幼儿园监控系统建设解决方案


项目概况
本项目某幼儿园监控系统建设采购项目。幼儿园面积6000平方米,建筑面积3000平方米,有相互连通的三座二层楼构成。园舍有前后两个户外活动场地,现有8幼儿班级,会议室、多功能教室,图书室、美术工作室、游戏室、资料室、一个厨房。
根据教委对幼儿园安防监控要求,本次监控系统改造建设实现全园监控无死角、全覆盖,高清图像,厨房实施的明厨亮灶监控展示。
整个项目幼儿园监控系统建设采购项目包含建设独立的监控网络、独立监控系统控制平台、增加存储时间、采用高清带拾音功能的监控摄像机、新建两路监控显示系统组成。
安防监控系统各个子系统需能与监控平台对接联动,监控平台需能够融合对接、信息互通。中心到各个汇聚点由六类网线链接。到各个终端点位由超五类网线链接。在充分利用现有路由基础上仍未到达设计点位的,采用挖沟或架空方式链接到位。
建设目标
本项目针对幼儿园,拟打造防、控、管一体网格化公共场所重要区域监控无死角的智慧高清监控体系,实现出入的人员信息的采集与管理,加大信息共享的力度,为幼儿园治安提供有力的安全保障。
建设综合安防系统的目的,在于采用一套软件管理平台,对各个安防分项系统进行集中控制和管理,统一数据库对所有分项系统前端的采集数据进行存储与分发,并提供统一的操作界面,实现各系统的资源共享、业务整合与联动等。
系统建设按照建设部《智能建筑设计标准》(GB/T 50314-2015)等有关文件规定以及国家、地方关于加强综合安防系统信息化建设的指示精神,综合安防系统的规划建设要本着“高起点、高效率”的原则,以安防事件的事前防范、事中处理、事后分析提供有效的技术支持为基本要求,建立起“人防部署到位、物防设施完善、技术手段先进、应急处置高效”的集管理、防范、控制于一体的安全保障体系,对各类事件做到预知、预判、预防、预警和有效处置,切实加强安全保障能力和应急响应能力。
本方案以综合安防管理平台为核心,综合集成视频监控、报警、可视对讲等系统,通过上层综合安防管理平台的统一协调实现各应用子系统间的资源共享与信息互通,从而达到管理便捷性、数据直观性,实现各应用子系统之间的智能化联动和处置突发事件的应急指挥。
1) 一体化集成应用
考虑到综合安防各类技术防范系统联动化、集成化的需要,系统架构应考虑跨系统、跨平台互连通用,将原本独立运行、信息屏蔽的诸多应用子系统进行横向协同,实现多个系统业务的综合管理,包括智能化联动等,充分发挥系统整体应用价值。
2) 业务实用化
综合安防系统的整体设计以提升安保管理工作人员监控效能为立足点,面向安保管理,不断向业务实用化迈进,最大限度地提升其信息化管理水平。
3) 便捷的操作体验
系统交互界面设计人性化,使系统维护更方便快捷,界面设计友好,能够让用户快速掌握操作方式,用户可通过客户端对系统进行访问与控制。
4) 智能运维
系统的稳定性是实现安防目标的基础,而综合安防涉及的系统及设备类型多,布点零散,系统应实现智能运维功能,对系统内的设备运行状况进行监视和管理,提高运维效率。
5) 智能化分析应用
综合安防系统应考虑融合先进的智能化技术,以实现“无人值守”、缩短操作时间等,可有效降低值班人员的日常工作量,增强综合安防的整体安保能力,真正实现向科技要效率。
系统总体架构


 

综合安防系统拓扑示意图
综合安防系统由系统前端、传输网络、中心系统这三个相互衔接、缺一不可的部分组成。
1) 系统前端
系统前端对营区内各类安防系统等进行了整合,主要负责对应用场景内部及周边的视音频、报警等信息进行采集、编解码、存储及上墙显示,并通过平台预置的规则进行自动化联动。
2) 传输网络
综合安防系统承载的网络因不同行业和不同用户而异,可根据实际情况建设,用于前端与监控中心之间的通信。前端系统的视音频、环境量、报警信息可上传至平台,分别供安防管理部门、各级用户调用查看。
3) 中心系统
中心系统可管理应用场景内部的所有设备,接收由各区域上报的信息,满足各级用户对监控视频、报警信息查看等需求,主要包括综合安防管理平台、管理客户端等。综合安防管理平台软件服务主要包括中心管理服务、存储管理服务、网管服务、流媒体服务、告警服务、设备接入服务、移动接入服务、图片服务、电视墙服务等。
平台设计
综合安防管理平台是一套“集成化”、“数字化”、“智能化”的平台,包含视频、报警、门禁、访客、巡查、考勤、停车场、可视对讲、动环等多个子系统。在一个平台下即可实现多子系统的统一管理与互联互动,真正做到“一体化”的管理,提高用户的易用性和管理效率。综合安防管理平台采用先进的软硬件开发技术,满足系统集中管理、多级联网、信息共享、互联互通、多业务融合等需求,广泛应用于综合安防领域,满足领域内弱电综合管理的迫切需求。
4.1 平台组成
4.1.1 设备接入层
第一层为设备接入层,设备接入层包含各监控安防系统设备资源,如视频设备、门禁设备、报警主机、磁盘等基础设施,为系统应用提供可靠、有效、稳定的数据来源。
4.1.2 数据交互层
第二层为数据交互层,数据交互层包含关系数据库、安全数据交互中间件等组成的综合信息资源库。对操作系统、数据库、安全加密、多媒体协议进行封装,屏蔽差异,实现上层应用的平台无关性,提高运行效率和系统兼容性。
4.1.3 基础应用层
第三层为基础应用层,基础应用层负责在软件框架之上提供各个子系统的管理,如视频、报警、一卡通、停车场、可视对讲等。基于基础应用层的平台开发设计,能满足用户实际操作应用需求,并丰富安防综合应用功能,实现了各子系统间的统一管理。
4.1.4 业务实现层
第四层为业务实现层,业务实现层负责提供在统一的综合安防应用软件框架之上的各类应用,包括视频、报警、一卡通、停车场、可视对讲等,实现了各子系统间的业务集成及联动。
4.1.5 业务表现层
平台满足多部门对视频数据、信息数据的共享需求,可根据各使用部门不同的应用需求,采用自定义针对性的用户界面,通过授权的情况下,各部门可实现所有子系统资源及信息数据的共享。
4.2 平台功能模块
4.2.1 基础应用子系统
基础应用子系统为综合安防集成系统提供基础的框架支持和集中管理,对组织、区域信息进行统一管理,对人员、卡片信息进行统一管理和配置,对用户和用户权限进行统一管理,使各子系统模块之间达到资源共享、协作联动和统一调度。
4.2.2 数据库管理
集中管理软件依托于数据库软件,数据库软件是一个实际可运行的存储、维护和应用系统提供数据的软件系统,是存储介质、处理对象和管理系统的集合体。数据库软件DB具有存储、截取、安全保障、备份的功能,是系统资源数据的管理工具。数据库能够保证系统资源的数据独立、高度共享、使用方便、运行可靠、可修改性和可扩充性以及能充分描述数据间的内在联系。系统资源在DB中的访问过程,都是在DBMS (Database Management System,数据库管理系统)的指挥和调度下进行的,并严格按照安全策略(包括系统安全策略、数据库安全策略、用户安全策略)对数据库执行相应的操作。
4.2.3 事件中心子系统
事件中心子系统是综合安防管理平台的事件枢纽。主要提供综合安防管理平台中各子系统的事件配置、分发、上报、联动等功能,并支持批量事件规则与联动。事件中心秉承统一管理事件的原则,同时通过合理抽象,将各个子系统的事件通过注册的形式在启动的时候注册给事件中心,做到事件管理的灵活与变通。事件中心采用B/S架构配置、C/S架构控制结合的方式,包含CMS、客户端、服务器三大部分,协同运作完成整个事件中心的功能。
4.2.4 运维子系统
运维子系统主要负责对视频设备和服务进行监控,采集设备和服务信息,并对采集的结果做一定的统计分析、生成告警,为综合安防管理平台提供可靠的信息来源,采用B/S架构配置,实现平台上的设备及服务器的状态检测与展示,并实现各种状态异常告警,从而满足用户实时地、统一地对设备状态进行监控。
4.2.5 视频监控子系统
视频监控子系统,实现对视频设备、解码设备、视频存储设备等进行集中管理。采用B/S架构配置、C/S架构控制结合的方式,实现视频安防设备接入管理、实时监控、录像存储、检索回放、智能分析、解码上墙控制等功能。通过开放的体系架构,全面、丰富的产品支持,为用户提供随需应变的整体解决方案。
4.3 系统设计
4.3.1 设计思路
视频监控系统的设计思路如下:
系统高清化。系统采用高清视频监控技术,实现视频图像信息的高清采集、高清编码、高清传输、高清存储、高清显示。
网络化。系统基于IP网络传输技术,提供视频监控的联网功能,实现全网调度、管理及智能化应用。
云边智能化。系统建议前端设备采用主推的智能系列摄像机,在高清视频采集的基础上,实现前端智能分析和智能采集;后端设备采用NVR和服务器,将前端采集的视频、图片信息进行智能化分析,为用户提供各类智能应用和功能,满足用户前后端融合的智能分析。
存储稳定性。采用具备流直存技术的专业存储设备对视频、图像进行存储,并采用多种技术手段提升存储系统的可靠性和可用性。 
部署模块化、集成化的视频综合平台,结合高清显示大屏实现视频图像、电脑信号的上墙显示、拼接控制等功能。
充分考虑原有系统利旧,实现新老系统的无缝对接,降低成本,减少资源浪费。
4.3.2 系统架构
视频监控系统的由前端、传输网络、监控中心组成。系统架构如下:
 


 

视频监控系统架构示意图
1) 前端部分
前端支持多种类型的摄像机接入,可配置高清网络枪机、球机等,按照标准的音视频编码格式及标准的通信协议,可直接接入网络并进行视频图像的传输。
移动车载系统目前以模拟摄像机为主。车载硬盘录像机将接入的车载模拟录像机的模拟信号转化为数字信号后,通过无线信号进行视频图像传输。
2) 传输网络部分
前端与接入交换机之间可通过3种方式连接:光纤收发器的点对点光纤接入方式,直接接入交换机方式(距离100米以内),点对多点光纤PON接入方式,将前端信号汇聚至中心的核心交换机。
3) 监控中心部分
监控中心的设计主要包括视频存储、视频显示及实现统一管理的平台软件。
监控中心视频存储可采用CVR或视频云存储等主流存储模式对高清视频图像进行存储,小型项目或需要前端分布式存储的场景也可以采用NVR方式,解决数据落地问题,用户根据实际需要选择不同的存储方式。
监控中心采用视频综合平台完成视频的解码、拼接,上墙等应用。通过部署LCD、LED大屏用来将视频进行上墙显示。中心平台采用综合安防管理平台对视频监控设备和用户进行统一管理,实现视频的预览、回放、权限控制等应用。
4.3.3 前端选型设计
系统推荐使用网络高清摄像机,通过其全新的硬件平台和最优的编码算法,提供高效的处理能力和丰富的功能应用。前端摄像机按照标准的音视频编码格式及标准的通信协议,接入网络并进行视频图像的传输。视频采集质量要求:
1)能够采集和传输不同分辨率下的昼夜实时视频。针对夜间或超低照度下光线不好的场景下通过红外补光或星光级感光成像使图像质量清晰;
2)在夜间监控车辆道路、出入口等情况下,采用强光抑制技术来解决大灯照射困扰,有效抑制强光点直接照射造成的视频图像模糊。
3)视频的亮度、对比度、饱和度、3D降噪、宽动态等采集参数动态调节;
另外,前端摄像机选型应根据不同应用场景的不同监控需求,选择不同类型或者不同组合的摄像机,如根据用户对监控场景是否需要智能分析功能,可选择带智能分析功能的前端摄像机,或选择可搭配智能分析后端设备的摄像机,满足用户人车物智能分析的需要;如如室内可以选择半球型摄像机,美观大方;如室外可以依据固定枪机与球机搭配使用、交叉互动原则,以保证监控空间内的全覆盖、无盲区,同时根据实际需要配置前端基础配套设备如防雷器、设备箱等以及视频传输设备。
4.3.4 前端配套设施
1) 支架及立杆
监控点根据现场实际情况,可采用立杆安装、抱箍安装、壁挂安装以及吊杆安装等方式。其中抱箍、壁挂支架以及吊杆支架有成套产品,根据现场选择符合要求的产品即可。
安装在室外的摄像机,当可借助建筑物附着安装时,选用相应的安装支架来安装;若无合适的建筑物供附着安装,则需要选用视频监控专用立杆,安装高度应不低于3.5m。
2) 室外机箱
室外摄像机的供电、信号等需要在室外进行汇集,需用专用的防水箱进行端接。端接箱内部安装架的设计充分考虑设备的安装位置,同时具有防雨、防尘、防高温、防盗等功能。不便于在立杆上部安装设备箱的,在地面设置设备机柜,其设计按照相关的规范标准执行,同时应具有防尘、防雨、防破坏等功能。
3) 补光设备
在摄像监控中,为了使夜间得到正常的监控图像,可选择采用一定的补光措施。补光灯的光源通常有LED、金卤灯、高压钠、白炽灯、氙气灯(HID)等。
4) 防雷接地
对前端供电和控制部分,需要采取有效的避雷接地措施,充分保障前端的稳定性和可靠性,前端监控的防雷接地主要从以下三个方面进行。
击雷防护:在直击雷非防护区的每个视频监控点均配置预放电避雷针,安装于监控点立杆顶部。
供电设施的雷击电磁脉冲防护:电源防雷系统主要是防止雷电波通过电源对前端设备造成危害。
均压等电位连接:等电位连接是将正常不带电(或不带信息)的、未接地或未良好接地的设备金属外壳、电缆的金属外皮、金属构架、金属管线与接地系统作电气连接,防止在这此物件上由于感应雷电高压或接地装置上雷电入地高电位的传递造成对设备内部绝缘、电缆芯线的反击。
5) 线缆
前端网络摄像机采用网线的方式接入,对于近距离传输(100米以内),直接通过网线连接到接入交换机;对于远距离传输,通过网线先接入光纤收发器或者ONU设备。当使用防雷设备时,需要先接入防雷设备,再接入传输或交换设备。
4.4 传输网络设计
4.4.1 设计思路与要求
1)设计思路
视频监控子系统网络的建网思路需要做一个整体规划,应考虑如下几个方面:
采用新一代、主流网络技术来设计监控网络,新一代网络技术往往能提供更高的性能,而且有更长的产品生命周期,便于维护。传统的设计方法是按核心层、汇聚层、接入层分级设计,但是随着网络管理技术的进步和发展,网络设计向扁平型方向发展,采用核心、接入层设计。
监控网络需要按照模块化、结构化的原则设计,便于今后扩容和升级。
针对网络的安全隐患,系统应通过多种安全措施保障系统的安全。
2)设计要求
网络传输协议要求:系统网络层应支持IP协议,传输层应支持TCP和UDP协议。
媒体传输协议要求:视音频流在基于IP的网络上传输时应支持RTP/RTCP协议;视音频流的数据封装格式应符合标准要求。
信息传输延迟时间:当信息(包括视音频信息、控制信息及报警信息等)经由 IP 网络传输时,端到端的信息延迟时间(包括发送端信息采集、编码、网络传输、信息接收端解码、显示等过程所经历的时间)应满足要求:前端设备与信号直接接入的监控中心相应设备间端到端的信息延迟时间应不大于2s;前端设备与用户终端设备间端到端的信息延迟时间应不大于4s。
网络传输带宽:联网系统网络带宽设计应能满足前端设备接入监控中心、监控中心互联、用户终端接入监控中心的带宽要求,并留有余量。
网络传输质量:联网系统 IP 网络的传输质量(如传输时延、包丢失率、包误差率、虚假包率等)应符合如下要求:
网络时延上限值为 400ms;
时延抖动上限值为 50ms;
丢包率上限值为1×10-3
包误差率上限值为1×10-4
4.4.2 有线网络规划设计
1)网络结构设计
监控传输网络系统主要作用是接入各类监控资源,为中心管理平台的各项应用提供基础保障,能够更好的服务于各类用户。网络结构如下图所示:

传输网络结构示意图
2)核心层
核心层主要设备是核心交换机,作为整个网络的大脑,核心交换机需具备高可靠性及高稳定性的要求,一般均采用模块化框式交换机,在可靠性配置上需具备双电源、双引擎的要求,在稳定性配置上需选择合适的背板带宽及处理能力较高的板卡,对特殊行业还可采用双核心交换机部署方式。
3)接入层
前端视频资源接入:前端网络采用独立的IP地址网段,完成对前端多只监控设备的互联。前端视频资源通过IP传输网络接入监控中心或者数据机房进行汇聚。对于传输距离小于100米的情况下可采用超五类或者六类双绞线就近直接接入交换机;对于传输距离大于100米的情况下,可采用一对光纤收发器实现点对点接入或者采用PON实现点对多点接入。
用户接入对于用户端接入交换机部分,需要增加相应的用户接入交换机,提供用户上网服务。监控中心部署接入交换机,通过千兆光纤链路接入到传输网络中,保证设备及客户端的正常使用。
4)VLAN规划
VLAN就是虚拟局域网,随着视频专网中用户和终端设备大规模接入,网络广播的流量呈几何级数量增多,通过VLAN技术,把一定规模的用户和终端归纳到一个广播域当中,从而限制视频专网的广播流量,提高带宽利用率。
每一个VLAN在数据转发时,可以二层和三层方式实现数据转发,二层VLAN 技术能将一组用户归纳到一个广播域当中,从而限制广播流量,提高带宽利用率。三层VLAN 是基于IP协议,一组用户归纳到一个网段内,通过网关与别的组进行交换。
在网络用户VLAN规划方面,一般可根据视频用户、前端设备、后台设备等所属的部门,以及具体的网络应用权限来划分。在具体VLAN规划中,应合理规划每一个VLAN中实际用户数量。
一般规划VLAN资源参考如下几个做法:
VLAN1在所有设备上不启用三层接口地址,不使用VLAN1承载实际业务或者作为网管VLAN。
全网每台设备的网管VLAN可以使用同一个,方便设备预配置与日常管理。
我们一般建议按照每个区域进行VLAN资源的划分,所有IPC使用的VLAN均遵从所在区域的VLAN规划。
尽管在不同的汇聚设备上使用相同的VLAN并不冲突,但是不允许这样的做法,会对后期的维护和故障的排除造成很大的困难。
如果建设网络所使用的设备不能直接在端口上配置互联用的IP地址,需要绑定相应的VLAN的话,还需要单独划分出来一大段VLAN资源用于设备互联,强烈建议全网设备互联用VLAN按照链路去划分,每条链路使用一个互联VLAN。
5)网络IP地址规划
IP地址的合理分配是保证网络顺利运行和网络资源有效利用的关键,要充分考虑到地址空间的合理使用,保证实现最佳的网络地址分配及业务流量的均匀分布。
IP地址空间的分配与合理使用与网络拓扑结构、网络组织及路由有非常密切的关系,将对网络的可用性、可靠性与有效性产生显著影响。因此在对网络IP地址进行规划建设的同时,应充分考虑本地网对IP地址的需求,以满足未来业务发展对IP地址的需求。IP地址规划原则:
唯一性
一个IP网络中不能有两个主机采用相同的IP地址;这就需要选择一个足够大的IP地址范围,不但能够满足现有的需要,同时能够满足未来网络的扩展。两个不同网络互联时应避免使用同一网段IP地址,以免造成IP地址冲突。
简单性
地址分配应简单易于管理,降低网络扩展的复杂性,简化路由表项。
连续性
连续地址在层次结构网络中易于进行路径叠合,大大缩减路由表,提高路由算法的效率;IP地址分配既要考虑到扩充,又要能做到连续。
可扩展性
地址分配在每一层次上都要留有余量,在网络规模扩展时能保证地址叠合所需的连续性。
灵活性
地址分配应具有灵活性,以满足多种路由策略的优化,充分利用地址空间。
6)路由总体规划
路由分为静态路由和动态路由,根据项目实际情况进行选择。
静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预,否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映,一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是简单、高效、可靠。在所有的路由中,静态路由优先级最高。当动态路由与静态路由发生冲突时,以静态路由为准。
动态路由是网络中的路由器之间相互通信,传递路由信息,利用收到的路由信息更新路由器表的过程。它能实时地适应网络结构的变化。动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的网络,其中最常用的动态路由是OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)协议。
7)网络传输带宽要求 
考虑到网络传输过程及其它应用的开销,链路的可用带宽理论值为链路带宽的80%左右,为保障视频图像的高质量传输,带宽使用时建议采用轻载设计,轻载带宽上限控制在链路带宽的50%以内。
核心层交换机到接入交换机的网络采用光模块来传输,带宽需达到千兆以上,原有带宽未达到要求的,增加带宽;
传输设备如光纤收发器到接入交换机之间的带宽建议达到百兆;
传输设备如光纤收发器之间的传输带宽建议达到百兆;
结合项目实际需求,网络带宽规划可做相应调整。
4.4.3 网络可靠性设计
网络的可靠性是为了保证视频在传输过程中,重要环节在出现设备损坏或失败时,还能够保证正常传输。网络可靠性主要可从传输链路可靠性、网络设备可靠性两个方面进行设计。
1) 传输链路可靠性
传输链路的可靠性一般通过链路聚合技术来进行保障。链路聚合设计增加了网络的复杂性,但是提高了网络的可靠性,使关键线路上实现了冗余功能。除此之外,链路聚合还可以实现负载均衡。
2) 网络设备可靠性
网络设备的可靠性主要通过关键部件冗余备份、设备冗余备份、传输告警抑制和快速链路故障检测来进行保障。
关键部件冗余备份是指网络设备提供主控、电源等关键部件的1+1冗余备份;另外系统各单板及电源、风扇模块均具有热插拔功能。这些设计使得设备或网络出现严重异常时,系统能够快速地恢复和作出反应,从而提高系统的平均无故障运行时间,尽可能地降低不可靠因素对正常业务的影响。
设备冗余备份是指通过双机虚拟化或虚拟路由器冗余协议等方式实现网络设备的冗余备份。一旦出现设备不可用的情况,可提供动态的故障转移机制,允许网络系统继续正常工作。
传输告警抑制是指对告警进行过滤和抑制,避免网络频繁振荡,因为当接口启动快速检测功能后,告警信息上报速度加快,会引起接口的物理层状态频繁在Up和Down之间切换。
快速链路故障检测是一套全网统一的检测机制,用于快速检测、监控网络中链路或者IP路由的转发连通状况。
4.4.4 网络安全性设计
网络安全性方面是保护网络系统中的软件、硬件及数据信息资源,使之免受偶然或恶意的破坏、篡改和泄露,保证网络系统的正常运行、网络服务的不中断。网络安全性设计主要有结构安全、访问控制、安全审计、边界完整性检查、入侵防范和网络设备防护这几方面的内容。
4.4.5 网络管理规划
网络管理主要是从网络监控管理、应急操作管理和日常维护管理三个方面对网络管理规划进行简要说明:
1) 网络监控管理
网络系统监控主要是通过网管系统统一进行信息采集和事件呈现,配合网络系统进行实施。
2) 应急操作管理
应急操作管理主要是通过固定的操作流程,通过对故障设备进行主备切换、脱网隔离和旁路等方式快速恢复网络系统的连通性。
3) 日常维护管理
日常维护管理主要包括故障诊断、配置和设备操作等内容,指导网络运维人员的日常维护管理工作。
4.5 监控中心设计
监控中心建设内容具体包括视频存储部分、视频解码拼控部分、大屏显示部分、平台管理软件、设备机柜、服务器等。
4.5.1 系统结构设计
监控中心系统架构图如下所示:

 

监控中心系统架构图
监控中心是整个视频监控系统的核心,实现视频图像资源的汇聚,并对视频图像资源进行统一管理和调度。其中,存储设备实现视频图像资源的存储及调用;视频综合平台完成视频解码上墙和图像的拼接控制,服务器支撑综合安防管理平台,并通过网络键盘进行视频切换和控制,通过高清大屏对高清视频进行精彩展现。
4.5.2 NVR存储
在业内率先提出的中心流媒体直写存储方案,方案支持前端编码器录像数据以流媒体(国标或者RTSP的标准流媒体传输协议)直接写入存储系统,能够为用户提供更加优化,更高性能,更加可靠的监控存储服务,能够满足用户更多更高的需求
1)NVR存储设计
网络高清视频监控系统的存储设计采用NVR视频监控专用存储设备,通过集中式的存储方式部署在中心机房,用于存储管理所有前端监控摄像头的实时监控视频。采用集中式存储方案,物理介质集中布放,更方便管理,数据更可靠、更安全,更容易实现数据的大规模共享和应用。
NVR采用了先进的视频流直存技术,可以提高系统性能和可靠性,同时降低使用成本,并具备高性能、高可靠、高密度、大容量、易扩展的特点。此外,NVR设备内嵌了流媒体模块,是集编码设备管理、录像管理、存储和转发功能为一体的视频专用存储设备,支持编码器数据流直接写入存储,或通过流媒体转发写入存储,平台和客户端可以直接从存储中点播、下载,节省大量存储服务器。
在计算存储空间时需先计算出所有路数存储一定的时间所需的存储总空间,用总路数乘以每路码流大小,再乘以总的存储时间即可算出总的存储空间,在计算过程中保持单位的一致性。
存储空间计算公式:单路实时视频的存储容量(GB)=【视频码流大小(Mb)×60秒×60分×24小时×存储天数/8】/1024
2)NVR存储优势
低成本方面:
省硬件
NVR流媒体直存模式,支持前端视频流和图片直接写入,可节省大量存储服务器或图片服务器成本,项目越大,优势越明显;NVR存储可内嵌流媒体转发模块,可节省流媒体转发服务器成本。
省空间
在对录像质量要求不高的环境下,可通过子码流录像和抽帧存储的方式进行录像,存储容量空间最高可节省70%。
高密度机箱设计
提供高密度存储设备,以更少的结构空间提供更大的存储容量,可节省机房空间等其他资源,降低系统建设成本。
绿色节能
支持磁盘休眠,NVR设备无业务访问时磁盘可休眠,大大节省电能消耗成本。
监控级硬盘RAID
NVR存储支持低成本的监控级硬盘组建RAID ,既保留了RAID数据保护的特性,又降低了系统建设成本。
高性能方面:
支持高达768路2M码流并发写入。
视频流无需打包成文件,可即时回放查看、快速定位,检索效率高。
采用专用数据管理结构,无文件系统,规避长期循环覆盖写产生的文件碎片而引起的系统性能下降的问题。
提供高性能并发点播下载能力,满足智能后分析高速提取、突发事件高并发点播和下载的应用需求。
高可靠性方面:
N+1集群
指定一台存储设备作为监控主机,对网域内其他存储设备(工作主机)启动监控功能,当发现被监控的工作主机出现异常成为故障主机时,此台监控主机主动接管故障主机的工作,可以实现取流,存储,下载,回放等功能,同时继续监控故障主机,当发现故障主机恢复正常成为工作主机时,则停止所有的接管工作,并将接管期间的录像数据回迁到工作主机中。
多盘容错VRAID
Video RAID(VRAID)技术突破传统RAID,确保RAID组内坏多块硬盘时,录像、回放业务均不中断。智能跳过坏盘数据,回放流畅,且录像数据可持续写入。
数据备份
NVR可取前端一路流实现多重数据备份,无需平台参与,节省网络带宽和流媒体负载,备份数据可保存于本机和其它存储设备,加强视频数据的安全性。
智能补录(ANR)
前端与数据中心网络异常时,前端设备启动录像并保存在本地存储设备上(SD卡,硬盘等);网络恢复后,录像自动回传到中心NVR存储,保证数据的完整性。同时,NVR设备支持回传策略设定,可选择在业务空闲时(例如下班时间)进行回传,解决业务繁忙时录像数据与业务数据的带宽竞争问题。
录像丢失检测报警
针对恶劣的网络环境,经常出现网络中断导致视频数据丢帧或整段录像丢失的问题,为提升系统的可靠性和安全性,方便客户即时发现数据的不完整性,提出录像丢失检测及报警技术,该技术支持实时流检测机制和历史数据定时检测两种机制。实时流即时检测,当录像取流失败持续15秒以上则触发报警机制;历史数据固定每小时检测一次,当发现在策略调度时间段内或者手动录像时间段内存在录像丢失,则报警,同时恢复策略录像。
离线报警
当因异常状况导致NVR存储掉线时,平台会接收NVR离线报警事件;当NVR存储恢复正常时,平台会接收NVR存储恢复事件。通过在事件中心的联动设置,管理人员可时刻掌握NVR存储状态,便于存储设备及录像管理。
兼容开放方面:
支持H.265/H.264/MPEG4/SVAC等编码方式的前端接入。
支持Smart IPC接入,实现智能录像、智能检索、智能回放。
支持RTSP/RTP/ONVIF/PSIA/GB28181等标准协议取流存储。
支持第三方管理平台。
4.5.3 解码拼控部分
解码拼控部分采用系统级的以解码、控制、拼控等功能集于一体的视频综合平台,该设备集所有控制解码设备于一体,参考ATCA (Advanced Telecommunications Computing Architecture 高级电信计算架构) 标准设计,支持模拟及数字视频的矩阵切换、视频图像行为分析、视音频编解码、集中存储管理、网络实时预览、视频拼接上墙等功能,是一款集图像处理、网络功能、日志管理、用户和权限管理、设备维护于一体的电信级视频综合处理交换平台,解码拼控子系统采用视频综合各平台,性能强大,集成度高。
1)视频综合平台设计
视频综合平台采用一体化设计,可插入各类输出接口类型的增强型解码板,进行上墙显示,并可进行拼接、开窗、漫游等各类功能。也可插入各类信号输入板,可将电脑信号输入并切换上墙;除此之外,还也可接入模拟、数字(HD-SDI)或光信号的信源接入。
视频综合平台可将平台软件模块以X86板插入的形式全部部署在视频综合平台内,无需购置各类服务器,平台各模块借助综合平台高性能的双交换总线技术,高效平稳的运行,无需考虑原先网络压力问题。
2)视频综合平台功能
视频综合平台支持网络编码视频输入、VGA信号输入,支持DVI/HDMI/VGA接口输出,可进行实时视频、历史录像回放视频解码上墙和报警联动上墙,并支持动态解码上墙云台控制功能。
视频综合平台支持画面风割、开窗漫游等拼控功能,还集成了视频输入、输出,视频编码、解码,大屏拼接控制、视频开窗、漫游等其他功能。
3)主要功能效果展示
单屏显示
组合大屏的每个单元单独显示一路视频画面,每个单元的视频信号可以任意切换。
整屏显示
整个大屏显示一路完整的视频图像,显示的图像可以是复合视频(PAL或NTSC)、VGA、S-Video、Ypbpr/YCbCr、DVI。

 


 

拼接显示示意图
任意分割组合显示
以一个屏为单元可任意1、4、9、16路画面分割显示;可以任意几个大屏组合显示一路画面。

 


 

分割显示示意图
4)视频综合平台优势
高性能解码拼控
视频综合平台在规划时采用高性能DSP芯片,具备强大的解码能力,单板8个输出接口,具备128路D1或32路1080P的解码资源,只要使用一张板卡就可实现8个屏幕的4画面显示1080P的要求,并可满足16分割显示D1的资源要求,在这点上是同类任何产品单独使用或组合都无法实现的,同时能很好的解决多解码器多分割时出现的问题。具体优势如下:
解码、拼接一体化
单块板卡支持32路1080P高清前端解码上墙,并可实现8块大屏的拼接,同时支持32个1080P全高清窗口的漫游漂移等功能。解码板的解码拼接一体化设计也避免了传统解码加拼控结构中解码器输出到拼控器输入的瓶颈。
节约成本
解码拼控能力强,并根据实际需要配置板卡即可,无需采购多台解码、拼控设备监控中心部署接入交换机。
主码流解码
无需切换到子码流方式进行解码,图像切换时间短,基本无黑屏现象。
全高清电脑信号实时上墙
视频综合平台全新VGA输入板采用最先进芯片,支持1080P、1600×1200、1920×1200等多种全高清分辨率输入,并且上墙时采用非压缩的方式,很好的解决了客户的高清电脑视频上墙功能,并且能很好的满足客户实时性的要求。
在此基础之上,视频综合平台也具备网络抓屏上墙的模式,用来辅助使用,满足客户多数量、多类型的电脑上墙需求。

 

PC信号全高清实时上墙效果图
4.5.4 配套设施
监控中心及机房的配套设施也是方案的重要组成部分,涉及到机柜、供配电、消防、防雷接地、综合配线、动环监控等配套设施。
1) 机柜配套设施
要根据实际情况计算总共所需的机柜空间,并合理进行规划,全面考虑机柜尺寸、样式、供电方式、走线情况等,进行科学合理的配置,规划好设备在机柜内的部署;同时也要考虑监控中心及机房通道与机柜间的距离,并进行合理规划。
2) 供配电配套设施
设备供配电配套设施是设备正常运行的前提和保证,《电子计算机机房设计规范》GB50174-2008和《电子计算机场地通用规范》GB/T2887-2000中对计算机供电方式可分为三类:
一类供电:需建立不间断供电系统。
二类供电:需建立带备用的供电系统。
三类供电:按一般用户供电考虑。
监控中心及机房要能根据不同功能区域供配电等级要求的不同,采用不同的供电方式。
3) 消防配套设施
根据监控中心及机房的使用性质,划分消防保护等级如下:
监控中心与机房为一级保护对象,采用控制中心报警系统,报警系统与大楼消防控制室的消防联动控制主机间相连。
下辖分支机构监控中心为二级保护对象,采用区域报警系统。
根据不同的等级要求选择合适的灭火设备和报警控制设备等,通常由装修公司或专业消防公司负责设计。
4) 防雷接地配套设施
监控中心及机房防雷接地设施及设计要符合国家规范要求,建立各项防雷安全工作,建立各项防雷设施的定期检测,雷雨后的检查和日常维护等。在防雷接地设施的设计和建设时,应根据地质、土壤、气象、环境、被保护物的特点,雷电活动规律等因素综合考虑,采用安全可靠、技术先进、经济合理的设计施工。应采用技术和质量均符合国家标准的防雷设备、器件、器材、避免使用非标准防雷产品和器件。
5) 动力环境配套设施
动力环境配套设施科学的实现了监控中心及机房7×24小时全面集中的监控和系统管理,要能方便地对各个智能设备运行状态和运行参数进行显示、处理和存储,并实现各子系统之间的数据流动,具备强大的跨系统联动功能。此外,系统的故障自动检测与专家诊断功能以及报警功能,将保障环境以及设备的安全高效运行。
6) 综合布线配套设施
综合布线是一种模块化的、灵活性极高的写字楼内或建筑群之间的信息传输通道。它既能使语音、数据、图像设备和交换设备与其它信息管理系统彼此相连,也能使这些设备与外部相连接。它还包括写字楼外部网络或电信线路的连接点与应用系统设备之间的所有线缆及相关的连接部件。综合布线由不同系列和规格的部件组成,其中包括:传输介质、相关连接硬件(如配线架、连接器、插座、插头、适配器)以及电气保护设备等。这些部件可用来构建各种子系统,它们都有各自的具体用途,不仅易于实施,而且能随需求的变化而平稳升级。
7) 其他配套设施
此外监控中心及机房配套设施中,还包括装饰、防静电地板、空调等部分,根据国家相关标准与规定和实际的需要进行科学合理的设计,为系统高效、长期、稳定的运行提供一个良好的环境。
视频监控系统功能
5.1 基础管理功能
5.1.1 设备管理
组织机构的管理,包括组织机构的添加,删除,修改,为本组织的通道分组,根据本组织的所有通道的不同监控职能,进行分组管理。
在对设备进行管理中,为用户提供组织树排序、设备关键字搜索和监控点信息导出功能。
在用户需要快速找到某个设备或查看设备列表的场景下,可根据某个特征将设备组织树进行排序,通过排序后的组织树来查找或查看某个设备。用户若知道某个设备的部分信息,如设备编号、名字或IP,可通过设备关键字搜索功能快速查找设备;在大型项目中监控点数较多、不便于实时展开查看,系统可提供监控点导出功能,方便用户查看监控点信息。
在设备因各种原因失去连接时,为满足用户对各种设备的使用可靠性,平台提供设备重连的功能需要,支持用户自定义设备的重连次数和重连事件间隔定义,避免设备失去连接或反复重连。
5.1.2 资源管理
为保证所添加的服务器已经正确安装,可以在看门狗程序中查看服务器的运行状态,以确保设备的正常运行。
5.1.3 用户权限管理
用户管理
管理系统所有用户的添加删除,权限分配等操作,具体分为用户、部门、角色管理。可详细登记用户信息:用户名、所属机构、用户级别、联系电话、手机、mail等。为提升用户体验性,支持批量导入用户。
支持A/D域功能,通过鉴权,方便用户无需逐一注册即可登录系统。
权限管理
用户权限配置分为三部分:用户、部门、角色,不同用户可以设置所属部门和隶属角色,相关操作时根据优先级提供优先级高的用户优先使用权利,用户权限可以进行授权、转移和取消;对用户所建立的用户组织,支持用户的禁用和解禁功能,丰富用户权限控制的功能。
5.1.4 报警接收与联动管理
报警管理分为设备掉线报警、服务器异常报警、监控点报警。监控点报警为监控点的视频类报警,包括移动侦测,视频丢失,遮挡报警等。
5.1.5 录像配置与管理
录像管理,用来管理录像的存储,包括对前端设备的录像计划配置,集中存储的录像计划配置,并支持多种录像类型并存应用,支持自动获取设备录像计划。如,可通过系统批量将车位相机的录像计划下发到诱导管理器中进行配置,降低人工配置工作量。
在原有基础功能上,新增报警录像的预录和延录功能,其中预录时长取决于前端缓存时间,用户可自定义配置预录时间和延录时间,让用户能查看报警事件的前后录像,清楚了解事件发生的前因后果;同时,NVR支持N+1模式,大大提升系统录像的稳定性。
在系统录像计划配置主界面,能够显示各个中心存储服务器关联监控点的数量,以及各个监控点中心存储位置、码流类型、磁盘分组等信息,能让用户实时掌存储信息,并根据实际存储情况来合理分配监控点存储位置。系统支持对备份图片按照时间和监控点查询,并以缩略图展示。
5.1.6 设备校时
管理平台支持设备校时功能,提高视频录像时间记录的正确性。支持自动校时与手动校时功能,可固定设置好每天的设备校时时间,系统按照事先设置自动执行校时功能,或采用手动校时方式执行。
为了使系统对服务器做同步化,提供高精准度的时间校正(LAN上与标准间差小于1毫秒,WAN上几十毫秒),系统支持NTP校时功能。
5.1.7 客户端管理
用户可在平台登录界面下载中心直接下载“客户端”。
在客户端首页直接显示预览画面,便于用户打开客户端后直接看到预览画面,系统更直观、更贴近用户使用场景。
为了提升用户对系统的操作体验,提升用户使用满意度,系统支持自定义键盘快捷键进行抓图功能,支持PC键盘进行云台控制,满足用户对抓图和云台控制的快捷操作需求。
满足用户对客户端的控制需求,对客户端的控制也进行适当优化,如支持客户端性能计划的配置;在CS客户端,可支持用户CS客户端增量获取资源,支持预览窗口跳转回放画面功能。
5.1.8 数据库备份与恢复
管理平台支持数据库的备份和恢复。备份平台数据后,备份文件保存在安装平台的系统盘中,也可通过修改平台的配置文件,自定义备份文件的保存路径;当系统损坏导致数据丢失时,可方便快捷地完成数据的恢复。
5.1.9 系统安全
为保证购买用户的非授权访问,提高软件使用的安全性,系统支持用户和mac地址的绑定功能。
5.2 基础应用功能
5.2.1 图像实时预览
通过C/S客户端和WEB浏览器,可以单画面或多画面显示实时视频图像;支持不同画面的显示方式:1、4、6、9、16画面等方式;支持1X2、1X4和1+2三种走廊模式预览窗口的布局;
为限制某些用于的预览时长而节省资源,或防止用户因为忘记关闭而长期打开预览画面,造成资源的浪费,系统支持限时预览,如限制某用户只允许预览5分钟;同时系统支持即时预览存储功能。
5.2.2 多通道轮巡预览
在一些接入了多个通道的场景中,用户需要在大屏上重点关注某几路的实时监控视频,甚至需要在不同时段关注不同通道的监控视频,满足用户对多通道的轮巡预览需要,如交通行业的铁路、公安监控道路、校园监控大门等场景。系统提供自动轮巡功能,可以用事先设定的触发序列和时间间隔对监控图像进行轮流显示等,并且提供丰富的轮巡方式,包括组内轮询、分组轮询、组合轮询、分时轮询四种轮询方式,也可将单窗口绑定一个轮巡组。
5.2.3 录像下载与回放
为满足用户跨时间段进行录像查看和分析的需要,支持跨零点的录像回放和下载功能。
支持录像的批量下载;支持多种备份方式,选择本地备份则保存在本地文件,选择刻盘备份则保存在刻录的光盘里,选择ftp上传备份则会上传到指定ftp服务器的指定目录里;备份速度与同时开启备份通道数可以根据用户不同的需求自主配置;支持动态加载刻录机。
支持单画面、4画面、单进、单退、快进(1/2/4/8倍数)、剪辑、抓帧、下载等;在回放的过程中可以图像的电子放大功能,支持常规回放、分段回放、事件回放、即时回放等多种回放方式,支持录像回放电子放大,可以对指定区域的图像画面进行放大,放大到整个窗口,支持单通道剪辑和多通道一键剪辑,并将剪辑文件保存在本地。
为满足用户在观看录像时锁定和解锁的需求,系统支持录像锁定和解锁功能。
5.2.4 解码拼控显示
支持网络取流方式的解码输出,支持解码200万/130万/标清的网络视频,支持DVI/HDMI/VGA高清接口输出,除支持传统的1/4/9/16画面分割显示外,为满足用户个性化需要,如某关键区域需要大图、其他细节区域小图预览即可,系统支持1*8、1*16等多种画面分割显示。支持大屏拼接,最大支持16块屏拼接成一整副大画面,支持视频缩放、开窗、漫游功能,支持窗口透明度设置。
通过大屏客户端将指定的视频通道投放到指定监视器/大屏,可以实现图像上墙、回放上墙、报警联动上墙、常规轮巡、计划轮巡、预案轮巡等功能。此外,电脑高清显示信号可以通过视频综合管理一体机的VGA接口实现实时上墙显示。

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