视频联网管理控制平台建设意见书.doc
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视频联网管理控制平台建设意见书
目录
1 项目概述 5
1.1 系统设计原则 5
1.1.1 系统架构的合理性 5
1.1.1. 系统硬件的稳定性 5
1.1.2. 系统维护的管理性 6
1.1.3. 系统维护的高效性 6
1.1.4. 系统对外的兼容性 6
1.3.6. 系统集成的灵活性 7
2 系统详细设计 7
2.1 系统结构图 8
2.2 分局监控系统设计 9
2.2.1 分局结构图 9
2.2.2 视频管理控制设计 9
2.2.3 流媒体转发设计 11
2.2.4 显示设计 15
2.3 派出所监控系统设计 16
2.3.1 派出所系统结构图 16
2.3.2 前端设计 16
2.3.3 存储设计 16
2.3.4 联网设计 19
2.4 各职能部门监控中心设计 20
2.4.1 职能部门系统结构图 21
2.4.2 前端设计 21
2.4.3 存储设计 21
2.4.4 联网设计 23
3 系统功能 25
3.1 视频联网管理 25
3.2 实时图像浏览 26
3.3 录像存储 27
3.4 录像回放 27
3.5 视频分发 28
3.6 传输控制 28
3.7 权限及安全控制 28
3.8 系统配置与控制 29
3.9 干线管理 29
3.10 日志和日常维护 30
4 系统优势 30
4.1 面向服务的分布式体系结构 30
4.2 基于视频中间件的开放式接入和应用体系 31
4.3 技术领先的模数混合无缝联网 35
4.4 电信级的高可靠稳定性 35
4.5 完善的干线管理机制 36
4.6 完备且安全的权限管理 37
1项目概述
本视频联网控制系统项目的建设，是将原有的10000个监控点进行联网，建成一个三级联网的分布式、数字化的“视频联网管理控制平台”。
实现对上述监控点采集图像的管理控制及存储，实现实时图像浏览和历史图像的查询回放，并支持今后系统的扩容升级改造。
1.1系统设计原则
根据用户现状及需求，结合数字视频监控平台的发展趋势，本系统设计将贯彻如下的设计原则。
1.1.1系统架构的合理性
视频联网控制系统，在系统的建设上需要考虑扩容性，为日后大规模的系统扩展升级做准备，因此系统选用分布式体系结构设计。
采用分布式架构设计，满足了用户在不同地点、不同应用的视频联网的接入。
本系统采用目录分布式对象管理技术，将各种图像资源对象（用户、摄像机、监视器、编码器、配置等）都存储在目录数据库中，每个对象在全网中都有唯一的名字，真正实现统一资源和统一编号。
1.1.1.系统硬件的稳定性
在视频系统硬件设计上，考虑到用户对系统安全性与稳定性的高要求，系统将采用多种技术手段保证系统的稳定性。
如：
核心服务器均采用嵌入式Linux操作系统，机架式服务器硬件结构。
设备可自由上下电，支持7天×24小时的工作能力。
系统在意外重启后始终保持文件系统的一致性，不会造成系统启动失败，同时核心服务器采用双机热备的结构进一步保证了系统稳定性。
1.1.2系统维护的管理性
在维护系统管理上，本平台系统提供了专业的配置管理软件，完成全网图像资源的配置和管理，功能包括系统初始化、批量数据导入、配置数据的调整和复杂权限设置。
在维护管理上，系统提供全网一致的维护管理软件，采用图形化界面，基于SNMP协议或私有协议，对网内的管理控制服务器、流媒体服务器、网络硬盘录像机等进行管理，支持设备巡检、远程设置时钟、远程重启、视频源状态查询、设备录像状态查询、设备性能参数查询等功能。
1.
1.1.
1.2.
1.2.1.
1.2.2.
1.2.3.
1.2.4.
1.1.3系统对外的兼容性
本次平台建设，通过PVG的开放式分层的组件化的软件体系结构，使平台具有很强的对外兼容性。
能够在不改变上层应用软件的基础上，通过加载驱动，实现和多个厂家不同型号多码流方式的网络摄像机的接入，实现和多个厂家不同型号和编码格式的视频编码器、硬盘录像机、矩阵进行互通。
今后更新前端摄像机以及接入其他新系统时可以便捷的实现。
项目中用户需要实现部分系统的融合，在本平台中可实现其余系统的管理与监控，如网络交换机、UPS等。
1.3.
1.3.1.
1.3.2.
1.3.3.
1.3.4.
1.3.5.
1.1.4系统集成的灵活性
本设计方案采用PVG视频管理平台的POSA开放式架构设计，可将用户先期建设的各个松散的子系统进行合理的集成，通过一个完整的用户界面呈现出来，并将视频监控系统与其它安防系统进行可编程的灵活联动，提高了系统可用性。
2系统详细设计
2.1系统结构图
上图将本系统以拓扑图的结构形式展现出来，本系统为三级联网结构，通过视频专网进行数据承载传输。
可分为如下：
图像前端接入：
前端摄像机接入到网络硬盘录像机NVR中。
NVR将采集的模拟图像数据进行数字化编码，实现图像数据的30天存储。
NVR与上级分控中心连接，在应用权限上低于分控中心。
分控中心：
本项目共建设11个分控中心，负责视频服务的区域承载。
实现对辖区内监控点的管理控制，提供点播、转发、回放、上显示大屏等服务。
配置IPSAN对重要数据进行备份存储。
在应用权限上低于总控中心。
一级平台——总控中心：
本项目的总监控中心，负责承载全网视频的联网管理控制。
本指挥中心用户对项目中视频资源的应用拥有最高权限与优先级。
2.2总控中心系统设计
总控中心的作用是对各分控中心通过数据传输专网上传的视频信号进行处理，包括视频信号的切换、显示和图像调阅等主要功能，即负责为用户呈现系统所提供的服务，包括实现实时、历史视频的解码播放和控制、实现用户权限管理、实现业务开通和管理面、实现系统维护以及电视墙等功能；后端系统包括监控中心和客户端（个人用户）两种业务应用模式。
客户端由浏览器和客户端软件构成，可以实现C/S和B/S两种图像浏览方式。
2.2.1总控中心结构图
2.2.2系统设计
在总控中心配置了视频管理控制服务器，通过此服务器实现了用户对视频平台图像资源的访问及控制，视频管理控制服务器连接模拟控制键盘。
通过控制键盘进行视频切换，利用配置在指挥中心内的视频解码器解码输出至显示设备中。
在指挥中心内同时配置监控终端，通过客户端程序可对视频监控系统进行访问。
视频管理控制服务器：
为保证核心平台PVG服务器的稳定性，因此该视频管理控制系统采用双机热备工作模式，在物理上由两台相同功能的服务器构成。
其中一台为主服务器，一台为备份的从服务器。
两台服务器通过串口或网络实现心跳监控。
当主服务器出现问题时，系统会自动将应用转入备份服务器。
不会造成系统中断。
流媒体服务器：
总控中心承载了全网范围内获取视频数据的业务，所以总控中心配置流媒体服务器，向用户提供实时图像的浏览及历史图像的检索查询及回放。
视频解码器：
配置的视频解码器，通过网络，可将数字视频进行模拟还原，还原后的模拟视频通过显示设备显示出来。
监控客户端：
将PC机内安装视频客户端程序并接入平台视频专网。
利用视频客户端程序可实现对视频专网内图像资源的访问。
客户端程序可采用C/S或B/S方式访问平台资源，在客户端程序上用户可实现如：
实时视频监控、摄像头控制、历史视频回放、录像查询等应用。
控制键盘：
控制键盘与PVG视频管理服务器连接。
通过控制键盘，可实现对视频图像的控制与切换。
控制键盘权限与系统统一。
2.2.3视频管理控制设计
2.2.3.1用户管理
在项目中用户管理尤为重要，本平台的用户管理通过放置在核心平台的视频管理控制服务器来实现，用户管理是整个平台安全管理中的核心策略，负责全局所有用户权限授权的管理，可针对每个用户、用户组做权限的制定和划分。
现阶段分析，在权限管理上需要满足如下基本要求：
Ø系统管理员通过视频管理控制服务器中的用户权限管理策略管理系统中所有用户，可以赋予用户权限和增加删除用户等操作，在日常维护上，可直观的管理系统。
Ø当一个用户要登录系统时，通过事先提供给这个用户的用户名和密码，完成身份认证后，方可登录系统。
Ø在特殊情况下通过用户权限管理系统，可临时将一个用户或用户组赋予更高的权限。
（如将一个分控中心升级为级别更高的临时总控中心）
经过上述分析，本系统建构在以太网络的基础上，通过以太网实现数据交换传输。
具体如下：
用户管理包括：
n视频管理控制服务器后台服务系统
n管理控制服务器权限认证模块
n客户端登陆模块
Ø用户名与用户登录密码
Ø视频管理控制服务器用户权限认证
Ø无独立硬件设备，运行于Linux操作系统
Ø安装于各级平台和指挥中心的管理控制服务器
n客户端权限认证模块
Ø无独立硬件设备，运行于Windows操作系统
Ø和客户端软件（PowerExpore）集成在一起
2.2.3.2配置管理
配置管理系统管理对象包括：
用户和用户组、资源以及用户对资源操作的权限。
配置管理系统的功能：
资源的统一编号与管理、用户及用户组信息编号与管理、划分用户所能使用的资源以及分配用户使用对于资源的权限
配置管理系统提供在线（on-line）或离线（off-line）编辑配置数据库两种方式：
在线（on-line）方式为配置管理提供空间上的便利，一方面操作员可以在网络连通的情况下，通过软件直接线上修改配置数据库，另一方面其它局部系统能够自动与中心配置数据库同步，只需修改中心，无须其它局部一一重复修改，大大减少配置的繁重工作，体现了分布式结构的优势
离线（off-line）方式为应急情况提供配置管理便利，操作员在本地即可修改配置数据库，并使本地系统及时得到最新配置，体现系统局部自治的特点
2.2.3.3网管
通过网管系统，可实时利用TCP/IP网络对整个系统中的服务器进行监控。
并实现网络化管理。
本项目提供全网一致的网管软件，完成全网设备运行状态的监测和维护管理，主要的功能包括设备在线巡检功能、远程设置时钟、设备远程重启、视频源状态查询、设备录像状态查询、设备性能参数查询及统计等。
2.2.4流媒体转发设计
在总控中心配置流媒体服务器，实现对实时图像和历史图像的转发。
为了提高图像转发系统的可用性和稳定性，系统应该具有一定的防错冗余的功能、自动恢复机制；图像转发设备应采用嵌入式设计，可自由上下电，重启动的时间少于30秒。
流媒体服务器采用开放式分层的软件体系结构，能够在不改变上层应用软件的基础上，和多个厂家不同型号和编码格式（MPEG2、MPEG4、H.264、AVS）的数字编码设备进行互通。
流媒体服务器具备数字干线的管理功能，包括数字干线的复用、锁定、抢占和预留。
数字干线指图像转发设备之间用于传递数字图像的视频通道，根据网络容量，图像转发设备之间的数字干线可以为1条或多条。
流媒体服务器根据用户容量需求由多台图像转发服务器或单台服务器组成，图像转发服务器可根据并发码流的需求灵活配置。
流媒体服务器应用于共享平台，支持大容量并发视频流转发功能，配合指挥中心的视频管理控制设备，实现视频流在图像信息系统中的多级大容量转发。
2.2.4.1实时图像转发
从编码器输出到视频共享平台的数字码流，将根据各个用户的请求情况将实时满帧图像转发给用户。
系统功能
A视频分发
l数字码流实现了一个源分发给一个或多个的用户，其网络连接方式可以为单播、组播和TCP方式
l数字码流在分发过程中图像质量不会受到影响，每个节点的延迟在50ms左右
l视频转发服务器支持从一个网络地址转发到另一个网段的网络地址（即网络地址转换NAT）
B数字干线管理
l数字干线指视频转发服务器之间用于传递数字图像的视频干线，根据网络容量，干线可随意设定。
l图像转发系统的干线管理方式有：
路由选择、复用、锁定和抢占、抢占后处理
l具备数字干线功能。
l应用中，干线有可能被占满，且有高级别用户需要查看新的摄像机的时候，就会发生抢占，抢占时总是抢占路径最短、抢占的代价最小（最高级别最低）的干线；同时，在高级别的用户锁定干线时，要保证低级别的用户不会抢占这些干线
l在高级别的用户抢占了干线时，原来占用干线的用户将得到友好的通知
C防错冗余
l每台视频转发服务器都配置了若干条数字干线，通过冗余的数字干线配置，一旦某台视频转发服务器出现故障，视频转发系统的自动路由机制将找到冗余的视频转发服务器，让视频走这个新找到的视频转发服务器的数字干线。
干线复用示意图
干线抢占示意图
2.2.4.2历史图像转发
流媒体服务器不仅负责完成实时视频的转发，同时将根据用户的请求情况将历史图像转发给用户。
系统功能
A历史图像分发
l实现将一段历史图像分发给一个或多个的用户
l数字码流在分发过程中图像质量不会受到影响，每个节点的延迟在50ms左右
l视频转发服务器支持从一个网络地址转发到另一个网段的网络地址（即网络地址转换NAT）
B数字干线管理
l数字干线指视频转发服务器之间用于传递数字图像的视频干线，根据网络容量，干线可随意设定。
l图像转发系统的干线管理方式有：
路由选择、复用、锁定和抢占、抢占后处理
l具备数字干线功能。
l应用中，干线有可能被占满，且有高级别用户需要查看新的摄像机的时候，就会发生抢占，抢占时总是抢占路径最短、抢占的代价最小（最高级别最低）的干线；同时，在高级别的用户锁定干线时，要保证低级别的用户不会抢占这些干线
l在高级别的用户抢占了干线时，原来占用干线的用户将得到友好的通知
C防错冗余
l每台视频转发服务器都配置了若干条数字干线，通过冗余的数字干线配置，一旦某台视频转发服务器出现故障，视频转发系统的自动路由机制将找到冗余的视频转发服务器，让视频走这个新找到的视频转发服务器的数字干线。
2.2.5显示设计
在总控中心配置了监控客户端以及视频解码器＋显示设备，用户可以在监控客户端上使用客户端软件进行图像浏览，也可以通过解码器输出显示在显示设备上，满足用户的不同应用。
2.3分控中心系统设计
分控中心为区域监控点的管理控制中心。
它对各网络硬盘录像机通过数据传输专网上传的视频信号进行处理，包括视频信号的切换、显示和图像调阅等主要功能，包括实现实时、历史视频的解码播放和控制，重要数据及报警联动录像数据的备份存储。
本地用户可以通过客户端对本监控点内图像进行浏览，控制。
2.3.1派出所系统结构图
2.3.2系统设计
分控中心配置设备有视频管理控制服务器，流媒体服务器，存储服务器，视频解码器，监控客户端，控制键盘，显示设备。
本方案中，由于本期建设监控点比较分散，因此采用分布存储方式。
在三级平台配置网络硬盘录像机，完成对前端视频的接入，将30天图像存储在当中。
并在分控中心做重要数据的备份存储。
需要时，直接通过图像调用进行回放、检索等。
这种方式的优点是在大部分的情况下网络流量降低。
由于分散保存，每一个图像保存点所需要的存储介质投资较少，也便于管理和维护。
视频管理控制服务器：
在分控中心配置PVG视频管理控制服务器，此服务器接入视频专网，通过此服务器实现了分控中心对辖区内部视频平台图像资源的管理及控制。
视频管理控制服务器连接控制键盘。
流媒体服务器：
由分控中心承载了向管辖范围内各NVR获取视频数据的业务，同时提供给总控中心图像应用，所以分控中心配置流媒体服务器，向用户提供实时图像的浏览及历史图像的检索查询及回放。
存储服务器：
视频存储服务器在本系统中负责重要数据存储的管理和控制。
通过网络可对下属存储设备进行资源和调度管理，实现高速数据查询。
IPSAN存储设备：
在存储服务器的管理下，用于对重要数据的备份存储。
专门针对视频监控设计的专业级网络视频存储系统。
监控客户端：
将PC机内安装视频客户端程序并接入平台视频专网。
利用视频客户端程序可实现对视频专网内图像资源的访问。
客户端程序可采用C/S或B/S方式访问平台资源，在客户端程序上用户可实现如：
实时视频监控、摄像头控制、历史视频回放、录像查询等应用。
控制键盘：
控制键盘与PVG视频管理服务器连接。
通过控制键盘，可实现对视频图像的控制与切换。
控制键盘权限与系统统一。
2.3.3重点数据备份系统设计（IPSAN）
在重点数据备份视频存储系统中，考虑到视频数据的高安全性，在原则上保存的视频数据不能被删除与擦写，存储的视频数据会自动添加索引目录便于日后高速查询。
视频存储系统硬件服务器采用嵌入式设计，系统稳定性高。
重点数据备份视频存储系统提供业界先进的IPSAN存储方案，可为用户提供全网共享的高效存储介质，存储容量和地点均不应受限，并随时能够进行在线点播和检索查询。
视频存储系统选用千兆网络数据接口，数据吞吐量大，单台服务器能够实现64个并发存储流。
在系统中庞大的数据存储后的读写优化采取帧标记的形式提高速度。
用户可按照查询条件来迅速查看所需资源。
系统功能
l重点视频数据的存储。
l支持手动录象、自动定时录像、动态感知录像、报警联动录像、视频丢失报警录像、循环录像和报警预录像。
l支持录像按帧加标记，即系统可以在录像时自动或手动为每一个图像帧加标记，从而为视频数据的结构化处理奠定基础。
2.3.4图像存储索引系统设计
在如此庞大的视频存储系统中，需要在存储服务器中配置图像存储索引系统来对整个存储点播系统做管理。
图像存储索引系统提供数字分布式的存储方案，在系统中，通过图像存储索引系统能够进一步优化图像存储点播设备的存储功能，更合理有效的利用存储资源，为用户提供全网共享的无限存储空间，存储容量和地点均不应受限，分布的视频资源对用户而言要求是统一而完整的，通过历史图像管理系统的任意客户端软件均可看到全网的视频资源，并随时能够进行在线点播和检索查询，可根据需要进行本地备份存储。
图像存储索引系统通过网络对下属的存储点播系统进行资源和调度管理，图像存储点播设备的数量可根据需要灵活配置。
图像存储索引系统结构：
nLinux操作系统。
n软件模块：
1.用户权限管理模块
2.图像资源调度管理模块
3.网络录像模块
4.网络点播模块
5.帧标记模块
系统功能
l图像存储索引系统可实时对下属的存储点播系统进行数据流量的监视与统计，根据统计实时分配数据流的走向，充分利用各图像存储点播设备的资源。
l在发生重大事件时，图像存储点播系统能够将事件视频图像指定转发到相应图像存储点播设备中实现存储。
l图像存储索引系统能够将报警图像存储在特定的图像存储点播系统中。
l分布式存储结构：
录象内容可存储在PC客户端、图像存储点播设备、专用存储设备或带硬盘的视频编码器上，用户可通过客户端软件对全网的录象文件进行统一管理。
l支持存储服务器、磁盘阵列、NAS、IPSAN等多种存储方案。
l和图像存储点播设备配合，支持手动录象、自动定时录像、动态感知录像、报警联动录像、视频丢失报警录像、循环录像和报警预录像。
l支持录像按帧加标记，即系统可以在录像时自动或手动为每一个图像帧加标记，从而为视频数据的结构化处理奠定基础。
l支持三种标记方式：
A手动B事件关联C识别处理
2.4前端接入系统设计
原有系统的现状是监控点连接到工控机，通过视频采集卡编码后存储在工控机自带的硬盘当中，工控机上安装监控管理软件来实现管理控制。
如果采用直接将工控机进行联网会有很多不确定因素，影响系统的稳定性和安全性。
本方案的设计是将原有工控机更换为混合型网络硬盘录像机NP-NVR2000。
2.4.1前端接入系统结构图
2.4.2网络硬盘录像机NVR
本方案中我们选用NP-NVR2000混合型网络硬盘录像机完成视频的存储。
NP-NVR2000混合型网络硬盘录像机是全球首款X86架构的嵌入式混合型NVR产品。
支持8路D1编码，涵盖DVR的所有功能，可同时接入模拟和网络摄像机，是DVR平滑升级的最佳解决方案。
NP2000采用POSA视频中间件，通过快速开发组件，可广泛兼容不同厂家不同型号的视频编码器、DVR和网络摄像机，支持百万像素高清摄像机的接入，在保持兼容性的同时保证产品的稳定性。
NP2000采用高性能X86处理器，支持Linux和Windows操作系统，智能、移动、GIS等应用系统可方便的基于中间件进行开发部署。
NP2000与PVG网络视频管理平台无缝集成，可实现PVG系统的全部功能，同时，基于POSA开放式架构，NP2000可实现和所有主流平台软件的联网。
NP2000本地带4块SATA硬盘，可通过千兆网口连接磁盘扩展柜，可满足大容量存储的需要。
3系统功能
3.1视频联网管理
PVG单机自成系统，若干个PVG系统之间通过模拟或数字干线（视频编码器和网络）互联形成更大规模的视频监控系统，授权用户可以从任何一个视频控制中心操作控制其它控制中心的摄像机、存储设备等资源；
节点之间可以设定上下级关系，即多个节点可以分层级，全网中的层级数没有限制；
用户可以远程控制其它节点的模拟矩阵，将模拟图像资源通过模拟干线传送至本地的监视器上，并能使用模拟键盘进行PTZ控制，实现和模拟矩阵系统的互联；
用户可以把其它节点经过编码后的数字图像资源切换到本地的任意解码器上，并能使用模拟键盘进行PTZ云台控制，实现与数字系统的联网；
用户可以远程控制其它节点的模拟矩阵，将模拟图像资源输出至编码器，通过视频转发服务器转发至本地PC电脑上，通过客户端软件进行实时视频浏览、录像和回放，并能进行PTZ控制，实现模拟系统的数字化。
3.2实时图像浏览
网络客户端可实时监视多路实时图像信息并实现一机同屏同时监视；多个网络客户端可以同时监控任一前端图像；
在电视墙上可以实时显示前端任意一个监控点的图像，可以在1、4、6、8、9、10、13、16、全屏等多种画面分割模式中切换显示；
支持按照监控区域、管理权限和实际使用情况（如行进路线）对摄像机分组；
系统具备视频自动巡视功能，在可设定的间隔时间内对全网的监控点进行图像巡检，参与轮巡的对象可以任意设定，轮巡间隔时间可设置。
分为组内轮巡和组间轮巡；
支持实时设定音视频编解码器的各种参数，如码率、品质、分辨率、制式、帧频、色彩、音量等；
可在图像的任意位置叠加名称、时间、场地等字符信息；可在图像的任意位置叠加图片和黑屏框以屏蔽需隐藏的图像区域；
支持云台和快球的方向控制、自动扫描、预置位管理、光圈焦距管理、镜头缩放；云台速度可调；支持灯光、雨刷、电源开关控制；支持自定义辅助开关控制；支持摄像机锁定与解锁；方便进行云台／快球控制器的参数设定
支持将任意实时直播图像存放成JPEG或BMP格式的图像；
3.3录像存储
支持手动、自动定时录像、动态感知录像、报警联动录像、视频丢失报警录像、循环录像和报警预录像；支持服务器录像和本地录像；
分布式存储结构：
录像内容可存储在PC客户端、服务器、专用存储设备或带硬盘的视频编码器上，用户可通过客户端软件对全网的录像文件进行统一管理；
可扩展支持存储服务器、磁盘阵列、NAS、SAN等多种存储方案；
3.4录像回放
多画面同时回放：
支持同时回放多个服务器或本地的多个存储通道的同一时间的录像文件，多达16画面同时同步回放，支持1/4/6/9/16画面显示；
支持多种回放操作：
回放时可以进行暂停、播放、停止、快放、慢放、单帧步进、单帧后退、循
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