河北某高速公路收费站联网监控设计方案.doc

XX高速公路收费站联网监控设计方案
XX高速公路收费站联网监控设计方案

一：用户对监控系统的功能要求
本次XX高速公路收费站电视监控系统，共由10个收费站作为分控站点和1个监控中心联网组成，其中每个收费站上传4路收费图像至监控中心。

二：系统设计和设备选型的基本原则
高速公路是一个国家现代化水平的重要标志之一，而高速公路的信息化建设则是实现高速公路现代化管理最重要的基础支撑，信息技术的进步和互联网技术的发展，加速了高速公路的信息化进程，为高速公路发挥高速效益提供了动力。 所以我公司在对XX高速公路的电视监控系统设计和设备选型时充分考虑到了以上因素，在首先满足用户要求的基础上，吸收国内外相关道路建设的经验和教训，严格遵循以下原则：
1：先进性
对于XX高速公路监控系统设计和设备选型，我们在充分利用信息技术和互联网技术以及当前的条件和规模基础上，还具有一定的超前意识，保证建成后的系统近几年来不落后，建成后成为全国优秀的城市电视监控系统工程。
2：稳定实用性
从用户的实际要求出发，系统的关键部分采用世界著名厂家的产品，保证了监控系统的稳定性。同时兼顾到功能的完善和操作简单化的要求，使本系统达到处理意外情况时反应迅速正确，有据可查，从而使监控系统真正发挥应有的作用。 3：模块化设计，易扩展性
本监控系统后端中心设备均为模块化设计，具有强大的多级网络功能使系统将来的升级和扩展变得非常容易。
4：操作和维护的方便性
由于监控系统的特殊性，对于系统免维护的要求较高，所以选用设备时我们考虑到操作和维护的方便性，有效地提高工作效率，将系统发生故障的可能性降到最低。
5：互换性
我公司选用的所有设备均为标准型产品，具有很强的互换性。
三：系统设计方案的基本描述
根据用户的要求，我公司选用MAX-1000矩阵和DVS-3000编解码器作为主要设备组成监控系统：通过MAX-1000矩阵实现对前端摄像机的控制以及控制中心对各收费站点的控制功能，通过DVS-3000/DVS-3010编解码器利用千兆以太网实现控制中心和各收费站点的连接，满足音频视频信号以及控制信号的传输。

1：收费站监控组成
高速路沿线的10个收费站，每个收费站均设计成一个分控站点，由一套MAX-1000矩阵，一个RD-530键盘和4台DVS-3000编码器组成。
A 前端的所有摄像机均通过视频线连接到MAX-1000矩阵的视频输入卡MX-832上，将前端监控图像传入矩阵系统，经过矩阵控制处理通过视频输出卡MX-208输出到电视墙或监视器上显示，并且通过与矩阵相连的RD-530键盘的操作控制前端摄像机并实现矩阵的所有功能，从而构成本地监控系统，满足本地监控的所有要求。

B 每个收费站点监控矩阵系统将需要传输到监控中心的4路视频信号通过MX-1000分别连接到DVS-3000编码器上，通过千兆以太网将视频信号传输到远端的监控中心，实现本地音、视频图像的远程传输。
C 将每个分控站点MX-1000后面板的RS-232接口与DVS-3000编码器的RS-232接口相连以满足控制信号的远程传输。
2：监控中心的系统组成
监控中心由一套MAX-1000矩阵，3个RD-530键盘，40台DVS-3010解码器组成，1台NMS网络服务器以及1套GEUTEBRUCK数字录像及网络服务器组成。
a. 监控中心的40台DVS-3010解码器通过千兆以太网分别与远端10个收费站的40台DVS-3000编码器一一对应，并通过与中心矩阵系统的连接实现监控中心与远端10个分控站点矩阵系统的互连。
b. DVS-3010解码器通过与中心MAX-1000矩阵的连接，将通过千兆以太网传输过来的视频信号解码后通过MAX-100矩阵将视频图像输出到电视墙或监视器上实现远端监控图像在本地实时的显示。
c. 通过与MX-1000矩阵相连的3个RD-530键盘实现全部操作功能，并将对远端摄像机及10个分控站点的控制信号通过MX-1000矩阵与40台DVS-3010解码器分别连接的RS-232接口经由千兆以太网传输到远端10个分控站点矩阵系统，从而实现对远端分控站点矩阵以及前端摄像机的控制功能。
d. 同时监控中心的MX-1000矩阵分出4路视频与GEUTEBRUCK数字录像及网络服务器相连，将经由筛选可向社会公开的视频图像传输到GEUTEBRUCK设备上存储并借由其网络服务功能经因特网传播，以满足部分用户通过IE浏览器查看视频图的像需要。
e. 另有4台装有我公司软解压软件的计算机根据监控中心对其设定的权限等级，可经由千兆以太网查看并控制远端摄像机，以满足部分领导随时查看远端图像的需要。
f. 监控中心安装一套NMS网络服务器处理所有经以太网传输的数据，保证数据传输的安全可靠性。
经由以上设备组成的多级监控系统可充分实现用户远程图像的实时监控，实时录像的要求，并同时充分利用先进的光纤以太网和因特网进行数据传输以满足不同用户的需求，加上MX-1000矩阵系统本身稳定性，可扩容性和强大的矩阵功能将可达到我们设计系统的先进性，稳定实用性模块化设计，易扩展性，操作和维护的方便性，互换性等要求。
四：主要设备的基本性能介绍
(一)MX-1000矩阵系统特性：
1、系统的完整性和系统设置的灵活性：
MAX-1000是一套功能齐备的视频矩阵切换系统，有相对完善的内部通信和管理体系，系统配置通过软件进行设置和管理，具有视频切换，多功能宏调用、辅助输出控制、系统联网、报警控制等多种控制功能。
系统程序化管理功能：系统设置和所有功能均通过系统软件编程实现，以最大限度地利用系统硬件实施最有效的控制，为操作者带来更多的方便和灵活性。
菜单管理：系统提供系统设置和维护所必需的菜单管理界面，包括视频输入设置、视频输出设置、操纵键盘和操作控制级别设置、系统联网通讯设置、系统输入/输出设备设置等等。
编程操作：系统提供一套完善的宏指令集，包括摄像机的选择、监视器的选择、报警器状态控制、辅助输出设备状态的控制、前端云台控制、系统显示字符、时钟的显示等等，用户可根据需要进行系统二次开发。
系统逻辑编程：操作员可以对整个系统进行逻辑编程，自动响应系统内各种状态，包括前端报警器输入状态、辅助输出控制设备状态、视频丢失报警状态、操作员登录、以及系统时钟或其他系统变量等。
动态视频编排和摄像机逻辑选择：系统摄像机输入应不拘泥于摄像机的物理输入顺序，可以按照用户自定义的区域或设定的顺序快速选择摄像机，系统赋予每一台摄像机一个逻辑编号，操作员按照摄像机的逻辑编号选择摄像机。
视频输入分组：系统可以对视频输入进行分组，按照系统设定的操纵键盘控制级别，限定某一操纵键盘切换调用特定范围内的前端摄像机画面，或限定某一操纵键盘控制特定范围内的前端云台。
视频输出分组：系统可以对视频输出进行分组，操作人员按照设置的操纵控制级别只能切换同组的监视器画面，防止对其他分控机房监视画面或操作人员的干扰。
视频输入字符提示：系统视频输出内置字符发生器，用于显示前端摄像机的字符提示信息，其中包括前端摄像机的逻辑编号及楼层号码提示等等，便于操作者快速识别所监视区域。
系统信息记录：在系统启动、运行或任何系统出错、操作错误、警告及硬件故障时，均在硬盘进行记录。该记录包括事件、状态及相应的系统信息代码等。系统同时对操作人员登录、菜单操作、以及报警信号的产生和处理进行记录，以防有害的伪操作。
系统信息记录打印机：该系统可以连接实时记录打印机，将系统发生的每一个事件和信息记录打印输出。
系统高级接口：系统提供网络接口和串行接口，以便与其他多个第三方产品进行系统集成或联网。
2、系统的可扩充性：
MAX-1000系统采用19"标准机箱，功能模块化设计，插板式结构，全开放式切换模式，视频矩阵系统中任一视频输入均可切换至任一视频输出，易于扩展，并可根据需要进行功能的重新组合或扩展。
ø 系统体积小巧，一个6U的标准机箱可连接128路输入、32路视频输出。
ø 单个系统最大可扩展至4,096路视频输入，512路视频输出。
ø 若干独立的MAX-1000可联网构成更加庞大的系统。
3、系统的可靠性：
模块化设计，插板式结构，支持不断电热插拔，便于系统维护。
在线维护：系统的所有模块插板均支持在线热插拔，出现故障需要检修时，可在线维护，无需停机。
MAX-1000系统可根据用户需要，支持采用双CPU冗余配置，一旦其中一台CPU发生意外故障，系统可自动切换到另一台CPU，无需停机检修，提高了系统的可靠性。
系统自检和故障检测：插板上的LED指示灯显示该插板的工作状态，出现故障时，可随时更换插板，排除故障，无需进行停机检修。
支持动态视频图像检测，系统可实时对输入的视频信号进行检测，一旦由于前端摄像机或线路故障引起视频丢失或信号严重损失，将即时发出报警信号，提示用户发生故障的视频编号，以便及时检修。
由于系统中视频输出较多，视频矩阵切换器必须有足够的均衡带载能力，以保证切换输出视频图像的质量。
视频矩阵切换均采用垂直间隔切换，且在切换过程中或切换后不会产生图像滚动、线性失真、同步信号丢失、色变和色差等现象。
4、多级联网特性：
Maxpro1000系统可方便地实现多级联网，最多可以达到7级、99个网络节点联网。而联网的每一套系统又支持2048路输入、256路输出、32个操作控制键盘。网络各节点的操作员，可以随意地调用网络上的任意一路图像。
5、系统的兼容性：
l Maxpro1000系统可以兼容多家公司的控制协议，例如：VICON、PELCO、DIAMOND、
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l
l 兼容并行打印机
l PAL/NTSC 显示监视器
（2）MX32128视频矩阵切换机箱特性：
l MX32128视频切换机箱，提供1个控制卡插槽；16个视频卡插槽。
l 视频切换机箱的配置要求
l 视频切换机箱控制卡安装在视频切换机箱0号插槽
l 单机箱允许最大128路视频输入（BNC连接器）
l 单机箱允许最大32路视频输出（备选16芯同轴带状电缆输出连接器）
l 视频输入 8-128路：8路/组
l 视频输出 8-32路：8路/组
l 摄像机定义字符：18个
l 字符显示：5行/每个字符输出卡使用MX-208字符输出卡
l 视频故障检测：所有视频输入
l 控制卡：控制128个PTZ控制码，具有内部场切换
l 键盘控制：32个增强键盘，99个用户模拟操作面板
l 机械安装：19"标准机柜安装
（3）RD-530/3D控制键盘
RD-530/3D是MX-1000系统的操作键盘，可控制高速变速云台和球型摄像机，用户可定义键盘上的字符，键盘带有LCD显示，具有灵巧的摇杆功能，8个可编程控制器，2行LCD显示，可定义为任何状态，显示系统报警、摄像机
和监视器信息。与控制器AT-200串口连接。
技术规格：
v 串口波特率： 9600 baud 或19.2Kb (RS-232).
v 电 源：12 AC/DC
v 500mA （不工作） - 600mA（工作）
v 连接头：D15
v 尺 寸：450mm x 190mm x 40mm (+ 30mm 操作杆)
v 重 量：1.4 Kg
v 72个标准键
（二）DVS-3000/DVS3010 IP 网络MPEG2图像编解码器码器
DVS-3000采用MPEG1/2算法对运动图像和声音进行压缩,并采用MEPG2 OVER IP 技术实现在IP网上流畅地传输DVD质量的活动图像.DVS-3010完成网络接受和MPEG2解码.
对于道路监控应用,要求对快速运动图像进行实时压缩传输,MPEG2码流高达4兆以上,才不会产生码赛克现象,DVS-3000使用高速RISC 处理机,最大码流速率达到4.2MBPS,结合独特的IP流媒体传输协议在IP网上传输流畅的 高质量图像.
DVS-3000 采用了MPEG2 TS(传输流) OVER IP 技术,能与DVB-S和DVB-C 电视系统兼容.实现在IP网上传输真正的数字电视.
配合DVS-VIEW 软件或者DVS-3010 能实现DVS-3010 IP网络MPEG1/MPEG2图像解码.
1:性能指标
图像压缩方法: MPEG2
音频压缩方法: MPEG1-AUDIO L1/2
图像解析度: 720X576
图像尺寸: D1,1/2 D1
网络接口: 10 BASE T
网络方式: 单播和多播
网络吞吐量: 2MBPS或4MBPS
云台控制: 透明传输
图像接口: 50欧姆BNC
语音接口: RCA X 2 左右声道
流量控制: 恒定速率(CBR)
网络协议: HTTP,UDP,IGMP,TCP/IP,DVB,ARP等.
电源: 220VAC 15W
尺寸: 188mmx214mmx53mm
环境要求:温度:5 至40 摄 氏度
湿度:90% 非凝固度
2:DVS-3000与视频矩阵配合方案
当DVS-3000与视频矩阵配合结构中,为了用户能够灵活地访问各个摄像机,需要使用一台NMS 控制器,完成视频流的调度,云台控制和视频矩阵控制,它能够用一台PC机来完成.
使用了NMS控制器后,DVS数字视频系统能完成下列功能
(1)当编码器资源空闲时,用户可观看与视频矩阵控制相联的任何摄像机视频流.
(2)每个用户有一个访问等级,高等级的用户可以中止低等级用户,使其释放编码器资源
(3) 每个用户可以观看正在播放的任何摄像机视频流.
(能够强制获得云台控制权4) 观看同一摄像机视频流的用户中仅有一个用户能够控制云台, 超级用户.
3:控制过程：
用户请求过程
　首先由用户软件向ＮＭＳ控制器发送请求命令，ＮＭＳ控制器首先判断该摄像机是否正在某个编码器上播放，如果是，就向用户发送响应命令，该命令的状态是允许，并带有多播地址和流代码．用户收到该命令后，便在该多播地址和流代码上接收和播放摄像机视频流．另外，ＮＭＳ控制器要根据该用的访问等级，刷新编码器表．
　如果该摄像机没有在某个编码器上播放，ＮＭＳ控制器要进入编码器调度程序，看是否能动态分配一个编码器，如果能分配到，就发送视频交换矩阵切换摄像机视频至该编码器，并向编码器发送命令．同时向用户发送响应命令．
如果当时无法调度到遍码器，就向用户发送状态为＂忙＂的响应命令．
用户退出过程
用户观看完毕后，向ＮＭＳ控制器发送退出命令，ＮＭＳ控制器更新编码器表，如过已没有用户观看，就发命令给编码器，停止播发．或者播发一个缺省的摄像机的视频流．
4:ＮＭＳ控制器切换摄像机过程
当遇到高等级的用户要观看时，ＮＭＳ控制器要强制性切换某个编码器地摄像机视频，这时，ＮＭＳ控制器通知编码器播放另一个摄像机视频．原来的用户判断与原摄像机号不同时，便自动退出．
编码器资源调度过程
主要数据结构
NMS 控制器中要维护一个编码器表,它保留了每个DVS-3000的当前状态.
编码器表
状态
播放，停止
摄像机号
正在播送的摄像机号．
当前最高用户等级
等级１用户记数器
等级２用户记数器
等级３用户记数器
等级４用户记数器
多播地址
当前云台控制者(PTZ CONTROLLER)
调度过程
首先判断用户请求观看的是否正在某个编码器上播放,是则发响应命令
然后判断是否有当前最高用户等级低于本请求的用户等级.
每次访问,NMS 都要更新当前最高用户等级和用户记数器
云台控制过程
用户通过标准的云台控制命令实现云台控制,第一个控制的用户被记录下来,直到该用户退出.在这过程中其它用户无法控制该摄像机的云台.
超级用户能够强制获的云台控制权.
由于编码器有一定的时延,因此,云台操作的开始由用户控制,结束命令由NMS控制器定时一段时间发出. 定时时间能设定.
（三）德国GEUTEBRUCK(歌德布吕克)网络数字录象系统
MSCⅡ是具有网络功能的新一代产品，作为以字化硬盘存储图像的全功能主机，具备视频压缩功能，可以高速高质量地记录下视频图像。通过局域网和广域网的组合，使大范围，高效率的图像传输真正成为可能。另外，MULTISCOPEⅡ还能按日期、时间、摄像机编号等线过索进行快速图像检索，在不影响图像记录的情况下进行图像显示。环状结构的图像储存方式使MULTISCOPEⅡ具有无限制的图像储存能力。
主要特性
操作系统Windows NT4.0
MSCⅡ之间可以通过局域网或广域网)相连。网络上的PC Multivi可以作为分析中心进行图像显示，另外还可用于对网络上的单个 MSCⅡ进行设置。
多个Multiview可同时，但又是相对独立地从同一个MSCⅡ上索取图像；多个MSCⅡ上的图像又能同时在一个Multiview显示出来
多个Multiview可同时，但又是相对独立地从同一个MSCⅡ上索取图像；多个MSCⅡ上的图像又能同时在一个Multiview显示出来。
除了局域网之外，图像的传输和装置的设置也能在ISDN，PSTN, DDN上进行。
在进行图像分析时,图像记录在幕后进行。
图像压缩采用Jpeg压缩卡。
图像记录的质量可按要求分为12个等级。
每个视频输入的图像记录速度可以分别设置。同步摄像机整个视频输入记录的总和可达50帧/秒,非同步摄像机达25帧/秒
8视频输入,16视频输入和32视频输入,三种型号都采用复用器图像记录形式
图像记录可分为连续记录和事件记录二种方式,记录速度和质量可按每个输入口分别调节
利用图像显示软件Multiview/Win，最多36个由不同的MULTISCOPEⅡ记录的图像可以显示在网络中的一个MULTISCOPEⅡ或PC分析中心的显示屏上。图像刷新率为20帧/秒
图像显示可分为前进和后退二种,速度可调节
单个MULTISCOPEⅡ可以对它所属的单个或全部摄像机的记录图像进行查询
多层次的口令保护
事件记录可以由继电器的开关,串行口的输入来引发。根据用户定义，它可以通过第二个事件，或由于达到所设置的记录时间或图像数目而终止
近似直播:显示最近的一个记录图像
显示速度分为同步显示，最快显示，快速显示和慢速显示，所显示的图像可放大
每个摄像机的记录图像可以通过时间，日期进行筛选
附带时间、日期、摄像机编号等辅助信息，被记录的图像可以打印。这些信息的位置，大小，字体和色彩可以调节
带辅助信息的单个图像可以用BMP或Jpeg的形式储存到其它硬盘或软盘上，图像保存(Backup)先将所需图像另外再储存到软盘，MOD，DVD等其它媒体上，然后拷贝到CD上。

像数(H*V)
704*288(半图),光密度8个Bit,色彩信息8个Bit
图像压缩
Jpeg形式,压缩程度达11级,可以调节
图像规格
最小:8Kbyte中间:20-25Kbyte最大:70Kbyte
视频输入
1)8,16或32路彩色视频输入(BNC接口),峰/峰值为1V,阻抗为75欧姆
2)4,8或16路S-Video视频输入(每路2个BNC接口),光密度Y的峰/峰值为1V,阻抗为75欧姆；色彩信息C的峰/峰值为0,3V,阻抗为75欧姆
视频输出
1路VGA视频输出,用于显示储存图像
选用:3路彩色视频输入(BNC接口),峰/峰值为1V,阻抗为75欧姆,用于显示带辅助信息文字的直播图像及其切换
复用器图像记录速度
功率同步的摄像机:50帧/秒；
非同步的摄机:25帧/秒
内部直接记录
可以用3个(E)DIE或SCSI硬盘(带SCSI控制器)
外部直接记录
可以用6个SCSI硬盘(带SCSI控制器)或Raid储存系统
图像保存
软盘,DAT,和CD等
串行接口
2个RS-232,可扩展到4个
并行接口
1个
ISDN
S0双向接口
网络连接
10Mbit,100Mbit以太网等局域网络(采用TCP/IP协议)
报警输入口
8,16或32个,1000欧姆电阻,上拉电压至＋5V
监视本报警输入口工作状态是否正常的反破坏报警输入口
报警输出口
3个继电器输出口(第1个出口也被用作系统错误报警输出口)
发光二极管
电源,记录,错误,报警
电源
110VAC/230VAC±10%,可以手动选择
结构
客户机/服务器模式,由视频数据库,记录部分,显示部分,设置部分和接口管理部分组成
网络协议
TCP/IP
显示和设置
Windows95/98和WindowsNT4.0
记录
Windows NT4.0
幕前显示
图像显示和图像记录可以同时进行。通过网络进行显示的前提是分析中心的PC必须具有MMX形式的CPU
多客户功能
多个独立的显示中心可同时向同一个视频数据库索取图像,单个显示中心也可同时向多个视频数据库索取图像
多窗显示
在同一个显示屏上可同时开1,4,9或16个显示窗
图像反压缩(还原)
20帧/秒,可以进行多个图像的同步显示
图像输出形式
带辅助信息的单个图像可以用BMP可Jpeg的形式输出
打印
可以在Windows操作系统下工作的Centronics接口的打印机
检索标准
日期,时间和事件编号
工作状态
单个MSCⅡ独立工作或多个MSCⅡ连网工作
统一设置
一个网络中设置中心可以同时对多个MSCⅡ进行统一设置
记录形式
连续记录或事件记录
主要参数
速度,质量,时间
记录媒体
用户可将整个记录媒体分成8个部分,每部分的大小可以自由定义(总量不变),同时用户还能设置图像记录的位置
MULTISCOPE
MULTISCOPE
#8/16/32
#8/16/32
WAN, PSTN,
ISDN, DDN
局域网
一体化高速
智能云台
固定摄像机
TCP/IP
#1
#2
#3
#1
#2
技术指标