幼儿园远程视频监控系统可行性分析

宝宝在线网络视频监控与管理系统解决方案域高科技（杭州）有限公司2011目录背景近年以来，全国各地幼儿园、学校校园内连续发生多起伤害儿童、青少年的恶性案件。为了保护青少年及幼儿的安全，运用现代的科学技术加强对幼儿园等场所的安全防范工作。在幼儿园安装一套视频监控系统，将对幼儿园实施24小时的监控，另一方面，家长能够通过幼儿园的宽带网络看到孩子在幼儿园的各种情况。需求分析系统设计原则为了满足系统的要求，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：系统软件、硬件均采用标准化设计，提供开放的接口。先进性：系统在国内率先采用基于WEB嵌入式的视频服务器为核心的视频监控系统，它采用专用视频压缩芯片，图像清晰，图像采用H.264图像压缩方式，视频压缩效率高。标准分辨率352×288像素，并可自定义。带有音频接口，支持音视频同时传输监控。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，尤其适合在无人、少人维护的环境中运行。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，具有极高的性能价格比。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，并升级相应的系统软件即可，不用额外添加或者废弃原有设备。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。集成性：传输模块与视频模块集成在统一视频服务器内，便于安装和管理。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。4系统说明4.1整体说明本系统采用先进的网络摄像机与中心平台相结合的应用模式。先进的平台管理模式，保证了各类扩展设备的接入，完善的系统管理模式，可以有效的提高幼儿园管理的成效。采用网络的布控模式，大大节约了传统布线带来的繁琐与不可扩充性，从经济上上都大大节约了整个系统的投入成本。平台支持B/S,C/S模式，使管理者可以根据办公环境需要，随意选择使用。同时通过平台网页，开放给家长进行实时观看。可方便设置各类权限的子账号，通过子账号管理体系，运营商及幼儿园可采用灵活的机制，来进行家长观看分配。采用中心集中录像的方式，安全可靠，使用IP_SAN等大型存储设备，有效保证了数据的安全性。幼儿园在园区内安装网络摄像头，通过互联网，注册连接到运营商机房内的平台管理服务器。同时将视频资料集中存储与机房内录像服务器中。可实现随时通过平台服务器进行视频在线观看，录像历史资料回查等功能。VersaX网络摄像机拥有8码流强大能力，可根据网络情况，设置不同的码流，适应不同的需求。远程录像设置为一种品质，远程观看设置为一种品质，本地录像观看设置为一种品质，灵活方便。4.2前端(教室场所)网络结构与设备4.2.1前端设备网络结构每个幼儿园场所，根据需要安装网络摄像机，通过标准网线，接入就近的楼层交换机。每个楼层级联交换机，通过连接汇总接入幼儿园机房内。摄像机前端连接示意图:可根据实际场景，对角安装，或教室前后安装。4.2.2单个教室所需设备摄像机选型可根据实际安装环境而定，可选择枪机，半球等多种款式，以适应不同的安装环境。摄像机采用12V标准供电电压，可拉电线至摄像机安装处，架设插座，供摄像电源适配器使用。网线采用标准以太网线，标准RJ-45接口即可。摄像机支持内插SD卡进行录像，幼儿园可根据实际需要，考虑是否同时使用SD卡进行录像，起一个保险备份作用。4.2.3摄像机选型考虑到幼儿园教师的面积跟大体情况，推荐使用以下2款产品进行搭配使用。型号：122B详细规格视频压缩格式H.264BaseLine机芯/传感器CMOS扫描方式/分辨率VGA,QVGA,QQVGA最大帧率VGA@30FPS码率16K-4Mbps,可调输出码流可同时输出达8路码流镜头f=4.8mm最低照度0.1Lux夜间使用不支持红外白平衡自动增益控制自动/手动背光补偿/视频制式支持PAL和NTSC输出接口/音频压缩格式GSM码率13Kbps输入接口内建麦克风输出接口/网络网络接口RJ-45无线可选，支持802.11b/g/n支持协议TCP/IP、UDP、HTTP、RTP、RTCP、RTSP、DHCP、PPPOEDIODI/DO/云台水平旋转不支持云台上下摆动不支持云台预设巡航不支持云台预置点数不支持云台录像SD卡槽内建Micro-SD插槽,最高支持高达32GB存储卡电源&其它电源DC12V功耗<4W尺寸50*110*50(mm)重量170g温度-20℃∼湿度20%∼90%RHG型号：326B详细规格视频压缩格式H.264BaseLine机芯/传感器CMOS扫描方式/分辨率VGA,QVGA,QQVGA最大帧率VGA@30FPS码率16K-4Mbps,可调输出码流可同时输出达8路码流镜头f=4mm最低照度0.1Lux夜间使用支持红外白平衡自动增益控制自动/手动背光补偿/视频制式支持PAL和NTSC输出接口/音频压缩格式GSM码率13Kbps输入接口内建麦克风输出接口/网络网络接口RJ-45无线可选，支持802.11b/g/n支持协议TCP/IP、UDP、HTTP、RTP、RTCP、RTSP、DHCP、PPPOEDIODI输入直流12V或直流24VDO开关模式,最大负载直流24V1A云台水平旋转不支持云台上下摆动不支持云台预设巡航不支持云台预置点数不支持云台录像SD卡槽内建Micro-SD插槽,最高支持高达32GB存储卡电源&其它电源DC12V功耗<5W尺寸高93直径131(mm)重量400g温度-20℃∼湿度20%∼90%RHG4.3中端(幼儿园机房)网络结构4.3.1整楼层网络结构示意图:幼儿园通过网络汇总，连接到中心监控机房。如幼儿园需要园区本地录像，可采用NVR软件，进行本地集中录像管理。同时，NVR拥有账号连接观看能力，可设置各类账号，供园区内各班级老师，进行观看自己管辖班级的实时画面，录像回放等。4.3.2传输带宽计算方式:园区摄像机传输带宽计算方式：所需传输带宽=单台摄像机码流*数量摄像机出厂默认的码流（由帧率和解析度决定）为200kb/s.可根据实际需要情况进行调整。本系统内，设计园区安装摄像机数量为50台。例如：当前端摄像机的码流设为200kb/s（CIF品质），该园区共安装50台摄像机，即楼层需要传输带宽为200*50=10M左右.如摄像机码流设置为400kb/s(D1品质),则需要传输带宽为400*50=20M左右。局域网内因为带宽限制小，故本地录像可设置为D1品质进行录像。远程可结合实际带宽情况，来调整码流，以达到最佳效果。为防止汇总机房出现带宽瓶颈，建议使用千兆交换机做汇总交换机使用。4.3.3录像空间计算方式:存储空间计算方式：存储空间（G）=摄像机码流（kb）*录像时间（s）/8/1024/1024例如：当摄像机的码流设为200kb/s，存储1天所有需要的空间为：400kb*1D*24H*3600S/8/1024/1024=4.12（G），整个园区总共有50台摄像机，即录像一天需要空间为4.12*50=206G,如需30天循环，即需要206*30=6.1T的容量。根据以上公式，来配置服务器需要多大容量的硬盘。4.4后端(运营商机房)网络结构在运营商机房内架设平台管理服务器与录像服务器。管理服务器用于管理所有的摄像机，录像服务器用于中心录像。每台视频服务器都具有个唯一的ID号码，摄像机安装好之后，先通过管理平台网页将其中任意一台视频服务器注册（用ID号码）到管理平台，获得一个管理员账号。然后，登陆此管理员账号添加其他视频服务器，统一进行管理和权限分配。在管理服务器后台添加录像服务器，并将录像服务器授权给主账号，主账号可以通过管理页面，可对所有摄像机进行录像管理设置。同时主账号通过完善的子账号系统，可设置不同权限的子账号，分配给各级管理部门。4.4.1整体网络结构图结构:整体框架结构如上图所示,根据以上结构，只要平台服务器一直在运营，幼儿园可不断扩充，通过平台可将不同物理位置的幼儿园统一管理起来。平台登录页面示意图4.4.2中心机房所需设备及说明管理服务器:本系统运行的中心平台，通过管理服务器，可对摄像机进行管理，控制，操作，观看等。管理服务器最高支持5万台摄像机管理录像服务器：采用IP-SAN架构的集中录像服务器，具备流媒体转发，录像存储，回放读取等功能。根据录像需要，可不断扩充。4.4.3中心机房所需录像空间计算由于远程录像需要考虑带宽因素，故此处暂定远程中心录像码流设置为200Kb一路。存储空间计算方式：存储空间（G）=摄像机码流（kb）*录像时间（s）/8/1024/1024例如：当摄像机的码流设为200kb/s，存储1天所有需要的空间为：200kb*1D*24H*3600S/8/1024/1024=2.06（G），总共有50台摄像机，即录像一天需要空间为2.06*50=103G,如需30天循环，即需要103*30=3.09T的容量。根据以上公式，来配置服务器需要多大容量的硬盘。一台RS500录像服务器最大支持16块2T硬盘，可使用录像空间约为28T左右，可根据以上数据计算实际需要的硬盘数量及录像服务器数量。4.4.4管理服务器介绍管理服务器VersaX-MS50K管理服务器功能账户管理添加账户授权子账户子账户权限设置重置密码设置图像品质摄像机管理后台数据库添加摄像机注册摄像机到帐号下设置网页观看图像品质设置手机观看图像品质分组功能添加分组修改分组名称分配摄像机到分组下网页观看摄像机列表显示直观显示摄像机状态实时观看回放观看录像录像转发服务器管理分配摄像机到录像转发服务器设置录像图像品质设置录像计划设置网页和手机转发品质操作系统操作系统RedHat®

EnterpriseLinux硬件规格处理器Intel®

Xeon®

X3430芯片组Intel3420内存2GB&1333MHz硬盘3.5”cabledSATA(7.2KRPM):250GB网络控制器Broadcom5716千兆以太网控制器电源一个非冗余350瓦电源，两个热插拔热插拔冗余400瓦电源供应器显卡MatroxG200eWw/8MB尺寸42.4x434.0x610(mm)4.4.5录像服务器介绍录像服务器VersaX-RS500录像转发服务器功能录像和回放把远程录像录到服务器上根据摄像机序列号回放录像查询录像信息根据所需时间查询录像网页和手机转发网页转发，从转发服务器获取实时图像，可实现多人观看手机转发，从服务器获取实时图像，可实现多人观看支持iphone转发观看主机处理器64bit双核处理器内存2GB(可扩展到8GB)RAID通道16主机连接选项SATAI,SATAII(任选SAS)热拔插硬盘SupportRAID级别RAID0,1,5,6(可选),10,JBOD,NRAID网络接口4Gbps兼容性Windows2000/XP/Server2003/NT,Linux,Solaris,HP-UX,AIX,MacOS支持协议iSCSI/NFS/CIFS/FTP/HTTP/AFPLUNsMaximum1024ClientMaximum128IP-SAN管理网页操作界面其他管理RAID管理,虚拟存储、虚拟网络、系统监控、、系统日志和告警软件服务(可选)快照、复制、冗余、数据同步、备份、带宽预留、应用优化物理特性产品尺寸(mm)(W*H*D)430*132*660净重22Kg(不含硬盘)封装规格(mm)(W*H*D)650*340*880电气规格电源220VAC,60/50Hz功率750W运行环境温度5湿度20%-80%录像转发服务器摄像机管理网页操作界面湿度20%-80%5系统功能说明整个系统可划分为前端网络摄像机子系统、管理服务器子系统、录像服务器子系统、网管子系统以及客户端子系统。网络摄像机注册到管理子系统。管理子系统通过序列号控制注册的网络摄像机，只有被允许摄像机才能够注册到管理子系统。录像服务器从管理子系统获取需要录像的摄像机的信息，并根据用户在管理子系统的设定，包含保存天数、是否循环写、是否计划录像、是否运动检测以及报警录像，进行录像。监控中心子系统、客户端子系统、报警子系统、网管子系统通过帐号、密码登陆管理子系统，并获取授权的监控点的信息，包括录像服务器地址信息。获取信息后连接相应的地址获取实时或者录像视频流。这些帐号的授权监控点、权限都由管理服务器控制，并由管理服务器保证安全性。以下章节对每一个子系统做具体的描述。5.1管理服务器子系统管理子系统负责管理摄像机信息、用户信息、用户授权信息、录像服务器信息、摄像机录像策略信息等所有系统相关信息，并将信息存储于专门的高可靠的数据库服务器中。实现如下功能：支持通过帐号管理摄像机。用户只需要记住帐号，不需要记任何域名信息或者端口，就可以在任何地点，任何时间观看实时视频以及回放录像。支持摄像机分组，所有客户端都可以看到统一的分组列表。支持通过网页管理帐号，添加删除摄像机，设置摄像机的管理品质。支持通过网页管理摄像机的录像品质。可以创建子帐号，可以控制子帐号的权限包括：回放功能拍照功能录像功能PTZ控制功能设置品质限制观看时间支持通过网页查看录像状态，管理录像。接受所有授权前端设备的注册，并记录前端设备的各种网络信息和状态信息接受所有授权录像服务器的注册，并记录录像服务器的各种网络信息和状态信息接受所有监控客户端的连接，并进行认证为监控客户端提供前端设备列表为录像服务器提供前端设备信息等。5.2录像服务器子系统随着视频监控技术的发展，监控录像技术从最初的模拟磁带录像、近期的数字硬盘录像机录像到现在的网络存储录像演化。采用网络存储录像可以有效利用最新的技术，以较低的成本达到高可靠性的录像要求。录像服务器子系统包含采用IPSan的中心录像方式。中心录像通过登录到管理服务器获取在上面记录的录像摄像机信息与录像策略信息，并在管理服务器的帮助下连接到摄像机，根据录像制定的录像策略在将录像文件写入IPSan。当用户需要改变录像策略的时候，只需要登录管理服务器管理网页，修改录像策略就可以即时生效。由于网络带宽的限制中心录像一般采用较小品质例如CIF/10FPS的格式进行录像，。随着摄像机数目的增加可以通过增加录像服务器的方式进行方便扩充。 录像服务器子系统同时包含录像备份功能。当事件发生时，用户可以使用客户端的软件对录像进行备份，防止录像因为循环写而被覆盖。整个录像的可靠性通过IPSan本身的可靠性、一备多方案、故障上报以及中心前端同时录像来保证。1、IPSan的可靠性每台IPSAN控制柜的配置主要包括：两个控制器模块两个控制器模块负载均衡的模式工作，如果一个控制器出现故障，另一个控制器将完全接管故障控制器的所有业务，控制器模块没有单点故障。两个电源模块两个电源模块负载均衡的模式工作，单个电源模块也可以支持IPSAN的正常运行，电源模块没有单点故障。两个风扇模块每个IPSAN控制柜采用冗余备份方式配置风扇模块，单个风扇模块可支持IPSAN的正常运行，风扇模块没有单点故障。磁盘满配16块每个控制柜满配可以包含16块磁盘，考虑到监控应用对数据流读写的特殊性，配置磁盘阵列时，采用RAID5+热备盘的方式，热备盘保证阵列消除了磁盘的单点故障，RAID5策略既考虑到了IO读写的性能，也考虑到了数据的可恢复性。当其中一块盘损坏时，热备盘会自动启用并且利用Raid5的恢复功能恢复损坏的数据。每个控制器模块包含四个iSCSI口分别将每个控制器的四个iSCSI口做绑定处理，这样，实际工作时四个iSCSI口将采用负载均衡的模式工作，总带宽也可以达到4千兆，为了消除上层交换机的单点故障，将四个iSCSI口的前两个网口和后两个网口分别接入前端的两台千兆交换机。5.3网管子系统网管子系统用于日常维护。网管子系统监控网内所有设备的状态，在设备处于异常的时候通知相关人员进行维护。同时管理人员可以通过网管子系统了解到所有设备的运行状态，并可以根据设备的状态做相应的调整，以达到防患于未然的作用。网管