监控系统技术方案Word格式文档下载.docx

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（六）安全：

由于本系统涉及到区对于重点设施的日常实时监控、图象数据量大，安全性和保密性就显得十分突出和重要。

在考虑系统安全性和保密性时，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。

2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规范进行。

本设计将依据和参照以下的设计规范和要求进行：

1《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）；

2《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）；

3《安全防范系统验收规则》（GA308-2001）；

4《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74-2000）；

5《安全防范系统》（湖北省地方标准）（DB33/T334-2001）；

6《民用闭路电视监控系统工程技术规范》（GB50198-94）；

7《工业电视系统工程设计规范》（GBJ115-87）；

8《音频、视频及类似电子设备安全要求》（GB8898-2001）；

9《测量、控制和试验室用电气设备的安全要求》（GB4793-2001）；

10《信息技术设备的安全》（GB4943-2001）；

11《邮电通信网光纤数据传输系统工程施工及验收技术规范》。

12EIA/TIA568A，EIA/TIA569A国际电子工业协会通信线缆、通讯路径和空间标准

13ISO/ICE/IS11801结构化布线标准

14ISOTCP/IP协议标准

15ISO/IEC13818MPEG-2协议标准

16ISOIGMP/CGMP协议标准

1710BASE-T，100BASE-TX标准IEEE802.3，IEEE802.3U

18《中华人民共和国通信行业标准》（YD/T926）

3系统体系架构设计概述

3.1基于NGN的监控系统架构

H3CIVS市城市报警与监控监控系统完全是基于IP应用开发的，并将控制信令的IP通信概念引入了监控应用，将传统监控的简单连接应用提升到IP通信应用。

IVS网络视频监控系统借鉴了NGeN架构，将信令控制与码流交换分离，信令接续与码流承载分离。

若核心服务器出现故障，并不会影响目前整个监控业务的正常运行。

系统中各个部件（视频管理服务器VM、数据管理服务器DM、客户端VC、前端监控媒体终端EC/DC、视频存储设备IP-SAN）如果IP可达，都可以分布化部署，正常运行。

H3CIVS网络视频监控系统按照控制管理分为监控接入层、承载交换层、控制管理层和视频应用层四个层次。

3.2系统架构层次

1监控接入层

前端监控媒体终端（EC1001）负责把视频源传送过来的模拟图像转换并编码压缩成IP数据流通过IP网络传送，支持UDP组播流和存储iSCSI单播流。

2承载交换层

采用开放式的TCP/IP协议的IP承载网，并利用组播/单播协议把不同的数据码流传送到实际目的地址。

同时通过视频/控制网关把原有的监控系统（包括矩阵、光端机、DVR、网络监控系统）的控制信号和码流转换成标准的IP信号并由控制管理层进行处理。

3控制管理层

H3CIVS网络视频监控系统采用信令控制与码流交换分离的体系，控制管理层主要负责整个系统的信令控制。

控制管理层是IVS网络视频监控系统的核心部件，系统中所有的设备都是通过控制管理层来实现相互的通信和管理。

主要控制管理设备是视频管理服务器VM8000和数据管理服务器DM8000，单台VM服务器可管理多达1000个视频源。

4视频应用层

视频应用层主要由视频客户端VC负责把监控图像进行实时查看，并把历史数据进行回放。

同时系统可以提供相应的API接口，提供第三方做深层次的应用开发。

3.3系统功能特点

1图像质量清晰

H3CiVS网络视频监控系统采用一次编码，避免了传统监控系统因为多级级联而造成的图像质量急剧下降的现象，最大限度地还原图像的真实情况。

并可提供FULLD1高清晰图像分辨率，最高可以提供8M带宽，为用户提供DVD画质的高清晰图像。

2系统高可靠性

系统中音视频流并不在数字监控网管服务器上集中处理，而是通过网络的处理交换以分布式的形式分发出去，避免了由于视频交换服务器的处理性能而造成的瓶颈问题。

监控媒体终端采用嵌入式Linux操作系统，保证了设备的可靠性。

核心管理服务器采用了高处理性能服务器，保证整个系统的可靠性。

系统采用了H3CEX1000IP-SAN作为监控数据存储设备，EX1000支持RAID0，1，5，10，50，支持RAID容量在线动态扩展功能；

EX1000支持硬盘在线热插拔，支持硬盘电源短路保护（5V，12V），支持系统启动时硬盘顺序加电，提供更全面的硬件保护手段；

EX1000可选冗余热插拔电源，支持电源自动故障切换，并支持外接UPS，避免电源故障带来的系统异常。

EX1000的多种可靠性技术的设计保证了监控数据最大的可靠性。

3集中化管理

系统针对不同的用户可以采用域管理、用户管理和云台控制冲突管理等多种权限管理模式。

不同的用户可以根据指定的权限对系统进行操作。

这种分级分域的多种管理模式非常适合铁路系统的管理模式。

系统根据用户业务管理模式的特点，采用集中式的管理方式。

通过视频管理服务器VM和数据管理服务器DM不仅可对前端设备进行集中的管理和控制，还可对分布在各区域的存储终端设备进行远程的集中管理。

用户只需要在一台客户端上就可以对整网设备进行批量配置下发、远程升级、远程操作、业务实现等操作。

4良好的系统开放性

整个系统采用国际标准IP传输协议，提供业界标准设备接口，用户选择设备的灵活性大，升级扩容方便；

图像编码和传输协议均采用国际标准，前端设备扩容简单方便，可灵活增减；

整个系统可通过第三方开放接口提供业务应用开发，也可以参与矩阵、光端机、DVR等其他厂家的系统控制。

5灵活廉价的光纤布线成本

通过内置在网络交换机和监控媒体终端的插板提供EPON布线，EPON非常符合城市道路光纤布置的特点，通过一根光纤可以解决大量的监控媒体终端的接入，大大节省了用户的光纤布线成本。

7全系统时钟同步

不但所有管理服务器之间时间自动同步，监控媒体终端上还有OSD叠加视频时钟，也和系统管理服务器同步，这个功能在视频监控管理和事件发生后查找证据上有很重要的实际意义。

3.4监控系统方案

整个系统应用平台分为数字部分和模拟部分。

其中数字部分进行实施监控、远程控制和数字数据的存储。

模拟部分连接电视墙。

客户端可以方便对监控进行管理、查看和存储。

由于只需要部署监控客户端软件，因此分控中心的移动、调整、部署都非常灵活。

3.5系统原理简述

其主要工作原理为：

安装在前端的摄像机把图像信号摄入后，视频信号经视频编码器转换为IP网络信号，通过铺设到位的IP网络传输至各处分控中心。

编码器支持双流，经编码后一路视频流传输到由数字解码器组成带有矩阵切换控制功能的数字视频矩阵，控制前端的摄像机，控制矩阵图像上电视墙，实时图像格式可达到D1（分辨率为720×

576）或4CIF（分辨率为704×

576），同时在经授权的用户可通过客户端接受实时组播视频流。

另一路是iSCSI存储流直接送入存储设备，存储设备挂在分控中心，授权软件客户端可通过IP网络远程查看录像资料，并可以截取或备份，录像资料保存的时间决定SAN存储设备硬盘容量。

通过视频监控管理软件和报警接口软件，系统可以响应区域联网报警系统，区域联网报警系统的用户报警后，区域联网报警主机通过报警接口软件自动调用相关图像到大屏或主监视器显示。

总控中心监控系统的大屏幕可以显示监控图像、计算机网络信息、GIS系统等各种信息，作为各种信息的综合显示平台。

系统工作流程逻辑示意图如下：

4系统各分项设计

4.1控制中心的设备部署

4.1.1监控中心管理平台构成

监控中心是区域内监控系统的管理中心，监控中心具有最高管理权限，可以管理区域内所有监控点，在云台控制时具有最高控制权限。

视频管理服务器VM完成整个监控系统的管理，如监控设备的注册、认证等信令控制。

视频管理服务器VM业务功能：

功能分类

功能项

说明

设备管理功能

DC管理

增加、删除、修改、查询、保活、注册等

EC管理

增加、删除、修改、查询、保活、注册，相应的摄像机管理（增加/删除/查询）等

DM管理

添加、修改、信息查询、故障信息上报等

对VC管理

登录、状态管理等

组播管理

组播地址和组播源管理

监控控制功能

EC控制

实时流组播发送、参数下发等

DC控制

从组播获取数据并解码播放

VC控制

从组播或IPSAN获取数据、离线探测、媒体播放等

摄像头（云台）控制

透传远摇控制指令、控制协议转换、球机预制位轮巡、操作冲突解决等

DM控制

DM查询、故障上报、通知等

监控策略

对轮切策略等监控业务策略进行配置和管理

业务应用

NTP服务

管理服务器之间时间自动同步的功能，还可以在编码器上叠加OSD视频时钟

GIS服务

获取地图信息、电子地图基本操作、可视化状态监视、定位搜索、关联动作启动等

用户及权限管理

用户配置

增加、删除、修改用户

帐户权限管理

帐户属性、分域、权限限制等

跨域控制权限管理

跨域控制摄像头和调阅视频权限管理

VM登录管理

用户登录管理

客户端退出

要求输入密码

系统功能

信息管理

对包括用户、行政区域、设备归属、云台协议列表等信息进行管理

配置管理

对各种设备属性、参数及界面信息进行配置

日志管理

对操作类、报警类等各类日志、存储日志进行管理

告警台

设置告警级别、告警方式、告警策略等

统计/显示功能

对设备、用户、组播资源、系统资源等进行进行统计和显示

视频数据管理服务器DM制定存储计划，包括为每个摄像头设定存储到什么地方、存储多长时间等。

视频数据管理服务器DM设备功能：

属性

存储资源管理

对整个系统中的IP-SAN设备进行统一注册管理。

注册信息包括iSCSIPortal信息、可用资源容量、资源策略等。

协助EC建立与存储资源的iSCSI连接。

协助VC建立与存储资源的iSCSI连接。

监控IP存储资源的状态，状态发生变化时，并及时上报。

存储计划管理

为每台EC制定存储计划，设定EC在哪些时段可以存储数据，哪些时段不可以存储数据。

根据存储计划和EC通道码率为每个EC通道分配存储资源。

当存储计划发生变更时，会及时通过VM通知EC改变存储行为。

动态查询各EC的存储资源，检查EC的存储计划执行情况。

发现EC未遵循存储计划时，并及时上报。

视频数据检索回放

在确认用户检索的数据之后，把检索结果（指定时间段内是否有相应的数据）返回给用户。

用户可以选择某一时段的数据进行回放。

视频数据备份

提供数据备份功能，允许用户把一些重要的数据备份到备份的存储资源中，并提供点播回放功能。

时钟同步

支持NTP协议，与NTP服务器时钟同步

管理及维护

提供了基于Web的用户界面，直观、简单、易操作。

支持日志管理，包括日志分级、检索、导出等。

视频监控客户端VC通过软件客户端观看区域内各监控点的实时图象，或调用分控中心存储的历史图象。

图象的传输全部为端到端方式，即实时图象直接从监控点的编码器直接传输到客户端软件，历史图象直接从存储设备传输到客户端软件，中间不通过除IP网络设备外的其他设备转发。

通过VC软件客户端，可以对监控点云台进行控制，控制界面如下：

软件功能介绍

业务分类

描述

媒体播放业务

1.实时监控

2.点播回放

3.录像的存储与播放

4.屏幕抓拍

5.本地下载

远程控制业务

1.远程控制锁定功能

2.远程控制解锁功能

3.抢占远程控制关系

4.释放远程控制关系

轮切配置业务

用户可以通过轮切方案的配置，对有操作权限的摄像机配置轮切方案，实现按设定时间、设定次序在一个屏幕（Screen）内切换显示每个摄像机正在拍摄的场景。

GIS地图业务

用户在GIS地图功能下可以进行GIS地图的各种操作，如导航图功能，支持显示鼠标焦点在地图上的位置的经纬度功能等。

除此之外还支持在本系统单元区域内GIS地图上，点击摄像头并实时、动态播放该摄像头所监控的视频信息的功能。

存储设备（IPSAN）IPSAN根据监控中心存储管理服务器（DM）中的存储计划，存储本地各监控点的图象信息。

指挥中心一级管理平台可与“110”等三台合一报警服务台联动，实现固定电话报警启动指挥中心视频图像自动切换；

有矢量电子地图（GIS）和报警视频联动功能；

有专用视频图象处理和模糊比对功能；

指挥中心管理平台要关联辅助指挥软件，同步在电子地图上显示监控点基本信息和相关处警预案；

指挥中心管理平台要关联相关民爆物品管理、网吧管理和宾馆、旅店住宿人员信息管理等公安业务管理信息系统数据库当前动态信息。

指挥中心管理平台要有系统自动检测，系统安全保护，系统信息控制和系统接口管理等功能。

4.1.2分控中心平台构成

分控中心只管理本地各监控点，拥有本地监控点的全部控制权。

在分控中心不再部署管理服务器，只部署客户端。

监控中心为各分控中心分配相应的管理权限，分控中心根据权限，通过客户端对本地监控点进行管理、参看。

存储设备IPSAN根据监控中心存储管理服务器（DM）中的存储计划，存储本地各监控点的图象信息。

4.2系统管理平台业务流程

4.2.1实况业务

高清晰度全数字监控系统采用了高质量的音视频压缩算法，视频编码流从128K到8M可调。

系统可实现了高质量的DVD画质（720*576D1格式）和立体声效果。

音视频采用混合编码，声音和图像的传送完全同步。

采用了专用的硬件编解码芯片，音视频的传送时延小于300ms。

实况业务实现过程：

EC、DC、VC加电启动完成后，应当马上进行向VM注册；

注册成功后，进行周期性的保活消息上报；

如果注册失败，则重新发送注册消息，直到注册成功为止。

摄像头采集图像后，由EC编码器进行A/D转换，编码压缩为高带宽（4Mpbs以上）、高分辨率（D1格式）的视频媒体流数据，使用组播报文的形式发送到视频监控专网。

由专网对IP报文的复制、转发功能，实现对组播报文的传播。

接收端的DC（解码器）只要使用IGMP申请加入对应的组播组，就可以接收到特定摄像头的组播媒体流数据，经过解码器的解码，然后进行D/A转换，就可以将现场图像实时的还原到监视器上。

如果不使用DC，也可以通过VC（软终端），接收组播媒体流，通过计算机的软解码，直接显示到计算机的显示器上。

4.2.2轮切业务

轮切业务基于实况业务，是对多路实况进行轮询查看的业务。

轮切业务实现过程：

在VM上，针对DC进行轮切配置，指定DC轮切的多路摄像头，以及每个摄像头需要逗留的播放时间（一般在3-10s左右）。

轮切计划可以设置为计划执行，或者是立即执行。

VM根据事先配置好的轮切计划，将轮切命令周期性的下发到指定的DC上，由DC根据接收到的切换指令，决定当前需要接收的摄像头场景实况，从而在监视器上循环显示多路摄像头的实况场景。

4.2.3存储业务

存储的目的，是为了将来在任何需要的时候，都可以清晰的调阅历史录像。

存储业务、回放业务示意图如下

存储业务实现过程：

在DM上，按照实际情况，配置存储设备IP-SAN，然后根据各EC的存储计划，配置存储资源。

EC启动后，向VM注册，VM向DM获取该EC的存储计划，连同注册成功信息，一起返回给EC。

摄像头采集图像后，由EC编码器进行A/D转换，编码压缩为高带宽（4Mpbs以上）、高分辨率（D1格式）的视频媒体流数据，使用单播报文，以iSCSI流的形式发送到视频监控专网，目的地址为DM分配给该EC的IP-SAN地址。

EC将媒体流信息写入IP-SAN，同时，每隔一定时间，建立媒体流检索信息，DM定期检查各IP-SAN上的检索信息，记录到DM服务器上的数据库中，以备回放查询。

4.2.4回放业务

回放业务实现过程：

VC启动后，向VM注册，VM返回注册成功。

在VC的监控地图上选择要作回放操作的摄像头，并设置好要求回放的时间段。

VC通过VM向DM请求该摄像头上述时间段的检索信息，DM查询自己的数据库，根据数据库的记录，DM通过VM返回给VC：

当前时间段的媒体流记录情况。

VC根据检索到的媒体流时间段记录信息，对有媒体流存储的时间段，向VM请求播放。

VM接收请求后，将请求转发到DM，DM为VC分配initiatorname，VC通过此initiatorname即可读取IPSAN中存储的历史数据，显示到VC的显示器上，实现回放功能。

根据回放情况，用户可以在回放的时候进行快进（按照2x、4x、8x）、单帧播放、后退、进度条前后拉动等常见操作。

4.2.5VC多画面业务

VC客户端上，可以实现多画面的显示，多个画面之间的操作相互独立，比如：

可以显示多路实况，可以显示多路回放，也可以部分画面显示实况、部分画面显示回放。

VC根据所配置的计算机性能的不同，可以支持4画面、6画面、9画面等显示方式。

4.2.6其他业务

EC码率更新、DM存储资源更新

EC码率更新，由VM向EC发送Set命令，修改EC的码率参数。

EC回应OK成功后，VM向DM发送Notify消息，通知DM，EC的码率已被更新。

DM存储资源更新（或者存储计划更新），在DM上修改了存储资源/存储计划，上报给VM，即可。

4.2.7辅助业务：

终端注册、告警、保活、配置轮询

终端（EC、DC、VC）等，启动后，必须向VM发起注册，注册成功后，才能接入到视频监控专网，进行工作。

在设备正常运行的过程中，如果出现任何异常，终端将异常信息保存到本地，也可以将异常向上汇总到VM，或者由VM主动向终端发起查询。

当VM管理的域内设备出现故障时，VM需要及时的向VC（告警台）上报故障信息。

故障可能来源于VM自身，也可能来源于域内的设备。

终端注册成功后，需要周期性的向VM发送保活。

保活是为了保证终端与VM服务器之间的通讯正常，类似设备之间的心跳检测，默认10s进行一次保活确认。

VM主动发起的配置轮询，是为了保证VM上记录的配置与EC/DC上实际的配置一致。

配置轮询的时候，如果出现配置不一致，将以VM记录的配置为准，由VM记录轮询前的终端配置，然后将VM上记录的终端配置，下发到不一致的终端上，强制终端修改当前的配置。

如果有重大的配置差异，VM将记录日志，并启动相关的告警提示。

通过VC的监控键盘，控制当前摄像头的云台动作

VC的计算机上外接RS323的串口监控专用键盘后，可以通过专用键盘直接控制当前的摄像头的云台动作。

实现过程为：

键盘发出串口控制指令，VC接收指令后，将控制动作指令封装成IP报文，通过IP网络，发送到摄像头对应的EC编码器，EC编码器收到控制报文后，将报文信息翻译成当前的云台动作，通过EC编码器的RS485串口，发送到对应的云台，由云台执行当前的动作。

DC也可以接键盘的，工作原理与VC类似。

4.2.8时间同步

系统支持域内全部设备均使用NTP服务器作为时间同步来源的配置，也支持域内设备根据VM的系统时间进行域内设备进行时间同步的机制。

VC与VM之间的时间同步通过保活消息完成；

VC与设备间的时间同步，可以通过保活消息完成，也可以通过INFO消息进行指示。

4.3前端视频接入设计

系统每个前端均由摄像机（云台摄像机或固定枪机）、立杆、室外机箱、视频编码器（EC）、专用电源和防雷接地等设备组成。

4.3.1摄像头

摄像头能够把活动景物的光信号转变为图像的电信号，它是电视监控系统中最主要的信号源。

摄像机的分类方式有多种，按所摄取的图像种类来分：

（1）黑白电视摄像机；

（2）彩色电视摄像机；

按适用照度来分。

（1）普通摄像机：

在白天和较强灯光下才能摄取到满意的图像，最低照度均大于10勒克斯（Lux）以上。

（2）低照度摄像机：

可以工作在照度较低的环境中（如黎明、黄昏、暗光下），最低照度为0.1—0.5Lux。

（3）微光摄像机：

可以工作在月光、星光甚至伸手不见五指的阴天、漆黑的夜间。

一般摄像头支持BNC视频输出接口。

⏹摄像机云台及支架

云台不仅起到支撑和安装摄像机的作用，更重要的是扩大了摄像机的视野范围。

云台可以使摄像机在水平和垂直方向任意转动和俯仰，因而在某种意义上它起到了变一台摄像机为多台摄像机的作用。

云台可分为手动式和电动式两种。

在监视系统中，电动式云台获得了广泛的应用。

电动云台多是由中心控制室通过摄像机遥控单元来进行控制的。

电动云台是—种