微度数字济源养殖场无线视频监控方案下

1、微度数字济源养殖场无线视频监控方案 下微度数字济源养殖场无线视频监控方案(下)2011-07-13 14：58第五章总体规划5.1系统总体架构设计5.1.1系统联网规划该系统主要由前端网络摄像机、中心监控平台、监控客户端、电视墙等组件组成。在微度数字方案中，使用高穿透性无线覆盖网桥，中心点选择在养鸡场位置的最高点，根据需要采用不同的无线基站，进行覆盖。所有无线设备均选择工作在5.8GHz范围，采用最新的OFDM调制技术，最高速率支持到150Mbps。微度无线设备提供多种安全机制保证您的数据安全，如：支持WPA、基于802.1x认证机制、MAC访问控制、WEP加密等，具有独特的防水防尘设计，配备

2、远程供电，具有较高的输出功率，尤其适合室外大范围无线接入应用,其最高输出功率，可以使其穿透几层树木，最远可以达到50公里的覆盖半径，微度数字无线基站其本身专为电信运营商设计，所以能够适应严酷的环境，可以工作在-4060，同时支持30个并发子站，工作极其稳定，完全可以应付视频传输和数据传输的需要。5.1.2系统整体性能特点*先进的系统架构：基于先进的系统架构构建中心核心管理平台，系统更加稳定，采用专业级的操作，所有功能模块采用插件方式，架构更加开放灵活，更换修改任何功能插件不会影响已经稳定运行的核心程序和功能。*稳定的系统性能：由于系统架构的先进性，任何一台网络摄像机的变更不会影响已经正常运行的

3、其它摄像机，整个软件更加稳定健壮。*强大的统一系统管理：中心服务器是整个系统的核心管理模块，可以实现对权限、设备、多画面、视频会议、电子地图、预览、存储、分控、多媒体组播等进行全局范围内的集中管理，并可以实现所有用户对数字图像设备访问的实时集中权限认证。*随时随地多人实时监控：能完美解决Internet传输带宽瓶颈，满足某摄像点处于焦点时，多用户同时浏览，没有带宽瓶颈。*更节省网络传输资源：与同类产品相比，该监控系统的前端存储、按客户端的需求勾流。在按需勾流机制下，系统中的网络摄像机、平台服务器、客户端等组件之间不产生多余视频流的传输，能够控制接收实时流的总入口网络带宽，可根据用户优先级勾流，

4、这种机制大大节省通讯带宽。*安全的存储架构：既支持分布式存储，也支持集中存储备份。*完整的视频档案管理：支持以时间、地点、表单等多种形式进行存储(包含音视频和文本等多种信息)，可以及时调阅相关视频录像，并且可以以光盘等形式提供给相关部门；同时能够实现视频档案管理。*易于操作的人机界面：实现操作人员的操作界面简单化，隐藏中间过程，监控中心可以对各节点进行网络指导。*强大的扩展能力：平台基于模块化结构实现各功能平台的集成，支持平台的多级级联。*灵活的集成方式：可以直接通过对协议和开发包的支持来管理所有底层设备，也可以和第三方系统相互开放接口，实现软件层面的集成。*强大的兼容能力：兼容管理监控摄像头

5、、矩阵、切换器设备。5.2系统功能概述5.2.1远程图像传输系统采用微波无线传输，监控中心安装视频监控服务器，局域网中的授权用户可通过IE浏览器监控远程现场。不同的监控用户可根据自己的监控需求灵活切换到任意一个监控现场，可多人同时观看一个现场，也可以不同用户选择任意现场监控。5.2.2远程设备监控监控用户可分配给不同的控制权限。控制权限高的用户可优先对设备进行控制，如控制云台转动选择监视区域对象；调节摄像机镜头改变监视范围和观察效果；还可以对指定的其他现场设备开关进行控制等。5.2.3多画面监视系统具有在同一客户终端上同时监视一路、四路、六路、八路、九路、十路、十二路、十六路、三十二和六十四前

6、端图像的功能，用户点击某一路图像时可放大实时监控。5.2.4多画面轮巡监控用户可将监控现场在特定的时间间隔内按顺序轮流切换，也可在一个图像框内轮巡显示全部的摄像机画面。画面切换间隔时间可灵活设置，画面间隔时间可调节。5.2.5控制优先权机制管理机制完善，可以给不同级别的用户分别分配相应的控制权限。5.2.6录像与回放用户可以按时间、摄像机号、报警事件等条件智能化快速检索回放记录的录像资料，可以用软件内置的播放器进行播放。图像播放速度可手动调节。*计划录像系统管理员可设定多个时间段对多个监控前端的图像进行录制，图像数据保存在图像监控系统服务器的硬盘上。定时方式可选择单次录像和每天定时录像，各个时

7、段可以单独设置。录像速度可以调节。*报警自动联动录像若某一报警探测器布防时选择录像功能，则当该报警探测器有报警发生时，自动进行录像，录像时间用户可以事先设定，录像的帧数也可以调节。报警自动录像文件保存在图像监控系统服务器的硬盘上。*手动录像监控终端用户可根据需要随时选择系统各个监控前端进行录像控制，图像数据保存在客户端本地的硬盘上。*录像回放用户可以按时间、摄像机号、报警事件等条件智能化快速检索回放记录的录像资料，可以用软件内置的播放器进行播放。图像播放速度可手动调节。*录像管理录像硬盘空间：录像空间管理采用自动循环覆盖的方式，即可根据用户的需求保存相应。5.2.7双向语音对讲功能*网络摄像机

8、可实现双向语音对讲功能，前端设备的使用人员可以外界麦克风或者拾音器与后端实现实时语音通话。*音频输入、输出接口都是莲花母头(阴RCA)。音频输入一般接麦克风、拾音器等音频采集装置。音频信号输入电压范围2V以内。*音频输出接口只有1个，单声道输出；电流驱动，非电压驱动。可外接16欧或32欧左右的无源耳机等类型扬声器。5.2.8电子地图功能可以在管理器软件里面添加一个.jpg文件的地图，将摄像点布置在电子地图上，可以通过选择电子地图的某一个区域的摄像点实现直观的视频浏览。5.2.9串口功能无线视频服务器提供一个RS-232透明串口，可以将客户需要发送的数据通过该串口发送到后端监控中心，监控中心可以

9、根据这些数据进行再编码。第六章方案详细设计(系统组成)任何一个完整的视频监控系统，从系统的功能逻辑来看都可以分为十大部分：视频采集部分、视频传输部分、管理控制部分、视频存储部分、视频显示部分、系统安全部分、系统供电部分、系统防雷部分、系统整合部分、与其它系统联动接口设计。设计方案时，每个部分都必须进行充分设计论证。本方案重点从以上各大部分进行详细分析设计。6.1视频采集部分(前端子系统)网络数字视频监控系统，视频采集部分网络摄像机等组成。在本系统中，前端采集部分全部采用网络摄像机跟无线网桥方式来实现，所有前端部分共约15路，通过大功率的无线网桥进行传输，其中有2路是旧监控中心改造的，本系统总共

10、需安装摄像头共15个，分别安装在多个不同的地方，每个地方采用网络摄像机通过无线网桥发射端传输。全系统应采用前端存储和集中存储方式进行管理，控制中心可能通过电视墙进行管理，报警等功能。6.1.1前端系统的组成6.1.1.1前端摄像机根据监控点的具体位置和情况，部分补光困难的监控点可以考虑采用红外线网络摄像机及红外网络智能球；根据实际情况，部分重要路口或情况比较复杂的监控点采用多台摄像机同时监控的方式，在一个立杆上安装多台枪式摄像机指向不同的方位，或者采用枪式摄像机结合球型摄像机的方式，可实现在一个监控点同一时间内对不同方位的实时监控，加大了监控的范围。采用何种方式取决于监控点的具体情况。6.1.

11、1.2立杆与基础摄像机的安装可采用根据环境不同的方式，可利用建筑物墙体、借杆或选用简单型立杆、加强型立杆安装的方式进行安装。采用立杆安装方式时，具体式样可以具体考虑，但应考虑立杆的和周围环境的协调。简单型立杆：立杆高度约3.5m，立杆管壁厚5mm，立杆基础须做灌筑基础，基础深度约0.6m。加强型立杆：立杆高度约6m，立杆管壁厚6-8mm，挑臂长3-5m，立杆基础须做灌筑基础，基础深度约1.5m(乡镇、农村及交通繁忙地段监控点基础应1.7m)，底部直径应1m，底部螺栓、螺丝应使用防腐高强度材料。6.1.1.3室外设备箱监控点前端采用方形机箱，机箱为装载监控电源、电池箱、光纤熔接盘设备而设计，采取

12、底部进线设计，设计为离地300 mm高度落地安装，表面刷黄/黑反光漆。内部分成上下两层空间，上部空间为固定机架主要安放抽屉式光纤熔接盘及托架，下部活动机架安装前端监控电源、电池箱和其它辅助设备。箱体防护等级为IP54，防雨防尘，加高加厚底座，加强防腐能力。为了保证设备的安全，机箱大门采用天地锁，防水全封闭式设计，密封性能卓越，具有很强的防橇性能，机箱门上安装门磁开关、检测线和报警喇叭、防盗锁，机箱门丝印公安标志和字样，这样就进一步保证了相对贵重的前端设备的安全。机箱能放置前端监控电源、电源等设备，箱体材料应采用不锈钢喷塑，同时应具备箱体的防护和通风散热功能。机箱体尺寸970600500(H*W

13、*D)箱体整体采用厚度2.0mm不锈钢喷塑，顶盖可找开。箱体结构设计为露天防雨，采用棕胶密条与箱体门紧合，防雨水进入。6.1.1.4前端的配电详见6.7供电、接地与安全防护部分防雷地接地系统6.1.1.5详见6.8系统防雷部分前端系统的环境适应性要求前端系统设计应具有抗风、抗震、防雷、防雨、防尘、防盐雾、防锈蚀、防变形的功能。摄像机、借杆或立杆、机箱应考虑以下因素：*工作温度范围为-1060；*湿度30%-80%；*抗震等级8级；*台风：12级；*电磁干扰120dB。6.2视频传输部分(传输系统)6.2.1传输方式6.2.2传输带宽分析我们根据视频监控系统的图像质量要求，可设定了摄像头后端的实

14、时输出D1和CIF格式的双流媒体，图像流率为0.1M4Mb/s可调，帧率为130帧/S可调。按照设定的视频图像码率，我们来计算当进行图像采集和回放时所需要的总带宽。或登陆了解更多。(1)在局域网传输(含微波无线传输)时需求带宽：在局域网有15台摄像机，假设每台摄像机的码流设置为2M，计算带宽如下：说明：路数指的是同一时间，视频流经过这个网络节点的前多视频设备的数量；码流指的是每台经过这个网络节点的前端视频设备的平均码流(下图相同)。(2)互联网(远程)传输时需求带宽：经过互联网(远程)传输有15台摄像机，假设每台摄像机的码流设置为300KB，计算其上行带宽如下：6.3管理控制部分(监控中心)主

15、要用于实时视频流览、录像回放、网络摄像机管理，支持多种画面视频浏览、音频监听、云台控制、视频检索和回放、前端录像备份、搜索自动配置、远程管理等业务。*操作界面简单：采用Windows系统友好的用户界面，只需用拖-拉或鼠标点击指令。*安全可靠：用户进入验证和账户权限分配具有很强的可控性。*通俗易懂：只需简单设置监控参数和进行管理配置，设置出错进行提示，获取错误信息后作进一步操作。6.4视频存储部分(数据存储、安全及备份)6.4.1存储系统设计存储系统设计是视频监控系统设计中的一个重要环节，是视频监控能否长期稳定运行，图像数据长期保障安全的关键。进行视频监控的存储系统设计时，首先要对系统中存储的总

16、带宽压力和存储容量要求，设计存储系统的网络架构，然后再根据可选用的存储设备型号及价格成本，最终选定存储设备的型号。6.4.1.1集中存储策略本系统采用先进的H.264视频编码标准输出的双码流技术，一路高码率的码流用于本地高清存储，例如CIF/D1或CIF/720P(高清)编码；一路低码率的码流用于网络传输，例如CIF编码，同时兼顾本地存储和远程网络传输。实现本地传输和远程传输两种不同的带宽码流需要，本地传输采用高码流可以获得更高的高清录像存储，远程传输采用较低的码流以适应3G/ADSL等各种网络而获得更高的图像流畅度。并建议本系统采用以下存储策略：*我们建议网络摄像头后端的H.264编码器实时

17、输出D1/720P格式流媒体，设定编码器在输出的D1/720P图像流率为2Mb/s，帧率为30帧/S，视频图像在本地存储上的存储时间15天。*CIF编码格式的视频图像的帧率为25帧/S，视频图像的码率为0.10.5MB/S，我们称格式视频图像为小码率视频，不建议后端存储。为了节省传输带宽，宜采用远程观看与远程存储，小码率视频在存储上的存储时间可视情况而定。*可选的两种储存方式分别为满则删除最旧文件和满则停止录像更智能化对视频文件管理。6.4.1.2存储系统容量分析在养鸡场的局域网以15台摄像机计算机为例，如果每台摄像机的码流设置为4M，其存储容量计算如下，或登陆可了解更多：说明：路数指的是同一

18、时间，视频流经过这个网络节点的前多视频设备的数量；码流指的是每台经过这个网络节点的前端视频设备的平均码流。图像存储一个星期的容量：1800M24(小时)7(天)15(摄像头)/1024=4430G 6.4.2存储方式6.4.2.1前端存储6.4.2.2本地存储6.4.2.3中心存储6.4.2.4远程存储6.4.3数据安全及数据备份数据的安全性保障包括多方面，如防病毒，系统入侵检测，硬件故障冗余，双机系统冗余、系统数据备份等，而数据备份是上述安全性保障最核心也是最重要的保障手段，因为它直接对各种数据进行备份，从而达到数据保护的作用，所以对本项目中的数据做好保护是至关重要的，是保证重要数据安全的最

19、后一道防线，当各种影响数据安全的情况发生时，能以最短的时间恢复受损的数据。6.5视频显示部分主要用于相关工作人员进行远程监控和管理。视频显示一般有两种方式：集中式电视墙显示和PC终端授权显示：6.5.1电视墙显示本项目采用PC终端外接AGP液晶电视机轮番播放显示。不需要额外专业视频分割器与视频解码器转接接入，即可以直接演示。6.5.2本地/远程PC终端显示在本地终端安装视频统一管理客户端，使用本客户端软件可以通过任何IP网络进行无缝数字图像流的管理，实现对远程IP摄像头进行管理、监视、控制，与网络视频服务器相结合，使企业局域网或广域网的网络视频监控实现真正的数字监控。视频监控客户端一个功能强大

20、的监控软件，集多窗口，多用户，语音对讲，报警中心，录像，NAT穿越，兼容其它扩展产品，单机直连设备监控系统等功能为一体。支持Windows 2000/XP/2003/Vista/7操作系统下运行，建议不要在Windows 98以下操作系统使用。*支持设备搜索功能。*支持NAT穿越服务器功能。*支持根据不同的用户权限显示不同的操作界面。*支持前端设备列表的显示功能。*支持前端设备在线与离线分组功能。*支持对前端设备的在线状态进行维护和管理功能。*支持视频窗口的多画面以及全屏显示控制功能。支持实时视频流的监看功能。*支持云台控制功能。*支持语音对讲功能。*支持抓图功能。*支持本地录像功能。*支持对

21、历史录像(包括本地、前端)的查询回放以及前端录像下载功能。*支持设备实时告警信息的显示。*支持查询前端设备的历史告警信息。*支持视频监控窗口的实时声音开关控制以及对应状态的显示和维护。*支持各视频窗口中录像状态的显示和维护。*支持恢复上一次监控状态的控制管理功能。*支持YUV格式加速显示(如果显卡不支持YUV才用RGB显示)。6.6系统安全部分6.6.1多级用户名密码认证机制各个设备和系统，相互之间的通讯连接都是有用户名/密码保护的。前端设备、中心服务器、用户客户端三者之间都是通过网络连接。用户登陆前端设备，中心登陆前端设备，以及用户登陆中心都是需要用户名和密码的，这些用户名和密码机制是系统安

22、全最基本，最可靠的的措施之一。6.6.2 DES加密传输协议用户名和密码在网络传输，如果是明码传输，被窃听获取的可能性很大，帐户被盗用的可能性就很大，微度数字监控系统的任何一次用户名和密码在网络上传输都是经过加密的。即便被盗用也无法破解。DES加密方式理论上没有破解的可能。DES加密的原理是：在传输用户名和密码之前，系统随即生成32位随机数，对用户名和密码进行后再传输，每次生产的随机数都是不一样的，虽然可能是相同的用户名和密码，但是每次传输出去的加密后的代码都是不同的。传输就一次，被截获的可能小，截获后破解的可能性更小，即便有能力破解，帐户下次的加密格式已经变化，不知下次加密的随机数也无法正常

23、登陆系统。这也就是DES加密理论上都无法破解的原因。6.6.3独有的网络传输协议视频数字流在视频服务器中打包发送到IP网络中的时候，打包的格式，以及流媒体的压缩编码格式都是独有的。只有专有的解码软件才能解出正常的图像，否则只是乱码而已。6.6.4自主知识产权的嵌入式系统网络视频服务器是个内置简单操作系统的嵌入式设备，自成一体，脱离PC单独工作，操作系统的工作模式、指令等都是自定义的，且是具备自主知识产权的机密核心产品。设备不会受到外部病毒、恶意软件的侵扰和破坏。系统的安全性自是更上一层楼。6.7供电、接地与安全防护部分系统的供电电源应采用220V、50Hz的单相交流电源，并应配置专门的配电箱。

24、当电压波动超出+5%-10%范围时，应设稳压电源装置。稳压装置的标称功率不得小于系统使用功率的1.5倍。摄像机宜由监控室引专线经隔离变压器统一供电；远端摄像机可就近供电，但设备应设置电源开关、熔断器和稳压等保护装置。系统的接地，宜采用一点接地方式。接地母线应采用铜质线。接地线不得形成封闭回路，不得与强电的电网零线短接或混接。系统采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4；采用综合接地网时，其接地电阻不得大于1。光缆传输系统中，各监控点的光端机外壳应接地，且宜与分监控点统一联接接地。光缆加强芯、架空光缆接续护套应接地。架空电缆吊线的两端和架空电缆线路中的金属管道应接地。进入监控室的架空电缆入室端和

25、摄像机装于旷野、塔顶或高于附近建筑物的电缆端，应设置避雷保护装置。防雷接地装置宜与电气设备接地装置和埋地金属管道相连，当不相连时，两者间的距离不宜小于20m。不得直接在两建筑物屋顶之间敷设电缆，应将电缆沿墙敷设置于防雷保护区以内，并不得妨碍车辆的运行。系统的防雷接地与安全防护设计应符合现行国家标准工业企业通信接地设计规范、建筑物防雷设计规范和30MHz1GHz声音和电视信号的电缆分配系统的规定。6.8系统防雷部分6.8.1防雷设计前端设备安装于室外，易遭到雷电打击影响产生高压和浪涌电流；如果没有必要的防雷、避雷措施，前端设备的运行将得不到保障，有可能导致一体化摄像机短期内大量损坏，使系统濒于崩

26、溃。为了前端设备能可靠、长久地运行，摄像机杆和前端机箱须接地。本工程在前端采用电源防雷措施，在前端监控电源输入端安装220V电源避雷器，以保护前端设备的安全。同时配置三合一专业防雷器，对前端摄像机视频、数据、电源进行全方位的保护。6.8.2接地设计根据安全防范工程技术规范(GB50348-2004)规定，建造在野外的安全防范系统，其接地电阻不得大于10，在高山岩石的土壤电阻率大于2000?M时，系统接地电阻不得大于20。本工程在前端监控立杆和监控箱统一接地，每个监控点做一套独立接地系统，接地电阻10。基础完工保养期过后，应及时进行接地电阻的检测。接地电阻达不到要求时，逐根增加接地补桩，联结基础

27、接地引线，用440镀锌扁钢延长接地装置，一根补桩还达不到接地电阻的要求时，继续增加补桩，直到满足要求。6.9系统整合部分(原有监控系统改造)本项目监控中心系统建设，要兼顾青岛港务局各个监控中心的监控信号，为保护原有投资和不影响这些单位的生产工作，需对这些现有系统进行整合，使得这些原有系统成为本体系的有机组成部分，并可节省很大一部分的投资。根据青岛海关的现实情况和管理权限制的要求，我们在原视频信号经过矩阵后的视频通过视频分配器一分为二。一部分上墙，一部分通过光端机传到指挥中心，这种方式的优点是视频信号通过模拟光端机的传送，编码压缩的损失小，还原度高，光纤传送的码流有保证，确保了监控端的图像质量。

28、系统示意图如下。6.9.1针对原有系统的整合建议方案对于原有系统的整合，遵循以下几个基本的原则：*可用性原则因大部分的原有系统都独立运行于各自的生产环境，对日常的管理均起到不可或缺的支持作用，因此在整合的时候，应采用无缝整合的原则，尽量不影响原有系统的功能，而且要求整合到新的平台后还能充分的发挥原有系统的功能。*投资保护原则原有系统的前端设备、传输网络等通用产品，在整合过程中尽量充分利用，在不破坏原有结构的基础上整合到新的防控体系系统是最好的选择。为原有系统继续提供服务的同时又为新的防控体系监控系统提供了前端接入，是一种双赢的策略。*兼容性原则在整合原有系统的过程中，选用的各种设备或者技术，应该能兼容原有系统和新的防控体系监控系统。避免出现两个系统的互相干扰、影响，从而影响系统的正常功能。6.9.2