全数字视频监控系统产品设计原则与解决方案

  项目介绍
  
  该中学校园现有46个教学班,2200名学生,200名教职工,40名留学生,学校校园面积90000m2。有数字实验室、生态博物馆、多媒体教室、计算机教室、演播室、图书馆、大型电子阅览室等。需要建设整套的数字安防系统,达到以下效果。
  
  1、利用监控系统帮助管理人员对数字实验室、生态博物馆、多媒体教室、计算机教室、演播室、图书馆、大型电子阅览室等各建筑主要出入口,以及校门、设备用房、道路及路口、停车场单车棚及公共活动区域的人员活动和设备情况进行监控,及实现对考场的电子监控。
  
  2、功能上需实现安全防范、防盗报警、考场监控、课件制作、综合管理以及意外事件预警机制;此外餐厅、图书馆、实验室等实现门禁一卡通实现考勤、门禁、消费于一体。
  
  3、校园监控中心可任意调看整个校园各个监控点的情况;或能升级联网到上级教育部门,上级教育部门可以远程监控校园的情况,校园管理领导者可以通过网络在远程实时监看校园的情况。
  
  设计原则
  
  本系统中的视频监控系统采用全数字化产品。视频从前端图像采集设备输出时即为数字信号,并以网络为传输媒介,基于国际通用的TCP/IP协议,采用流媒体技术实现视频在网上的多路复用传输,并通过设在网上的网络虚拟(数字)矩阵控制主机(IPM)来实现对整个监控系统的指挥、调度、存贮、授权控制等功能。此外报警、门禁、巡更等前端设备输出的数字信号也可由多网合一的方式通过网络复用进行传输并在同一平台上进行管理与控制。
  
  1、前端一体化。监控系统前端一体化意味着多种技术的整合,嵌入式构架,适应性更强,以及不同平台间的整合输出,为系统集成化奠定了基础。
  
  2、传输网络化。视频监控系统的网络化意味着系统的结构将由集总式向集散式系统发展,集散式系统采用多层分级的结构形式,将使整个网络系统硬件和软件资源以及任务和负载得以共享,这也是系统集成与整合的重要基础。
  
  3、处理数字化。信息处理数字化意味着信息流的数字化、编码压缩、开放式的协议,具有微内核技术的实时多任务、多用户、分布式操作系统,以实现抢先任务调度算法的快速响应,硬件和软件采用标准化、模块化和系列化的设计,系统设备的配置具有通用性强、开放性好、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、人机界面友好以及系统安装、调试和维修简单化,系统运行互为热备份,容错可靠等功能。
  
  4、系统集成化。系统集成化正是由于构建系统的各子系统均实现了网络化和数字化,特别是使视频监控系统与弱电系统中其它各子系统间实现无缝连接,从而实现了在统一的操作平台上进行管理和控制。
  
  需求分析
  
  按照监控目标的重要性,对监控区域划分为三类,便于对所有图像采集区域进行管理。
  
  A类重点区域:大门出入口、校园周界、宿舍楼周边、数据监控中心。要求使用高清晰度视频采集设备,其中校园大门出入口和安防监控中心尤为重要,需确保24小时工作。
  
  B类次重点区域:数字实验室、生态博物馆、多媒体教室、机房、演播室、图书馆、大型电子阅览室等建筑出入口和内部。室内监控为主,可以选用网络高清半球摄像机。
  
  C类普通监控区域:校园内道路、操场等公共场合。室外区域为主,需配置ip66等级的一体化摄像机,快球摄像机做辅助监控。
  
  设计思路
  
  整个校园综合安防系统,主要包括以下部分:视频监控系统、防盗报警系统、一卡通门禁系统、通信传输系统。此外,还可以加入智能分析系统,能够将校园安防子系统无缝整合在一起,化被动监控为主动监控,能够极大的提高视频的利用效率,提升监控系统的整体性能。
  
  视频监控系统
  
  据现场情况,将校园内所有需要安装监控摄像机的点统计后分析,再给出定义。比如常见校门口出入口、教学楼出入口、走廊、楼梯、图书馆出入口、阅览区、宿舍楼出入口、走廊、教室、实验室、校园操场、公共区域、校园周界等视频监控点,具体划分为ABC类。A类区域,不仅设计大范围监控的全局摄像机,而且配合高清快球摄像机做关键点特写联动,普赛顿采用vivotek最新的鱼眼联动高清快球的方案,达到完美监控的效果。A类区域作为最重要监控区域,需在学校的保安值勤点设置分区监控点。B类区域则无需接入到分区监控点,保安工作由监控中心统一指挥调度。C类区域相对面积广阔,则只需做大范围监控。
  
  防盗报警系统
  
  根据现场情况可以分为校园周界红外对射报警区、重要建筑周界及出入口三鉴探测报警、声光报警和紧急按钮区域等报警探测区域。
  
  通讯传输系统
  
  通信传输系统分为视频网络传输和报警信号传输两部分。对于学校来说,传输网络部分将全部使用学校现有校园计算机网络,将各考场摄像机及相关联的报警传感设备通过一根网络双绞线直接与校园网接入层交换机直联,充分利用学校现有网络资源,实现视频、音频、报警、数据等信息在IP网络上的有效传递和交换,节约用户系统投资。一般情况下校园局域网完全可以满足视频监控系统需要的带宽,同时可以避免重复建设。此外,校园实时视频监控图像通过3G网络可以实现**控。
  
  智能分析系统(可选)
  
  智能分析系统是对上述各个系统功能的补充和加强,它基于对视频的一系列分析,从视频中提取运动目标信息,发现感兴趣事件,根据用户设置的报警规则,自动分析判断报警事件,产生报警信号,从而可以在许多场合替代或者协助人为监控。
  
  此外整个校园安防系统可对外提供平台接口,实现与上级教育主管部门和公安部门的系统对接,让各部门共同参与应急事件并进行协同指挥。同时,视频监控系统可与考场视频监控系统完美融合教室监控也是安防监控系统的重点防范区域,对于高考考点的学校,需要建设考场、保密室等处的国家教育考试网上巡查系统,本系统的建设须考虑能与国家教育考试网上巡查系统的无缝融合,避免重复建设,造成资金的浪费。在考点级安保监控中心和考试巡查监控中心(可合可分)要能同时对考场、保密室、学校大门、主要通道、重要场所、围墙、各建筑物出入口等处进行统一的监控,同时在上级平台也可灵活调用考场、大门口等处的监控视频。
  
  系统设计
  
  本校园安防系统是一个大型综合监控系统,首先考虑到其中的网络视频监控系统,其传输过程的特点是大数据量、近似恒定的网络带宽、从前端的视频监控点向各级监控中心的汇聚型传输。同时,还需接入防盗报警系统和一卡通系统,如果设计好系统的拓扑结构就能够在一定程度上减小异构网络中传输不可靠、数据传输延迟等难点问题。
  
  总体框架
  
  总体框架如下图,视频监控系统中,根据不同的监控需求,进出口、楼道走廊安装高清网络摄像机,在校园周界及操场上安装可以360度旋转的摄像机,实现无死角监控,在教室及实验室内安装半球摄像机,实现大角度监控。通过传输系统(校园网或自建光纤网),统一接入学校的监控中心,在后端监控中心系统中,通过网络硬盘录像机(NVR)实现对前端视频数据进行24小时监控及录像存储,通过数字矩阵实现对前端网络信号上墙显示,通过监控平台可以实现视频管理、控制权限管理、存储管理、报警管理等功能,通过公网、3G网络可以实现外网访问、**控等功能。本视频监控系统将采用集中存储的方式对数据进行管理,依靠A、B、C三级监控重心做区域化管理。为了加强保证校园内外安全性,我们在学校园区周界增加了红外对射,在教学楼、科技楼、宿舍楼内安装声光报警器和紧急按钮等报警装置,当有非法人员闯入周界范围内时,红外对射报警,当有楼内发生突发紧急事件时,可以通过紧急按钮、声光报警器报警,通过报警主机传到校园监控中心,监控中心负责人员发现警情信号,及时处理。同时,视频监控系统的平台可接受报警信号联动相应的球机进行预置点的调用,通过对平台软件进行布防,实现报警联动弹出画面、电子地图报警显示等功能,直观的了解第一手信息。
  
  视频监控系统
  
  视频监控管理系统,包含监控综合应用平台、智能分析系统、电视墙显示系统及监控客户端几个重要部分。其中,综合应用平台是整个系统的核心。分区监控中心,则通过监控客户端来实现。监控综合应用平台是整个系统的核心,起着关键的作用,本系统选择的综合应用平台,基于TCP/IP网络应用技术,全面集成安防监控的录像、转发、电子地图、报警联动等功能。
  
  综合应用平台介绍
  
  本项目选择VIVOTEK提供的ICS综合应用平台,ICS可以支持系统的堆叠,在实际应用中,对于用户来说,可以当做一台设备看待,也即是堆叠之后多台ICS可以看做是一个整体,其在安防功能可以实现三大功能。
  
  前端设备的集中管理和机构、用户权限的管理:设备的管理包括网络摄像机、智能分析主机等,机构、用户权限的管理除了多级行政机构的管理和用户权限的分配外,还可以根据不同监控应用的需求进行统一分配资源,如教学应用和安防应用的统一管理和分权分配等。
  
  录像存储和流媒体服务:包括前端所有网络摄像机的视频转发,另外,流媒体的应用可以提供给电视墙或更多客户端的应用(如领导远程教学、教学评估和保安的安保监控和视频录像的调阅等)。
  
  电子地图和报警联动的管理:电子地图主要给用户提供一种直观的管理手段,报警联动结合电子地图外完成不同安保系统的统一集成。
  
  大屏幕显示设计
  
  本系统中选择大屏幕液晶监视器,由数字矩阵连接。统一的操作界面,用户只需要鼠标点选任意一个屏幕编号,就可以进行设置其显示内容、分割画面,可以任意选择前端任意一路摄像机显示在任意一个通道上。
  
  防盗报警系统
  
  防盗报警系统主要由主动红外对射探测器、报警控制主机、控制键盘、地址编码器、警号、报警电子地图管理软件组成。系统采用总线制方式,可使系统设备有机结合,报警信号、防拆信号、设备故障信号、线路故障信号、电源不良信号等情况均通过总线即时向控制主机进行通报,并且可由中心控制室通过检测操作对系统各设备进行检测、调整,并可对各探测器的灵敏度进行调节。
  
  从安装范围看,防盗报警装置主要分布在围墙、宿舍楼、数字实验室、生态博物馆、多媒体教室、计算机教室、图书馆、电子阅览室等重点建筑的周界。可安装紧急按钮类的报警开关,在紧急状况下实现人为手动报警,如果防区联动视频可实现录像和抓拍。对于重点场所防盗预警,可采用各种探测器,比如红外对射,三鉴探测器,玻璃破碎探测器,震动传感器等等,利用这些主动或者被动的探测器来侦测意外的警情。一旦发生警情,现场会联动警铃,管理平台会显示警情信息,同时联动弹出电子地图的具体防区报警点,接警人员可以方便、及时、有效地处理警情。
  
  本系统可以单独由本身报警系统所组成一个完整的回路实现其所有的报警功能,也可以把系统接入视频监控系统,当有报警信号输入时可以直接联动摄像机,把发生警情的区域画面第一时间传送到监控中心。
  
  一卡通系统
  
  本系统将实现餐厅、图书馆、实验室的门禁、考勤、消费一体。所有终端都采用网络化设备,统一联网统一管理。
  
  智能分析系统综述(可选)
  
  智能视频是视频监控的一种高端应用,以其强大的功能对传统监控进行极大的补充和增强。智能视频分析系统能满足各行业多样化需求,并采用功能模块化设计,为不同行业提供完善的解决方案,主要包括下面几个功能模块。
  
  周界检测:自动检测侵入监控防区的入侵者(人、物体或者交通工具),能够自动区分入侵者的种类、大小、移动方向等特征,并报警。
  
  遗留物体检测:车辆或来历不明的物品停靠或放置在设定区域超过一定的时间则产生报警。比如有人遗留包裹或爆炸物等。主要用来检测被遗弃在公共场所的可疑物品,是反恐的典型应用。
  
  骤变:当视频图像发生巨大变化时系统报警。如摄像头被遮挡和大幅度移动时,有效预防不法分子通过遮挡和转动摄像头销毁犯罪证据。
  
  出入口人数统计:在出入口统计进出的人数,结合各出入口的实时人数信息,即可得到封闭空间内的实时保有量,可提供分时段的人数统计结果。并可在总人数超过预设值时,系统发出报警。
  
  视频质量监测:对视频图像出现的视频丢失、雪花、滚屏、模糊、偏色、画面冻结、增益失衡和云台失控等常见故障做出判断并发出报警信息。对重要摄像头的及时保护可有效防止不法分子破坏摄像头或传输设备的行为。
  
  火焰检测:通过智能分析技术,自动检测警戒区内的火焰。在摄像机监视的视场范围内,可根据需要设置任意形状的警戒区域。一旦警戒区域发现火焰,则自动产生告警,并用告警框标识出火焰范围。
  
  设计总结
  
  综上,整个校园的安防监控系统被划分为三个子系统后,又被成功的组成了一个大系统。整套系统中,最受人关注的是系统运行的稳定性,而最容易造成系统不稳定的因素是庞大数据流的视频监控系统。普赛顿ICS高清视频管理系统平台支持与GIS系统整合,支持多级电子地图,支持互联网通信,支持高清数字矩阵显示,多通道组合或合并视频码流同时解码上电视墙,平台核心硬件采用Intel架构设计,内置硬件看门狗功能,支持计划开关机,远程升级和断电重启,一键复位技术,工业级制造工艺和存储保护技术使整套系统具备高可靠性。