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数字和模拟混合监控系统解决方案模板

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2020年4月19日
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数字和模拟混合监控系统解决方案

　　一、概述

　　随着社会主义市场经济的发展，社会各行业在实际应用中对安全防范行业提出了更高的要求。而数字网络监控技术作为一种行之有效的安防和自动化管理,已被各个行业安防监控系统所广泛采用。它一方面使单位管理部门能获取各个重要场所内的情况、安全防范，产生的大量实时信息，更有利于加强对单位的安全的管理；另一方面又可提高工作效率,达到现代化网络的管理水平。

　　安装数字网络监控系统，能大大减少不必要的人力、物力，实时高度监控可视区域，做到控制现场人员的实际运作现状，实时快速的反映所发生的一切事物，便于及时应付处理突发变故事件等；达到安全防范和安全管理的宏观动态监控、微观取证的目的。

　　根据“数字式网络视频监控”系统项目和需求部门的设计规范要求，结合我公司从事保安监控系统工程设计经验，遵循技术的先进性、系统的扩展性、整体设计的实效性和高性能价格比。在系统的设计中，强调设计的综合管理及操作性能，力求系统操作简便、实用和直观性。

　　系统设计强调中心监控的综合管理和操作性能，力求系统操作简便直观。一方面激活内部配置管理，利用现代计算机技术和网络技术加强过程控制，以提高管理的水平；另一方面需要使有关部门在事后获取相关录像记录,提供有效现场证据和线索，在事前，事中、事后进行全面防范。

　　二、设计原则

　　1、基本情况介绍

　　监控中心需对各监控点进行视频监控并实现视频信息录像。由内部局域网传输，组建这样的系统，根据我们对监控行业的了解和丰富的工程经验，认为其需求主要体现在以下几个方面：

　　⑴视频监控覆盖到全区的各通道或重要区域，对其进行24小时实时高清视频监控及录像，特殊区域还能够进行实时音视频同步监控；

　　⑵在监控中心能够远程控制各个监控点的摄像机云台，实现变焦、变光圈、聚焦的控制，达到更大范围、更佳效果的监控；

　　⑶在监控中心能够实时接收前端传统报警装置传送的报警信息；

　　⑷在监控中心的网络计算机上能够集中存储，数据更安全、可靠：

　　⑸具备完善的安全级别控制，实现完善的安全策略管理；系统设置不同管理级别，针对级别进行管理权限的限制；

　　2、方案设计原则

　　根据项目的要求和国家有关法规的要求，我们经过认真研究、分析设计本系统方案。该系统具有性能先进、质量可靠、经济实用等特点，而且该系统具有方便扩展、与其它信息系统实现无缝连接的能力。为实现安防系统的可视化管理奠定了基础。

　　依据、参考的相关规范包括：

　　《工业电视系统工程设计规范》GBJll5—87

　　《远动设备终端通用技术条件》GB/T16435-1996

　　《中华人民共和国安全行业管理规范》

　　《软件工程国家标准》

　　《中国电气安装工程施工及验收规范》

　　《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94

　　《安全检查防范系统通用图形符号》GA/T74-94

　　《社会公共场所安全防范工种设计规范》

　　《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92

　　公安部、公安厅技防办有关文件规定。

　　《中华人民共和国公共行业标准》(GA/T70-94)

　　《安全防范工程程序与要求》(GA/T75-94)

　　《电气装置安装工程施工及验收规范》(BGJ232.90.92)

　　《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB50198-94)

　　《民用工业建筑电气设计规范》(GJT16-92)

　　《电视系统视频指标》(CCTRRECOMMENDATION472-3)

　　2.1、标准化

　　网络视频监控系统就是要实现在网络系统上的图像传输和共享。本系统采用的产品均遵循网络协议和传输标准的要求。

　　2.2、可扩展性

　　⑴由于用户以后的需求会不断发展，监控数量将随之扩大，只要增加前端设备和升级软件不用添加其它附加设备，以保证用户的投资。

　　⑵为了适宜未来系统扩展的要求，系统在满足现有功能的基础上预留足够的设备容纳性以便系统扩充之用。系统中控制部件(软、硬件)采用集中式结构、嵌入式等技术措施，能够方便灵活的进行扩充，充分保证系统在将来的适应性。

　　⑶灵活的组网方式，方便被监控点的增加。

　　⑷多个视频监控系统能够作为子系统组成更大的视频监控系统，可按多级组网的方式，形成大规模的监控网络，高一级监控中心能管理和监控低一级监控中心的运行。

　　2.3、易用性

　　⑴软件使用界面良好，用户安装相应软件(客户端控件)后就可进行实现监控，完全智能控制，不用单独设置。

　　⑵系统能够很方便进行升级，保证用户投资。系统采用的程序，包括：服务器程序和客户端程序，均为客户提供升级服务。

　　⑶可调节图像质量与带宽占用，系统采用H.264硬件编解码，能够根据用户需求调节帧数、分辨率、图像质量等。带宽和码流，支持64K-4096Kbps的传输码率

　　⑷多种图像浏览方式，包括单画面、四画面、九画面、十六画面、二十五画面、三十六画面多种浏览方式。

　　⑸系统建立基于B/S架构(即WEB)的组网技术，能够方便灵活的使用。

　　2.4、可靠性

　　⑴具有设计独到的视频流量管理功能，保证网络通畅。

　　⑵实行操作权限管理，保证统一、规范管理。

　　⑶系统具有自诊断功能。

　　⑷系统设备的平均无故障工作时间MTBF>10000小时。

　　⑸分布式由于每一个设备均以分散的方式安装于远端的摄像机端，即使单个设备发生了故障也仅仅是影响到这个设备，而不至于影响整个系统

　　2.5、完善性

　　⑴具有强大的视频、音频和数据告警功能：

　　当某台摄像机发生移动侦测报警时，系统可实时启动录像，或驱动云台前往预置位实时监视；

　　当发生报警时，能把联动报警的信号进行接入，识别报警。

　　⑵功能完善的录像管理体系：

　　系统可选用手动、移动侦测、报警、定时录像四种录像方式；提供指定周期的滚动删除功能，有效防止存储空间耗尽。同时可提供分布式网络存储或中心集中存储功能；

　　⑶系统具备完善的控制功能：

　　系统设权限管理，对不同级别的用户给予不同的权限，有效防止越权操作；

　　2.6、良好的硬件平台

　　系统硬件平台为嵌入式设计，高实现高度一体化、高度工程化，便于施工、安装、调试。

　　2.7、良好的软件平台

　　系统的软件操作简便、模块化结构，能应用于Windows /NT/XP/Windows 等操作系统。

　　三、系统设计

　　1、设计思路

　　1.1、需求分析

　　监控中心“网络视频监控”系统项目统一规划、统一管理的基础上，中心内部网络传输介质，采用局域网来实现，要求达到统一的监控，对各重要区域进行实施24小时实时视频监控。作到集中监控、集中存储，能够在内部网络铺盖的任何地点查看、控制任何一个监控点，随意调用监控画面，要求画面清晰连贯。监控中心实时监看重要监控点；

　　1.2、技术分析

　　1.2.1IP网络监控系统解决方案

　　数字视频监控系统是一种以LAN/WAN等多种网络组成方式，构成具有高质量的、动态图像实时的监控系统，它是大型的、分散的地理区域监控网络系统的技术基础。

　　数字视频监控系统是完全基于计算机，以其为核心、结合安防监控的实际要求以及多年来不断完善的安防理论和经验，运用最新的数字视频技术、现场总线技术、网络通信技术建立的一套软硬件相结合、崭新的、完整的安防系统，优化了内部结构，减少了不必要的环节，提高整体性能和反应速度，满足新技术不断发展的需要，并能向用户提供全面的增值服务。

　　⑴IP网络监控系统的稳定性

　　IP网络监控系统是建立在计算机和网络基础上的监控系统。工业标准的计算机是大工业生产的产物，经过了全方位的质量检测，符合国际标准，同时也经过了国际安全及质量论证。随着新技术的发展，视频监控向以计算机为核心的数字化、网络化发展已经成为不争的事实，而计算机的国际标准化设计又给第三代网络监控系统的维护和使用带来了极大的方便，一旦出现问题，用户只需对局部进行更换或者维修，能保证用户的长期不间断使用。不像早期监控系统，生产厂家的规模相对较小，没有一个统一的国际标准，产品样式繁多，不具备大规模的监测和应用条件，产品稳定很难保证，而且一旦某个部件发生损坏，就需要整机进行更换。

　　⑵IP网络监控系统的强大组网功能

　　数字视频监控系统以网络为平台，采用全新的设计理念，集成当今最先进的网络技术、计算机技术以及数字处理技术。全IP网络监控系统以IP地址来识别所有的监控设备，采用统一的TCP/IP协议来进行图像、声音和数据采集传输能够实现：更广阔地理区域的布局：网络数字视频监控采用了网络数字传输信号，没有线缆长度和信号衰减的限制，而网络自身又不受地理区域的限制，因此，能够实现更广阔区域的监控布局，这种广阔性几乎不存在距离的限制，唯一的限制是网络带宽和应用者的想象力。无限的可扩展能力：在一个网络视频监控系统中，只要在技术上采用统一的标准，对于应用的扩展而言，只是增加相同的设备和增加管理上的IP地址而已，对管理而言，增加设备站点只是意味着IP地址的扩充。

　　庞大的网络监控：将型号从模拟转换到数字，在采用统一的协议在网络上传输，对网络解决方案上的用户而言，监看视频画面、录制视频资料、控制传统云台镜头，仅仅是网络在线连接这么简单。因此，一个庞大的网络系统，完全能够经过网管的形式，使网络监控的随时随地性得到淋漓尽致的应用。

　　⑶IP网络监控系统的结构灵活性

　　数字视频监控系统的基础理论建立在传统的模拟监控理论基础之上，结合网络的无地域及不受空间限制的特性和现今先进的视频数字化处理技术的理论总结，以IP地址为单元组建IP地址组合的大型监控系统，其在系统结构上具有得天独厚的灵活性。

　　2.系统全结构

　　按照集中监控的效果要求及实际操作的可行性，数字监控系统主要组成模式为中心统一监控，前端设备可采用全数字高清网络摄像机或高清摄像机经过网络硬盘录像机后接入专网内。

　　2.1、示意图和系统体架构

系统总体架构拓扑图

　　2.2、监控点结构

　　监控点，是系统中最基层的部分。所有的前端设备都工作于此。监控站包括三类硬件设备：网络摄像机，红外网络摄像机、网络设备。对于监控点的硬件配置来说，以可靠、稳定为主。

　　前端视频硬件

　　以H.264的编码方式进行视频信息的压缩。

　　支持用户/用户组管理

　　支持电子地图管理

　　支持警报系统管理/警报联动管理

　　支持摄像机管理

　　支持网络化视频硬件管理

　　提供警报查询功能

　　提供单画面监看、多画面分割、轮跳功能

　　2.3、监控中心结构

　　监控中心作为整个系统的核心，担负着整个系统的协调、监管职责。只有保证总监控中心内所有的设备7*24小时不间断运行，才能够保证“数字监控系统”项目的服务质量，也同时能够用户建立网络化视频监控及会议系统的需要。

　　因此，对于监控中心的硬件配置来说，以稳定、冗余为主。

　　监控主机集中管理各监控点的视频服务器，并能控制前端监控站的视频云台等。系统提供各种分割画面方式，最大为64画面分割。

　　存储系统

　　中心集中存储的各监控点的录象资料。

　　存储容量计算公式：码率/8*3600秒*24小时=每天每路的存储容量。

　　例如：每路监控点需存贮CIF(352*288)分辨率的录像，最大码率为300Kbps，

　　每天每路的存储空间大约为4~5G

　　每路监控点需存贮D1(704*576)分辨率的录像，最大码率为1000Kbps，

　　每天每路的存储空间大约为14~17G

　　每路监控点需存贮720P(1280*720)分辨率的录像，最大码率为 Kbps，

　　每天每路的存储空间大约为25-40G

　　每路监控点需存贮1080P(1920*1080)分辨率的录像，最大码率为4000Kbps，

　　每天每路的存储空间大约为40-55G

　　存储服务器能够直接采集前段视频硬件的视频信息进行资料保存，存储服务器配置同主服务器。

　　四、系统的功能介绍

　　1、系统特点

　　利用在中文平台上的专用系统软件,实现对用户与监控系统的对话窗口;经过它了解本监控系统所完成的多项功能及相应措施,IP网络视频监控系统在软件上完成了系统模块间总级联和总管理功能。

　　1.1、采用先进网络视频压缩技术

　　视频流的存储及传输压缩方式采用先进的H.264的网络视频压缩技术。压缩比和帧率可调，图像压缩比率400-700:1，传输质量非常理想(最高可达25帧/秒，分辨率1280*960)，每通道只占据3000K带宽，还能够经过降低帧数来减小网络带宽——当每秒传输为5帧时，带宽只占用600K。这种很高的图象压缩比能够适应于在窄带上的传送。

　　1.2、实时高质量音频传输

　　传统的G系列语音算法声音不清楚，含糊，而且由于开放式音响发出的极大的声音不可避免的传到MIC里，导致回音的产生，花费近千万元人民币购买了世界最著名的音频算法专利，高保真的语音/音乐实时编码算法，和超宽频的自适应回声消除软件算法，使得用户能够利用普通的笔记本或PC的MIC和喇叭直接交流，提供了32路混音引擎，使得用户再也不要抢话筒，高达33%的误码纠正能力使得用户在网络里有其它应用占用带宽时仍旧流畅交流。

　　1.3、网络监控服务器交叉互连功能

　　IP网络视频监控系统的交叉网络监控服务器互连技术使得网络传输得到优化，并具备容错能力，为会议提供安全保障。同时事实证明能够胜任上千个监控通道同时进行实时监控的任务，为用户的扩展提供空间。

　　1.4、高稳定、高效率

　　系统具备提供7*24连续稳定运行的能力，适用于各行业高要求的监控需求

　　报警响应快，图像延时小

　　极优的算法和硬件构架，减少系统对CPU、内存、网络等资源的占用

　　高效率的视频图像存储、查询、播放功能；

　　1.5、高适应、高兼容

　　支持各种复杂的网络环境,对无线和卫星线路具有较好支持

　　支持Windows、Linux等多种操作系统

　　国际化设计，多语种支持

　　支持多种大型数据库

　　支持C/S和B/S应用模式

　　内置多厂家、多品种云台和矩阵等控制协议

　　内嵌本公司和市场主流编码器产品的支持

　　方便地接入其它公司硬件编码器产品

　　1.6、低要求、低维护

　　使用现有的ip网络，避免繁杂的布线工程与软、硬件环境。

　　使用集成度高，内嵌式的视频终端，省却了大量的计算机维护工作。

　　具有自动、定时、触发等录像功能，减少了手动干预的烦杂工作

　　经过网络浏览器即可随时随地上网取得监控信息，提供没有空间限制的安全监控系统。

　　1.7、实用、安全

　　完备的用户管理机制，阻止非法用户入侵

　　提供用户、设备、功能相关的权限设置功能，授权用户在限定的范围内工作

　　防范措施保证重要数据的安全，防止资料被篡改和被伪造

　　操作直观、简单，用户上手容易，维护方便

　　2、系统主要功能

　　2.1、实时图像监看

　　数字监控系统能进行高质量的视频采集以及音频的实时采集。

　　在系统内部网，任意一个授权用户都能够经过浏览器均能够观看来自现场摄像机的实时彩色图像。每一个授权用户能够观看的图像在数量理论上没有限制。

　　对关键区域和出入口通道进行24小时全天候监控，现场画面实时显示在本地监控中心的屏幕上。

　　集中监控中心工作时间内对工作区进行实时监视。

　　发生报警后，联动前端镜头对报警区域进行实时监视。

　　出入口控制等设备联动前端镜头对通道进行实时监视。

　　监视区域内图像的动态变化，检测监视区域内的物体运动。

　　对于多个地方的同时报警情况也能够及时处理。

　　2.2、远程控制功能

　　远程监控系统(上级主管单位)可对摄像机镜头进行光圈、焦距、景深距离的控制操作。

　　2.3、设备在线管理

　　对关键设备提供注册、检测的管理能力，凭借系统强大的网络管理能力，系统能直观、方便地检测设备和线路的工作状态。

　　2.4、经过先进的压缩方式降低对带宽需求

　　IP网络视频监控系统对视频的存储及传输压缩方式采用先进的H.264的网络视频压缩技术。压缩比和帧率可调，图像压缩比率400-700:1，传输质量非常理想(最高可达30帧/秒，分辨率704*576)，每通道只占据300K带宽，还能够经过降低帧数来减小网络带宽——当每秒传输为5帧时，带宽只占用60K。这种很高的图象压缩比能够适应于在窄带上的传送。

　　常见视频压缩模式的带宽占用指标：

　　167*144@1-30fps约20Kbps-60Kbps

　　240*180@1-30fps约50Kbps-100Kbps

　　320*240@1-30fps约80Kbps-200Kbps

　　352*288@1-25fps约80Kbps-250Kbps

　　640*480@1-25fps约100Kbps-1000Kbps

　　720*576@1-25fps约100Kbps-1500Kbps

　　1280*720@1-25fps约1000Kbps-2500Kbps

　　1920*1080@1-25fps约1000Kbps-4500Kbps

　　2.5、视频影像存储

　　图像的品质、记录的保存、系统的安全性是数字监控系统三大要素，在记录保存方面，使用了硬盘录像技术，达到以下特点：

　　多路实时性：系统用实时并行处理技术，每路信号均可独立操作互不干扰。

　　长时间录像存储：在保证图像清晰度和实时性的前提出下，提高了录像效率，支持长时录像

　　智能录像管理：可按时间等设置参数对录像进行管理。

　　精细查询、回放功能：用户可根据摄像枪编号，时间段，事件等条件准确快速查找到所需要的录像文件并回放。回放时可随意快进、慢放、逐帧、逐秒、重复等方式，图像能够全屏放大。

　　高效成熟的压缩算法：系统采用压缩比大，实时性较强的压缩方式，减少存贮的介质。

　　图像记录在若干个视频监控点，利用普通IDE硬盘记录图像，分散在网络内。图像的存储是灵活的、分布式结构。这一点对于要求长时间、大容量记录场所至关重要。多个视频监控点提供上万支摄像机连续24小时记录要求。

　　2.6、图像回放

　　网络内的任意授权用户能够经过视频监控点回放其授权范围内的任意图像即使这路图像在其它的地市。

　　2.7、图像监视

　　网络内部的操作员经过显示器以及模拟监视器能够观察所有摄像机的图像。

　　2.8、虚拟矩阵

　　系统支持软件方式完成的“虚拟矩阵”功能。支持经过解码器将来自远端的网络视频信号还原为模拟视频信号，利用模拟监视器(电视墙)来显示所有的远端摄像机的画面。支持使用软件代替模拟硬件矩阵，完成图像的矩阵切换功能。当然，也支持点-点的给予硬件的还原。

　　2．9、图像输出

　　支持各种格式的图像、图片输出。图像能够制作为光盘，使用标准的播放软件播放。

　　2．10、图像远程传输

　　如网络已经连接到公网，那么公网内部任意授权合法用户均能够登录到IP网络视频监控服务器，经过服务器远程观看现场图像(授权范围内)、历史记录图像。

　　五、技术及设备选型

　　网络视频监控系统点数较多，监视场地较大，实现各点集中数字化监控管理对这样的系统，数字化监控不是问题的关键，关键的问题在科学、合理的管理和应用策略上。因此，设备和技术的选型就显得非常重要了。

　　1、技术选型

　　1.1、编码技术

　　数字监控系统的存储及传输压缩方式采用先进的H.264的网络视频压缩技术。压缩比和帧率可调，图像压缩比率400-700:1，传输质量非常理想(图像帧数能够在5-30帧/秒，分辨率从176*144到704*576可调，每通道只占据300K带宽，还能够经过降低帧数来减小网络带宽——当每秒传输为5帧时，带宽只占用60K。这种很高的图象压缩比能够适应于在窄带上的传送。

　　无论是与同族的视频压缩算法MPEG1和MPEG4相比，或是与ITU的H.263算法相比，H.264算法对视频数据的压缩率都占有明显优势，这对于有效节省视频监控中宝贵的IP带宽资源具有巨大的优势。ITU(国际电信联盟)最近刚刚推出了H.264的图像编解码标准。在同样图像质量的情况下，H.264编码数据量仅为H.263的50%左右，而且对网络传输具有更好的支持功能，H.264能适应于不同网络中的视频传输，支持不同网络资源下的分级编码传输，从而获得平稳的图像质量。H.264不但能够应用在窄带上(带宽小于64Kbps)，还能够灵活的扩展到高质量、高清晰度的宽带上。这就保证能够满足了不同用户的需求。随着网络技术的不断发展，H.264的应用已经越来越普遍，成为了流媒体编码的最新标准。

软件系统架构示意图

用户管理(管理级别分配)

　　MYEYE经过安装在服务器的目录服务器软件模块和服务器端管理软件模块来实现用户管理功能。其中，目录服务器软件管理所有的用户权限，包括用户对系统的访问权限、对前端设备的控制权限、对录象文件的查询权限等；而服务器端管理软件负责为系统用户建立帐户，经过IP地址限制，拒绝不在设定的IP范围内的客户端的访问请求等。

　　服务器端的用户权限分为2级，即管理员、普通用户。针对系统中的用户，能够在服务器端由系统管理员给用户按照组的方式分配权限。

　　1)服务器端的管理员权限

　　管理员拥有系统所有可能的操作及控制权限，包括：

　　设备管理权限，能够搜索设备、查看及修改设备配置参数

　　录像设置及录像日程查看权限，可设置系统中的录像日程，可查看录像日程及回放录像

　　浏览实时视频

　　查看系统日志

　　编辑电子地图

　　设置系统的用户权限

　　2)服务器端的普通用户权限

　　服务器端的普通用户权限包括：

　　查看设备参数信息

　　查看录像日程信息

　　浏览实时视频

　　录像回放

　　查看用户权限

　　查看日志

　　查看电子地图

　　3)客户端用户组权限

　　MYEYE对所有的客户端用户实行分组管理，所有客户端权限都是针对客户端用户组设置的，能够对不同的用户组分别设置权限。客户端用户组能够拥有下表所示的权限。

　　序号权限具体操作

　　1视频查看画面切换、翻页

　　2视频操作删除选中/全部当前画面中的视频、在选中的无设备视频区域打开没有在当前画面显示的设备视频

　　3轮巡设置开始/停止轮巡、设置轮巡时间

　　4设备监听开/关设备监听

　　5设备对讲开/关设备对讲

　　6实时抓图实时抓图

　　7本地录像开始/停止手动录像

　　8录像检索录像检索、录像回放、回放时录像

　　9云台控制云台控制，当优先级高的用户在控制云台时优先级低的用户将无法控制该云台

　　10数字缩放

　　11警报处理接受服务器发送的警报信息

　　12录像检索时段控制该组用户所能检索的特定时间段的录像
文章链接：中国安防展览网