城市联网报警监控系统设计方案

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城市联网报警监控系统设计方案 一、前言     随着社会经济的发展，城市建设速度和规模也逐渐加大，但是相应产生的城市安全问题也倍受人们的关注，城市的发展需要很多外来人口，外来流动人口的增加也就增加了很多人为的犯罪因素，按照公安部的统一部署和建议，基于金盾网的城市安全监控也提到了日程。现在以派出所为基层单位建立监控报警设备，能够解决在发生紧急事件时警方能够即时得到现场图像信息和声音信息以使得警方可以针对现场的实际情况做出快速反应，保障人民财产和人身的安全，达到预防犯罪和打击犯罪。      本方案采用了国际上先进的基于IP网络的数字安防产品，为使用者提供功能齐全、应用新颖、投资合理的网络视频解决方案。在本次设计中充分体现出可持续发展的理念，利用网络技术及数字图像处理技术提供多种综合服务功能。      利用网络（LAN）扩展传统模拟CCTV系统和现有的报警系统，利用现有网络（宽带网）建立数字化视频监视系统可以为用户节省费用，并且可以完全达到用户对安全的要求。二、客户需求分析2.1 监视点配置情况     以每个派出所为基层单位，监控点设置在派出所直辖的主要社区、街道、商业场所、金融机构、学校、医院等。每个派出所至少设置根据情况数十个监控点。2.2 网络环境网络环境如下：·就监控点到派出所都是采用公网传输（ADSL或小区宽带）·派出所到分局是公安专线或者光纤2.3 远程视频监控系统要求     远程监视、控制、录像文件本地存储，远程调用等三、设计原则3.1 标准化      网络视频监控系统就是要实现在网络系统上的图像传输和共享。本系统采用的产品均遵循网络协议和传输标准的要求。3.2 可扩展性     由于用户以后的需求会不断发展，监控数量将随之扩大，只要增加前端设备和升级软件，不用添加其他附加设备，以保证用户的投资。 3.2.1 为了适宜未来系统扩展的要求，系统在满足现有功能的基础上预留足够的设备容纳性以便系统扩充之用。系统中控制部件（软、硬件）采用集中式结构、嵌入式等技术措施，可以方便灵活的进行扩充，充分保证系统在将来的适应性。 3.2.2 灵活的组网方式，方便被监控点的增加。 3.2.3 几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，可按多级组网的方式，形成大规模的监控网络，高一级监控中心能管理和监控低一级监控中心的运行。3.3 可用性和可靠性     我们的方案在充分考虑用户实际情况的基础上，选用AV1320e-T作为视频服务器，采用了嵌入式的操作系统，减少了其他因素造成故障的可能性。       3.4 易用性     软件使用界面良好，用户安装相应软件（iDVR的客户端控件）后就可进行实现监控，完全智能控制，不用单独设置。 3.4.1系统可以很方便进行软件升级，保证用户投资。系统采用的软件，包括：服务器软件和客户端软件，均为客户提供升级服务。 3.4.2可调节图像质量与带宽占用，系统采用MPEG4硬件编解码，可以根据用户需求调节帧数、分辨率、图像质量等。带宽可码流，支持64K-1024Kbps的传输码率 3.4.3多种图像浏览方式，包括单画面、四画面、九画面、十六画面多种浏览方式。 3.4.4系统建立基于B/S架构(即WEB)的组网技术，可以方便灵活的使用。3.5 开放式结构     软件可以与第三方系统相融合，可以读取第三方系统的相关数据，也可以为第三方系统提供其需要的相关数据，提供SDK（二次开发包），具有开放式结构。3.6 可靠性 3.6.1具有设计独到的视频流量管理功能，保证网络通畅。3.6.2实行操作权限管理，保证统一、规范管理。3.6.3系统具有自诊断功能。3.6.4系统设备的平均无故障工作时间MTBF>10000小时。3.7 完善性3.7.1具有强大的视频、音频和数据告警功能。     当某台摄像机发生移动侦测报警时，系统可实时启动录像，或驱动云台前往预置位实时监视。当发生报警时，能把报警信息以短消息形式发送到指定客户端，或以E-mail方式发送到指定管理员的信箱中。3.7.2功能完善的录像管理体系。     系统可选用手动、移动侦测、告警、定时录像四种录像方式；提供指定周期的滚动删除功能，有效防止存储空间耗尽。同时可提供分布式网络存储功能，与网络内其他服务器，或NAS紧密结合。3.7.3系统具备完善的控制功能：     系统设权限管理，对不同级别的用户给予不同的权限，有效防止越权操作。3.8 实时性   视频延时小于0.5S。3.9 良好的硬件平台     系统硬件平台为嵌入式设计，高实现高度一体化、高度工程化，便于施工、安装、调试。3.10 良好的软件平台     系统的软件操作简便、模块化结构，能应用于Windows2000/NT/XP等操作系统。五、系统的设计思想     该系统是一个典型的分布式系统。彼此相对分散。这个系统结构对于使用传统模拟系统来讲是非常困难的。     解决这个问题需要新建设一个开放式的软件平台和相应得硬件设备，因此，我们推荐使用北京先进视讯科技有限公司专业的支持多中心系统（多目录）网络视频解决方案iDVR3.5系统平台以及AV1320e系列网络视频服务器技术，完成多系统、多任务综合处理、分布式、高度安全的网络视频监视系统。     远程安全监视系统的最基本的要素是网络。随着各个城市互联网、城域网的不断扩容，我们利用网络运营商提供的宽带服务完成网络化、数字化、网络视频报警服务和安全监视成为可能。 5.1 网络化结构-“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网络视频服务器。模拟视频信号转换为标准的IP包，通过TCP/IP网络传输数字视频，不再需要经过传统的布线，如光纤、同轴电缆等等。这个结构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。5.2 网络化结构-方便日后扩展     网络化结构使得日后系统的扩展工作变得极其容易。我们仅仅需要找到一个信息点（网络接入点）就可以，不必再敷设任何的电缆。5.3 嵌入式操作系统-免维护     网络视频服务器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，用户可以方便的进行远程的管理以及固件的更新。5.4 分布式结构-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）所无法达到的。 5.5 分布式存储-系统更加灵活     iDVR基于B/S（浏览器/服务器）结构，这种结构提供多服务器服务，允许客户根据实际需要灵活的配置存储和管理服务器。     存储服务器（Archiver）可以在目录服务器（Directory）的管理下任意的分配和切换需要存储的摄像机图像。我们可以理解为存储服务器与摄像机的关系是“软性”关系。这一点与DVR完全不同。DVR所能够存储的摄像机图像仅仅是通过物理方式连接过来的图像，不能够试图连接其它摄像机。所以，iDVR可以为系统提供更多的灵活性。5.6 分布式存储、分布式观看-更加方便使用     iDVR的客户端可以分散在LAN的任何地点，数量没有限制。假如不对客户端的权限进行限制的话，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达到的。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。     iDVR的B/S结构以及多服务器结构有效的解决了这个问题。 5.7 强大的多点组播-更加灵活的网络机制     图像存储和图像浏览可以同时进行。 5.8 单元总结     本设计方案的核心部分是iDVR3.5软件。这个软件基于B/S（浏览器/服务器，同时提供C/S的客户端软件解决总控中心使用IE不稳定性）结构，运行在Windows2000/2003/XP平台，具有多目录和多服务器结构，系统可以管理数万只摄像机。摄像机与摄像机之间、摄像机与服务器之间、摄像机与用户之间没有地理位置的界限。六、系统可以完成的功能6.1 网络化图像传输     在互联网（专网）内以及公安系统内部网，任意一个授权用户都可以通过浏览器均可以观看来自现场摄像机的实时图像。每一个授权用户可以观看的图像在数量理论上没有限制。6.2 多存储服务器图像记录     图像记录在若干个录像服务器上，利用普通IDE硬盘记录图像，分散在网络内各个主机系统中。图像的存储是灵活的、分布式结构。这一点对于要求长时间、大容量记录场所至关重要。多个录像服务器可以同时提供几千支摄像机连续24小时记录要求。6.3 图像回放    网络内的任意授权用户可以通过录像服务器回放其授权范围内的任意图像即使这路图像在其他的区域。6.4 图像监视     网络内部的用户（操作员）通过计算机显示器（或模拟监视器）可以观察已经授权的所有摄像机的图像。 6.5 虚拟矩阵     系统支持软件方式完成的“虚拟矩阵”（VirtualMatrix）功能。支持通过AV1320R解码器将来自远端的网络视频信号还原为模拟视频信号，利用模拟监视器（电视墙）来显示所有的远端摄像机的画面。支持使用软件代替模拟硬件矩阵，完成图像的矩阵切换功能。当然，也支持点-点的给予硬件的还原。6.6 图像输出     支持各种格式的图像、图片输出。录像文件可以转换为AVI格式文件制作为光盘，使用标准的播放软件播放。6.7 图像远程传输     如网络已经连接到公网，那么公网内部任意授权合法用户均可以登录到iDVR服务器，通过服务器远程观看现场图像（授权范围内）、历史记录图像。6.8 报警管理     iDVR可以管理AV1320e-T的DI报警输入节点。每一个AV1320e-T具有3个独立的输入节点。这三个输入节点可以连接传统的入侵探测器，如门磁、红外运动探测器等入侵检测设备。这样，通过iDVR的报警管理功能，用户不必再额外安装专门的报警管理系统。在发生入侵时，iDVR会自动记录现场情况，调用相应的摄像机，以声、光方式通知值班人员。iDVR具有同时处理多任务能力，对于多个地方的同时报警情况也可以及时处理。 七、解决方案7.1 每个派出所系统结构（前端子系统）     根据网络状况提供的设计方案：     网络拓扑图见下图：      说明：每个派出所设置的数十个点监控点，通过AV1320-T/TA进行编码后，通过公安内网专线或公网ADSL传输到派出所的监控中心（三级中心），再三级中心通过客户端对前端的监控点进行管理、浏览和控制，还可以在三级中心的电视墙上输出模拟信号进行浏览监视，采用系统中的VM（虚拟矩阵）功能；可以在监控中心的少数的监视器上浏览前端的任意监控点。     三级中心的iDVR是一个独立的系统，可脱离二级、一级中心运行‘     实施的方案如上图：·AV1320e-T提供视频压缩、打包（语音可选）。·AV1320e-T的报警输入可以连接报警系统进行联动。·AV1320e-T的继电器输出端子可以传输报警信号，例如：红外、门磁、烟感等。7.2 二级监控中心（分局监控中心）     拓扑图见下图：      二级监控中心（分局监控中心）配置iDVR服务器，其中目录服务为系统的二级目录，二级中心范围内的设备可由安装在二级中心的网关服务管理，将所有监控点建成了一个完全基于网络，功能非常强大的网络视频系统。实现了各派出所的联网监控管理。     录像服务器（Archiver）提供图像的存储、回放、服务。每一个录像服务器可支持多个摄像机图像存储、浏览。这多个摄像机可以是网络内的任意位置的摄像机，不必按照顺序或区域设置。     在二级监控中心为了保障系统的正常运转，目录服务器和录像服务器等都采用双机备份方式。     通过iDVR软件中的虚拟矩阵功能，在监控中心的电视墙上可以任意显示前端编码设备的图像。原则上由多少个监视器就配置多少个解码设备（AV1320-R）。     互联网的授权用户都可通过登陆iDVR目录服务器查看各自家中的任意一路图像及录像文件。 7.3 系统整体构架图     整个城市联网视频监控系统，通过网通提供的网络进行联网，实现了主管人员浏览直辖片区的安全情况，若有报警则在监控中心可以对报警点进行声光报警和录像，并可以联动道110指挥中心或直属派出所，能及时地处理报警信息。具体构架图如下：      所有的模拟摄像机的图像数字化、网络化，并通过TCP/IP协议挂在LAN。通过强大的服务器以及数据库对网络上的视频流进行管理。所以我们认为AVinfoiDVR软件非常适合作为本系统的完整、专业的解决方案。AVinfo的iDVR（Ver3.0）版本软件具有管理几千个视频流的能力，支持多服务器结构，客户端的数量理论上没有限制。     固件（firmware）升级免费并可以通过网络远程进行。所有的维护、参数设置全部通过网络远程进行。7.4 系统管理     网络内合法用户可以按照它的级别权限使用IE浏览器，通过登陆Server观看摄像机图像。系统管理员实现站点管理，设备管理、用户管理等各项管理，包括配置、修改、删除等。     站点管理，自动搜索并显示设备服务器、转发服务器、录像服务器的信息，包括名称、IP地址，可修改站点名称，可删除无效站点。设备站点下会显示所有曾经出现过的设备，若不再使用某设备，可将其删除。     提供4种用户类型，包括管理员、超级用户、一般用户和浏览用户，分别授予不同的权限范围，同一类型的用户又可以设置更具体的权限，共有64级，以各自的用户名和密码登录。可以单独为各个用户分配镜头组和电子地图。     设备管理提供编码器、解码器、矩阵及附属设备等的增加、修改、删除及参数配置，以及设置某编码器归属哪个录像站点。     能方便地设置电子地图，布置镜头，并将地图分配给用户。     设备分组将系统中的镜头进行分组管理，便于监控管理。可将整个组的设备一次性地分配给某个用户，而不必一个个地单独配置。     完善的日志管理，对各个用户的操作进行不可人为修改的记录，以备查询。     由于网络视频系统的传输方式是组播，网络内的编码器在没有客户浏览时并不向网络发送视频流，仅仅发送数量非常小的监听IP包，因此网络内部的码流压力并不是很大。同时，我们使用了若干个分布式Server以及对应的具有组播管理功能的交换机对组播进行管理，这样有效的降低了各个区域之间的网络压力。7.5 图像存储     使用多录像服务器（Archiver）。      视频信号即使在压缩之后其数据量也是非常大的。以5个摄像机测算。     MPEG4平均码流（CIF格式/25帧/秒数据量）150M/h。30天的数据量：     150M（dates）*24（h）*5（cameras）*30（day）=540,000M=527G≌4块160G硬盘。     iDVR已经充分的考虑到了这个问题。iDVR提供多个Archiver以及FOSService（故障切换服务）。系统可以以分布式结构构建。系统规划者可以将整个系统划分为若干区域，每一个区域由一个Archiver负责。这样充分的降低了系统的风险。图像的存储可以由每一个独立的但彼此相互关联的Archiver负责。我们可以理解为把一筐鸡蛋分别放置在多个篮子里。以规避风险。     iDVR规划的Archiver的数量没有限制。另外，每一个Archiver负责管理的摄像机(camera)是通过软件指定的，用户可以灵活的将某个（或某些）摄像机调入或调出某个Archiver，将这个（或这些摄像机）划入另一个（或几个）Archiver进行管理。我们可以理解为摄像机(Camera)与服务器（Archiver）之间的关联是“软性”的连结。八、系统设备综述8.1 网络视频服务器-AV1320e-T/TA视频输入             1路视频输入,1Vpp-75欧姆(NTSC/PAL)连接口          BNC阴性压缩             基于MPEG4传输帧率       每秒1-25帧（PAL，可设置，全实时）                  每秒1-30帧（NTSC制）分辨率          NTSC制式像素：176x120到352x240到704x240                   PAL制式像素：176x144到352x288到704x288带宽             从64-1500Kbps可设图像标准       NTSC制或PAL制，支持中文OSD功能视频捕捉       BMP文件音频双向         输入：-46至-3dBV,1K欧姆，单声道编码          ADPCM（22kbps）接口          3.5mm耳机座（阴性）串口端口          RS-232或422/4852/4线接口          可插拔式接口运行方式      透明串口支持任何异步串口协议（根据需求可支持其它详         细控制协议）功率电源电压      12VDC±10%功耗          最大6瓦（12VDC时最大1000mA）常规I/O报警输入       3路干节点输入报警输出       1路DO输出(最大48VAC/DC@100mA)接口             可插拔式接口网络 接口标准       以太网10MBase-T网络连接       支持ADSL独立上广域网连接口          RJ-45插口协议             内置PPPoE UDP/IP TCP/IP安全             用户密码保护OSD             支持时间日期                   支持汉字图形的显示升级             支持网络升级SDK             提供服务器端、客户端和播放器的SDK电源电源电压       DC12V功耗             小于2W工作环境温度             -20～70℃湿度             70℃时95%不冷凝管理设置            远端使用AV1320-Configurator（专用配置                   工具）通过局域网或串口进行设置典型连接       “编码器”和“解码器”可点对点进行连接8.2 iDVR（Ver3.5）平台管理软件8.2.1软件包含以下模块：·目录服务。·设备网关服务。·流转发服务·录像服务。·录像回放服务。 1）多目录服务     提供WWW交互接口。系统中所有用户都通过目录服务进行交互操作。2）设备网关服务     提供网络视频服务器的INTERNET连接接口。保持设备参数状态，发送设备控制命令。接收网络视频服务器发送的视音视频流和报警消息，并交视音视频流发送到流转发服务、录像服务器。3）流转发服务     向监控客户端发送视音频流。4）录像服务     提供多种录像方式：计划录像、即时录像、报警录像、移动侦测录像。用户可设定报警前录像时间，保证报警时刻事件完整性。可设定录像数据保存时间，自动删除旧录像数据文件，保证磁盘使用率。5）录像回放服务      提供多用户并发录像数据回放服务。支持多个用户同时观看同一个录像文件的不同时段的录像。支持从1/4至8速的多级调整回放速率，支持暂停、重播、拖拽式时间控制。 8.2.2　安全机制      iDVR系统采用多种安全机制，确保系统高可靠性。1）客户端程序安全机制客户端程序与平台服务进行通信，采用高加密认证产品iKey1000，用户登录服务器必须使用USBKEY硬件身分标识，并要求用户名密码，具有极高的身份认证级别及通信数据不可更改性。2）视频服务器安全机制AV系列视频服务器，采用CA证书技术进行通信身分认证和数据加密。应用程序必须提供正确的CA证书才能与视频服务器进行安全通信。3）设备接入认证机制每台AV系列视频服务器，具有128位UUID身分标识。设备网关服务只允许在系统中注册的设备接入系统。4）日志系统提供完整的日志功能，所有用户事件和系统事件都能完整记录。并提供详细的查询功能。5）录像数据加密视频加密（水印）是通过给每一桢被保存的图像加一个数字签名来实现的。如果之后有人想更改录像（增加，删减或修改），数字签名就会和之前的不符，从而检测出文件是被改动过的。6）设备及视频丢失报警      视频服务器连接异常中断或视频信号丢失，系统会以短信、E_mail方式向用户及系统管理员发出通知。 8.2.3　用户权限级别1）用户权限iDVR用户包括：系统管理员、超级用户、一般用户、浏览用户。       系统管理员：具有系统中所有设备及用户的管理、配置权限。可建立超级用户帐户。不具备视频监控能力。      超级用户：对用户所属监控点具有监控、录像、录像查询权限。能够建立一般用户、浏览用户。      一般用户：能够监控图像、及录像查询。可控制云台、镜头。      浏览用户：只能进行图像监控，不能控制云台、镜头和进行录像操作。控制级别      用户控制级别分为64级，级别高的用户能够自动夺取级别低用户的控制权。 用户权限分配图： 8.2.4　　摄像机管理     系统管理员建立超级用户，并为其分配所属摄像机。系统管理员具有对用户所属网络视频服务器参数设置权力。超级用户具有对所属摄像机划分镜头组的权力，可建立一般用户和浏览用户，并对其分配镜头组。一般用户和浏览用户只能对自己所属镜头组进行监控。 8.2.5　存储管理      iDVR存储能力取决于计算机服务器硬件配置。AV系列视频服务器对视频压缩率可达1：500，每路每小时只需150~~200M硬盘空间（包括视音频），网络传输所需带宽10K～,3M可调。视频服务器传送实时25帧/秒图像，至少需要512Kbit/s的带宽。      存储计算方式：若500路实时图像保存15天，需要磁盘空间计算如下：      500*200*24*15=36TB       系统可安装多台录像服务器，将网络视频服务器分配到不同的录像服务器，以达到负载均衡。系统可设定录像数据保存天数，自动删除过期数据。 特性：1、采用IntelIOP32164bit控制器，主频400Mhz，支持16块SATA硬盘，支持Ultra320LVDSCSI和2GbFibre主机通道。2、内建2组独立XOR芯片，支持RAID6（ADG高数据安全）技术，允许同时2块硬盘失败。3、支持在线扩充容量，快速初始化，快速重建数据。4、单逻辑卷支持2TB以上容量。5、支持S.M.A.R.T。6、支持RJ45、RS232管理，支持WEB介面远程配置及监控。 8.2.6　报警管理      AV系列视频服务器可接入3个报警信号，并可对图像画面定义移动侦测区域。系统可对每个报警信号或画面移动报警进行动作响应设置，能够对报警点摄像机进行录像。可定义报警前、报警后录像时间。可向在线客户端界面发送文字、声音警报。可向用户发送短消息和E_MAIL。 8.2.7　SpecificFeatures：•    使用PC操作平台(Windows2000/XP&MSQL)•    可扩展•    每个服务器可支持多个摄像机•    无限制的分布式的服务器数量•    FOS（故障切换服务）（选件另行收费）•    VM虚拟矩阵（选件）•    报警管理（选件另行收费）•    传统矩阵控制•    多站点同时实时监视•    可在任意影射服务器存储(SAN,NAS,etc.)•    在NAS或其他媒介上根据时间表复制资料•    多站点同时存储•    按照事先预定•    随机进行•    支持多批视频服务器同时升级•    连续、计划或基于事件的记录•    实时监视和存储独立进行•    支持移动侦测九、系统综述     由于AVinfo的iDVR具有相当的灵活性、安全性，当系统日后接入到千兆、万兆网时非常的方便、安全。      分布式、网络化视频是CCTV（电视监视系统）系统的必然发展方向。分布式、网络化、高度的安全性使得客户日后系统的扩展、升级异常的方便；FOS（故障切换服务）功能使得系统非常稳定。所有的这些特点越来越老化的DVR系统是不可能提供的。我们相信，AVinfo的iDVR解决方案一定会给用户带来全新、灵活以及安全的解决方案，能够有效保障客户的投资。