第五章视频监控系统.docx
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第五章视频监控系统
第五章视频监控系统
一、系统概述
社会治安状况越来越差、尤其是针对企业的安全事件越来越多,建立一套先进的覆盖整个公司安防监控系统非常有必要。
随着科技的不断进步,互联网信息化的飞速发展,传统模拟监控系统有着图像清晰的特点,但着布线繁琐、图像易受干扰、维护耗时、管理查询够不直观快捷、扩展时有现场环境限制的制约;新一代以网络传输为特色的数字监控系统逐渐取代。
采用模拟视频监控系统需要铺设大量的视频信号、控制信号等传输线缆,而且有大量监控点需要运用视频光端机及光缆才能将视频信号接入监控中心机房,同时还面临电磁干扰等影响监控图像的多种复杂因素。
新一代嵌入式数字监控系统依托局域网进行监控信息传输,避免了信号干扰的影响,大大节省了人力、物力损耗,同时将双向语音、报警探测、远程联动等多种功能也融入到一个平台中,为安保人员提供更加有效的监控管理技术手段。
由于整个公司采用多网合一方式,本次视频监控系统采用纯数字监控系统,考虑到数字监控系统的数据量较大(每个摄像机正常码流为1M),从成本角度出发,建议将所有的摄像机的IP单独划成一个VLAN,避免网络风暴,影响其他的数据流,将来如果上720P、1080P高清监控,建议监控单独组网(仅需增加网络交换机)。
1、系统建设目标
本嵌入式数字安防监控系统总体建设目标是:
系统利用先进的计算机网络技术、通信技术等,借鉴当今先进的管理技术和管理手段,建设一个具有一定实用性、先进性、可靠性、开放性的“网络安防监控管理系统”。
建成后整个监控系统主要完成的任务是对整个区域的视频监控集中管理及重点区域的报警联动、对不法人员和可疑安全隐患及时发现并且利用远程语音和远程联动控制功能对不法人员进行警告和有效控制、为事后取证提供完备的音视频信息证据。
所有的监控点音、视频、报警信息通过园网络传输到监控系统中心平台,使获得授权的各级领导及安保相关人员能实时了解区域内各种监控信息,实现安防管理的创新化、网络化、建筑智能化、系统化、可视化的管理调度指挥方式。
2、系统设计原则与规范
设计原则
为了满足安防监控系统的要求,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:
整个安防监控系统的设计符合国家标准或国际标准。
系统软件、硬件均采用标准化设计,提供开放的接口,可与不同供应商的设备及软件系统互联互通。
先进性:
数字监控系统前端采用D1视频编码技术标准,支持以太网、PPPoE、WI-FI等接入方式,提供音频输入输出、报警输入输出、RS422通信接口,支持多种智能球形摄像机控制协议。
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,具有极高的性价比。
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。
整个系统具有进一步扩展功能的能力,可以很好的适应现代智能管控的需求。
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。
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。
设计规范
根据贵方项目的要求和国家有关法规的要求,我们经过认真研究、分析设计本系统方案。
该系统具有性能先进、质量可靠、经济实用等特点,而且该系统具有方便扩展、与其它信息系统实现无缝连接的能力。
为实现安防系统的可视化管理奠定了基础。
依据的相关规范包括:
Ø《工业企业通用设计规范》(GBT42-81)
Ø《中华人民共和国公共行业标准》(GA/T70-94)
Ø《安全防范工程程序与要求》(GA/T75-94)
Ø《电气装置安装工程施工及验收规范》(BGJ232.90.92)
Ø《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB50198-94)
Ø《民用工业建筑电气设计规范》(GJT16-92)
Ø《电视系统视频指标》(CCTRRECOMMENDATION472-3)
二系统组成结构
1、系统逻辑结构
根据相关技术规范和项目实际布局,将该区域内所有网络监控设备接入该建筑物内的接入交换机,嵌入式数字监控平台为监控设备中心(将平台设备安置在监控中心),安防监控值班室为监控管理中心(配备视频解码器和监视器组成监控屏幕墙,由专职保安通过授权的管理客户端PC对监控系统进行调度操作)。
综上所述,整个安防监控系统由以下三个部分构成:
Ø前端网络监控区域;
Ø监控设备中心;
Ø监控管理中心。
2、系统网络结构
综上所述可知,系统可分为二个网络层次(网络中心核心层、片区接入层),用户可分布在网络的任何部位。
整个系统由监控设备中心、监控管理中心和前端网络监控区域三个部分组成,其系统网络结构如下图所示。
2.1、中心管理平台
中心管理平台部分由嵌入式数字监控系统设备金三立E-ENVS组成,包含了中心服务器软硬件和存储设备,是一台高度集成的高性能磁盘阵列配以系统平台软件,在一台设备存储容量不够时可以增加扩展磁盘阵列来满足存储需求。
它是整个系统视频调配和管理的中枢,主要实现整个系统配置管理和指挥监控中心的视频调配管理。
当指挥监控中心服务器或图像客户端有图像访问请求时,首先通过中心管理服务器查找该路视频是否已接入中心网络,如果已经接入,则将该路视频发送给请求者。
网络视频解码器,可根据实际的电视墙显示单元个数配置相同数量的设备,将视频信号送指定电视墙显示单元或大屏幕系统显示。
网络视频解码器可以随时接收管理服务器发送来的连接指令,实现指定视频信号的解码输出。
图像控制台实现指挥监控中心网络视频的输出切换控制和指定监控点图像的切换、云台及摄像机镜头控制和系统录像控制。
2.2、监控管理中心
监控管理中心由安装管理客户端的PC主机、数字监控系统网络键盘、网络视频解码器、监视器屏幕墙组成。
管理客户端主要是通过网络连接中心平台,对系统进行系统参数设置、用户管理及系统调度。
图像控制可以由管理客户端、用户客户端或数字网络键盘实现指挥监控中心网络视频的输出切换控制和指定监控点图像的切换、云台及摄像机镜头控制和系统录像控制。
网络视频解码器,可根据实际的电视墙显示单元个数配置相同数量的设备,将视频信号送指定电视墙显示单元或大屏幕系统显示。
网络视频解码器可以随时接收管理服务器发送来的连接指令,实现指定视频信号的解码输出。
2.3、前端网络监控区域
前端视频区域由接入层网络交换机,网络摄像机,报警探测器、拾音器、扩音器等辅助设备组成。
这部分工作原理流程是:
前端采集的音、视频及报警信号通过内嵌的网络编码器进行压缩、编码后通过交换机传输到管理平台用于录像和信息实时察看及联动反应。
而客户端发送的球机控制信息、语音信息通过网络传输到编码器经过还原分别发给球机和扩音器设备进行相应动作。
3、用户管理控制策略
系统的视频控制采取统一的多优先级管理机制,系统设置全局统一的优先级别,各级视频服务器自动判断当前用户的优先级别,从而保证某个摄像机在特定时刻只有一个用户能够拥有控制权。
优先级的判断与控制权的转换均为自动方式,即当有更高级别用户申请时,会自动获得摄像机的控制权(如下图)。
当前有控制权的用户退出时,系统自动选择下一个用户,并发生控制权的转移(如下图)。
4、系统软件组成
整个系统有网络管理平台E-NVS及客户端软件组成:
4.1、网络管理平台
网络管理平台是整个系统的核心,实现对整个系统的管理、认证。
本系统可以接入200路D1/400路CIF,提供中心8T的存储空间,支持前端有线、无线等各种接入方式,完全满足项目的要求。
并且对于日后的升级及新增加点提供了便利,前端只要增加监控点注册到平台上就可以接入系统中。
如日后接入路数及存储量增加也可以平滑升级扩容。
网络管理平台E-NVS包括4个主要功能,2个扩展功能:
主要功能:
中心管理功能、流媒体转发功能、录像存储功能、客户端软件功能。
扩展功能:
IE浏览功能、GIS电子地图功能、网络键盘功能、数字矩阵功能。
作为整个系统的核心,中心管理服务器为整个监控系统提供信息存取以及认证服务。
主要完成系统管理、设备工作状态监视、命令请求响应、视频调度、用户管理、权限管理、数据管理等功能。
4.2、主要功能
▪多用户访问同一视频点
▪单用户访问多视频点
▪支持自动录像、手动录像、报警录像、动态侦测录像
▪支持RAID0、1、5、1/0、1/5、0/5等RAID级别
▪超高网络写入与读取速度
▪支持电子地图
▪支持联动报警功能
▪管理客户端与普通客户端功能
▪支持日志查询功能
▪可对前端云台进行控制
▪支持矩阵联网功能
▪E-NVS系统可远程管理多个电视墙,电视墙数量可通过扩展网络带宽与解码器进行无限制的扩充,轻易实现多地远程分控
▪E-NVS通过网络键盘为用户提供了一种简单可靠易上手的控制方式。
键盘的控制方式与模拟监控系统控制方式一致,对于接触过模拟系统的监控人员来说极易接受,并且网络键盘内置解码器与显示器,一个网络键盘就能成为一个完整的终端,可以控制、切换、显示图像,比传统的监控系统键盘功能更强大
▪E-NVS通过视频服务器来控制矩阵并调用矩阵的视频,使终端用户通过客户端即可查看矩阵系统的任意视频输入,从而完美解决模数结合集中管理的难题,将模拟系统改数字系统的成本减少到最低
▪持前端及用户终端的双码流功能,用户可以根据自已的需要,在实时浏览或者存储时选择高清画质或者低码率方式,两种方式可以同时使用,选择哪一种方式,取决于网络带宽及存储容量大小,用户可以更加灵活对系统进行管理
三系统性能特点
1、系统主要特点
●集中设备管理:
用户远程登录中心管理服务器,集中管理系统内各种设备和资源
●多级系统级联:
支持复杂异构网络,任意系统都可作为另一个系统的子系统,多级系统级联可以满足分布式网络视频监控的需要
●多种网络接入方式:
支持多种网络协议,支持动、静态IP,前端产品通过以太网接入网络。
●分布式存储管理:
采用分布式存储管理技术,实现存储的层次化、网络化,具有计划、联动、手动等多种录像方式,录像检索和回放方便快捷
●并发视频直播:
支持单播/组播/多播,多画面远程实时监控,具有分组轮跳功能
●双向语音通信:
可在任意一个网络终端对前端控制点位进行音频对讲或广播
●联动报警管理:
报警事件发生后,系统可自动触发一系列预设联动,实现报警系统建筑智能化
●虚拟网络矩阵:
可任意绑定前端监控点和视频解码器,实现网络虚拟矩阵,控制电视墙实时监控和分组切换
●分级用户管理:
根据不同需要设定各级用户,使用不同权限访问不同资源
●网络安全管理:
采用CHAP协议认证和DES加密进行数据保护,保证网络通信安全可靠
●WEB浏览:
授权用户可以随时随地通过IE浏览器实时观看系统内的视频资源,并可进行相应权限的资源管理
2、系统技术特色
2.1、核心技术
H.264多媒体应用标准
H.264标准是目前最新的视频格式标准之一。
完整的H.264标准是一个多媒体通信的框架和规范协议,其中的视频编码算法的设计思想是在基于视频内容编码等技术的基础上,提供极低带宽和可变输出码率(10Kbit/s到1Mbit/s)的条件下提供尽可能好的图象质量。
多点通信
通过实现组播技术增强了传统IP网上的多点通信模式,为三网融合提供了通信基础,并且研究了可靠组播技术(ReliableMulticast)和分层组播技术,在三网融合的基础上实现传统业务和新兴业务在统一应用平台上的综合。
实时传输和QoS技术
研究和实现了RTP/RTSP(实时传输协议),实现了多媒体信息在IP网络中的实时通信,为实时交互提供了通信基础;利用时间戳等技术研究和实现了减小多媒体信息传输延迟抖动和丢失的质量保证方法;研究和实现通信量整形和排队技术,提供对网络传输质量的保证手段。
异构网络通信平台
实现自适应编码技术,实现在多种网络条件下的自适应编码和传输,提供异构网络进行通信的手段。
嵌入式系统
芯片技术、DSP技术、RTOS的发展使得传统需要一台计算机实现的功能在一块嵌入式板子上就可满足。
嵌入式监控前端以最小化设计实现监控所需功能,刨除了不必要的硬件设计,使得系统的成本大大降低,系统的稳定性和可维护性大大提升。
2.2、视频流模式
根据用户在多级监控体系结构中所处的物理位置的不同,可以采用以下多种模式,而在大部分应用中,由于系统中存在各种用户,通常是多种模式的结合使用。
2.2.1监控服务器单播转发模式
在这种模式下,用户若想监看某个监控点时,并不是直接连接到前端网络视频服务器接收数据,除了局域网环境,一般情况下前端网络视频服务器的出口带宽很宝贵,如果N个人同时连到前端网络视频服务器监看,则会占用N份出口带宽;而在本模式下,前端网络视频服务器的数据是直接发送到监控服务器的,且每个监控点只会发出一份数据,用户登陆监控服务器,从监控服务器接收监控服务器转发的单播数据,这样不管有多少人实时监看,每个监控点只会占用一份出口带宽;并且在监控服务器和前端网络视频服务器之间提供了控制机制,对于某个监控点,如果没有用户在监看,前端网络视频服务器会停止输出到监控服务器的数据,最大程度节省带宽。
2.2.2监控服务器组播转发模式
本模式和
(1)基本类似,差别在于对于
(1),对于每个监控点,监控服务器需要实现1-N的数据转发(N表示同时在线观看此监控点的用户数),而对于本模式,监控服务器转发1份组播数据,对于和监控服务器在同一个局域网的用户,可以直接接收组播数据,无论有多少用户在监看,监控服务器只转发一份数据。
2.2.3本地模式
对于某个监控点,如果和监控点在同一层次(同一局域网内)的用户在监看,如果还采用
(1)或
(2)模式,则反而多占用了出口带宽,这个时候用户可以直接连接到前端网络视频服务器接收单播/组播数据,服务器提供权限控制和监控点信息发布。
3、H.264算法的实现优势
3.1VBR和CBR模式
VBR:
即基于品质的模式。
当使用这种模式时,所有的帧不管他们的状态如何都压缩到相同的品质,即图像损失率一致。
它能保证全部帧的质量是一致的,当它不控制编码输出码率,对于场景运动变化比较大的情况,编码输出码率变化幅度会很大。
这种模式比较适合于视频编辑或者对图像质量要求很高而带宽不受限制的应用。
CBR:
即恒定码流模式。
编码器会根据用户指定的码率进行编码,为了保持相对恒定的码流,对于运动变化大的场景,编码器会降低视频质量以降低码率,对于比较静止的场景,编码器会在不超过指定码率的情况下尽可能提高视频质量。
这种模式比较适合于网络视频传输应用。
CBR的实现复杂度比VBR要高很多,而且实现算法的不同对码流控制的效果差异也很大,国内大部分厂家目前未实现CBR模式或者只是作了一些简单控制。
3.2核心算法采用汇编程序
H.264算法中压缩比越高算法复杂度越大,一般的嵌入式平台主处理器的处理能力不会很高,所以为了能够达到每路25帧/秒,压缩比就不会很高。
而我们将H.264算法的核心部分全部使用汇编语言编写(标准算法使用C语言编写),使系统的处理效率提高了30%,这使得我们的系统能够提供更高质量的视频。
3.3预处理和后处理
预处理:
在编码之前消除原始图像中的“污迹”、“雪花”或“毛边”,也就是所谓的“视频噪声”。
后处理:
H.264解码器增加了Deblocking(去除块效应)功能。
3.4网络传输时延控制
对于实时视频应用,等待时间和抖动必须保持在一定的限度内,标准建议可接受质量的单向最大延迟是400ms(网络传输本身延迟不包括在内)。
对于音视频需要同步的应用,必须限制视频相对于音频的延迟。
监控系统已经做到单向延迟小于100ms,在国内同类产品中绝对领先。
3.5网络传输差错控制
网络的不稳定性会经常导致视频包的丢失,丢失一帧数据会导致后续若干帧解码错误,导致“马赛克”现象。
我们在传输层通过独有的差错检测、错误隔离、限制延迟重发、强制恢复等一系列差错控制技术,使得“马赛克”现象尽可能少。
3.6网络带宽自适应调整
在网络带宽经常变动的信道中,使编码率与信道带宽相匹配很重要,监控系统中采用的算法可以实时检测网络带宽的拥塞程度,并可以动态对编码器进行码流整形,调整输出码率以匹配网络带宽。
4、系统特色
稳定可靠
视频服务器采用先进的嵌入式硬件设计和嵌入式操作系统,设备体积小,视频处理速度快,稳定性高,全天24小时现场工作;可以远程对系统软件升级;该设备有自动恢复功能,当前端发生掉电加电后,可自动启动,无需人工维护。
网络化、数字化
网络视频服务器系统采用标准的TCP/IP协议,内置HTTP服务器,提供RJ-45以太网接口,能架构在局域网、广域网、INTERNET和无线网络之上,节省了铺设长距离线缆的成本。
可任意设置网关,完全支持跨网段、有路由器的远程视频监控环境。
系统提供单播、组播功能。
高清晰度图像
图像压缩采用H.264图像编码标准,图像清晰度高,在低带宽或者多级路由的条件下,传输每秒25幅画面的高质量图像,不会出现“马赛克”的现象。
多权限功能
可以对用户分配不同的控制权限。
使用者在权限允许的监控区域和监控点,可分别实现对远程现场的实时监控、对镜头、云台进行控制或浏览。
系统具有完善的冲突检测和权限剥夺机制。
支持PELCO-D等多种控制协议。
远程设备管理
系统提供远程设备管理功能,维护人员不必到达设备现场,就可修改设备的各项参数,提高了设备的维护效率。
防病毒入侵
系统前端设备采用嵌入式技术,操作系统固化在芯片之中,不易受目前网络中爆发病毒的侵害。
良好的可扩容性
当系统扩容时,前端只需将设备接上网线、视频线,做些简单配置就可以做到即插即用;在监控中心,管理人员只需要将增加的监控设备加入监控地点组别,这样就完成了全部的系统升级扩容工作。
保密性能优越
系统硬件、软件具有加密功能,使该系统的保密性能优越于其它视频监控系统。
同时,还可以为用户配套额外硬件加解密设备,即在摄像机与网络连接处加加密设备,在网络监控中心的服务器器加解密设备。
使监控网络的保密性最优。
四系统图
五主要产品介绍
一、网络管理平台
型号:
ST-NTMS-CD08
1、产品描述
在网络视频迅速发展
的时期,金三立视频科技
(深圳)有限公司向用户
提供E-NVS网络视频系
统,使闭路电视监控系统
由模拟向网络IP监控迈
出了历史性的一步。
网络城管管理平台,是基于嵌入式软硬件应用技术,结合国际先进的H.264视频压缩技术,全数字化、网络化、建筑智能化的视频监控管理系统。
三立在国内市场率先推出E-NVS,是目前网络视频监控领域技术最先进、使用最简便的一个产品。
E-NVS集嵌入式服务器、嵌入式中心管理软件、大容量磁盘阵列三大部分于一体,具有操作简便、功能强大、性能稳定、性价比更高的特点,此系统特别适合应用于医院、企业、监狱、厂矿、铁路、高速公路、电力部门等行业。
网络城管管理平台让视频监控更简单!
2、关键特点
(一)工程实施简单
用户使用‘E-NVS’在工程实施过程中,实施流程非常简便,需要经过这样几个简单的操作即可完成。
A:
接通电源---开机---连接网线。
B:
配置前端、后端设备的IP、PUID、用户信息以及数据库。
C:
配置录像策略、报警及联动、前端双码流等逻辑。
D:
通过IE、客户端浏览和控制前端摄像点。
(二)工程维护简单
整个系统的运行,可以完全脱离PC计算机,降低了基于PC计算机造成的人为因素对系统正常工作的影响。
(三)用户使用简单
A:
提供多个操作控制源,用户可以自由选择控制方式,系统支持客户端、IE、键盘等三种控制方式。
B:
网络控制键盘ST-CU8502操作简便,类同于传统的模拟系统的键盘操作,对普通工作人员要求较低。
C:
简便的实现远程监控,用户可以使用任何能上网的计算机,通过Client、IE实现远程监控。
D:
中心数据库采取集中配置方式,各个不同的控制源可以快速接入系统,快速实现控制。
E:
系统可以非常简便的扩展电视墙,用户可以在任何网络到达的地点扩展成电视墙监控室。
F:
电视墙切换的操作非常方便,类同传统的模拟系统。
G:
录像资料的查看调阅非常方便。
用户只需要指定任意前端摄像机、指定时间段,即可查看资料。
(四)保障数据安全
磁盘支持多种RAID方式,支持磁盘热备份,保障存储资料数据的安全。
(五)系统支持双码流
具备前端设备和中心设备都支持双码流,由用户自行选择访问码流。
(六)系统支持网络键盘操作
3、详细功能特点
(一)客户端功能:
A:
视频预览
B:
PTZ云镜控制
C:
语音功能
D:
3D球机控制
E:
模拟矩阵控制
F:
视频点播、录像播放
G:
报警功能
H:
电视墙切换功能
I:
日志查询
J:
前端参数设置
(二)管理端功能:
A:
机构管理:
机构管理、管理员配置
B:
设备管理:
应用服务器、视频服务器、防区管理、电视墙管理、巡回管理、群组管理
C:
业务管理:
企业用户、录像策略、联动管理
D:
信息管理:
日志管理、资源信息
4、技术参数
产品
E-NVS嵌入式网络视频系统
产品型号
ST-NTMS-CD04
ST-NTMS-CD08
ST-NTMS-CD16
ST-NTMS-CF08
ST-NTMS-CF16
产品类型
4盘位主机
8盘位主机
16盘位主机
8盘位NVR存储扩展机
16盘位NVR存储扩展机
网络接口
2千兆口RJ45
操作系统
Linux
本机磁盘数目
4
8
16
8
16
单机等量转发、录像能力
40×3Mbps
80×2Mbps
100×1Mbps
200×512Kbps
20×3Mbps
30×2Mbps
70×1Mbps
100×512Kbps
70×3Mbps
100×2Mbps
200×1Mbps
400×512Kbps
20×3Mbps
30×2Mbps
70×1Mbps
100×512Kbps
150×3Mbps
220×2Mbps
300×1Mbps
600×512Kbps
50×3Mbps
70×2Mbps
100×1Mbps
180×512Kbps
-----
-----
存储扩展
支持
磁盘接口
SATA
RAID支持
---
----
RAID0,1,5,1/0,1/5,0/5
----
RAID0,1,5,1/0,1/5,0/5
业务功能
音视频实时浏览、电子地图、报警管理、录像管理(存储/回放)、用户管理、网络管理
-------
工作湿度
≤90%
工作温度
-10℃~+50℃
电源
AC220V,50Hz
功耗(不含硬盘)
60W
60W
120W
60W
120W
尺寸(不含包装)
650×430×90mm
650×430×176mm
650×430×90mm
650×430×176mm
(以上数
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