高速公路网络视频监控系统技术方案1.docx

1、高速公路网络视频监控系统技术方案1河北省沿海高速公路2012年养护专项工程（沿海高速全程道路视频监控系统-监控工程）技术方案甘肃紫光智能交通与控制技术有限公司2012年5月11日一、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

2、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。根据楚天高速公路 “数字式网络视频监控”系统项目和公安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，实现部队统一调度的管理模式，以提高管理的水平；另一方面需要使有关部

3、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。实现远程监听监控。可做简单的视频会仪。二、设计原则1、基本情况介绍楚天高速公路的网络视频监控系统组建包括对收费亭、车道和广场的监控、卡管室安全等重要场所的监控，监控点设置在收费亭或监控室内，一共有 183个监控点。组建这样大型的系统，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： 1) 视频监控覆盖到收费亭和车道的监控需求的地方，对其进行24小时实时视频监控，特殊区域还可以进行实时音视频监控； 2) 在监控中心可以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

4、范围、更佳效果的监控； 3) 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； 4) 在网络计算机上可以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； 5) 在网络计算机上能够实时接收前端传统报警装置传送的报警信息，实时反应出报警点即时的音视频情况； 6) 能够对以上所有视频信号进行长时间的音视频录像，网络上的计算机能够随时调看录像资料； 7) 具备完善的安全级别控制，实现完善的安全策略管理； 8) 收费亭跟监控中心实现双向对讲；9) 能够进入原有的安防监控系统等系统，实现更加灵活应用；10) 支持在视频监控中心将所有视频图像输出到电视墙显示

5、，具备视频矩阵功能，支持大容量的系统扩容； 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GBJll587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

6、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（CCTR RECOMMENDATION 472-3）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

7、加其他附加设备，以保证用户的投资。 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，可以方便灵活的进行扩充，充分保证系统在将来的适应性。 灵活的组网方式，方便被监控点的增加。 几个视频监控系统可以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 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。 系统可以很方便进行在线升级，保证用户投资。系统采用的程序，包括

8、：服务器程序和客户端程序，均为客户提供升级服务。 可调节图像质量与带宽占用，系统采用H263+、X264硬件编解码，可以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-2048Kbps的传输码率 多种图像浏览方式，包括单画面、四画面、九画面、十六画面多种浏览方式。 系统建立基于B/S架构(即WEB)的组网技术，可以方便灵活的使用。2.4、可靠性 具有设计独到的视频流量管理功能，保证网络通畅。 实行操作权限管理，保证统一、规范管理。 系统具有自诊断功能。 系统设备的平均无故障工作时间MTBF10000小时。 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

9、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 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。 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功能； 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

10、、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Windows2000/NT/XP/Windows2003等操作系统。三、系统设计1、设计思路 1.1、需求分析 楚天高速公路 “网络视频监控”系统项目统一规划、统一管理、分布存储的基础上，以内部网络和光纤专线为传输介质，采用模拟摄像机视频编码服务器等模式来实现，要求达到统一的监控，对收费亭进行实施24小时实时音视频监控。要求作到集中监控、集中存储，可以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。在了解了用户实际的需求，结合我们对部队安全监控发展趋势的把握的分析，我们认为部队大楼安防视频监控工程的

11、需求主要体现在以下方面： 1) 实现对重点区域的视频监控，以各监控点为基本单元，各级基于数字化网络视频技术实现多级联网监控； 2) 所有的视频监控点必须考虑全天候监控的效果； 3) 能够对所有监控的视频进行长达724小时的视频录像，在需要的时候，能够作为证据进行分析、调用； 4) 组建视频监控中心，采用数字化视频还原技术组建电视墙，形成传统的类矩阵集中集中系统，实现对所辖区域视频监控的集中管理； 5) 以各管理处为单位组建视频分监控中心，采用磁盘阵列存储录像资料，及转发视频； 6) 在监控指挥中心组建系统调度指挥中心，统筹安排和调度整个系统，对统一系统进行现场调度和管理； 1.2、技术分析 1

12、.2.1黄河 IP 网络监控系统解决方案 黄河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。黄河 IP 网络监控系统是基于传统模拟监控系统（采用矩阵/画面分割器/长延时录像机等很多种设备构成的、记录和检索均为模拟信号的第一代监控系统）和数字硬盘录像监控系统（记录和检索的是数字信号，仅具有简单的点对点联网功能的第二代监控系统）后最新发展的第三代监控系统，它正以无可比拟的绝对优势取代着早期的监控系统。 黄河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

13、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。 黄河 IP 网络监控系统相比传统的模拟监控系统具有以下几个方面的技术优势： 1.2.1.1、黄河 IP 网络监控系统的稳定性 黄河 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，同时也通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

14、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。1.2.1.2、黄河 IP 网络监控系统的强大组网功能 黄河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。全黄河 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

15、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，可以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

16、线连接这么简单。因此，一个庞大的网络系统，完全可以通过网管的形式，使网络监控的随时随地性得到淋漓尽致的应用。 1.2.1.3、黄河 IP 网络监控系统的结构灵活性 黄河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。1.2.2、区域分布式网络视频集中监控系统的延伸应用 任何系统的组建都是建立在应用的目的上的，区域分布式视频集中监控系统的组建，不仅可以满足实时图像集中监控的目的，实际上，嫁接在这个先进的系统结构上，完全可以在

17、实际的应用中体现出增值，我们称之为系统的延伸应用。 1.2.2.1 音视频监控指挥系统音视频通讯指挥系统可支持点对点（桌面到桌面）、一对多及多点会议功能。用户启动会议系统，异地的会议画面、声音等通过专用大屏幕或投影设备及会议音响系统输出，供多人同时参与会议。会议现场的图像和声音通过摄像头和桌面麦克风输入免维护会议终端设备，通过网络传输给异地的与会桌面或视频会议室用户。并且可以调用监控系统中的任意监控图像，进行现场的监控指挥和讲解说明。 危防演习实测画面(桌面效果) 系统后台提供良好的带宽适应性和视频压缩率，适应从56Kbps拨号上网到宽带的网络环境。采用先进的码流控制机制和带宽自适应机制，保证

18、在网络状况较差时系统仍能提供较理想的视频效果。视频图像的采集帧率随着视频图像采集码率的增加而增加。用户也可根据网络带宽条件和实际会议需求，自行设定会议的视频模式和最大终端应用带宽，实现从桌面级别到会议室级别的不同会议需求。系统支持从176*144直至704*576等多种视频分辨率选择，并支持会议过程中的视频参数动态调整，最大程度上满足了多码率接入的应用需求；1.2.2.2 数据会议数据会议可以提高工作效率，实现多媒体沟通、培训，信息技术实际应用在日常工作的独特功能包括：电子白板、视频会议中的文档/文件共享、应用程序共享（即协同办公）、会议材料分发、实时文字交流等供。1.2.2.3 移动电话用户

19、加入会议 对于正在进行的监控指挥会议，移动用户可以通过手机或固定电话，拨打视频会议专用电话号码，根据语音提示输入会议密码加入到会议中来。移动用户可以旁听或发言。对于实现监控和现场的联动性有着非常重要的意义。移动电话用户加入会议示意图 2.系统全结构拓扑图 按照湖北楚天高速公路网络状况及实际操作的可行性，黄河 数字监控系统主要组成模式为三层分布式系统架构，即B楼各个监控点-B楼分监控中心、A楼监控点- A楼总监控中心，从下而上分级传输。监控点： 在这一层仅仅架设若干个黄河视频编码器，用于采集红外线高清晰摄像机等视音频捕捉设备所采集的视音频信号，与监控中心网络相连，将所采集的视音频信号传送到分中心

20、监控中心以及总监控中心相应的MCU设备。分监控中心： 分监控中心由于处于整个分布体系的中枢位置，处于整个网络结构的汇聚层，所以在分监控中心安装一台MCU，存储服务器，控制主机以及领导查询主机。 存储服务器用于B楼分监控中心对所监控的信号进行实时无损的高质量24小时连续录像，并可以通过刻录等手段进行定期备份。 总控主机用于对监控子网中各个视频编码器所采集到的视音频信号进行调整，包括视频质量、音频质量、云台的控制以及录像的设置等操作。 领导查询主机为一固定视频监控系统视频监控点，用于领导的日常审查，另可用分布于IP网络内的台式PC或笔记本电脑作为日常移动监控点。分中心监控中心通过若干路由与总监控中

21、心网络互连。总监控中心 是整个分布式监控系统中的核心，处于整个网络结构的核心层，总监控中心与分监控中心相比，增加了中心管理服务器，中心管理服务器负责所有监控服务器和监控点的分配。通过三层分布式的管理架构，对网络带宽的需求降到最底，即每个监控点并不是直接到视频编码器获取视音频，而是直接从mcu所分配的监控服务器上去获取，这样就避免了当发生多个监控点同时获取一个视频编码器所采集的信号时，对此视频编码器的上行网络带宽要求非常高的局面，只需在每层视频监控服务器的上行带宽进行一定保障即可。2.1、总示意图和系统总体架构拓扑图系统总体架构拓扑图如下：全数字化技术是构成分布式系统的根本所在，正是由于全数字化

22、的技术的全面使用，使整个监控系统的体系结构发生了根本性变化，从编码器开始-MCU-系统控制平台，已经从传统的一个复杂而庞大的信号传输、控制、矩阵、存储等系统转变为标准的IP网络，稳定且具有管理特性的计算机网络使得整个监控网络模块化。2.1.1 分布式结构-系统更加安全系统由中心服务器软件平台、各级MCU和视频编解码器组成，通过网络连接构成整个监控网。视频编码器独立完成某一区域的控制或实现某一控制功能，当系统要扩大规模时，只需在某一分中心的视频监控服务器增加管理一个监控点即可，所以监控点的多少几乎没有限制且不增加系统的复杂性，系统配置十分灵活，扩展性好，极易实现对较大区域的控制。真个系统采用并行

23、连接的模式，某一视频编码器本身的设备故障不影响其他视频编码器的正常工作，体现系统整体的可靠性。2.1.2 MCU交叉互连，满足大容量监控需求在B楼将配置分中心的MCU，其容量为单台支持支持128路视频监控信号同时接入，满足B楼区域监控要求，自行召开工作会议的需要。并通过中心MCU与B楼的MCU的连接，实现同时480个视频点同时需求。黄河数字监控系统的交叉MCU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。同时事实证明黄河可以胜任上千个终端通道同时工作，为用户的扩展提供空间。2.2、监控点结构示意图监控站，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

24、：前端视频设备、网络设备以及视频编解码器。对于监控站的硬件配置来说，以可靠、稳定为主。前端视频硬件 支持接入116（最大）路传统的固定摄像机或者云台摄像机。 内建大容量高速硬盘，共同提供本地存储的功能。所有的监控点可以保存1周的录像资料。 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 提供录像管理/查询功能 提供警报查询、打印功能 提供单画面监看、多画面分割、轮跳功能 提供云台的PTZ以及镜头的控制2.3、分中心结构示意图分监控中心，作为连接总监控中心监控中心和各个监控点的中间枢纽，其

25、作用不可小觑。其基本配置与总监控中心类似。分监控及会议中心还有一个特殊的作用，即在总监控中心发生完全故障时（主MCU以及冗余MCU均不能正常工作），可以以手动的方式，将若干个片区MCU中的任意一个提升为临时主MCU，不会影响用户的使用。因此，对于分监控及会议中心的硬件配置来说，以稳定、高效为主。 二级MCU采用64路视频监控及会议数据流支持，确保对管辖区域内所有监控站及视频会议培训系统的有效管理。 主服务器通过GSM模块，发生系统告警时，以短信息方式通知管理人员。（增值业务） 存储系统 在分监控中心，存储系统并不是十分重要，一般来说，只对部分重要的监控点进行录像。 由于存储容量相对较小，因此存

26、储系统采用磁盘阵列，提供200GB以上的存储空间，保证系统内需要录像的监控点7天的录像存储容量。 存储服务器可以直接采集前段视频硬件的视频信息进行资料保存，或者与监控点的存储系统进行定时的资料备份。2.4、总监控中心结构示意图总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，才可以保证“黄河数字监控系统”项目的服务质量，也同时可以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。 主MCU单台支持240路视频监控数据流接入，确保对所有监控分中心的有效管理。 中心MCU采用两台大容量MCU

27、设备，一是当主MCU发生由于某种原因不能正常工作，备份MCU可以在用户不察觉的状态下接管主MCU的工作，二是当某个片区MCU不能正常工作，备份MCU可以接管这台片区MCU的工作，从而保证全网MCU安全可靠的运行。 主MCU以及冗余MCU通过GSM模块，实现系统告警时，以短信息方式通知管理人员。 存储系统 虽然监控站的部分前端硬件具有本地存储的功能，但为了系统的安全可靠，建议采用本地存储和中心备份存储的异地备援方案。 中心的存储系统采用工控磁盘存贮系统，提供2TB以上的存储空间，保证系统内所有的监控点1530天的录像存储容量。 存储服务器可以直接采集前段视频硬件的视频信息进行资料保存，或者与分中

28、心的存储系统进行定时的资料备份。存储服务器配置同主服务器。 带宽要求 每路视频占用约128Kbp带宽。 总监控中心的上行带宽取决于中心内外所有监控终端的数量，以及每个监控终端同时监看的画面数量。若总监控中心为平行带宽，则2M带宽可以满足15个监控终端同时监看。 监控终端获取来自主服务器的视频分发信息，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25画面分割，每个画面为QCIF格式，因此最大占用带宽为25*64Kbps2Mbps。3、黄河数字监控系统安全策略 在数字视频监控中，所有的数据内容都是通过网络发送的。当这些数据通过公网发送时，有可能会因为网络监听而造成数据包被截取，

29、从而对传输的数据保密和安全性产生威胁。因此，一个好的安全机制对于监控来说是非常必要的。黄河数字监控系统的安全性分为两部分，一部分是系统的安全性，即非法用户是否能够对系统进行攻击，是否可以非法获得管理员身份等；另一部分是视频会议的数据安全性，即监控的内容是否可能被窃听。3.1、系统安全的保障系统安全策略主要针对操作系统及产品运行平台的最大安全化配置，系统对数据库的访问是在服务器后端进行的，因此断开了用户直接和数据库连接的途径，有效保障数据库数据的安全，同时，系统可以有选择地进行数据库备份。从系统的安全性来说，黄河数字监控系统的管理平台使用的是JSP + LINUX + MySQL的标准架构。这种

30、架构已经在大量的网站和电子商务平台中获得验证，被证明是安全的。3.2、系统分等级权限设置监控系统使用统一，完备的访问权限控制体系。机构、部门及用户信息的读取是由系统平台提供的。用户安全认证是一套多级审核系统，系统为了保证管理的统一性，采用三级管理机制，也避免集中管理所带来的复杂性。系统将管理员细分为城域网管理员、机构管理员、应用系统管理员。黄河数字监控系统提供一个完整的数据接口，便于系统的集成和扩展。3.3、系统账号管理黄河监控服务器的用户密码按要求设为8位数以上（加英文字母），每一个用户在城域网中身份是唯一的，且用户信息不保存在用户工作机上，因此，在公用和共享计算机上使用个人信息是安全的。另

31、外，用户在登录管理平台时，所有账号的密码都是通过128位的加密算法进行加密后传输的，这就保证了即使有人窃听了网上的数据，也无法获知确切的密码。包括在管理系统的数据库中，所有的密码也仍然是以加密后的形式存储的。换句话说，除了用户本人，其它任何人即使是系统管理员都无法知道该用户的密码。这样的设计在极大程度上保证了系统以及各用户密码的安全性。3.4、独立扩展模块控制协议自主研发的控制协议，保证数据在传输过程中的安全、快速、有序和高可靠性。该控制协议以网络传输控制协议和数据包控制协议为基础，定义了应用层会话初始协议。扩展模块控制协议专门为网络视频会议的数据交互而设计，通过数据传输可靠性验证UDP协议保证数据的稳定和高速传输。3.5、支持加密传输从数据的安全性来说，在传统的H.320或H.323系统中，由于所有的音视频数据包都是通过标准的协议进行压缩并打包经过网络发送，所以任何人只要能通过网络截取到数据包，就可以根据协议对资料进行解析并从中获得真实的会议内容，应当说是不够安全的。所以，使用传统的基于H.320或H.323协议时，只能依赖于底层的网络来保证会议的安全性。