视频监控解决方案

.视频监控解决方案1、系统概述：视频图像系统分为二部分：一部分是为运营服务的闭路电视监视系统，另一部分为施工阶段服务的视频监控系统。系统建成之后，每个出入口都装有监控摄像机，任一出入进出都会被摄像机从正面拍摄到。人流较大的地方都安装有一体化高速球机，以便能够掌握整个情况。施工范围内一些偏僻的角落也都安装摄像机，以防不法分子有机可乘。施工范围内也有规律地安装若干摄像机，使得施工管理人员能够及时了解到内部情况，人员流量等。也能直接从监控画面了解当前的施工现场情况。由此可见，施工现场的摄像机从正面拍摄到多次，每个出入口经过人员在监控画面中出现多次。所以任何违法分子在施工现场都会被实时地监视。1.1闭路电视监控系统 闭路电视监视系统是施工现场维护和保证安全的重要手段。它能够为控制中心的调度员、管理值班员、相关管理人员等提供有安全运行、防灾救灾、应急疏导以及社会治安等方面的视觉信息，由控制中心监视和现场管理监视两大部分构成。采用中心远程监控和本地监控方式，组成完整的两级监视网络。用户可在任何一个点根据授权访问实时图像和历史图像。各视频信号，除中心监视外，可通过视频数字编码器编码后送至其他的以太网交换机及传输设备，控制中心接收并进行相应解码处理后，送入控制中心视频显示设备。图像摄取范围为每个的监控中段、无人值守机房、 变电所变压器室及10KV开关柜室等处，还应覆盖出入口、垂直电梯口及轿厢等；其他图像摄取范围为信号楼的重要楼层（临时控制中心调度室、段/场控制室）、出入口、岔道口、停车库、及重要公共区域等。1.2系统组成 系统组成应简单、易扩容、易升级、易维护；在瞬间电源倒换时不死机；设备及板卡允许带电热插拔；监控操作程序应尽可能的简便，监控界面图形化；系统的网管功能应强大、可对施工现场电视设备进行遥控开关机；设置数字录像设备，施工区域内全部图像进行录制并保存；中心等部门可任意调看全线任意画面。1.3.1视频信号流向 前端视频信号先进入视频均衡器，视频信号经均衡器补偿调节后进入视频分配器进行分配，视频分配器附带有字符叠加功能，经过视频分配器分配后的二组视频信号分别进入视频矩阵和硬盘录像机。硬盘录像机的一路输出也进入矩阵，以便矩阵能切换硬盘录像机回放的视频信号。在施工区域的控室、警务室和维修机房各设置一台操作键盘，分别接入矩阵的RS232口，各台键盘具有不同级别的操作权限。1.3.2控制中心 控制中心和施工现场之间建有视频监控专用的以太网络，每个监控站点的矩阵通过八台视频编码器上传八路图像，控制中心的八台视频解码器解出前端矩阵的八路图像后输入到控制中心矩阵。控制中心和各车站的矩阵也通过以太网进行联网，各自有不同的IP地址。控制中心的键盘不直接接入中心控制矩阵，而是直接接入以太网。控制信号由键盘发向控制管理服务器，管理服务器经过译码之后判断键盘的权限级别，然后转发相应控制命令，再控制各车站和控制中心的矩阵及编解码器进行图像切换选择和实现各站球机的PTZ控制。控制和权限设置，控制中心的操作人员通过直接挂于以太网内的键盘对各站的视频进行选取及控制，控制流程及权限由网络内的一台控制管理服务器进行统一管理。中心操作人员在选取某视频工作站的视频时，先发码给管理服务器，管理服务器判别权限，然后发命令给相应车站的视频矩阵切换相应的视频信号至某视频编码器，同时让控制中心相应的视频解码器对被选通的编码器的视频信号进行解码，解码器解出的图像进入控制中心矩阵。控制管理服务器同时发命令至控制中心矩阵，把解码器上传的那路图像输出至某个监视器。对球机的控制信号也由该管理服务器进行判别，和其它键盘（包括其它网络内键盘和站点内键盘）进行权限比对，以判别该键盘是否可操作指定的快球，最后由管理服务器把控制命令发至站内矩阵。 本系统的权限划分非常明确，按照设计要求，任何一个键盘相对于任何一个摄像机都可以设置多个等级的权限。也就是说，同一个键盘对于不同的摄像机可以有不同的操作权限。现场内的摄像机分为两个部分，一部分是控制中心专用的球机，通常出入口等地方，控制级别上需要中心级别优先；另一部分是施工现场的球机，主要用于观测现场的工作情况及人流情况，控制级别上需要控制中心优先。因此，整个系统里的控制权限是一个交叉的权限网络，控制级别的高低依次为控制中心、监控点和监控键盘。要达到上述权限的完美划分，本系统主要通过三方面实现：1、施工区域内键盘权限划分。根据项目特殊要求，由中心矩阵对控制键盘控制设定权限，可以设置有20个不同等级的操作权限。2、控制管理服务器的引入来判别控制权限以上只对区域内键盘的权限控制设置，而对于控制中心矩阵处的不同键盘，因为跨过了施工区域内矩阵，所以在下级矩阵里无法对中心矩阵处键盘的权限高低进行明确判别。于是系统使用控制管理服务器来判别控制中心不同键盘对于前端车站摄像机的操作权限。控制中心所有键盘改为通过IP发码给管理服务器，管理服务器通过识别键盘IP来判断此键盘对于不同摄像机的操作权限，判别完成之后再把键盘的控制指令发送至控制矩阵（相应的设备）进行执行。1.3.3矩阵当前键盘控制权限上传 管理服务器可以很方便地比对不同IP键盘之间的权限，但却比较难比较IP键盘和各区域内键盘之间的权限。因此，管理服务器要获取各个地铁车站键盘的数据。于是，各控制键盘一旦控制了本区域内某个前端快球，矩阵都会通过IP及时把当前键盘对于当前球机的操控权限上传给中心管理服务器，管理服务器收到矩阵上传的数据后在数据库中备份，必要时再取出数据进行权限比对。1.4系统站点 本工程共XX个站点，其图像的摄取范围为每个施工界面、出入口等处，还应覆盖通道、监控室等。2、系统功能2.1摄像范围控制选择功能1)中心监控室、环控（防灾）调度员可以通过控制键盘及监视器，遥控全线任意站点任何一台球形一体化摄像机云台的转动以及对变焦镜头的调节，所有云台摄像机的预置位应以图形方式设置，并可编写和修改。还能以各种程序进行循环显示或手动选择在彩色监视器上显示任意一个画面。2)在中心未占用时，各管理站点值班员可以通过设置在本区域内的控制键盘和综合监控系统终端遥控本站任意一台球形一体化摄像机云台的转动以及对变焦镜头调节，还能以各种程序进行循环显示或手动选择在监视器上显示单画面或4画面。车站监视器能显示中心控制的球形一体化摄像机云台的情况。工作站点方只有在高级优先控制释放本站云台后，才可对该路云台进行操作。3)对工作区域内的云台控制可满足使用软件和键盘两种形式，当云台被占用时各操作员处（包括中心）应该做出显示（直接在软件上显示出高优先级操作人员名称）。2.2监视功能1)中心值班员可监视工作范围内、出入口、等处情况，可以进行循环显示或手动选择显示单画面或4画面。由控制键盘或综合监控系统控制终端进行视频控制。2)中心管理员可监视全线各站点情况。可对各个站点所有摄像机摄取的画面进行选择多程序循环监视。以各种程序进行循环显示或手动选择预置位，观看任意车站的任意图像或同时观看同一幅图像。各运行列车内监视图像信号经传输系统传送到运营中心，经1000M以太网接口与CCTV系统连接，中心操作员可监视全线情况，观看任意施工现场的任意图像或同时观看同一幅图像。环控（防灾）调度员还应能将各站点的图像任意地切换到调度大厅8个显示大屏上。2.3字符叠加及视频分配功能1)每台摄像机的图像都应在叠加汉字后进入视频矩阵。字符的内容包括各施工现场名、摄像机位置等。字符叠加应由软件完成，实现方式应简单快捷。2)每台摄像机的图像均进入视频分配器，视频分配器按48路输入配置，每路1入6出。视频分配器应具有补偿远端视频信号传输损耗的能力。2.4数字录像存储功能1)应具备进行实时动态录像存储功能。2)数字监控录像存储设备应具有接收统一时间校准的功能，以便对输入的所有图像录制时间进行校准。3)各站点配置的本地网络视频存储设备（简称NVR）至少提供2个千兆网络接口，提供的存储容量性能应能满足本站全部视频存储30天（按24个小时/天）以上的能力，提供电源冗余保护，支持RAID0、RAID1、RAID5的盘阵组合，可提供至少一块磁盘损害不影响视频的正常存储及不丢失盘阵中的已存储图像的能力。4)支持在线的对损坏磁盘的更换，支持通过增加硬盘数量、硬盘容量来扩展存储空间的能力，支持IP SAN的存储技术，可提供通过编程自动实现循环减帧操作的方式节约有限的磁盘空间、延长图像的存储时间。可依据事先的报警处理配置，按需的自动实现事件全程的存储记录，以及提供事件预存储，支持离线DVD-R/W图像刻录和网络转存。5)视频的存储可通过预先的配置，自动或手动实现。可支持对每一路存储视频不同要求（编码技术、清晰度、码流大小、帧率等）的单独配置。全网任意有操作权限的用户（无论是本地用户还是远程用户）均可进行存储视频的本地检索，对于用户发出的模糊条件（若是完全条件的检索，应只会激活符合条件的那台NVR）的视频检索指令，全线的每一套NVR均同时执行本机存储视频的检索，实现全分布式视频存储的查询、检索服务，可保证在最短时间内，返回给用户最详尽的查询结果。6)存储的图像可在运营中心经进行网络回放、刻录，能按录像的时间、日期范围、站名和摄像机位置进行分类图像检索，回放速度可调（以一帧/秒二十五帧/秒可调速度回放，清楚地监视图像变化的每一个细节）。7)存储单元采用19”机架式的硬盘录像机，提供满足需求的存储容量。8)根据警报即时查看事件；有复查追踪功能，能够跟踪用户系统管理活动。9)用于PTZ键盘操控的直观界面；基于SNMP的事件通知功能。2.5录像回放功能1)中心的总调度应能调看任意监控点的任意一幅视频录像，应能对所回放的录像进行光盘刻录复制。2)值班员能回放本站任一路图像的录像资料。3)在不影响正常视频存储的条件下，同时满足全网对所存储视频的检索、回放。4)输出设备在视频的回放过程中，视频显示端的解码设备（无论是硬件解码器还是解压缩软件）均可检测该路数字视频的相关编码参数（采用的编码技术、帧率），自动匹配相应的解码参数，使图像得以正常的被解码输出。2.6优先级设置功能系统具有优先级设置功能，优先级的级别应足够多且其设置应灵活、可调，云台摄像机控制的优先级配置暂定如下（每个优先级可实现时间可调的自动驻留）：第一级：监控中心调度员；第二级：监控点安全员；优先级应可扩展，不同调度员优先级应可在运营中心通过软件调整，调整方式应灵活快捷，所有云台的优先级均可灵活设置，可根据不同用户需求设置不同优先级。2.7网管功能电视监视系统设置网管系统，可对电视监视系统设备进行参数设置、编程及故障告警等综合管理。对系统设备的运行情况进行综合的监视与管理，应能对系统数据及配置作及时的修改。2.7.1故障管理1)能识别系统故障,并能对设备发生的故障进行定位及迅速查询；2)能报告所有告警信号及其记录的细节；3)具有告警过滤和遮蔽功能（不应产生误告警）；2.7.2系统管理功能1)应能利用软件菜单对系统设备进行报警参数、报警门限数值的设置和修改，每个前端视频设备的故障报警、设备输出参数应在该操作平台上通过点击屏幕即可看到。2)可以与其选用的切换矩阵控制设备配套使用。3)所有视频切换及系统各控制功能均应在该操作平台上点击屏幕或屏幕上的预置位即可实现。其模拟实际线路和区域内摄像机位置的图像标识及分层点击区域内摄像机的操作方式均可使操作和控制过程简化。4)应能自动适应光线变化不产生误报警。5)本系统还应能实现以下基本功能： 远程的开机和关机；与多个传输厂家的协议兼容；适应各种传输模式，包括共线和点对点传输。2.8系统其他功能1)系统矩阵为全交叉切换方式，每路输出互不干扰，输出既可以选择完全不同的摄像机的图像，也可以显示来自同一摄像机的图像，显示效果不受影响。2)在监视器上显示四画面的切换控制，应在相应的操作终端的操作界面上完成，四画面处理器应安装在通信设备室内。3)系统扩展功能系统应具有扩展功能，扩展时要求不影响既有设备的使用，较少增加硬件设备，软件基本不变。4)时钟同步功能本系统在运营中心应能接收时钟系统中心母钟提供的标准时间信息，校准本系统内所有需要时间信息的设备。系统供电及接地要求5)中心、各站点通信机房提供UPS电源一路。电源分路由本系统在机柜设分路盘，电视监视系统的站点设备包括室外设备如摄像机的电源均引自车站通信设备机房的电视监视机柜。3、设备选型需求分析3.1摄像机 其中前端摄像机地下以彩色黑白转换540线为主，地面和高架站以彩色黑白转换540线为主，半球摄像机受安装位置的影响，一般使用防暴型。快球要求采用防护等级到达IP67的设备。摄像机都要求支持宽动态，高清晰度，尤其是在地面和高架光线变化较大的地方。在前端摄像机方面就目前情况，一般设置64128台摄像机，其中快球摄像机1020台，固定枪型摄像机和防暴半球摄像机各3050台，采用分布式架构，设置视频矩阵、网络录像储存设备、视频编码设备等。3.2存储设备 储存设备（简称NVR）要求至少提供2个千兆网络接口，提供的存储容量、IO性能应能满足本站全部视频存储30天（按24个小时/天，图像分辨率为D1，码流不低于2M）及支持5个客户端同时访问的能力。并提供电源冗余保护，支持RAID0、RAID1、RAID5的盘阵组合，可提供至少一块磁盘损害不影响视频的正常存储及不丢失盘阵中的已存储图像的能力，支持在线的对损坏磁盘的更换，支持通过增加硬盘数量、硬盘容量来扩展存储空间的能力，在必要情况下，可提供通过编程自动实现减帧操作的方式节约有限的磁盘空间、延长图像的存储时间。3.3视频编解码设备视频编解码设备以两种格式，MPEG-2和MPEG-4格式一体机为主。传输和录像采用不同格式，缓解了机柜内设备配线多，设备多的麻烦。视频编解码设备要求视频同时编制MPEG-2和MPEG-4格式，MPEG-2的格式用于实时视频传输，MPEG-4的格式用于录像，还要支持音频输入；系统延时：图像的一次编解码延时300ms；从任意用户发出指令到图像按照要求移动的整体时延500ms；自控制动作发生到新图像出现整体时延 1s；录像数据可添加指纹信息（WATERMARKING）防止录像数据被非法篡改，录像查询工具能够检查录像数据的安全信息，如果发现文件被篡改能够向用户发出提示信息。3.4产品大多以国际品牌为主在轨道交通的视频图像系统中使用的都是中高端的国际知名品牌设备，以北京为例，前端固定枪型摄像机和防暴半球摄像机基本以SONY品牌为主，快球摄像机和视频矩阵基本以PELCO为主，网络录像储存设备以HP的为主，视频编码设备以进口品牌为主，其中在五号线公安图像监控系统、八通线公安图像监控系统、机场线运营闭路电视监视系统、机场线公安图像监控系统中使用的是以色列NICE编码器。这样的设备配置是与轨道交通的特点密不可分的，轨道交通视频图像系统建设周期长（一般从招投标到竣工需要23年）、建设初期现场环境恶劣（无正式电源、电压不够、灰尘大、潮湿等）、正式运营后设备不允许断电，检修需要在停运后（1：004：00）由于这样的工程特点就要求设备必须有极高的可靠性，通过使用高端品牌和高端成熟设备或有轨道交通开通案例的设备无疑是最好的选择。而国产设备产品质量参差不齐，技术指标虚高是导致在轨道交通中应用少的直接原因。3.5.1视频分析在地铁中的应用地铁运营于相对狭小封闭的地下空间内，人员密集，属于易受攻击与破坏的敏感区域，因此有效保卫地铁的安全是公安图像监控系统的重要任务。随着站台摄像机的不断增加，如果仅凭值班员的主动监视去发现问题，则很不现实。视频分析系统将操作员从以前的盲目监视转化为现在的自动侦测、主动报警，从而大幅度的提高了安全防范能力。目前北京所有在建线和已建线的公安视频监控工程中，每个车站均配备了四路视频分析系统。主要进行了以下应用：在站台或站厅设置可疑物品分析，可以向民警及时发出可疑物品的报警；在工作区域设置入侵的视频分析，对乘客非法闯入工作区范围进行报警，该方式还可以与门禁系统进行联动，对防尾随入侵进行报警；在通道设置安全性的视频分析，主要是在厕所通道和出入口通道以及换乘通道，最近在地铁的厕所通道经常发生胁迫等暴力行为，视频分析系统可以在该类地区设置如下比较规则：对有人长时间在通道逗留进行报警，对有人在通道剧烈活动进行报警；对设定区域内人流过多视频分析应用，可以设置自动探测高人流量/排队人龙及报警或在设定的区域内人流过多自动报警，可以提早对潜在危险地区报警，更有效调配安保人员。目前，地铁新建线路中均已考虑视频分析系统，同时既有线也在陆续增加视频分析。随着系统的日趋完善，价格的下降，每站的视频分析路数将会由原有的每站4路增加为多路，甚至每路。3.5.2双编解码器的应用 在以往其他领域的视频图像监控系统中都是采用单一的编码方式，如MJPEG或MPEG-2进行图像传输，另外再单独设置硬盘录像机（DVR）进行图像存储，这种方式存在以下缺陷：硬盘录像机的录像调用极不方便，不能支持多用户或多网络的调用；硬盘录像机的图像清晰度没有编码器高；硬盘录像机没有编码器的可靠性高；硬盘录像机的储存容量有限不易扩容；编码器和硬盘录像机是两套独立系统，不利于系统的整体维护。基于上述原因，在轨道交通视频图像系统中，使用了双编码技术的编码器，在以往的视频编解码设备中，只能编制MPEG-2或MPEG-4的一种格式，但码流可以调整。 MPEG-2：清晰度好但数据量较大，不便于储存和在带宽较小的网络中传输； MPEG-4：数据量较小但图像清晰度较差，不利于大屏幕显示。采用双编码技术的编码器，可以同时编制二种码流，一种是MPEG-2码流，用于视频传输和显示；另一种是MPEG-4码流，用于视频储存，二种码流的图像分辨率均可设置为D1。以往工程中需要安装2套编解码器，才能解决传输和存储的问题，现在使用一台编码器就可以完成。地铁的传输骨干带宽都在2.5G或10G，网络带宽足够MPEG-2视频码流的传输，所以该设备最适合地铁图像监控方式。3.5.3网管系统的应用 首先安防系统是一个包括众多子系统组成的完整系统，不同系统、不同专业需要实现各种通讯及联动，视频图像系统并不是一个完全孤立的系统。所以需要一套网管来对系统进行管理，网管系统是非常复杂的，涉及众多设备、众多不同专业，例如需要配合专网集中告警平台、时钟系统，管理运营专网的视频图像系统全部设备。系统详细功能如下：3.5.3.1故障管理功能 负责对全网络系统内的设备实现故障告警等综合管理。识别系统故障，能对系统设备发生的故障进行定位。能报告所有告警信号及其记录的细节，具有告警过滤和遮蔽功能。3.5.3.2电源功能管理 定时电源开关机和电源的远程控制。3.5.3.3时钟同步信号输入 在控制中心将标准时钟信号接入网络管理服务器，网络管理服务器将随时接收标准时钟的校准；通过网管通讯，将标准时钟信号送入车站各个相应的设备，从而实现了全线的统一开关机的时钟效准，以及摄像机叠加标准时间和录像记录时间准确的要求。3.5.3.4综合告警系统的输出 当本系统发生故障告警后，本系统的网络管理服务器通过以太网使用与传输网管平台建立的协议将故障信息发送给综合告警系统；故障解除后将解除信息发送给综合告警系统。3.5.3.5设备的配置功能 强大的设备配置管理功能，可使用户利用图形化的界面、各种菜单，直观方便的对系统进行快速简单的设置，直观的以按钮、图像标识、地形图等表现形式，使操作和控制过程简化。将摄像机、矩阵、四画面、控制键盘、控制终端、编解码器、视频存储服务器统一到网络管理服务器来进行管理，可以对单个设备进行参数设置、视频连接设置、远程重启设备等等，这些工作都可以在这里完成，而不需要到前端进行设置，是管理设备非常好的工具。3.5.3.6安全管理 用户管理采用权限分级控制。权限将根据功能划分来定义（如进入和退出监控软件、修改口令、连接远端、控制远程摄像机和云台、控制远程受控端监控终端的输出设置图像自动切换的方式和时间等权限）。定义用户组（如超级管理员、普通管理员、一般操作员等）。用户密码将进行加密。3.5.3.7性能管理 控制中心网管终端内可以监视和控制网络运行参数；在网管终端内运行的软件可以和其它系统进行连接，并利用在网管终端内的统计报表功能产生相应的系统数据。通过相应的系统优化，网络管理人员可利用此工具保证和优化服务质量。3.5.4冗余技术的应用 轨道交通视频图像系统不同于其他行业的安防系统，轨道交通的视频图像系统要求有更高的可靠性和抗打击能力，这就要求要从多个方面进行冗余设计，使系统在任何情况下都可能发挥其应有作用。具体使用了以下技术：系统级的冗余设计（数字+模拟的设计）、网络冗余设计、软件平台冗余设计（双机热备）、储存系统的冗余设计。拓扑图：.