【安防知识网】

　　推荐阅读：城市安全视频监控管理平台解决方案设计（上）

　　系统总体设计

　　设计思路

　　系统设计需要实现“大容量、多画面处理、实时录像和回放、联网远程监控”的目标，需要便于以后系统用户的安装、操作和今后的维护便利。

　　系统设计应该考虑各种兼容要求和扩容要求：包括监控点后期扩容、系统规模扩容、临时授权用户远程监控等各种可能扩容方式下对现有网络的兼容和便利性，设计的系统能够满足兼容和平滑扩展的要求。

　　系统设计需要对网络传输路由具有良好的适应性，根据网络资源的情况，在不同的网络带宽下可以灵活设置编码格式，获得不同的图像质量。

　　基于开放性考虑的原因，系统软件全部采用通用的主流标准，如系统采用标准的TCP/IP协议、接口标准通用等，以便于与其它各个标准子系统的集成。

　　系统考虑了操作冗余、数据安全和远程鉴权等技术手段，保障系统安全运行和不受外部入侵，完善的身份认证能力，保证系统稳定运行。

　　在技术性价比上，方案采取实用的原则，不追求高端设备的堆砌，而是本着实用的原则进行了科学的配置建议，以求达到最大的技术性价比。

　　数字网络综合监控系统的关键设备是视频服务器和平台化监控系统软件。视频服务器采用嵌入式实时多任务操作系统。摄像机送来的视频信号在网络视频服务器数字化后由高效压缩芯片压缩，通过内部总线送到网络接口发送到网络上，网络上用户可以直接在PC机上通过监控客户端软件观看视频服务器传送过来的摄像机所拍摄的图像，还可以控制摄像机镜头和云台的动作或对系统进行配置操作。

　　由于视频服务器可以直接连入局域网，达到即插即用，省掉多种复杂的电缆，安装方便(仅需设置一个IP地址)，用户也无需安装任何硬件设备，仅通过PC机用浏览器即可观看。[nextpage]

　　总体框架

　　在本方案的设计中，所有的视频的传输、切换主要是由网络视频服务器及综合管理软件来完成。视频服务器支持单路D1的画质，能清晰的显示监控画面的图像信息，满足系统的严格要求。

　　网络视频监控系统管理现主要分为一级管理，下设一个视频监控中心，所有的前端监控源通过网络全部接入到监控中心的视频管理服务器上进行统一的管理。考虑到未来整个行业的联网，系统还需要提供能与上级部门连接及系统扩容的接口，系统结构如图1。

图1  系统结构图

点击查看大图

　　框架结构

　　软件系统是一套采用现代计算机网络技术及多媒体信息压缩、解压技术实现的数字图形监控系统。该系统监控的视频、音频、告警、控制信号可传至网络内的每一个节点，用户可以利用计算机网络在不同地点同时监视、控制远程某一或某些场所，同时具有动态感知、视频存储、告警管理等功能，如图2。

图2  框架结构图   [nextpage]

　　分布式服务器集群架构

　　随着数字网络监控系统规模的快速发展，客户对系统访问的响应时间、监控图像质量以及所提供服务的可靠性、即时性等要求也越来越高，使得以单台服务器来支撑整个网络监控系统的方式已无法满足客户需求，取而代之的是一组服务器群。

　　在网络监控系统中，我们提出并运用了先进的MAXROUTER负载均衡算法(对个别服务器配置最大连接数阀值或加权值)以及基于实际响应时间的智能流量分配算法，在性能不同的服务器之间进行负载平衡，充分利用服务器群中的每一台服务器，保护用户投资。

　　多级组网

　　可按多级组网的方式，形成大规模的监控网络，高一级的监控中心能管理和监控低一级监控中心的运行。组网经济，基于TCP/IP网络构建，利用宽带资源或客户原有资源，成本低。

　　扩展性

　　可与其它标准接口的设备配套使用。系统接供OCX控件和DLL动态库，可与其它信息管理系统集成。用户可根据业务需要随时增加前端监控点的数量。系统应该是一个开放的、通用的视音频处理平台，可制定相定的功能模块。

　　先进稳定的C/S结构

　　系统主干框架采用C/S结构，结构严密，系统稳定，且高度保密，适合专业部门使用。在C/S结构下，系统有严格的用户身份认证机制，对用户的合法性及权限有严密的控制。系统内，客户端与服务器之间有专有的通讯协议，可防止窃听和复制，从而达到系统的整体安全和保密效果。另外从总体系统安全性上考虑，由于B/S结构是建立在浏览器基础上的，功能上就受到浏览器本身功能的限制，如浏览器不支持直接写屏，很多时候会造成系统显示的不必要延时等。而且目前网络上的绝大多数病毒是针对浏览器的，所以导致整个监控系统易受到攻击，给日常工作带来不必要的麻烦。因此，建议采用专业的C/S结构。

　　考虑到部门领导或某种场合下使用的方便性，系统应该配置专门的插件，用户可通过浏览器访问系统的服务器，后台自动安装该插件后，用户即可方便使用该系统的全部功能，使用效果上和B/S几乎没有差别。但需要说明的是，其后台运行模式依然是专业的C/S结构。[nextpage]

　　数据传输技术

　　TCP/IP网络协议是目前最流行也是最稳定的网络协议，视频监控系统应该在TCP/IP网络协议之上开发专用通讯层，针对图像数据的混合传输做优化处理，以适合多点视频和数据的并发传输，降低系统资源的占用率。该通讯层支持多种TCP/IP协议的传输，包括TCP、UDP、RTP和组播等，具体数据传输路线结构如图3所示。

图3  信号传输线路图

点击查看大图

　　数据存储、处理、分析技术

　　为了对告警数据进行分析处理，建议综合管理系统使用Microsoft公司的SQL Server数据库系统，以实现数据库的分布存储和访问，有效地降低系统负担，提高系统的稳定性。同时，系统支持对数据的多种查询和分析方式。

　　系统该应该提供各类数据库，如告警数据库、历史统计值数据库、系统事件数据库，从而为整体数据的存储、处理及分析提供强有力的依据。

　　系统采用文件传输协议进行录像文件的传输，防止外来入侵对文件系统的破坏和由于录像文件过大而带来的不稳定性。

　　分布设计

　　监控前端

　　视频编码器选用网络视频编码器进行视频传输，将前端摄像机的视频、音频信号直接输入到编码器完成模拟信号数字化，然后通过网络将数字化后的信号传到监控中心。

　　根据前端监控源所处的物理环境，摄像机须根据现场具体情况选择防尘、防雨、云台控制等类型的机型。[nextpage]

　　视频监控中心

　　中心放置数台管理服务器、存储设备、客户端电脑、解码器、电视墙等。视频管理服务器通过安装视频监控服务器端软件，对前端各监控点的摄像头等设备进行远程控制与管理。服务器将接收到编码器的视频流进行转发并实时录像。解码器可以将数字化的视频信号解码成模拟信号在电视墙上显示。管理人员可利用位于网络中的PC机，通过安装客户端软件和配给的相应权限进行实时浏览和管理整个监控系统。客户端可以根据具体情况增加，只要PC与本网络相连即可，中心则无须增加任何设备。若监控点发生问题，值班人员及时通知事发地点的值班人员或亲自处理，系统架构图如图4。

图4  监控中心系统架构图

点击查看大图

　　网络视频监控系统对部分前端视频的存储需要达到30天以上，因此选择磁盘阵列保证系统的存储需求，硬盘容量需要根据服务器所管理的点位数量和图像的画质等参数而定。

　　软件设计

　　软件的设计需要从全天候全方位的画面监视、图像远程调节、音视频存储、日志信息查询、图像联网等方面进行考虑。

　　·监视功能：根据监控点的实际情况，提供全天候及全方位的画面监视功能。通过实时观测手段进行图像查看，采用全天候、多方位、固定、移动等方式对监看目标进行实时、直观、清晰的监视，全天24小时均可在监控中心、监控室观察到前端现场的实时监看画面。监视界面分为16、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、单画面显示，可通过轮询选择对所有的镜头进行分时段的浏览;

　　·图像远程调节：系统通过矩阵的控制功能来操作前端活动云台的运动方向，摄像机的焦距及景深来达到最佳的监控效果;

　　·音视频存储功能：可以通过录像计划对音视频信息进行记录，可采用硬盘、磁盘阵列多种存储介质，有本地和远程两种存储方式;

　　·日志信息查询：通过查询此日志了解与分析系统运行情况;

　　·图像传输功能：利用网络视频服务器压缩编码后，将模拟音、视信号转换成数字信号通过以太网络把数据传送到远程用户，实现网络内计算机的远程观看;

　　·图像联网功能：各级目录管理中心内安装各分级远程网络视频监控系统，在实时观看的同时还可调用远程目录管理中心的录像资料。相关部门领导也可通过中心的内部网络随时随地监看或调用各级目录管理中心的图像，使本系统更好地为化工系统服务。