某学校视频监控系统数字化升级解决方案


1.1 方案设计原则
先进性原则
系统设计立足于高起点,采用先进成熟实用的技术,整个系统的设计、软硬件设备选型应适应高新技术的潮流,关键的视频数字化压缩、解压、码流传输均采用国内外工程建设中被广泛采用的成熟技术与产品,构建先进灵活兼容性强的体系架构,确保整个项目在较长时间具有先进可靠的性能。特别是在前端设备选型、特色技术的应用可靠的数据存储、系统运维自动化、软件平台功能等关键性部位需针对性地采用先进设计,以实现校园安全管理的自动化、精细化、可视化和智能化,实现预防为先的目标。
系统部分区域会结合智能分析子系统,采用重点、制高点监控结合智能跟踪的模式,检测到区域内有人员的徘徊、聚集、剧烈运动则自动形成报警,上传到平台,联动球机聚焦关注,以及声音、警号、对讲等措施,预防严重事件的发生。
同时还具备人脸识别的功能,嫌疑人头像布控后,平台侦测到嫌疑人的面部特征即会自动联动报警系统。
可扩展性原则
各系统设计上应具有较强的灵活性,充分考虑系统的可持续发展能力。在系统设计时应做长远的统筹规划、部分设备分期实施,考虑扩充预留,确保今后可以方便扩充增容和扩展系统功能,以满足今后的发展要求。
此系统建设的目的在保持先进性的同时,要具备相当的扩展性,可以随时增补流媒体服务器、存储服务器,为以后扩展点位留有余地。
可维护性原则
系统应具备自检、故障诊断及故障弱化功能,在出现故障时,应能得到及时、快速的修复。
经济原则
在实现先进性和可靠性的前提下,以经济优化的设计达到较高的性价比。在确保用户需求、系统集成要求的前提下充分考虑现有设备的利旧使用。
1.2 高清网络系统
1.2.1 设计理念
本方案秉承的设计理念是:
1) 统一采用IP化产品,同时在需要的场景中选用智能化产品,人员、报警等信息的识别与管理功能;
2) 所增加的所有子系统及新的设备将无缝对接原有的综合信息管理应用平台,实现对系统的统一管理;
3) 充分考虑原有系统利旧,降低成本,减少资源浪费。
1.2.2 总体框架
智慧高校的建设,绝不应该是对各个子系统进行简单堆砌,而是在满足各子系统功能的基础上,寻求内部各子系统之间、与外部其它智能化系统之间的完美结合。系统主要依托于智慧高教综合管理平台,来实现对视频监控系统、入侵报警系统、门禁系统等各子系统的综合管理和控制。
大型应用系统前端接入多个子系统设备,可包括高清视频监控系统、入侵报警系统、车辆管理系统、可视对讲系统、人员通道系统、门禁管理系统、在线巡查系统等,其中若干子系统组成智慧高校系统应用。
系统布署灵活,根据实际项目的设备接入规模、包含子系统类型及各模块功能需求,可按需布署相应的服务器,以运行模块化系统服务软件,并根据服务器硬件性能与实际处理能力的要求确定服务器数量。
系统服务软件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。
本方案设计可分为前端业务系统、监控指挥中心、传输网络几个模块,其中在前端业务系统中包括视频监控、人员管理、报警管理,利用原有的交换传输接入到现有的应用平台等几大系统。
系统的总体拓扑框架图如下:

 


校园综合安防集成系统拓扑图
1.2.3 系统设计思路
智慧校园智能监控子系统基于学校现有网络和新增网络建设实现纯网络化数字架构。系统建设采用全高清摄像头,提供高质量图像。前端监控点视频信号通过IP摄像机直接与网络交换机连接,通过网络与监控中心服务器连接,服务器通过网络为各个授权用户提供图像信息,实现真正意义上的数字化视频传输系统。系统存储采用后端集中存储模式,提高系统视频图像的管理性、预览实时性、控制灵敏性等功能。
为了使智能监控系统更加稳定和方便管理,我们将多个监控子系统合成一套监控系统,由统一的服务器来管理。监控中心保卫处可以对所有图像进行实时浏览、云台控制、录像查询和回放、录像资料下载。各个分控中心只有实时监控本区域图像的权限。在网络上的任何一台计算机只需经管理员授权登陆服务器完成对网络中各监控点的控制及浏览,与传统监控相比具有明显的优势,不需重新布线,且前端监控点扩展方便,只要有网络的地方均可设置监控点。
根据客户的业务需求,我们建设业务内容主要包括如下几个方面:
(1)高清视频监控系统建设
配置高清网络枪机、球机等网络设备,通过视频编码技术,进行视频数据的传输,实现对校园相关监控区域全方位、全天候的全面监控。主要支持视频预览、回放等功能。
(2)智慧人员管理系统建设
利用多种智能的前端监控设备如:多功能智能网络筒形高清摄像机、多功能智能网络半球摄像机、多功能智能网络高清球形云台摄像机、全景摄像机、    紧急突发事件提前预案、人脸抓拍和黑名单报警等,使安防监控的重要目标场景优势有一体化、全方位、高集成。
高清视频监控系统建设监控点图像全部接入视频监控专网,由分控中心进行24小时实时监控,并保证在突发事件发生时,监控中心能够调用现场实时图像信息进行指挥和调度。系统建设的思路如下:
前端采用高清数字摄像机采集高清视频图像,最大分辨率可达到400W像素,采集的高清图像经光纤传输至主控中心;
主控中心机房设备间(3台)部署管理服务器,对监控专网内的高清摄像机、存储设备、解码设备、流媒体转发服务器实行集中管理,监测设备的运行状态,主机内已安装安防管理软件,软件支持视频设备接入功能。系统要求具有高兼容性,支持ONVIF、国标协议设备接入。
管理服务器安防专用软件的点位容量为10000路,满足学校后续拓展的需要。并且支持事件筛选:要求支持按照所属区域、位置、事件源、事件等级、开始时间、结束时间、注释等条件筛选事件。事件过滤:支持按照事件类型或规则名称过滤事件。支持按子系统类型、时间类型、处理状态、时间搜索已处理的历史报警信息并查看报警联动支持历史报警数据导出成excel文件。
对客户端进行帐户、密码、使用权限的集中分配和管理,对客户端登陆监控系统进行验证。对前端设备接入、网络传输、资源访问等采用有效的安全管理措施,包括信息加密、网络接入控制、访问认证管理等措施,防止监控系统被非法入侵、监控信息被非法窃取和擅改等;
本期监控系统的建设应为下一阶段社会监控系统的整合提供基础和接口,并能满足其他部门和单位对图像的共享要求,充分利用监控资源,发挥整体效益,做到系统具有可持续发展特性。
视频监控系统前端点位主要设置在校区的办公楼、学生食堂、学生公寓等楼内,以及校区主要出入口、主要道路及公共区域等园内重点区域共设1614个前端点位、包括各建筑内一级风险、二级风险部位。
1.2.4 系统特点
1.2.4.1 多种智能摄像机应用,打破监控环境限制
依托行业领先的前沿技术,通过在不同校园区域、场景中因地制宜地不同的智能前端防控感知设备,构建有机融合、全面立体的前端感知体系,实现全方位、全天候的前端信息感知采集。以综合管理平台为依托,以后端各种智能分析服务器为保障,各场景下的不同前端智能设备既各司其职,同时又协同作战,组成一个多融合的多维整体,打破监控条件束缚,全面提升对校内人、车以时间和空间为轴运行发展的全过程防控水平,提升校园治安整体防控能力。
1.2.4.2 图像视频抓拍抓录, 减少特征检索比对时间
系统以视频监控为基础,以视频监控图像为依托,分别完善系统前端、后端视频结构化功能。除了支持正常播放、快速播放、慢速播放、逐帧进退、画面暂停、图像抓拍等;配合智能分析设备,还支持前端结构化数据,可以在前端进行图片抓拍视频抓录功能,基于智能算法,对视频进行分析,提取出视频里出现的人、车、物的各项属性,提取视频结构化信息,支持以图搜图。通过对实时或历史监控视频中的目标进行特征提取、增强与行为分析等关键技术,有效地缩短特征检索比对时间;从而提高系统分析研判效能。
1.2.4.3 实时告警
用户在实时告警窗口上,当有告警的时候会在左侧告警列表实时刷新,右侧地图界面上报警点会在地图上相应点位显示一个红点闪烁提示(前提是该摄像机已经添加经纬度)。当有下一个点位实时告警时,会切换到下一个告警点,保证该点位在地图画面的中心。
1.2.4.4 可视化全景摄像机,刷新校园安防新高度
普通的安防监控方案,在调用监控点的时候需要登录不同的设备,步骤繁琐。且无法对区域内监控点进行统计,形成大局观。为应对高教校园逐渐对外开放,校内社会人员越来越多的趋势,为解决高教校园人员众多、管理较难的问题。以“高效率、高准确率”为原则,做到人、车管控可视化、人、车管控高效化和人、车管控智能化。选择高校制高点采用安装全景拼接摄像机系统,对监控区域内的所有监控点进行统一管理,以最快捷的方式调取监控点信息,给予校园安防监控以全局观和高度的可视化,建立校园安防监控智能化大场景覆盖,刷新校园安防新高度。
1.3 全景摄像机
1.3.1 业务需求
1. 视频监控点统一需求
a) 普通的安防监控系统,只是简单的单个监控点,在调取监控点画面的时候需要登录不同的设备。需要将区域内的所有监控点进行统一管理,且能够快捷调取监控画面。
b) 普通的安防监控系统,监控点的命名较为麻烦,且命名后也无法直观的看出该监控点具体位于校园的什么位置。需要将区域内的监控点位置直观的展现在用户面前。
2. 智能应用展示需求
在校园的一个大场景中,有时候除了普通视频监控点外,同时还安装了人流统计、人脸抓拍机等智能设备。在同一个场景中也需要对智能应用的数据进行展示。使得智能化的应用更直观的展示在用户面前。
1.3.2 系统概述
校园AR系统,基于全景视频监控,在全景监控区域内可结合环境添加标签用于标识,可通过标签快捷调取相应的监控画面。同时还可展示人脸抓拍记录、过车记录、人流统计等智能应用数据。
1.3.3 系统架构
该系统的系统架构图,如下图所示:

 


1.3.4 详细设计
通过AR系统,对一个区域内的所有监控点进行统一管理,以最快捷的方式调取监控点信息,给予校园安防监控以全局观和高度的可视化。以“高效率、高准确率”为原则,做到人、车管控可视化、人、车管控高效化和人、车管控智能化。
在校园的一个大场景中,有时候除了普通视频监控点外,同时还安装了人流统计、人脸抓拍机等智能设备。在同一个场景中也需要对智能应用的数据进行展示。使得智能化的应用更直观的展示在用户面前。
系统特点如下:
1) 全息感知
通过AR全景将资源点位信息通过虚拟标签的形式进行叠加,每一个虚拟标签都可以关联对应的数据,比如卡口车辆数据、视频数据、人脸数据等等,实现虚拟与现实共存的AR场景应用。

 


虚拟现实关联
2) 精准分析
AR全景系统可以和其他的业务子系统进行数据打通,实现数据的可视化呈现。如校园视频画面、卡口车辆抓拍图片和校园师生热度数据等,进一步加强了我们对校园内部区域的掌控能力。

 


智能数据可视化
3) 综合管控
当学校有重要赛事或者重大活动时,可以对某个重点区域进行立体监控覆盖,大大提高管理人员对区域的管控能力。
4) 高效调度
校园AR全景系统可以实现多个大场景自由切换,通过画中画的方式可以精准的找到对应目标的位置点位,判断目标出现的全景摄像机区域范围,通过视频接力,进行实时跟踪。

 


场景自由切换
 


1.3.5 系统价值
1) 变被动监控为主动监控
2) 基于AR全景视频监控
3) 数据画中画方式呈现
4) 实现校园安保状态由被动通知到主动发现
5) 实现区域综合管控
6) 灵活添加数字标签
7) 重点区域标签标识
8) 关联标签附近相关资源
9) 通过标签实现对重点区域的综合管控
10) 实现管控业务可视化
(1) 针对教学楼、宿舍楼、体育场馆、学校道路等校园主要场所创建标签;
(2) 画中画方式呈现客流量、人脸抓拍、过车记录等数据。
实时全景视频拼接系统是一种针对大型场景或活动所专门研发的一种宽视场全景监控系统。
它主要由两部分组成,分别是宽视场全景摄像机和局部放大的高清球机。在实际应用中,用户不仅可以把握整个大场景的整体态势,而且还能通过球机与全景位置的联动定位功能快速锁定指定位置。由于该系统的宽视场特性,现在已经成为大型场合和活动的监控所需的关键设备
1.4 系统无缝对接设计思路
1.4.1 原有系统与新增系统无缝对接
为实现“新旧系统无缝对接”的改造融合思路,本方案设计从产品选型、线路路由合并、系统兼容以及平台统一等多方面入手,使新项目建设与原有系统合并运行后,实现系统无缝涵接具体从以下几个方面实现。
硬件选型兼容
为达到无缝对接的效果,本设计产品选型充分考虑了新旧系统设备的兼容性。前端网络摄像机选用的品牌产品,与原有系统品牌兼容性强。服务器选用的是国内金品品牌,可以完美的与现有的系统进行无缝兼容。
线路、网络统一
对现有线路进行整理,使其能够达到每条线路都有来源,可追踪。线路通够有条理,有规范,有层次的进入监控中心机房,可以清析的了解每个监控采集点、每根线及每台交换机的信息。
1.4.2 平台融合
监控整合平台,具有集成度高、兼容性强、稳定性强、便于管理维护和使用等优点,满足原有监控系统与新增监控系统的无缝融接。整合示意图如下:

 


 

整体系统对接图
新增加的前端设备、后端控制管理及储存设备均能与原有系统实现融合。系统提供的IP存储视频服务器,集视频管理、流媒体转发、视频分析、视频存储等功能于一体。IP存储视频服务器的高集成性,以其组成的系统所用设备系统更为简单,配以多种冗余技术,系统具有很强的稳定性,也便于后期的维护。
提供的IP存储视频服务器,向上可提供SDK开发包,被原有系统集成,且向下集成了多个品牌的网络摄像机。
新监控系统的1614个前端摄像机的协议是在原有平台系统的基础上新增加摄像机的实时图像管理授权。实现新系统与原有系统集中管理平台,共用一个调度平台。
拼接控制显示部分采用开放式平台,可结合传统CCTV及IP网络,完全兼容原有系统设备以及控制管理平台。
1.5 网络传输系统
因为项目已经把网络系统、网络汇聚、网络核心全部建设完成,所以本次增加改造无需再建设网络中心。只需要在已建好的网络架构的基础上新增部分光纤传输设备。
1.5.1 双绞线屏蔽线
1. 产品选型
双绞线的使用由来已久,在很多工业控制系统中和干扰较大的场所以及远距离传输中都使用了双绞线,我们今天广泛使用的局域网也是使用双绞线对。双绞线之所以使用如此广泛,是因为它具有抗干扰能力强、传输距离远、布线容易、价格低廉等许多优点。双绞线对信号也存在着较大的衰减,视频信号如果直接在双绞线内传输,也会衰减很大,所以视频信号在双绞线上要实现远距离传输,必须进行放大和补偿,双绞线视频传输设备就是完成这种功能。加上一对双绞线视频收发设备后,可以将图象传输到1至2km。双绞线和双绞线视频传输设备价格都很便宜,不但没有增加系统造价,反而在距离增加时其造价与同轴电缆相比下降了许多。所以,监控系统中用双绞线进行传输具有明显的优势布线方便、线缆利用率高。一对普通电话线就可以用来传送视频信号。一根6类缆内有4对双绞线,如果使用一对线传送视频信号,另外的几对线还可以用来传输音频信号、控制信号、供电电源或其它信号,提高了线缆利用率,同时避免了各种信号单独布线带来的麻烦,减少了工程造价。抗干扰能力强。双绞线能有效抑制共模干扰,即使在强干扰环境下,双绞线也能传送极好的图象信号。而且,使用一根缆内的几对双绞线分别传送不同的信号,相互之间不会发生干扰。可靠性高、使用方便。前端网络摄像机通过交换机之间采用双绞线传输,但距离不能太长,超过90米将采用光纤传输。
在本次双绞线传输线路选择方面,设计选用知名品牌双绞线进行视频传输,该线路性能良好,为纯铜材质进行传输。
2. 货物主要技术指标和运行性能的详细描述
符合最新的国际标准ISO/IS11801及TIA/EIA568标准、ISO/IEC11801建筑物通用布线系统标准、EN50173通用布线系统欧洲标准、EIA/TIA568A商务楼通信建筑布线标准、EN55022/CLASS B(电磁兼容)标准、IEC332—3C的阻燃要求、GB/T 50311—2000 建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范、GB/T 50311-2000建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范。
传输系统采用PVC外皮4对六类FTP双绞线电缆。可用支持语音、ISDN、ATM155&622 Mbps、100Mbps TPDDI、快速以太网及千兆以太网的应用。其技术性能为:
属于六类产品系列,可支持250Mbps的传输;
符合ISO/IEC/IS11801 D级标准,及EIA/TIA-568B的标准;
特性阻抗:100Ω±15Ω;
防火外皮电缆,符合IEC332-1及NFC 20-454规定;
电缆直径:5.2mm;
单导线采用AWG24/0.51mm线号;
六类FTP四对铜缆具有中国信息产业部认证,符合六类标准TIA/EIA CAT5E性能要求测试报告;
外皮材质:PVC;
对线数:四对线,两个单一导体组成一对,对线颜色:1.橙+白/橙;2.蓝+白/蓝;3.棕+白/棕;4.绿+白/绿。
1.5.2 铠装光纤
光纤和光端机应用在监控领域里主要是为了解决两个问题:一是传输距离,一是环境干扰。双绞线和同轴电缆只能解决短距离、小范围内的监控图象传输问题,如果需要传输数公里甚至上百公里距离的图象信号则需要采用光纤传输方式。另外,对一些超强干扰场所,为了不受环境干扰影响,也要采用光纤传输方式。因为光纤具有传输带宽宽、容量大、不受电磁干扰、受外界环境影响小等诸多优点,一根光纤就可以传送监控系统中需要的所有信号,传输距离可以达到上百公里。
本次设计中我们采用24芯、4芯铠装光纤进行传输,留有足够备份。主干路由采用24芯铠装光纤进行传输,分支路由采用不低于4芯铠装光纤,前端点位及个体楼宇分别根据情况采用4芯光缆,留有足够备量,在各分控中心将预留一根光纤供为后期工程扩容。
1.5.3 电源线
本次项目我公司选用双层绝缘的RVV2芯电缆。
供电距离不超过一百米,将使用1.0*2的电缆;供电电路超过一百米的,选用2.5平方电缆。
1.5.4 光熔纤盒
熔纤盒,即终端盒如下:
1.5.4.1 结构不同
1、终端盒:终端盒由外壳、内部构件、光纤接头保护件3部分组成。

 


 

1.5.4.2 用途
1、终端盒:终端盒广泛应用于市话、农话网络系统、数据、图像传输系统,CATV有线电视系列,用于室内光缆的直通力接和分支接续,起到尾纤盘储和保护接头的作用,采用冷轧钢板静电喷塑制成,设计结构合理,美观大方可将光缆加强芯固定在终端。
1.5.4.3 特点
1、 终端盒:终端盒所在零件采用的材料应具有防腐性能,如无防腐性能应作防腐处理;其物理、化学性能必须稳定;各种材料之间必须相容,并与光缆护套和配线尾纤护套相容。为防止腐蚀和其它电损害,这些材料还必须与其它设备中所常用的材料相容。

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