线制网络报警主机、网络报警主机和视频报警主机,可根据当前防区回路电压范围以及布防情况,分析判断是报警或故障,并对事件进行标记,形成的CID格式信号,并传输至综合安防管理平台。
报警主机辅助设备主要包括报警键盘、继电器、防区扩展模块、遥控器、打印机等。
3)传输网络
传输网络是支撑整个系统运行的重要要素,负责把前端探测器采集到的报警信号上传到接处警中心。
通常采用的传输网络类型包括公共电话交换网(PSTN)、无线网络(GPRS/3G/4G/WIFI)和Internet网络等。
4)综合安防管理平台
综合安防管理平台的报警子系统功能模块可实现接警处理、报警设备配置管理、报警信息查询管理等功能,并能与视频监控子系统、可视对讲子系统以及智能一卡通子系统集成联动。
2.3.2.2前端布点设计
为提前预防意外事件发生,在天然气分公司办公大楼内以及外围周界,根据实际情况安装背景设备,报警产品在综合安防系统中起着前期防范的作用,目的就是为了防止意外情况的发生,以便在第一时间使管理人员获知意外情况并采取相应的措施,从而达到安全防范的作用。
前端报警设备点位的具体分布建议如下表所示:
表3报警探测器布点建议表
报警点位
报警需求
周界
主要防范外来人员的翻墙入侵、越界出逃,可用红外对射或电子光栅防范,红外对射光束数量和距离根据实际情况来定。
监控中心
主要防范监控中心的外来人员入侵,一般配置吸顶式三鉴探测器或双鉴探测器,并配有紧急按钮,用以紧急情况下的手动报警,同时辅以声光警号等发出警示。
室内区域
主要监控办公室、库房等室内重点区域,一般采用吸顶探测器和幕帘探测器,并辅以烟感和紧急按钮等作为紧急报警。
楼梯前室/楼梯
主要针对火灾等突发事件,一般配置烟感探测器等来防范。
2.3.3考勤子系统
在天然气分公司,考勤子系统可实现考勤数据采集、数据统计和信息查询过程自动化,能统计出勤、迟到、早退、旷工、请假、加班、出差等情况,定制周、月、年等统计报表,进而实现人事、行政等管理的自动化。
考勤系统的建立可以使工作人员的工作效率更高,杜绝不上班、别人代班等现象。
员工上下班时,在考勤主机上完成考勤操作,各管理部门可根据需要随时在线查询系统,查询员工考勤情况,并可随时打印出来。
2.3.3.1系统架构
图9.考勤子系统架构示意图
考勤子系统主要由三部分组成:
考勤点、发卡器和考勤管理软件。
1)考勤点
考勤点一般设置在建筑底层或各部门主要出入口,建议采用门禁考勤一体机,能够实现门禁控制和考勤功能的一体化。
门禁考勤一体机配置LCD屏,可显示考勤者的姓名、考勤时间、日期等内容,并自动控制门禁设备。
根据用户的管理需求,可选用刷卡考勤或指纹考勤方式,同时还可采用识别机制更高端的生物识别技术,如指静脉识别方式。
从成本的角度考虑,考勤点也可以复用门禁读卡器,利用读卡器来收集人员的考勤刷卡信息,只需
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