校园视频监控设计方案和对策

...wd......wd......wd...皇家工程学院实训楼监控系统技术解决方案皇家工程学院2016年12月目录第一章工程概述11.1工程背景11.2工程需求分析11.3系统建设目标11.4系统设计原则21.4.1合理性原则21.4.2先进性原则21.4.3实用性原则31.4.4可靠性原则31.4.5安全保密性原则41.5系统设计依据5第二章系统总体架构设计62.1概述62.2系统整体设计62.3系统功能特点62.4系统业务优势72.4.1网络化构造-“一线多能〞72.4.2嵌入式操作系统-免维护72.4.3分布式构造-系统更加安全72.4.4分布式观看-更加方便使用8第三章详细系统设计83.1系统组成83.2视频监控子系统93.2.1设备选型93.2.2网络总体布局设计103.2.3监控点的选址113.2.4存储空间14第四章产品选型15第一章工程概述1.1工程背景皇家工程学院位于重庆主城风景区南温泉，另设有双桥校区，位于重庆双桥经济技术开发区龙水湖畔。校园占地765亩，校舍建筑总面积35万平方米，图书馆藏书132万余册(含电子图书59万册)，拥有中国知网、万方数据、新东方、超星、爱迪科森等数据库，存储容量超过20TB。学校设有软件与计算机学院、电子与物联网学院、智能与自动化学院、传媒艺术学院、经济贸易学院、工程管理学院、通识学院、工程训练中心和继续教育学院，开设有30个本(专)科专业面向全国招生，现有全日制在校学生13500余人。学校已成为一所工科实力比拟雄厚、理科水平不断提高、文科具有一定特色的多学科协调开展的理工科大学。本次工程，主要是针对皇家工程学院实训楼进展视频监控。1.2工程需求分析为了有效保护的学校人员的财产，需在全校各处设置视频监控系统，以到达安全保管财产的目的；同时大楼出入口是人身安全的重要一道防线，必须加强相应的安全监控。本次监控系统是基于学校原有的监控系统添加的，监控录像是在学校监控室中保存，实时观看录像也是在学校内部，今后建设监控中心并部署安防管理平台系统，可实现统一管理设备、用户，统一调度等功能，更好的为学校管理、应急指挥等服务。根据技术规格的要求，本次工程建设有以下几个要求：1〕覆盖实训楼各教室，实现无监控死角。2〕覆盖实训楼各楼道。3〕采用高精度远距离的摄像机。1.3系统建设目标皇家工程学院经过调研和分析，结合建设的需求总结如下：学校的安防监控系统，系统整体要求高可靠、高质量、高稳定性，可全天候运行。根据现有需求，系统建设需求如下：本次监控系统建设，对校园实习楼进展监控。监控图像存储采用集中存储方式〔以学校为单位〕，监控点位存储不少于30天。摄像机支持9：16的走廊显示模式。1.4系统设计原则为了到达国内领先的目标，皇家工程学院视频监控系统的建设充分考虑系统的合理性、先进性、实用性、可靠性、稳定性和可扩展性的原则。1.4.1合理性原则为了保证整个系统从设备配置到系统构成的合理性，系统建设需根据各学校的实际状况和校园安全视频网络监控系统工程的具体要求，充分满足用户在使用中的各项功能要求。为了保证系统的应用，本系统提供开放的软件接口，承受SDK封装接入，兼容其他品牌设备的SDK按照一定标准再次封装，消除产品质量差异性，稳定、高效地接入到系统平台中。1.4.2先进性原则当前，计算机及通信技术高速开展，使得系统的设计不但要考虑充分利用当前的最新技术，而且还必须考虑随着技术的进一步开展，能在系统中不断溶入新技术，使系统始终充满活力，始终保持一定的先进性。在系统的建设中，选用国内一线品牌的视频监控设备和系统，从而既保持传统监控系统图像质量高的特点，同时能够彻底解决监控系统数字化、网络化过程中的瓶颈问题；实现国内先进水平的目标。该系统的设计采用网络视频监控方式，前端数字摄像机通过IP端口直接与交换机连接，通过监控网络传输到学校监控中心，监控中心对所有图像进展集中管理，这一技术路线保证了系统具有良好的清晰度、较少的服务器资源占用、完全实时、一流的网络功能等诸多特点，采用了先进的数字图像技术，为系统扩展应用打好根基，系统建成后符合数字化开展的趋势，具备科技的先进性。1.4.3实用性原则此系统的建设应以实用性为根本原则。系统功能必须满足监、控、存、查、管、用的根本要求，硬件和软件平台界面友好、易学易用、使用方便、图像清晰；采用统一的系统标准和通信协议，使整个系统中各个子系统间能互联互控，充分发挥整个系统的功能。1.4.4可靠性原则在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统构造、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，到达最大的平均无故障时间〔MTBF〕。系统建设的关键，需要保证治安防控系统安全、正确地完成相应功能，从而保证系统的完整性、正确性和可恢复性。系统的不稳定因素要从硬件、软件系统协同运行中给予充分的防止。如有发生也应做到可即时地恢复。所有产品均具有正式的出厂合格证明和权威机构的质量认证。本系统的规模无论在网络、系统平台，还是在系统应用方面都具有相当的规模，系统的运行可靠性是主要性能之一。系统的可靠性主要表现在以下几个方面：前端摄像系统的可靠性信号传输系统的可靠性后台显示系统的可靠性视频存储系统的可靠性视频管理服务器的可靠性网络系统的可靠性软件系统的可靠性系统在设计上采用以下容错方法后备电源系统主要设备的备品、备件RAID5容错机制〔把奇偶校验值和数据分散地写入每块硬盘〔条带技术〕，在每块硬盘上除了数据以外，还有奇偶校验值-比方A盘记录B盘的校验值，B盘记录C盘的校验值，C盘记录A盘的校验值，最少需要3块硬盘，利用率为(n-1)/n，容错能力为一块硬盘。〕硬盘MTBF≥10万小时1.4.5安全保密性原则整个信息系统安全的问题，是系统建设中一个优先考虑的关键，所以整个系统数据要充分安全，要严格实行操作按级管理，对关键数据实施特殊保护，各种操作要做好记录，便于查找。图像传输网络的建设需符合公安部的有关规定，充分考虑网络的安全性和保密性。由于本系统涉及到区对于公共场所的日常实时监控、数据传输量大及使用人员多，故安全性和保密性就显得十分突出和重要。在考虑系统的安全性和保密性时，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。系统的安全性和保密性可从以下方面加以保证。网络的安全性数字图像网络利用新建校园链路建设专属的数据专网，因此不允许与其他非内部专网进展物理链接。软件系统的安全性操作系统级的安全标准必须满足国际C2级标准，可以保证不被身份不明的黑客所攻击。数据库的超级用户帐号即密码由服务器的系统管理员设定，数据库的一般用户帐号和权限由数据库超级用户〔数据库管理员〕设定。系统维护人员可随时方便地对数据进展备份和恢复。应用程序级的安全性所有的操作人员进入系统前均应登录自己的帐号和密码，并通过权限管理服务器认证，核对准确前方可进入系统。所有的操作人员均应规定相应的级别及权限，任何越权的操作必须被拒绝。所有的操作、错误均应有日志记录，并可以根据工号或操作查询。除了用户管理的根本资料外，工作人员不得对用户的其它资料和数据进展更改和操作，除非有用户指定授权人的授权。1.5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标准进展。本设计将依据和参照以下的设计标准和要求进展：安防视频监控系统设计方面：《中华人民共和国公安部行业标准》〔GA70-94〕《视频安防监控系统技术要求》〔GA/T367-2001〕《民用闭路监视电视系统工程技术标准》(GB50198-94)《工业电视系统工程设计标准》〔GBJ115-87〕《安全防范系统通用图形符号》〔GA/T75-2000〕《道路交通安全违法行为图像取证技术标准》〔GA/T832—2009〕《机动车号牌图像自动识别技术标准》〔GA/833-2009〕《建筑及建筑群综合布线工程设计标准》〔GB/T50311-2000〕视频监控图像质量方面：《电视视频通道测试方法》〔GB3659-83〕《彩色电视图像质量主观评价方法》〔GB7401-1987〕视频系统网络设计方面：《信息技术开放系统互连网络层安全协议》〔GB/T17963〕《计算机信息系统安全》〔GA216.1－1999〕《计算机软件开发标准》〔GB8566-88〕视频系统工程建设方面《安全防范工程程序与要求》〔GA/T75-94〕《安全防范工程技术标准》(GB50348-2004)《电子计算机机房设计标准》(GB50174-93〕《建筑物防雷设计标准》(GB50057-94《建筑物电子信息系统防雷技术标准》(GB50343-2004)《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》(GA/T670-2006)《民用建筑电气设计标准》(JGJ/T16-92)第二章系统总体架构设计2.1概述在本工程中，充分考虑到视频监控联网工程的系统需求，提出了一套完整的高可用性解决方案。本次解决方案主要分为前端系统、传输系统、控制中心和显示中心四个局部。前端系统：各种摄像机。传输系统：编码器、网络、传输线等。控制中心：平台管理系统、客户端软件、NVR录像系统、RAID存储阵列、控制键盘等。显示局部：监视器、大型屏幕。2.2系统整体设计本次皇家工程学院监控系统要实现实训楼的安全监控。系统建设采用全高清摄像头，提供高质量图像。前端监控点视频信号通过IP摄像机直接与网络交换机连接，通过网络与学校监控中心NVR联接，NVR通过网络为各个授权用户提供图像信息，实现真正意义上的数字化视频传输系统。系统存储采用NVR存储模式，提高系统视频图像的管理性、预览实时性、控制灵敏性等功能。学校监控中心保卫部门可以对所有图像进展实时浏览、云镜控制、录像查询和回放、录像资料下载。在监控网络上的任何一台计算机只需经管理员授权登陆NVR完成对网络中各监控点的控制及浏览〔分控中心或客户端〕，与传统监控相比具有明显的优势，布线简单，且前端监控点扩展方便，只要有网络的地方均可设置监控点。2.3系统功能特点系统使用视频监控、计算机通信、网络传输、数字化等高新技术，通过实时监控、记录查询、网络传输、分级控制、授权访问、资源共享等业务功能，实现对重要区域目标的治安监控。能根据相关部门需求，将监控图像实时传输到监控总中心及其他相关部门分控点，通过报警与图像资源的整合、共享，实时、直观地了解和掌握监控区域的治安动态，适时调度、指挥、处置，到达准确打击、预防和控制违法犯罪、维护良好的治安环境的目的，有效提高校区内治安管理能力。2.4系统业务优势2.4.1网络化构造-“一线多能〞网络化的好处是视频、音频、数据可以在一条网络线缆内同时传输，解决了传统布线一种电缆仅仅能够传输一种信号的问题。前端摄像机直接接入交换机。通过TCP/IP网络传输数字视频，不再需要经过传统的布线，如同轴电缆等等。这个构造可以利用系统已经具备的LAN布线系统极其方便的传输视频信号。打破了传统布线的点对点方式，有效地节省用户的前期投资以及后期的线路维护工作投资。即使是需要新敷设线路，其链路所需要的线缆量以及线缆敷设、维护的工作量也较模拟系统小得多。2.4.2嵌入式操作系统-免维护使用嵌入式操作系统，系统的稳定性能、安全性能极高。通过网络，用户可以方便的进展远程的管理以及固件的更新。2.4.3分布式构造-系统更加安全由于每一个设备均以分散的方式安装于远端的摄像机端，即使单个设备发生了故障也仅仅是影响到这个设备，而不至于影响整个系统。传统的DVR系统实际上还是一个集中控制系统。所有的摄像机信号必须连接到DVR主机。一旦DVR主机失效，整个系统就会崩溃。所以我们说分布式网络化数字视频系统的这些特点是传统的DVR〔数字录像机系统〕所无法到达的。2.4.4分布式观看-更加方便使用平台软件的客户端可以分散在LAN的任何地点，数量没有限制。假设不对客户端的权限进展限制的话，那么每一个客户端都可以观看所有网络上的图像。这一点是DVR系统目前的技术所不能够到达的。目前的DVR系统同时可登陆的用户数量不会超过5个，在多于这个数量级时，系统的速度会明显下降，表现的现象为：图像刷新速度下降、丢帧。平台软件的B/S构造以及多服务器构造有效的解决了这个问题。第三章详细系统设计视频监控是安全防范体系的核心，可有效对各区域实行实时监控。整个视频监控系统的重点在于对校园建筑群区域、校园公共区域以及校园周界的监控。此次工程建设主要为了进一步加强学校实训楼综合防控体系建设，保障人员的生命财产安全，维护学校的安全稳定；将各类可防性案件予以有效控制，保障教学、科研、生活等各项活动的顺利进展。3.1系统组成前端系统包括视频监控等功能。各功能既能独立工作，又能有机结合，形成综合防护系统。前端系统负责完成前端的音视频信息、告警信息的采集、缓存、编码、存储及发送等功能，并可承受来自网络的控制指令通常包括如下设备：嵌入式NVR、摄像机、输入输出设备等。3.2视频监控子系统视频监控子系统是整个校园安全防范系统建设的根基。前端监控点设备的选择直接关系到整个系统的效果，直接影响后续用户的使用。监控点图像接入校园监控专网，校园监控中心进展24小时实时监控，全面掌控校园治安动态，并保证在突发事件发生时，保安部门能够调用现场实时图像信息进展指挥和调度。此次视频监控子系统建设目标：数字高清图像传输方式：安防监控采用全数字化高清摄像机。数字视频信号先进接入交换机再以数据网络方式传输。实现24小时30天高清晰度录像：主机房监控中心设存储，数据集中存储到监控中心。3.2.1设备选型本方案设备主要用到了网络硬盘录像机它是通过监控视频头采集数据,经过传输到录像机,录像机采集数据后进展编码,产生图像；视频管理服务器把视频压缩技术、网络通讯技术、计算机控制技术、流媒体传输技术，以组件模块的方式实现监控的管理；千兆交换机它把握着整个网络的命脉，对网络进展分配；根据学校实训楼的实际情况，选择球型、半球型和抢型3种摄像机对实训楼进展全面监控。球型摄像机：DV-ND785H是一款网络高清高速智能球形摄像机，采用高强度铝合金外壳，耐严寒高温，抗腐蚀；采用亚克力透明球罩，透光率高，图像无失真，高速同步电机，精准定位，采用130万像素SONYCCD，支持1080P高清输出，充分满足高清图像的应用需求；高集成度的SOC处理器，极低功耗，超强稳定；支持H.264压缩算法，保证图像质量的同时有效降低网络带宽占用；强大的网络功能，支持RTSP、VLC流媒体协议，支持录像FTP上传、报警E-mail发送。半球型摄像机：DV-ND800F网络高清半球型摄像机基于标准H.264的百万像素级网络高清半球型摄像机，采用500万像素的逐行扫描图像传感器，清晰度可达1280

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720分辨率，播送级图像画质，支持模拟输出，支持25帧/秒720P+D1双码流实时编码，支持常用视频播放软件直接播放，无需安装插件。枪型摄像机：DV-ND8100W枪式宽动态网络摄像机基于标准H.264的百万像素级网络高清枪式摄像机，采用两百万像素的逐行扫描图像传感器，清晰度可达1280x720分辨率，支持30帧/秒720P+D1双码流实时编码，支持G.726/G.711音频编码协议、配置SD卡存储，录制图像支持多种主流媒体播放器。3.2.2网络总体布局设计视频监控融合了计算机技术、网络技术、流媒体技术，中间需要搭建出一个局域网，把各路摄像机数据送入监控中心，进展监测。总交换机把各路交换机进展聚集通讯处理，各路交换机是用来监控终端间通讯用的、网内资源共享、支持远程监控用。布局图如下：1.网络布局图3.2.3监控点的选址摄像机的监控点选址必须能使实训楼的各个角落都被监控到，实现监控无死角，根据实训楼具体楼层情况，各楼层监控点分布如以下列图：1.实训楼一楼各摄像机分布：2.实训楼二楼各摄像机分布3.实训楼三楼各摄像机分布4.实训楼四楼各摄像机分布5.实训楼五楼各摄像机分布3.2.4存储空间皇家工程学院视频监控系统旨在建设一个可行的、先进的、成熟的、高可靠、高可用、易维护、高安全、高开放、高性能、灵活可扩展、易管理的存储平台，保证各监控应用系统高质量地提供连续稳定不连续的服务。皇家工程学院视频监控系统工程的建设中，作为核心根基设施的存储系统，应当到达以下主要目标：要求在连续写环境下实现随机读的快速处理；存储系统要求可靠性高,稳定性强,支持7*24小时不连续工作；采用高性能高可靠性成熟的存储架构，同时满足视频数据存储空间需求系统方案设计适用于多台主机和存储系统连接,并且确保无单点故障;系统可管理性强,管理方式简单,易操作,系统具有自动恢复功能,在断电后能够迅速重新启动;实现监控中心核心业务的连续可用性和数据保护以及设备级的快速灾难恢复；数据实现统一管理，针对重要的视频数据可进展快速备份恢复及数据归档和迁移管理支持在海量视频数据中的在线快速读取所需视频录像;寻求性价比最正确的存储产品，降低总实施本钱；本次工程，学校实训楼一共92路，按2Mbps码流设置，根据实际情况计算。本次共需要8块8T硬盘用来存储图像。第四章产品选型名称型号主要技术指标及规格高清高速智能球形摄像机DV-ND785HDV-ND785H是一款网络高清高速智能球形摄像机，采用高强度铝合金外壳，耐严寒高温，抗腐蚀；采用亚克力透明球罩，透光率高