视频的监控系统技术建议书

XXX高清视频监控系统技术建议书2016.021.项目概述41.1.项目建设背景41.2.项目建设目标41.3.项目建设原如此51.4.设计规X51.5.项目建设难点分析62.系统总体设计82.1.系统架构选择8架构概述8全交换技术与流媒体比照82.2.系统架构图142.3.系统架构设计说明153.前端子系统设计173.1.前端采集局部设计17前端性能设计17点位分布设计173.1.网络传输设计18视频码流传输带宽18网络传输难点分析以与解决方案183.2.摄像机选型介绍19产品特点194.存储子系统设计204.1.系统概述204.2.存储系统分析204.3.流媒体转存方式的弊端214.4.裸数据块直存原理224.5.一秒不丢解决方案264.6.存储容量计算264.7.存储产品介绍27产品特点275.管理平台设计285.1.平台根本要求285.2.平台主要组成模块29中心管理服务模块29数据库服务模块30流媒体服务模块30存储管理服务模块30存储服务器30报警管理服务模块30设备接入服务模块31联网服务模块31视频检索服务模块315.3.平台根底功能31实时监控31录像回放32综合查询33信息公告33设备管理335.4.平台增强功能33预案管理33用户管理34权限管理34网络对讲34告警处理34存储管理35告警管理35日志管理35时钟同步35任务计划366.系统特色376.1.水平解析度高，实现图像高清晰37编码，节约存储本钱376.3.网络自适应，保障录像实时流畅386.4.眩光抑制，保障图像不曝光396.5.夜间弱光环境，保障图像无噪点39块直存，保障录像一秒不丢失396.7.智能切片，实现录像快速检索406.8.开放融合的系统平台，实现与第三方业务系统联动401. 项目概述1.1. 项目建设背景XXX处于长株潭三市中心结合点，从某某、株洲、某某三市中心区出发，均可在25至30分钟内到达。聚集某某地区规模最大、经营品类最全的奥莱品牌直营店，减少中间商环节，确保全年可享最低折扣；同时保证100%正品经营，让您精打细算过奢侈生活；配套设施的一应俱全，更为人们提供吃喝玩乐购的一条龙服务，拥有停车位3000多个。如今，XXX已然成为某某又一标志性建筑。随着商场规模扩大，商场的安防工作日益重要，如何更好的对商场内的各种工作做到更好的安全防X，建立一个平安购物公园，除了加强日常巡逻、保卫工作外，视频监控将是一个十分有力的，可达到7*24小时巡逻的效果。为提高保卫力度与进一步提高员工、客户人身安全与商户财产安全等，能够对可能发生的事情进展事先预防、告警，已经发生的事件进展事后分析、查证。商场拟先改造更换200个模拟监控点与新建一套标准、开放的高清网络监控系统，并与之前模拟监控系统并行使用，从而实现XXX区域的高清全覆盖监管。1.2. 项目建设目标具体建设目标如下：1XXX商场现有1000个模拟监控点位，本次拟将其中200个点位模拟摄像机改造更换为高清网络摄像机。2新建一套高清智能网络监控系统，所有200个前端采用200W像素高清网络摄像机。通过高清视频监控系统来对商场区域进展事前防X，有效监管，提高处警效率，并能够进展事后追踪处理。3采用基于IP技术网络的视频监控系统来建设系统，既保证整个系统的安全，又能发挥网络无所不在的优势。4所有监控点位接入现有监控中心，采用NVR作为存储设备，基于ISCIS协议，前端采集的实时视频图像，通过支持iSCSI协议的网络摄像机，将监控图像直接打包成iSCSI数据包采用裸数据块的方式直接写入NVR盘阵。所有监控录像存储30天。1.3. 项目建设原如此本项目方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约本钱的原如此。在采用成熟技术和适用装备的根底上，充分考虑系统功能与性能的先进性和长远开展，确保系统高效运行，实现资源共享。确保建成后的系统兼容性强、安全可靠、便于扩展和维护。其具有以下原如此：1先进性：在理念、架构、技术，设计等方面要具有一定的先进性、前瞻性，在充分考虑技术先进性的同时，尽量采用成熟技术。2安全性：视频监控平台是监控系统的核心组件，也是安全保卫工作的重要，对安全性要求较高。因此在设计和实施过程中要充分考虑安全性管理，保障接入的安全性、设备安全性、应用的安全性。3可扩展性：视频监控系统是一个循序渐进、不断扩大的过程，监控系统平台充分考虑一定时期内监控需求的开展和变化，采用科学合理的结构，支持扩展和集成，同时接口能够进展二次开发，满足后续的业务扩展需求。4灵活性：能够在包括管理X围、管理功能、管理数量、展现方式等方面提供灵活、多样的扩展能力。可灵活地设计、灵活的前端接入。1.4. 设计规X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X进展。本设计将依据和参照以下的设计规X和要求进展： 安全防X工程技术规XGB 50348-2004； 安全防X工程程序与要求GA/T75-94； 安全防X系统验收规如此GA308-2001； 安全防X系统通用图形符号GA/T74-2000； 安全防X系统DB33/T334-2001； 安全防X视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求GB/T28181-2011； 民用闭路电视监控系统工程技术规XGB50198-94； 工业电视系统工程设计规XGBJ115-87； 音频、视频与类似电子设备安全要求GB8898-2001； 测量、控制和试验室用电气设备的安全要求 (GB4793-2001)； 信息技术设备的安全GB4943-2001； EIA/TIA568A，EIA/TIA569A国际电子工业协会通信线缆、通讯路径和空间标准 ISO/ICE/IS11801结构化布线标准 ISO TCP/IP协议标准 ISO/IEC 13818 MPEG-2协议标准 ISO IGMP/CGMP协议标准 10BASE-T，100BASE-TX 标准 IEEE802.3，IEEE802.3U 中华人民某某国通信行业标准YD/T926 电视系统视频指标CCTR REMENDATION 472-3 电气指标标准ELA-422 ELA-485 电子设备雷击保护导如此GB7450-871.5. 项目建设难点分析在本次视频监控系统建设中过程中，需考虑以下细节，以保证系统可靠性和易用性。1、合理的系统架构问题：监控系统架构的合理性，保障了整个系统后续的业务扩展和稳定性，是否能设计一种先进的架构采用可靠的技术，能保障录像一秒不丢失，能消除服务器的性能瓶颈，即使视频管理服务器宕机也不影响视频录像的存储和上墙查看，海量的数据检索能否达到快速检索和回放。2.、监控摄像机的夜间监控图像质量问题：监控系统点位分布于室内与室外环境中，在夜晚或光照条件不好的环境下，如何保证监控摄像机获取到清晰可用的图像质量。3、设备的环境适应性问题：在防雷、防水、防尘和上下温环境、网络波动的适应性上，应该具备专用的设计防护。4、可靠存储的问题：存储系统是视频监控的核心局部之一，要求保证一秒钟的录像都不丢失，如何通过合理的设计，保证任一秒钟图像都能可靠存储，在庞大的存储数据面前如何做视频数据的秒级检索。2. 系统总体设计2.1. 系统架构选择2.1.1. 架构概述目前监控厂商主流的解决方案有“IP流媒体和“IP全交换两种架构。IP流媒体架构对流媒体服务器架构下的软件、服务器设计提出了很高的要求，特别是在海量视频监控联网环境下，大容量视频访问和存储要求流媒体服务器具备高可靠集群设计，实现负载均衡。一旦流媒体服务器宕机，整个监控系统瘫痪。“IP全交换架构和“IP流媒体架构最大的不同在于，对海量视频的处理由高性能交换机通过组播协议来承载，具体的说，如此是由实时视频访问用户所在的交换机来负责高清视频的复制分发，在主干网上同一路视频只占用一路带宽，交换机的整体架构在可靠性和分发效率上要远远高于流媒体服务器架构。2.1.2. 全交换技术与流媒体比照IP全交换技术与IP流媒体比照如下：流媒体vs全交换IP流媒体IP全交换码流交换媒体流传送通过流媒体服务器完成媒体流的复制分发与功能。每台流媒体服务器的和转存能力在300-500M左右，以6M高清码流计算，支持50-80路，系统码流性能依赖于流媒体服务器单机性能和数量，容易产生瓶颈，且图像延时大。当远程多路访问时，对主干网络带宽要求高，带宽租赁本钱高，用户投资巨大。直接利用交换机完成媒体流复制分发与。交换机背板交换能力可达6.12T，以6M高清码流计算，支持80万路，图像延时300ms以下甚至更低。当远程多路访问时，自动选择尽可能远的交换机进展数据复制分发，显著降低主干网络带宽压力，节省用户投资。图像流畅度受方案架构限制，采用共享模式，同时浏览的用户数越多，实时图像的延时越大，流畅度变差。通过背板交换，每路用户独享带宽，多用户访问时实时图像仍然清晰流畅，延时300ms以下甚至更低。组播技术是解决大规模系统中多用户并发访问的关键。双码流支持通过媒体服务器的存储码流和实时预览码流必须一致，造成录像需求和实时预览需求相互制约，无法兼顾，折中性质的方案造成图像效果不能达到最优。用户可根据需求灵活独立设置存储码流和实时预览码流的编码格式、码流大小和传输协议，实时图像清晰度最优的同时，提高录像可靠性，节约磁盘空间。存储存储方式转存：视频流通过服务器转存，一旦服务器故障就会造成录像停止，该服务器也是整个系统最大的瓶颈。文件存储：基于文件的存储，不支持秒级回放。直存：采用端到端的方式把视频图像直接写入存储设备，不需要经过流媒体服务器转存，即使管理服务器故障，录像也不停止。块存储：采用数据块方式存储，安全性更高，同时支持秒级回放。即时回放能力因为数据流需要定期进展文件打包后才能存储，所以无法支持即存即看，需要等待5-30分钟后才可以回放。无文件打包过程，支持秒级回放，即存即看。数据安全因为数据以文件格式存储，如果文件头损坏如此文件内数据全部不可读取，数据可靠性不高；当非法获得磁盘后可直接读取回放所记录的录像，数据安全性不强。采用iSCSI块直存技术，将数据从前端以裸数据块形式直接写入磁盘阵列，无文件系统所以在非授权情况下数据无法篡改、无法直接下载、无法读取录像。存储效率产生文件碎片，使用时间越长可用存储空间越少。当存储数据量大、文件数量多时查询时间很长、使用效率低。数据流不经过文件打包处理过程，存储效率更高不产生文件碎片，磁盘存储使用效率持续保持高水平。录像支持秒级查询，瞬间定位取得所需录像。平台与架构系统架构以服务器为核心。是一种折中方案，可以应用于不同带宽网络环境并存的情况，适合通用客户。以电信级交换机为核心，NGN架构，将信令与业务承载码流相别离。专网搭建，可靠性高，适合专业客户。可靠性所有数据流都需要流经一台或多台服务器，信令服务器、流媒体服务器和录像管理服务器发生故障都会影响整个系统的正常运转，造成录像丢失、实时预览中断甚至平台停止工作。省去流媒体服务器，将业务交给电信级交换机来完成，同时通过将信令流与业务承载码流相别离，从设备与架构两方面显著提高系统可靠性，即使服务器出现故障，正在进展的预览和录像也不会发生中断或丢失。系统整合性采用流媒体方案的友商多需要涉与OEM，组件来自多家厂商。产品组合的堆砌，拼凑，各厂商后继问题解决协调难度大。无OEM设备，提供统一完整解决方案。方案耦合融合度高，后继维护方便。管理平台复杂度复杂：需要部署一台平台管理服务器、多台流媒体服务器、录像存储管理服务器、数据库服务器等多种服务器。简洁：1台管理服务器；网络支持组播时，不用配置MS媒体服务器。在不需要录像备份功能时，只需部署一台服务器就可搭建和管理1000路系统。分级分权分域支持可以支持多级级联，但是不具备在级联的系统上设置不同的组织架构，无法实现虚拟域的功能，不能对每个域设置独立的资源、权限、用户，不具备一套监控平台来满足不同组织部门的使用。支持分级分域功能，支持7级级联，每一级平台可以支持128个下级域，每个域设置独立的资源、权限、用户。管理维护监控、网络、存储、平台软件经常涉与不同厂家的产品，无统一管理，维护本钱高，故障定位解决不与时。实现了前端编码器、后端解码器、监控设备、网络、存储和平台软件包括服务器的统一管理，将IP网管与业务控制平台的技术应用至IP监控系统，实时自动监测系统运行状态，缩短了故障发现、定位和解决的时间，系统的管理维护性能更强、效率更高。TCO本钱分析存储本钱大规模系统中码流数据量大，需配置多台流媒体服务器做转存工作，且文件碎片影响磁盘空间可用率，本钱高。以直存方式存储到存储设备中，无需转存服务器，越大规模的系统，本钱优势越明显。机房建设本钱由于每台流媒体服务器的和转存能力在300-500M左右，以500路大量高清视频的典型项目为例，需要10台以上的服务器来处理，购置服务器、机柜本钱高。机房设备主要有数据管理和视频管理2台服务器以与存储阵列，占用空间小。后期扩容本钱需增加流媒体服务器、录像存储服务器，当大规模扩容时还需要扩建机房，增加骨干网带宽，本钱高。后期扩建无需增加流媒体服务器，不需增建机房和增加主干网络带宽租用，本钱低。能耗本钱流媒体服务器耗电量高无需流媒体服务器，能耗低运维本钱包括运维人员本钱、维修与替换本钱。设备种类越多，出现单点故障的情况就越多。流媒体因为服务器数量多，运维本钱高于全交换方案。系统故障点少，结构精简，维修与替换本钱低。鉴于技术的先进性和可靠性，本次设计采用IP全交换架构的解决方案。2.2. 系统架构图此次XXX高清网络视频监控系统建设，采用200万像素1080P高清摄像机进展前端建设，共改造建设前端点位200个。本期监控系统的所要实现的具体功能为：1在商场部署高清摄像机进展实时监控，并将视频通过专设线路传输到监控中心。2部署存储系统，采用高可靠的NVR存储设备对视频信号进展同步数字存储，以便日后随时调看。3、前端摄像机选用IP网络摄像机，可以通过双绞线或者光纤直接连接至各接入层交换机当中；网络系统采用二级架构，接入层交换机连接至核心交换机当中；4、监控系统通过IP网络实现互联，所有设备只需要就近接入到监控专网当中，就可以被数据中心的管理服务器集中管理。基于IP网络实现灵活的应用，在网络可达的环境增加监控客户端，就可以高效便捷的建立新分控中心。5、在前端设备的接入：可以根据设备所处的环境灵活选择。近距离100米X围内可以通过网线直接接入，远距离超过100米可以采用光纤+光电转换器的方式接入。2.3. 系统架构设计说明此次监控系统可分为监控中心、监控点两个主要局部。监控中心是业务控制核心和设备机房中心，主要承当工作人员监控指挥工作和设备安装部署；前端监控局部实现教室摄像头的图像采集、编码，以与监控数据的接入、会聚和上传。整体监控系统逻辑上分为平台设备、网络设备、监控中心应用系统、扩展应用系统、前端视频编码设备、后端视频解码设备。如上图，整个系统基于网络设备搭建的传输系统；监控平台设备包括核心功能控制服务器、存储系统等，实现对整个系统的配置、管理、控制和数据存储。同时平台还提供开放接口，便于与第三方扩展应用系统进展对接开发应用；监控中心通过管理客户端和大屏的显示设备实现对监控系统的控制和监管。对于各个监控点，可以纳入整个平台进展统一建设。 视频监控系统由统一的监控管理平台进展操作、管理和维护，采用全IP构架设计，前端监控点监控数字图像通过监控专网输到监控中心，进展24小时实时录像存储和轮巡显示；前端采用高清晰摄像机，在前端监控点实现图像采集和编码；前端高清视频图像通过视频专网接入监控中心；监控的每一路图像能够实现高质量1080P浏览与存储回放，建立一套完善的网络集中存储，视频图像的保存时间为存储30天。3. 前端子系统设计本次设计的监控系统由前端采集、传输、存储、平台管理等局部组成，各局部介绍如下：3.1. 前端采集局部设计作为大量前端监控点部署设备，IPC必须采用高性能设备：采用嵌入式结构设计，稳定可靠；具备工业防护设计，符合监控系统部署要求；提供强大的图像编码能力，保障高质量的图像效果；支持标准的通信协议和视频编码方式。3.1.1. 前端性能设计1为提高前端视频采集系统稳定性，所有摄像机供电电压统一DC12V或者POE供电，考虑到局部点位电压不稳定，所有摄像机满足25%电压X围变化。2摄像机支持宽温工作，考虑到某某地区的全年气温变化较大、湿度高，本次设计中，前端摄像机工作温度满足-30-60的X围。3本次设计中前端摄像机支持IP66防护等级，实现下雨不挂水迹，温差不起水雾，内部不吸灰尘，提高了摄像机和方便了后期维护，能有效保障图像的清晰度。4在本次监控系统中，为了实现夜间良好的监控质量，采用高清红外一体机进展图像的采集； 同时为了保障图像的清晰流程，摄像机必须具有很高的网络自适应能力，能在5%的网络丢包情况下，仍能保障图像质量不受影响。具体设备性能详见设备选型设计。3.1.2. 点位分布设计本次XXX高清网络视频监控系统建设，拟改造更换200个监控点，以便直观地了解和掌握监控区域的动态情况，弥补人防不足等情况发生。一旦有人身和财产安全受到威胁，能够与时调查取证，增强威慑力，提高商场安保中心的管理水平。点位分布如下：监控系统点位表序号布点位置球机枪机半球备注1室外室内2合计2003.1. 网络传输设计3.1.1. 视频码流传输带宽此次项目采用H.264 High Profile编码方式，1080P采用2Mbps码流进展传输。3.1.2. 网络传输难点分析以与解决方案在监控系统的网络传输局部，是一个很重要的环节，它直接影响到整个监控系统的图像显示效果以与存储的高效性和安全性。在大规模的监控点位下，保证图像不卡顿，不丢失，录像清晰完整。IP监控线路采用新建设的IP传输网。设计如下：网络接入方式：1、以太网电口接入在室内考虑到摄像机离交换机距离较近，采用以太网电口进展接入。3.2. 摄像机选型介绍根据环境需求，本次设计在商场区域，根据需要选择最适合视场角的红外一体机。同时为了保障夜间图像质量，摄像机采用200万像图像传感器，支持1080P(1920*1080)最大30 帧/秒，摄像机必须夜间红外补光，并具有Smart IR功能,能根据画面亮度与时调整红外灯强度以防止红外过曝，导致图像模糊；3.2.1. 产品特点光学特性 自动日夜转换功能(ICR)，实现日夜监控 高清光学玻璃视窗，透光率提升6%，更适合高清监控应用 采用红外增透面板，提升红外透光率 3D降噪，画质干净整洁编码特性 H.264编码，高效图像压缩 三码流套餐能力，满足不同带宽与帧率的实时流、存储流需求，支持手机监控 9:16走廊模式，纵向场景下有效监控区域提升一倍网络特性 支持PoE供电可选，更多供电选择 支持Onvif，国际标准协议品质结构 宽温设计，温度X围-3060 宽压保护，容忍电压波动25% 4KV防雷，提供安全保障 IP66防护等级，更长使用4. 存储子系统设计4.1. 系统概述存储设计首要考虑的问题是录像一秒不丢。录像的意义在于案发事后取证能够快速准确的定位。如果事故的录像不能与时快速找到或者丢失，那么对于视频监控系统来说，是不可想象的。本次存储系统设计中，采用NVR作为存储设备，基于ISCIS协议，前端采集的实时视频监控图像，通过支持iSCSI协议的网络摄像机，将监控图像直接打包成iSCSI数据包采用数据块的方式直接写入NVR盘阵。设计中所有监控点位接入监控中心集中存储存储30天；4.2. 存储系统分析在视频监控的存储系统建设中，必须考虑影像数据的某某性和对网络带宽的影像，监控录像数字化采用分布式存储集中管理的网络存储技术已经成为主流应用模式。IP智能监控存储系统，采用专业标准的存储设备，进展分布式存储集中管理数据存储模式，有如下优点：1、存储系统的性能由于存储系统不仅要支持多路摄像头的监控数据为并发实时顺序写入，同时要满足多级监控中心对同一数据源的多路并发随机读取，对于存储系统带宽、持续写性能、控制器处理性能要求很高。存储设备的控制性能、持续读写带宽必须需随着摄像头数量的增加和存储容量的扩展而同步提升，以满足监控系统的带宽、性能需要。2、数据安全的保障采用标准、专业存储设备集中存储监控录像，保障监控数据安全、系统安全。存储容量不受限制，存储系统采用分布式存储集中管理设计，配合虚拟化技术无限扩展能力，监控录像保存周期和保存数量可随需延长。解决方案对数据安全进展多重保护：硬盘级别，存储设备级别。存储系统采用SATA硬盘，其安全性远高于IDE硬盘，可保障监控数据的安全性，事后监控、调阅、调查有充分保障。硬盘可实现RAID 5冗余技术进展保护，采用热备盘进展二级保护， 即使有一块硬盘出现故障，也能即使利用热备硬盘恢复数据，进一步保障监控数据的安全性。为了保证系统网络存储数据的可靠性，提高存储的效率和减少存储的中间环节，存储系统完全支持前端网络摄像机/编码器直接通过iSCSI协议将压缩的数字视频信息以数据块的形式直接写入存储盘阵上。本项目网络摄像机IPC直接通过iSCSI协议将压缩的数字视频信息以裸数据块的方式写入到监控中心的存储磁盘盘阵列上。3、快速精准的检索采用数据块指针纪录技术，实现历史影像资料的基于指针数据库的检索，检索效率相对基于影像基于文件检索速度从数十分钟提高秒级，同时指针数据库考虑考虑对录像文件的采取防篡改或完整性检查措施；支持按图像来源、纪录时间、报警事件类别等多种方式对存储的图像数据进展检索，支持多用户同时并发访问同一数据源。存储的数据同时客户端的随时下载的，读取，当用户需要查看存储阵列中已保存的视频监控数据时，可通过授权的视频监控客户端直接点播相应位置的视频监控数据进展历史图像的查看。4.3. 流媒体转存方式的弊端存储设备在业界有着非常广泛的使用，大都是采用文件或者是数据库等结构化的数据形式，但是监控视频存储采用传统的文件形式，特别是面对高清视频存储时，并不是很适宜的。因为采用文件形式对视频数据进展存储，只是把DVR的存储模式简单的移植到了专业的存储设备上来，DVR受限于较低的处理能力，为了便于对本来就不多的录像数据进展管理，自然而然的就采用了性能效率都不太高但是消耗处理资源很少的文件系统，这样，一般的监控厂家就一脉相承的把文件存储方式转移到了集中存储中来了。文件存储方式不适合高清模式下监控视频存储主要表现在以下几点：这是由监控视频的特点决定的，与传统的文档数据、数据库数据不同，高清监控视频“无头无尾，随时间的延续线性增加，属于非结构性数据，以流的模式存在。强行将“高清流切片成一个一个的文件形式，会带来这样那样的问题：第一 ：容易形成图像丢失。假设以5分钟的图像为一个文件，那么假设当存储到2分钟的时候，系统发生故障，已经存入的2分钟历史图像由于并没有形成一个完整的文件还需要3分钟的图像存储才能形成一个完整文件，并没有存入存储设备中去，这样就丢失了2分钟的历史图像，往往是这2分钟内发生的事件导致了故障的发生，却没有记录下来，这是监控系统无法容忍的。第二、录像的查询效率低下。如果需要马上知道当前时间前一瞬间发生了事件，但是由于没有达到文件形成的时间长度，所以无法立即查看当前录像。解决这类问题的直接方法是缩短文件的时间段，比如1分钟一个文件，甚至半分钟、15秒一个文件，这样就会带来另外一个问题，形成大量的磁盘碎片，浪费大量的空间我们知道PC机中的小文件越多，空间浪费就越严重。而且在调用存储录像的时候，需要频繁的打开关闭文件，降低了读取效率，写入也存在同样的效率问题。作为非结构化数据的高清监控视频，我们把它进展纯粹的非结构化存储就象传统录像带存储一样，用流的方式进展记录样呢？这样又会带来检索的问题，如果以流的方式存储，那么磁盘空间就无法索引，只能通过时间进展线性检索。如果是磁带存储，那这样做是唯一的方法，而磁盘是可以通过“磁盘、磁道、簇进展三维检索的，通过时间来进展线性检索就极大的降低了检索效率，造成了资源浪费。第三、流媒体服务器成为整个系统瓶颈文件格式的存储大局部都是由流媒体服务器转存的方式进展的。单台流媒体服务器的硬盘配置是有限的，不能无限扩展与延伸，所以单台流媒体服务器的处理性能是一定的，和前端码流成反比，即前端码流越小，流媒体服务器能处理的路数越大，当前端码流步入高清时代时，单台流媒体服务转存的录像如此变小，当整个系统中的前端路数一定是，码流越大，流媒体服务器的处理路数越少，如此配置的台数约多，带来的商务本钱压力越大。4.4. 裸数据块直存原理“块直存提高监控存储的数据管理效率。其创新性主要表现在：n 创造性的采用了“时间索引+块数据的专用数据结构，抛弃了传统的文件系统，提高监控数据的管理效率。n 创造性的采用了基于iSCSI协议的NVR直存技术，抛弃了传统的流媒体服务器，简化系统架构。以下就它的各层含义加以分析。第一，监控专用数据结构。“块直存的数据管理方式抛弃了传统的文件系统，采用底层的数据块作为根本的存储单元，同时创造性的采用了一种专用于监控存储的专用数据结构，通过数据块+专用数据结构两局部相结合，来实现对监控存储的结构化管理。通过深入分析文件系统的设计机制可以发现，监控数据丢失的根本原因是对元数据的过度依赖，元数据类似于录像数据的组织关系。录像数据丢失的绝大局部原因并不是磁盘介质上的数据消失了，而是因为散落在磁盘介质上的数据的“组织关系被破坏了比如文件系统中病毒、异常断电导致文件损坏等。那么，如果能脱离文件系统，把数据与其“组织关系统一管理起来，让每个摄像机的录像数据高度自治，甚至可以基于录像数据重构出数据的“组织关系，自然就能解决因文件系统损坏而带来的录像数据丢失的问题。进一步的分析和研究监控系统中的音视频数据发现，监控数据具有以下特征：1任何两个摄像机之间的录像数据在组织上都不具有相关性；2摄像机的录像数据可以基于I帧组来进展组织，在一定的预置条件下每个I帧组的大小非常接近；3摄像机的录像数据与时间高度相关，且具有绝对唯一的映射关系，完全可以使用严格递增的时间来作为录像数据的索引。以上分析明确，基于文件系统的非结构化数据管理方式已不适合，而应该采用结构化的监控数据管理机制，以此彻底防止文件系统对系统带来的不利影响。这种新的数据结构采用I帧组作为监控数据的最小组织单元，时间作为每个数据单元的索引，并且把索引和数据保存在一个完全独立的逻辑存储空间上，这就是“块直存的根本原理，如如下图所示。基于索引+数据的数据结构在“块直存的系统中，“块存储可理解成自定义的一种文件系统，在裸盘上进展数据读写；录像的索引可以认为是数据的自描述元素可以称之为“元数据，录像的索引和数据形成独立的、完整的数据结构，这种数据结构完全由自己管理，不再由操作系统和文件系统管理，彻底防止了由于文件系统原因而导致的录像丢失问题。通过时间索引+块数据存储这种组合，还大幅提高了数据管理的效率。在录像检索上，可以基于时间索引进展，而不再以单个文件为单位，因此可以快速定位到任意时间的录像，检索速度大幅提高。在检索的颗粒度上，也不再受文件大小的限制，可以实现秒级别甚至毫秒级别的连续检索。此外，在资源的管理上，由于监控录像空间的大小是可预见性，因此完全可以采用预分配的方式来划分存储空间，从而使得空间资源得以计划分配，防止了文件系统使用过程中产生的大量文件碎片。NVR设备完成某个监控点视频数据块的存储工作后，根据监控点的IP地址、写入视频数据的起始和终止时间，自动生成一个块索引值。DM数据管理服务器和存储设备之间通过Polling机制进展通信，获取最新的视频存储信息。对所有监控图像的检索等通过DM完成。这种方式不仅具备良好的可扩展性，同时，由于对视频数据的存储和检索回放等都是直接通过iSCSI数据块操作完成的，因此可实现对历史图像的随时回放与准确到秒级的检索，满足客户应急响应的监控需求。第二，前端设备到NVR的直存。“块直存的数据管理方式抛弃了流媒体服务器，在IP网络的根底上，采用前端设备编码器、IPC直写NVR存储的方式，实现了全局性的存储资源读写访问。年来，技术的进步为视频监控系统中存储体系架构的变革奠定了坚实的根底，主要表现在：1编码设备中的运算处理能力越来越强，在提供根本的编码、传输功能之外，编码设备还有大量的空闲资源可供利用；2网络技术更加成熟，器件本钱持续下降，前端编码设备提供百兆或千兆接口已不存在本钱方面的限制；3基于iSCSI协议的IP存储技术得到了广泛的应用，专业存储更加平民化。媒体服务器的存储模型、前段设备直写NVR存储模型比照基于流媒体服务器的存储模型前端设备直写NVR存储模型基于技术进步，在IPC中创新性的集成了iSCSI模块，使得IPC可以基于iSCSI/TCP/IP协议端到端地把录像数据写入NVR存储设备中。具体如如下图所示：相对于传统监控系统的流媒体服务器的存储模型，前端设备直写NVR存储模型具有以下几大明显的技术优势：n 全IP的解决方案，轻松破解模拟视频信号接入的工程难题；n 录像数据基于TCP协议在编码设备和MVR存储设备之间传输，保证了录像的可靠性；n 简化了系统架构，防止了流媒体服务器的瓶颈问题，不仅降低了系统的TCO，而且管理运维更方便。4.5. 一秒不丢解决方案前端采集的实时视频监控图像，通过支持iSCSI协议的视频编解码器将监控图像直接打包成iSCSI数据包采用裸数据块的方式直接写入磁盘盘阵。通过自身的数据管理服务模块进展视频数据的管理，实施监控数据写入过程，可完成视频数据实施存储和存储系统的动态监控。采用数据块指针纪录技术，实现历史影像资料的基于指针数据库的检索，检索效率相对基于文件检索速度从数十分钟提高秒级，同时指针数据库考虑对录像文件的采取防篡改或完整性检查措施；支持按图像来源、纪录时间、报警事件类别等多种方式对存储的图像数据进展检索，支持多用户同时并发访问同一数据源。4.6. 存储容量计算要求所有监控点录像保存周期为30天。满帧率下不同码流的单路视频存储容量如下表所示：计算公式：存储容量GB)码流/1024/1024/8CBR影响系数60秒60分钟24小时天数码流KbpsCBR 影响系数小时存储容量GB)天存储容量GB)2561.10 0.121 2.900 5121.10 0.242 5.801 7681.10 0.363 8.701 10241.10 0.483 11.602 15361.10 0.725 17.402 20481.10 0.967 23.203 30721.10 1.450 34.805 40961.10 1.934 46.406 51201.10 2.417 58.008 61441.10 2.900 69.609 71861.10 3.392 81.415 81921.10 3.867 92.813 网络摄像机采用H.264 High Profile高压缩编码，1080P分辨率能够压缩在4Mbps的码率。1080P分辨率4M码流单个摄像机24小时容量：46.406GB；30天容量1392.18GB。4.7. 存储产品介绍根据系统的建设分析、需求与目标，为保障存储录像的可靠性、录像一秒不丢失、达到秒级回放、录像存储的安全性，本次存储阵列必须支持ISCSI协议，能够实现录像从前端采集设备直接通过裸数据块的方式存储到磁盘阵列。4.7.1. 产品特点l 支持IPC即插即用l 支持标准ONVIF协议l 支持HDMI、VGA输出，最高分辨率支持1080Pl 支持同步回放、即时回放l 支持按事件查询、回放录像l支持硬盘属性检测l 支持警前警后录像l 支持DDNS，快捷访问l 支持UPnP、NTP、DHCP等多种网络协议l 支持手机客户端访问5. 管理平台设计视频监控系统平台是IP视频监控系统整体解决方案的系统核心。通过视频监控系统平台，实现IP视频监控系统的统一管理、统一控制、统一存储、统一媒体调度。根据建设要求，本次视频监控管理平台必须符合安全防X视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求。在监控管理平台的设计中，最关注的应该是管理平台的可靠性。由于监控系统管理平台是整个系统的管理核心，往往管理平台发生故障会导致整个系统的瘫痪。采用双机热备等技术虽然能够局部解决可靠性的问题，但仍存在风险。因此，本次设计中采用创新的基于NGN架构的IP交换的监控系统管理平台解决方案。设计中采用先进的全交换架构实现了媒体流与信令流的别离。视频管理平台服务器只需要跟整个系统各部件之间交互控制信令，而不需要处理媒体信息。存储数据流由前端IP摄像机直接发送给存储设备，实时监看的数据流如此由IP摄像机直接发送给解码器和WEB客户端。这样的架构，可以大大提升整个系统的可靠性。5.1. 平台根本要求1.系统平台软件应采用模块化插件开发技术，实现快速设备接入，保证系统稳定性。任何插件的修改升级不能影响已经完成的功能模块；2.系统平台软件应具备平台服务层、平台应用层与界面展现层三层架构模式而开发，确保新需求的增加不涉与到软件核心的改变；3.系统平台软件应采用B/S和C/S相结合的架构；4.系统平台软件应采用数据库代理、数据库中间件等数据库访问技术，不能直接对外开放数据库通讯端口，保证数据库系统安全可靠；5.系统平台软件应支持SOA面向服务体系架构的设计思想，WEB服务应基于Web2.0技术和XML协议标准，使监控软件能方便被上层B/S架构业务系统集成；6.系统平台软件应支持公安部统一使用的USB密钥PKI认证方式，保证身份认证的安全性；7.系统平台各服务系统要求支持分布式部署方式，可以根据业务开展要求分批部署，灵活扩大；8.系统平台应兼容主流的嵌入式DVR、DVS、NVR，IP摄像机等数字编解码设备、视频数字矩阵以与磁盘阵列等集中存储设备；9.系统平台各服务系统宜支持热备或互备部署方式，防止单点故障，提升系统可靠性。系统平台支持平滑的扩容升级，扩容升级不影响现有业务。5.2. 平台主要组成模块5.2.1. 中心管理服务模块中心管理服务模块是平台的核心管理单元，负责组织机构资源，解码资源，编码资源，平台服务器资源等各种资源的管理，配置，认证。对各种资源提供统一的分级配置管理与查询。提供平台用户管理，权限分配，统一鉴权认证，支持公安PKI认证方式，用户权限级别细分。提供完善的操作日志，告警日志，配置日志的记录和查询。提供各种计划任务，实现校时，云台复位，数据库维护，录像备份等自动化管理。提供B/S模式和C/S模式的支持，满足各种用户操作需求。提供平台的对接服务接口，方便第三方平台对视频业务的接入集成。5.2.2. 数据库服务模块数据库服务器存储平台中所有需要记录的数据信息。对系统内容所有需要维护和使用的数据进展存储管理。提供数据的关联，查询，修改和删除。支持数据定期备份，双机热备，数据异常恢复功能。支持大数据量存储，针对大数据量采用优化后的存储和查询策略。5.2.3. 流媒体服务模块流媒体服务器提供视频流、第三方设备取流接入服务等功能，支持负载均衡，在多台流媒体服务器之间通过负载算法，可选择空闲的流媒体服务器提供视频服务。支持国际标准的RTSP视频传输协议，可将一路视频流分发成多路，减少设备连接数压力。5.2.4. 存储管理服务模块存储管理服务器提供对本级所有存储设备的管理功能以与录像点播回放服务功能。可管理存储设备的存储划分、存储策略、存储内容和存放方式，保护全部的录像索引；管理所有录像的录像计划，包括DVR本地录像计划，平台录像计划；为录像的视频通道分配空间，支持多种录像检索方式。5.2.5. 存储服务器实现对音频/视频的接收存储、录像回放服务等功能。存储服务器承受存储管理服务器的管理，支持从摄像机或流媒体服务器中获取媒体流并存储在所连接的存储介质中，并保存所存储资料的索引。支持对存储管理服务器录像检索指令、回放请求指令、录像下载指令等进展反应。5.2.6. 报警管理服务模块报警管理服务器承受全部的告警消息包括设备告警，服务器告警，智能识别告警，卡口告警，承受客户端或者其他服务器的告警订阅，处理告警联动。将收到的告警存入数据库，根据用户的订阅规如此将告警分发给用户，根据告警联动规如此，实现告警联动。提供告警事件布防功能。5.2.7. 设备接入服务模块实现平台和前端设备对话的模块，提供本级平台设备的接入注册功能，对前端设备发来的信令，按照告警、心跳、一般信息等分类进展分拣处理。5.2.8. 联网服务模块提供用于平台级联/互联的信令服务与媒体流推送服务，信令服务用于提供平台信令路由、信令控制、信令交互等功能，提供路由信息的传递、信令的以与安全认证等功能；媒体流推送服务用于实现平台级联/互连视频流的推送。5.2.9. 视频检索服务模块视频检索服务模块提供对视频录像的智能化检索服务，在录像检索回放过程中可设置智能排查规如此，提取规如此内的要点录像片段，并具备人脸排查、车辆排查、视频浓缩播放等智能检索功能，节省历史录像资料排查所用的时间，提高视频检索效率。同时支持视频管理、视频编辑、视频增强等功能。5.3. 平台根底功能5.3.1. 实时监控实时浏览：支持多种规格画面的组合显示方式；支持中屏显示和全屏显示两种显示方式；支持主码流子码流切换；支持一机双屏同时监视。远程控制：支持前端云台或快球的旋转和自动扫描、镜头的变倍变焦、预置位的设置和启动、巡航轨迹的设定和启动；支持对摄像机的灯光、雨刷、加热器、电源、声光告警设备等开关控制；支持通过PC机键盘的上下左右按键、鼠标拖曳等方式实现云台控制。图像抓拍：支持实时监控时的图像抓拍功能；支持单X抓拍或者连续抓拍；抓拍后立即提示抓图结果并提供快捷查看功能。图像抓录：支持实时监控时的图像抓录功能，操作者可针对任意视频图像，进展临时抓录。电子放大：支持实时浏览图像时的电子放大功能，可以对某区域的图像画面进展放大，放大到整个窗口。摄像头查找：支持监控点的模糊查询，方便监控点的快速定位。对于在告警列表中的告警可以直接点击定位到预览列表树上的监控点。分组管理：可以根据实际需要，按管辖区域、巡管路线、警员编号、警员权限划分监控点位组。轮巡预案：应支持图像的自动轮巡监视功能，可设定轮巡预案，轮巡预案可对轮巡画面分割，轮巡图像通道，轮巡的码流类型，轮巡间隔时间等进展配置，支持组内轮巡、分组轮巡、组合轮巡、分时轮巡。支持手动调用轮巡；支持轮巡过程中的暂停与手动翻页功能；支持轮巡预案的导入导出功能。字符叠加：可以在监控画面上叠加所属辖区某市、某区、某派出所、监控点名称、预制点位置、日期时间、录像状态等字符和信息；可对同一个监控点针对不同预置位叠加不同的字符，可调整字符叠加的位置和字符的点阵。数字矩阵：支持实时图像硬解码或软解码输出至电视墙上显示的功能；支持轮巡预案解码输出；软解码输出支持画中画功能；支持不同图像格式解码复原显示输出。 5.3.2. 录像回放即时回放：操作者在预览画面时，发现有异常行为时，可立即回放刚刚发生的情景录像，可设置按大小保存回放数据和按时间保存回放数据；对于当前即时回放的录像数据可进展保存。常规回放：可选择回放的通道、日期和时间段、录像类型等条件检索录像，检索到相应录像片段后，可进展录像播放，不同类型的录像，会有不同的颜色区分；支持多通道同时回放；支持回放录像上电视墙等功能。分段回放：支持录像的分段回放功能，可对同一路通道的录像资料，分为几个不同的时间片段同时进展回放，方便快速的查找所要的录像段。事件回放：支持根据事件进展录像的检索，系统各类报警或者设备的输入报警发生时，会有相应的报警录像产生，事后，可以根据报警的类型和时间去快速定位录像。标签回放：支持对监控点的某段时间内录像数据添加标签，并对该段录像数据进展附加说明，并且可以对已经被标记的录像进展查询和回放。支持模糊查询录像数据标签信息，方便对重要视频信息的查找，同时支持对录像数据标签的删除功能。回放控制：录像回放时支持单画面、4画面、暂停、播放、单进、单退、快进、剪辑、抓帧、下载等操作。录像秒级定位：应具备高精度、灵活的录像搜索引擎，录像回放可准确定位到秒级。5.3.3. 综合查询告警查询：可实现对本级平台报警业务的统一查询，可按照不同报警类型，分别查找相应时间段内的报警记录；日志查询：可实现本级平台不同用户各操作日志、配置日志、设备故障日志等日志的查询，方便实现管理；工作记录查询：可实现对本级平台不同用户工作记录的查询，包括可实现对交班日志、违规日志、普通日志等。5.3.4. 信息公告平台公告：通过本级平台发布的平台公告，只要操作人员登录到本级平台就可以查看该公告内容；个人信息：通过本级平台发布的个人信息，指定的操作人员登录到本级平台后可以查看该信息内容。5.3.5. 设备管理对本级平台联网设备进展管理，同时向上级平台上传管理信息，支持设备进入联网系统时向管理平台进展注册登记并进展合法性认证，具备组织机构管理、通道分组管理等功能，支持对组织机构所辖设备资源的添加与管理，设备主要参数应能够进展远程的查询与配置，应支持设备软件的批量更新升级。5.4. 平台增强功能5.4.1. 预案管理系统支持通用预案、告警预案管理。预案包含一系列任务，各任务可以设置成严格按照顺序执行， 也可以设置成任意顺序执行。 一个任务可以定义一系列动作，比如告警联动到电视墙和客户端播放、联动到开关量输出、联动到预置位、联动发送短信、联动发送。任务可以定义为立刻执行，或者定时执行。告警预案中的任务，在满足触发条件后执行，触发条件可为告警核实为误报或核实为非误报、确认告警。5.4.2. 用户管理对本级平台所有用户的注册与注销、权限分配、身份认证等进展统一管理；支持精细化权限设定；支持用户优先级管理功能；支持自动同步功能，授权用户对系统进展设置修改后，系统将自动对全网进展更新同步。5.4.3. 权限管理对本级平台用户身份认证和角色权限进展管理，具备完善的权限管理机制和较高的安全性，严格控制视音频资源等共享资源的调用、查询权限。全省统一的权限控制可通过与公安系统的PKI系统进展对接，使用PKI数字证书的方式，进展统一登录，实现协议依据国标GB/T 28181-2011第8章和附录H的要求。5.4.4. 网络对讲应支持本级平台客户端用户之间的对讲，可对其他客户端用户启动对讲，也可以进展文字对讲。应支持本级平台用户与前端监控设备的对讲，可以对单个设备启动对讲功能，也可框选区域，启动广播对讲，实现对该框选区域下设备的语音广播功能。5.4.5. 告警处理告警显示：支持本级平台所有告警消息的接收。承受的报警信息按照接收到的时间从晚到早在列表中进展展示，同时收到多个报警信息时，能够按照警情级别优先显示。告警联动：支持多种告警联动方式，联动动作包括：弹图像、地图闪烁、声音报警、报警文字视频叠加、对讲、录像、告警图像上墙。告警处理：对于告警信息，操作人员可以输入处警信息、警情确认信息并保存，将已处理过的报警和未处理过的报警用颜色区分列出，未处理报警高亮显示。关联信息查看：报警承受消息可显示在报警信息栏中，选择有关联信息的报警消息，可查看报警信息所关联的图片或关联录像。5.4.6. 存储管理采用前端存储和平台存储相结合的分级分布式存储策略；支持对本级平台所有存储设备进展管理，对存储位置、存储时间、备份策略、整理策略等存储策略进展设置等功能。5.4.7. 告警管理支持对本级平台告警信息的统一管理功能。可对告警信息进展联动配置，并根据设置统一快速接收联网设备或系统部件发送的报警信息并给指定的客户端、存储服务器或其他接警中心。5.4.8. 日志管理可将本级平台运行情况和用户的主要操作自动生成日记，支持用户操作日志、报警日志、系统日志、监控日志以与设备历史状态日志的查询与导出功能；具备日志数据保护功能，可以设定禁止修改功能，保证数据的性。5.4.9. 时钟同步按照国标GB/T 28181-2011要求，联网系统应采用NTP协议或SIP协议进展时钟同步。各级平台均配备可以接收GPS或北斗等系统授时的NTP时间服务器，时钟精度应小于100ms。平台设备时钟同步。平台内各服务器、存储等设备应直接与平台内NTP时间服务器进展时钟同步。前端设备时钟同步。前端设备可按照国标GB/T28181-2011要求，通过信令网关服务器获取时间信息来校时；也可以采用NTP协议，直接与接入平台的NTP时间服务器进展时钟同步。平台时钟同步。需要时，上下级平台间应逐级进展时钟同步，上级时钟源作为下级时钟源的备份。5.4.10. 任务计划可将本级平台设备校时、设备状态巡检、图像质量诊断、预置位调用、设备重启、日志删除等周期性的工作制订成任务计划，系统按照制订的任务计划自动执行，而无需人工干预，应支持对制订的任务计划进展添加、删除、编辑、修改等维护工作。6. 系统特色6.1. 水平解析度高，实现图像高清晰为保障图像质量的高清晰度，摄像机获取到清晰可用的图像质量，未来几年内仍不淘汰，本次设计的摄像机视频解析度高达1080P。6.2. 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