一套完整的校园安防视频监控系统设计方案

校园监控系统的设计一直是一个难点,因为校园比较大,涉及到摄像头点位比较多,如何才能合理的进行设计呢?今天分项一套校园监控系统设计方案。

1.校园安防监控系统概述

安全防范系统是现代技术革命的产物,也是防止犯罪最重要的手段,为确保校区内的高度安全、对突发事件的取证确认能力及学校保卫人员对校区内公共场所的宏观监控,在校区内各个主要干道、重要场所、重要区域等处安装摄像机和报警探头,协助保安管理部门对于校区内的现场情况获取直观的图像,并实时掌握校区的全面情况,一旦发生报警及时联动录像系统进行取证记录,以便为事后分析取证提供依据。

盗窃、抢劫犯罪:对主要出入口及周界进行有效防护是防止案发生的第一道保障,对电梯、主要楼道防护是防止案发生的第二道保障,重要区域的特定防范起到了最后一道防线的作用。三道有效的防护措施是降低盗窃、抢劫案发的有效措施。

暴力犯罪:安装于重要场所隐蔽处的紧急按钮能在发生暴力事件时,让管理处值班人员第一时间得知,并采取相应措施,制止犯罪的进行。

意外事件:通过安装在各处的摄像机,可及时发现突发意外事件的发生,采取相应措施避免损失。

2.系统安防建设目标

根据学院新校区特点,安全防范系统主要以防盗窃、防抢劫、防暴力事件、防非法入侵、及时处理突发事件为主要目的。主要针对新校区各出入口、各楼出入口及校区主要公共活动区域进行实时监视,对校区周边进行防翻越探测,以达到威慑犯罪分子、防潜伏作案、防智能化作案、防暴力抢劫作案、及时处理突发事件等目的,保障新校区安全,实现对新校区的安全防范的有序化管理。

系统采用高清视频监控技术,实现视频图像信息的高清采集、高清编码、高清传输、高清存储、高清显示;系统基于IP网络传输技术,提供视频质量诊断等智能分析技术,实现全网调度、管理及数字化应用,为用户提供一套“高清化、网络化、数字化”的视频图像监控系统,满足用户在视频图像业务应用中日益迫切的需求。本方案主要实现以下目标:

建成统一的中心管理平台:通过管理平台实现全网统一的视频资源管理,对前端摄像机、编码器、解码器、控制器等设备进行统一管理,实现远程参数配置与远程控制等;通过管理平台实现全网统一的用户和权限管理,满足系统多用户的监控、管理需求,真正做到“坐阵于中心,掌控千里之外”。

实现系统高清化与网络化:本方案以建设全高清监控系统为目标,为用户提供更清晰的图像和细节,让视频监控变得更有使用价值;同时以建设全IP监控系统为目标,让用户可通过网络中的任何一台电脑来观看、录制和管理视频信息,且系统组网便利,结构简单,新增监控点或客户端都非常方便。

系统具备以下特征:

系统具备高可靠性、高开放性的特征:通过采用业内成熟、主流的设备来提高系统可靠性,尤其是录像存储的稳定性,另外系统可接入其他厂家的摄像机、编码器、控制器等设备,能与其他厂家的平台无缝对接;

具备高数字化、低码流的特征:运用智能分析、带有智能功能的摄像机等提高系统数字化水平,同时通过先进的编码技术降低视频码流,减少存储成本和网络成本,减弱对网络的依赖性,提高视频预览的流畅度;

具备快速部署、及时维护的特征:通过采用高集成化、模块化设计的设备提高系统部署效率,减少系统调试周期,系统能及时发现前端监控系统的故障并及时告警,快速响应;

具备高度整合、充分利旧的特征:新建系统能与原有系统高度整合、无缝对接,能充分利用原有监控资源,避免前期投资的浪费。

3.系统建设设计原则

本系统以“先进性、可靠性、实用性、经济性、扩展性”为基本原则,具体如下:

先进性:采用成熟、主流的设备构建系统,系统建设采用当前最新的视音频、网络等技术,充分兼顾需求和技术的不断变化,建设业内领先的高清安防视频监控系统。

可靠性:系统硬件采用电信级的服务器及专业设备,对关键设备采取冗余备份措施,软件采用模块化、分层隔离的设计思想,确保整个系统长期稳定运行。

实用性:系统的设计突出应用,以现实需求为导向,以有效应用为核心,以技术建设与工作机制的同步协调为保障,确保系统能有效服务于用户的工作需要。

经济性:系统整体配置性能高,价格合理,建设成本和投入较低,同时方案考虑原有监控系统的利旧。

扩展性:系统采用业界主流的硬件设备,提供标准的协议,具有良好的兼容性和通用的软硬件接口,可以全面兼容主流厂商的设备,并能为其他系统提供接口。

本方案的总体建设设计思路如下:

● 前端设备均采用高清IPC,从而实现高清视频采集,同时为满足前端多种应用场景的不同需求,推荐不同类型、不同功能的IPC;

● 采用云存储模式对实时视频进行集中式存储,实现存储系统的高可靠、高性价比;

● 部署模块化、集成化的视频综合平台,结合高清显示大屏实现视频图像、电子地图、电脑信号的上墙显示、拼接控制等功能;

● 建立统一的视频信息管理应用平台,实现对系统的统一管理;同时引入视频质量诊断技术,保障系统稳定运行;

4.系统安防建设需求与分析

根据高校安防现状,学校安防安防视频监控系统提出以下需求:

a)系统需要有中心平台进行统一管理;

b)系统应达到高清视频的采集、传输、存储、显示;

c)系统需全IP化,从而实现灵活组网,便捷管理;

d)降低视频码率,提高视频预览的效果;

e)系统应具备灵活、可靠的存储方式;

f)实现高清视频解码、拼接控制、开窗漫游显示等功能的一体化;

g)从节省资源、降低成本的角度考虑需尽量利用原有系统和设备。

校园安防监控系统覆盖范围为文体馆及交流中心的室内外公共区域。采用六类线双绞连接终端设备。监控终端球机需要12只、半球需要112只、枪机需要15只、需要4只电梯专用摄像头。按照阳光餐厅的要求,需要在食堂增加食堂分控显示屏,每层增加2台监视器,共增加6台。交流中心采用46寸拼接屏做成2*2的阵列。考虑到暑假跨度较大,安防监控系统的视频监控保存时长提升至2个月,以便跨过暑假也能查询到最近的监控数据。

说明:在使用的过程中如果未覆盖范围需要增加覆盖,则零星增加。

5.系统总体结构设计

5.1、逻辑架构

网络高清方案从逻辑上可分为视频前端系统、传输网络、视频存储系统、视频解码拼控、大屏显示、视频信息管理应用平台、利旧等几个部分。

视频前端系统:前端支持多种类型的摄像机接入,本方案配置高清网络枪机、球机等网络设备,按照标准的音视频编码格式及标准的通信协议,可直接接入网络并进行音视频数据的传输。

传输网络:传输网络负责将前端的视频数据传输到后端系统。

视频存储系统:视频存储系统负责对视频数据进行存储,本方案配置云存储进行数据存储。

视频解码拼控:完成视频的解码、拼接、上墙控制,本方案配置视频综合平台实现对前端所有种类视频信号的接入,完成视频信号以多种显示模式的输出。

大屏显示:接收视频综合平台输出的视频信号,完成视频信号的完美呈现。

视频信息管理应用平台:负责对视频资源、存储资源、用户等进行统一管理和配置,用户可通过应用平台进行视频预览、回放。

5.2、物理架构

网络高清方案物理拓扑如下图所示:

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网络高清方案物理拓扑图

总控中心:负责对分控中心分散区域高清监控点的接入、显示、存储、设置等;主要部署核心交换机、视频综合平台、大屏、云存储、客户端、平台、视频质量诊断服务器等。

分控中心:负责对前端分散区域高清监控点的接入、存储、浏览、设置等功能;主要部署接入交换机、客户端等。

监控前端:主要负责各种音视频信号的采集,通过部署网络摄像机、球机等设备,将采集到的信息实时传送至各个监控中心。

传输网络:整个传输网络采用接入层、核心层两层传输架构设计。前端网络设备就近连接到接入交换机,接入交换机与核心交换机之间通过光纤连接;部分设备因传输距离问题通过光纤收发器进行信号传输,再汇入到接入交换机。

视频存储系统:视频存储系统采用集中存储方式,使用云存储设备,支持流媒体直存,减少了存储服务器和流媒体服务器的数量,确保了系统架构的稳定性。

视频解码拼控:视频综合平台通过网线与核心交换机连接,并通过多链路汇聚的方式提高网络带宽与系统可靠性。视频综合平台采用电信级ATCA架构设计,集视频智能分析、编码、解码、拼控等功能于一体,极大地简化了监控中心的设备部署,更从架构上提升了系统的可靠性与健壮性。

大屏显示:大屏显示部分采用最新LCD窄缝大屏拼接显示。

视频信息管理应用平台:部署于通用的x86服务器上,服务器直接接入核心交换机。

5.3、用户价值体现

该系统是以用户需求为出发点、用户价值为落脚点,并结合产品亮点进行组合设计,该系统的设计可带来以下几点用户价值,总结为“一项维护、两个便利、三类降低、四种效果”,具体如下:

● 有效的系统维护:本方案采用视频质量诊断技术,自动对前端监控点的视频图像是否完好、设备是否在线等进行实时、不间断的检测,及时发现前端系统运行发生的问题并告警通知,有效保障系统高质量运行;

● 系统部署的便利:该方案实现了软件与硬件部署的一体化、视频解码与上墙显示的一体化及网络、模拟、数字视频信号可集中处理的一体化,方便安装调试,减少了部署时间;

● 系统扩容的便利:采用的是标准化的设备,可接入第三方平台软件;而且平台开放性高,可兼容其他厂家的摄像机、存储等设备;视频综合平台采用模块化设计,设计时留有一定的冗余,方便系统后期的升级与扩容;

● 存储成本的降低:该方案设计采用码流低的摄像机,最大可减少3/4的存储占用空间,降低了存储成本;

● 网络成本的降低:该方案通过采用低码流的网络高清智能摄像机,同等图像质量下,720p码率只需1~2M,1080p码率只需3~4M,从而降低了网络开销,降低了网络成本;

● 系统功耗的降低:从前端摄像机到存储都采用新技术降低了功耗,从整体上降低了功耗,达到节能减排的效果;

● 良好的视觉效果:系统实现了全高清模式,且可实现对大场景的高清监控,满足用户对高清监控的需求,提高用户的体验度;

● 畅通的预览效果:该套方案通过先进的智能编码技术,有效降低了视频码流,减少了视频预览不流畅等现象;

● 便捷的管理效果:系统实现了全网络监控,满足用户对数字化组网的要求,方便用户对系统网络化管理,轻松做到足不出户就能掌控全局;

● 先进的智能效果:该套方案采用智能网络摄像机、智能球机和智能分析技术,体现了高度的数字化水平,可让用户体验丰富的智能效果。

6.监控前端设计

根据不同场景的不同需求,灵活选择合适的前端监控产品,满足室内外各种场景下的监控需求。网络高清摄像机,通过其全新的硬件平台和最优的编码算法,提供高效的处理能力和丰富的功能应用,旨在给用户提供最优质的图像效果、最丰富的监控价值、最便捷的操作管理和最完善的维护体系。

校园安防监控系统覆盖范围为文体馆及交流中心的室内外公共区域。采用六类线双绞连接终端设备。监控终端球机需要12只、半球需要112只、枪机需要15只、需要4只电梯专用摄像头。按照阳光餐厅的要求,需要在食堂增加食堂分控显示屏,每层增加2台监视器,共增加6台。交流中心采用46寸拼接屏做成2*2的阵列。考虑到暑假跨度较大,安防监控系统的视频监控保存时长提升至2个月,以便跨过暑假也能查询到最近的监控数据。

说明:在使用的过程中如果未覆盖范围需要增加覆盖,则零星增加。

6.1、摄像机部署设计

本方案前端摄像机选型应根据不同应用场景的不同监控需求,选择不同类型或者不同组合的摄像机,室外可以依据固定枪机与球机搭配使用、交叉互动原则,以保证监控空间内的无盲区、全覆盖,同时根据实际需要配置前端基础配套设备如防雷器、设备箱等以及视频传输设备和线缆。室内可以采用红外半球与室内球机搭配使用,确保满足安装的美观与细节的不丢失需求要求。

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室外监控前端部署结构示意图

6.2、前端点位设计

根据高校不同的应用场景,需要选择不同的前端摄像机,以达到最优的视频监控效果。具体点位分布如下:

类别
位置
场景
设备类型
室内
对外交流中心
大门口
宽动态摄像机
走廊
红外半球
楼梯口
红外枪机
电梯
电梯半球
监控分控中心
红外半球、迷你球机
体育馆
大门口
宽动态摄像机
走廊
红外半球
体育场内
红外半球、迷你球机

室内场景主要包括高校的对外交流中心、文体馆等具、筑的内部场景,各建筑内部场景主要包括出入口、走廊、楼梯口、电梯、办公室内部、监控中心内部等不同位置。

7    存储系统设计

7.1、系统概述

随着安防视频监控系统规模越来越大,以及高清视频的大规模应用,对安防视频监控系统中需要存储的数据和应用的复杂程度在不断提高,且视频数据需要长时间持续地保存到存储系统中,并要求随时可以调用,对存储系统的可靠性和性能等方面都提出了新的要求。在未来的复杂系统中,数据将呈现爆炸性的海量增长,提供对海量数据的快速存储及检索技术,显得尤为重要,存储系统正在成为视频监控技术未来发展的决定性因素。

面对百PB级的海量存储需求,传统的SAN或NAS在容量和性能的扩展上会存在瓶颈。而云存储可以突破这些性能瓶颈,而且可以实现性能与容量的线性扩展,这对于追求高性能、高可用性的企业用户来说是一个新选择。

云存储是在云计算(cloud computing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念,是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能,应用存储虚拟化技术将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作,共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。所以云存储可以认为是配置了大容量存储设备的一个云计算系统。

依据云存储的功能特点,针对大容量视频数据的存储和管理以及满足视频监控领域特殊的应用需求,量身设计了一套视频云存储监控系统。

视频云存储系统可以同时应用于视频、图片混合存储,承担整个系统内的视频/图片的数据写入/读取工作。云存储系统一方面采用了基于云架构的分布式集群设计和虚拟化设计,在系统内部实现了多设备协同工作、性能和资源的虚拟整合,最大限度利用了硬件资源和存储空间。另一方面,通过将云存储的存储功能、管理功能进行打包,通过开放透明的应用接口和简单易用的管理界面,与上层应用平台整合后,为整个安防监控系统提供了高效、可靠的数据存储服务。

7.2、系统架构

● 技术路线

在视频云存储系统的设计中,采用的核心技术如下:

a)采用存储全域虚拟化技术对具有海量存储需求的用户提供透明存储构架,可持续扩容避免瓶颈限制,可以更有效的进行资源管理,灵活增减空间,达到最大程度上合理利用空间的效果。

b)采用集群技术,解决单/多节点失效问题,并利用负载均衡技术充分利用各存储节点的性能,提升系统的可靠性和安全性。

c)采用离散存储技术,保障了用户高效的读写的同时保证了业务的持续性。

d)采用统一完善的接口,降低对接成本、平台维护成本和用户管理的复杂度。

e)采用开放的集成构架,使其可兼容业界各类iSCSI/FC存储设备,保护用户现有存储投资资源。

f)采用数据备份和容灾技术,保证云存储中的数据不丢失,保证云存储服务的安全稳定。

● 逻辑架构

云存储系统采用分层结构设计,整个系统从逻辑上分为五层,分别为设备层、存储层、管理层、接口层、应用层。

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云存储逻辑架构图

a)设备层

设备层是云存储最基础、最底层的部分,该层由标准的物理设备组成,支持标准的IP-SAN、FC-SAN存储设备。在系统组成中,存储设备可以是SAN架构下的FC光纤通道存储设备或iSCSI协议下的IP存储设备。

b)存储层

在存储层上部署云存储流数据系统,通过调用云存储流数据系统,实现存储传输协议和标准存储设备之间的逻辑卷或磁盘阵列的映射,实现数据(视频、图片、附属流)和设备层存储设备之间的通信连接,完成数据的高效的写入、读取和调用等服务。

c)管理层

在管理层,融合了索引管理、计划管理、调度管理、资源管理、集群管理、设备管理等多种核心的管理功能。可以实现存储设备的逻辑虚拟化管理、多链路冗余管理、录像计划的主动下发,以及硬件设备的状态监控和故障维护等;实现整个存储系统的虚拟化的统一管理,实现上层服务(视频录像、回放、查询、智能分析数据请求等)的响应。

d)接口层

应用接口层是云存储最灵活多变的部分,接口层面向用户应用提供完善以及统一的访问接口,接口类型可分为Web Service接口、API接口、Mibs接口,可以根据实际业务类型,开发不同的应用服务接口,提供不同的应用服务。实现和行业专属平台、运维平台的对接;实现和智能分析处理系统之间的对接;实现视频数据的存储、检索、回放、浏览转发等操作;实现关键视频数据的远程容灾;实现设备以及服务的监控和运维等。

e)应用层

从逻辑上划分,除了应用层外,剩下的四层都属于通常云存储的范畴,但是在视频云存储系统中,为了与安防视频监控系统的建设和应用更加紧密的结合,更加符合用户的业务需求,将应用层纳入了整个系统架构中,从根本上提高视频云存储系统的针对性。

可将行业视频监管平台、运维平台、智能分析平台等通过相应的接口与云存储系统对接,实现与云存储系统之间的数据以及信令的交互。

行业视频监控平台可与云存储系统进行配置录像计划、配置存储策略、检索视频资源、重要录像的备份存储等指令的交互,辅助流数据、视频数据、图片数据的存取。

运维平台采用标准的SNMP协议实现并提供Mibs 接口,对云存储系统以及服务进行监控管理,及时将产生的告警传递给用户。

将智能分析平台可与云存储系统进行对接,实现基础数据的读取,以及经过存储的二次分析后的片段信息,文本信息写入和检索。

● 物理组成

视频云存储系统主要由管理节点和存储节点(物理存储设备)两部分组成。系统内部需要配置的元数据信息由管理服务器统一管理,管理节点还需要负责集群内部的负载均衡,失败替换等管理职能;视频云存储系统可以组建海量的存储资源池,容量分配不受物理硬盘数量的限制;并且存储容量可进行线性在线扩容,性能和容量的扩展都可以通过在线扩展完成。

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视频云存储管理节点(CVMN):部署管理服务器,是视频云存储系统的核心节点,作为云存储系统的调度中心负责云存储系统资源管理、索引管理、计划管理、策略调度等。根据项目对存储容量需求、前端支撑数目、性能要求、可靠性要求,存储管理节点可以按照两种方式部署:双机部署、集群部署。

视频云存储节点(CVSN):作为云存储系统业务的具体执行者负责视频数据存储、读取、存储设备管理、存储空间管理等。

8.解码拼控设计

视频解码拼控系统采用集图像处理、网络功能、日志管理、设备维护于一体的电信级综合处理平台设计,即视频综合平台,满足数字视频切换、视频编解码、视频编码数据网络集中存储、电视墙管理、开窗漫游显示等功能。

8.1、系统结构

视频综合平台总体结构设计如下图所示:

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解码拼控总体结构示意图

9.大屏显示设计

大屏显示系统不仅包含用来视频图像显示的大屏显示部分,还包括解码控制等产品,本章重点介绍大屏显示系统中的大屏显示部分,其中主要介绍LCD大屏。

大屏显示系统建设的总体目标是:系统充分考虑到先进性、可靠性、经济性、可扩充性和可维护性等原则,建成一套采用先进成熟的技术、遵循布局设计优良、设备应用合理、界面友好简便、功能有序实用、升级扩展性好的液晶大屏幕拼接系统,以达到满足大屏幕图像和数据显示的需求。

9.1、系统结构

根据前章视频综合平台的设计,大屏拼接系统能与视频综合平台无缝对接,获得最佳效果。

整个大屏系统可以分为以下几个部分:

● 前端信号接入部分

大屏显示系统支持各类型信号的接入,如模拟摄像机、高清数字摄像机网络摄像机等信号,除接入远端摄像机之外还能接入本地的VGA信号及DVD信号以及有线电视信号等,满足用户所有信号类型的接入。

● 解码、控制部分

前端摄像机信号接入视频综合平台之后,可由视频综合平台对各种信号进行解码和控制,并输出到大屏显示屏幕上,并可通过在控制主机上安装的拼接控制软件实现对整个大屏显示系统的控制与操作,实现上墙显示信号的选择与控制。

● 上墙显示部分

大屏显示系统支持BNC信号,VGA信号,DVI信号,HDMI信号等多种信号的接入显示,通过控制软件对已选择需要上墙显示的信号进行显示,通过视频综合平台可实现信号的全屏显示,任意分割,开窗漫游,图像叠加,任意组合显示,图像拉伸缩放等一系列功能。

9.2、显示效果

大屏效果展示图如下:

一套完整的校园安防安防视频监控系统设计方案,可作方案模板

注:3×8  46寸效果图仅供参考

10.大屏显示设计

后附设备参数就可以了

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