齐城海事航执法船载视频监控系统解决方案Word下载.docx
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3.1.3系统组网 19
3.2系统功能 19
3.2.1执法流程实时记录功能 19
3.2.2高清视频监控功能 20
3.2.3信息管理功能 20
3.2.4数据信息存储功能 20
3.2.5设备状态自动监测功能 20
3.2.6语音监听功能 20
3.3系统特点 21
3.3.1适应船载环境 21
3.3.2网络适应性强 21
3.3.3便携式单兵设备 21
3.3.4数据存储调用方便 22
第四章前端系统设计 23
4.1前端系统组成 23
4.2视频监控子系统 23
4.2.1通用视频监控 23
4.3语音对讲及监听子系统 52
4.4前端存储子系统 53
4.4.1存储方式 53
4.4.2存储空间计算 54
4.5保障子系统 54
4.5.1供电子系统 54
4.5.2防雷、接地子系统 55
第五章承载网络设计 57
5.1组网方式 57
5.2网络带宽要求 58
5.2.1带宽控制技术 58
5.2.2传输速率建议 58
第六章后端子系统设计 60
6.1后端子系统组成 60
6.2控制子系统 60
6.3显示子系统 61
6.4存储子系统 62
6.4.1存储方式 63
6.4.2存储空间计算 63
6.4.3设备推荐 63
6.5网络子系统 68
第七章岸基监控中心设计 70
7.1岸基监控中心组成 70
7.2服务器管理子系统 70
7.2.1中心管理服务器（CMS） 71
7.2.2数据库服务器（DB） 71
7.2.3流媒体服务器（VTDU） 71
7.2.4存储管理服务器（VRM） 72
7.2.5报警接入服务器（DAG） 72
7.2.6报警处理服务器（AMS） 72
7.2.7电视墙服务器（VMS） 72
7.2.8联网服务器（NCG） 72
7.3控制子系统 73
7.4显示子系统 75
7.4.1LED拼接大屏 75
7.4.2LCD拼接大屏 76
7.4.3LED拼接大屏和监视器 78
7.4.4LCD拼接大屏和监视器 78
7.5存储子系统 78
7.5.1存储方式 78
7.5.2存储空间计算 79
7.5.3设备推荐 79
7.6网络子系统 83
第八章管理平台设计 84
8.1平台总体架构 84
8.2平台模块组成 85
8.2.1核心管理模块 85
8.2.2服务功能模块 86
8.2.3集成接口 88
8.2.4客户端 88
8.3平台功能 89
8.3.1通用业务功能 89
8.3.2管理配置功能 91
8.3.3增资业务功能 94
8.4平台特色 96
8.4.1基于SOA的开放架构 96
8.4.2强大的兼容性 97
8.4.3电信级稳定性 97
8.4.4卓越的可扩展性 97
8.4.5便于部署及维护 98
8.4.6良好的用户操作体验 98
第一章背景及需求
1.1应用背景
近年来，随着社会经济的发展，一些“不法分子”为达到“快速致富”的目的，从事走私等违法活动；
也有部分船舶驾驶人员不按规定航行灯。
船舶走私、超载、未按规定航道行驶等船舶违法行为的增加，一方面给社会经济带来了极大的危害，另一方面对于航道通行秩序、船舶通航安全等方面也带来了极大的危害，随着这类行为的不断增加的增加，海上执法部门——海事局的取证压力也随之变大。
而随着3G/4G业务的发展和成熟，无线视频监控在现场取证及应急指挥工作中得到广泛应用。
在水上交通执法领域，执法船视频监控系统已经取得比较成熟的应用。
图表1中国海巡01舰
齐城智能推出执法船视频监控系统，是提供海事执法船舶和人员执法的新型综合方案。
系统包括船载移动监控系统，海事执法人员单兵监控系统，结合移动传输解决方案，为海事相关部门带来更加直接高效的用户体验，从而有助于推进海事廉政执法、透明执法的建设进程，降低执法纠纷的发生几率，为海事管理部门带来真正的价值体验。
1.2业务现状
海事局是我国水上执法的执行主体单位，负责行使国家水上安全监督和防止船舶污染、船舶及海上设施检验、航海保障管理和行政执法，并履行交通部安全生产等管理职能。
海事执法并不单纯的执法，而是一半服务一半执法的特殊情况，行政相对人复杂如何保障程序正当，这就是海事执法现状。
现阶段，海事执法基本停留在人工执法的阶段。
这种方式存在很多问题，也难以适应现代社会的发展。
其难点主要体现在以下几个方面：
图表2海事执法现状示意图
Ø
人工执法：
海事执法的现状是人工执法，人工发现违法船舶的违法行为，人工执行处罚过程，人工记录执法情况、结果；
取证难：
执法人员人工检查，但难以记录违法违规行为过程，无法提供实际证据；
指挥调度难：
海事执法船在执法过程中，与后方海事局的实时沟通方式匮乏，难以实现实时指挥调度；
执法效率低：
海事执法人员需人工执法，完成违法发现、登船检查、违法处理、处理结果记录，需要约1个小时的时间，大大增加了海事部门的执法难度和执法成本；
执法成本高：
人工执法过程，需要大量的时间、人力，使得执法成本高起。
1.3发展趋势
伴随着信息化、智能化的社会各行各业的普及，海事监管部门也在积极尝试新技术、新手段提升简化海事执法流程、提高执法效率、降低人力成本是海事执法中急需解决的问题，也是行业发展的趋势。
而基于视频监控系统的海事执法系统解决方案可以恰好的点中市场需求点，很好的满足海事执法业务的需求，实现海事执法可视化、可取证、可调度的功能。
1.4总体目标
本次提出了一种海事执法船视频监控系统解决方案，旨在以视频监控系统为基础，融合高清视频监控技术、远程无线传输技术、便携式单兵技术，提供一套采集违法证据、简化执法流程、提高执法效率、降低执法成本的系统解决方案。
一方面：
增强海事执法能力，形成执法威慑，增强船舶运营者合规航行的意识，减少船舶违法航行行为，以保证水上人身、财产安全；
另一方面：
提升海事执法队伍的执法形象，形成一套高效、有序的海事监管、执法机制。
第二章系统总体思路
2.1指导思想
2015年6月24日，中华人民共和国交通运输部颁布了《中华人民共和国海上海事行政处罚规定（中华人民共和国交通运输部令2015年第8号）》和《中华人民共和国内河海事行政处罚规定（中华人民共和国交通运输部令2015年第9号）》。
此二条规定分别明确了海上和内河海事行政执法的处罚依据，旨在为规范海上、内河海事行政处罚行为，保护当事人的合法权益，保障和监督海上海事行政管理，维护海上交通秩序，防止船舶污染水域等。
本次提出的执法船载视频监控系统解决方案，即以此为指导思想。
提出执法过程可视化，执法取证可存储视频数据，以达到视频资源可调阅、回放，实现执法过程有据可循、减少执法纠纷、提升执法效率的目的。
2.2设计原则
海事执法船载视频监控系统考虑其特殊的使用环境，要求在设计中采用先进、集成、安全、可靠的技术，同时考虑功能需求的变化和应用技术的快速发展，要求整个系统性能具有开放性、标准化、可扩展、性价比高，以此确保系统建成为技术先进、实用可靠、经济合理、具有国内外先进水平的船载视频监控系统。
1）先进性
在保证开放性和实用性原则的基础上，采用先进的存储、管理技术，适当的网络组合，使其发挥最佳的集成效果，保证在相当长一段时间内系统整体处于先进水准。
2）集成性
本方案所设计的综合安防系统是一个相对开放的系统，不同产品之间的标准接口，满足各系统之间的联动或系统集成需要，设计以符合国际标准或国际流行标准为原则。
3）安全性
系统设计时考虑多级安全防范措施，包括加密传输、身份认证等多种方法组合防护，根据不同的需要进行不同的安全等级设计，最大程度地保护整个综合安防系统的自身安全。
4）可靠性
系统设计时不仅要考虑所采用系统设备的先进性，而且更重要的是考虑系统设备的适用性与方案的可靠性，使其长期地发挥其功效。
对需抵抗海洋高盐度腐蚀的设备，选用耐腐蚀的专用型产品。
5）开放性、可扩展性
近年来，安防技术发展日新月异，因此系统建设需考虑系统适应未来发展，做到可迅速扩展，又能保护既有投资。
系统需兼顾目前的安全防范需求和今后较长时期的安全防范技术发展需要，即要确保系统具有良好的可扩展性。
6）实用性
安全预警是系统建设的目的。
如果脱离开的实际使用目的而只是简单堆砌一些安全防范技术，那无异于空中楼阁。
安全防范系统设计的实用性建立在对用户需求的仔细理解基础上。
7）标准化
系统应满足在扩充及更换部分设备时的通用性及可替换性。
2.3设计依据
本次系统设计遵循相关部门发布的规定，以及视频监控相关的国家标准、行业标准和地方标准，并有选择性的考虑相关的设计规范、工程技术规范。
ü
中华人民共和国海上海事行政处罚规定（中华人民共和国交通运输部令2015年第8号）；
中华人民共和国内河海事行政处罚规定（中华人民共和国交通运输部令2015年第9号）；
《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）；
《民用闭路电视系统工程技术规范》（GB50198－2011）；
《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）；
《环境电波卫生标准》（GB9175-88）；
《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T28181-2011）；
《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）；
《船舶交通管理系统工程技术规范》（JTJ/T351-96）；
《视频安防监控系统技术要求》（GA/T367-2001）；
《国家水上交通安全监管和救助系统布局规划》；
《交通运输“十二五”支持系统建设规划》；
《水上安全监督和救助打捞设施可行性研究编制办法》；
《海事系统助航设施防雷技术规范》；
《跨区域视频监控联网共享技术规范》（DB33/T629-2007）；
2.4技术路线
技术路线是指对要达到系统目标准备采取的技术手段、具体步骤及解决关键性问题的方法等。
本次系统设计采用的主要技术手段包括四类，主要为采用专用船载专用摄像机技术、便携式执法设备、本地存储技术、视频资源无线传输技术。
2.4.1视频监控与GPS定位结合
该系统充分考虑移动监控需求，同时结合领先的音视频编解码技术、GPS卫星定位、无线网络传输等技术，组成了一套先进的可快速部署的视频监控系统。
通过该套系统，系统不仅能实时监控船舶所处地理位置，并且通过无线视频传输技术监控指挥中心能通过现场无线视频及时观看到现场的真实情况。
当移动中的船舶发生报警时，通过回传的图像，监控中心能够在最短的时间内依据各种数据做出科学快速的决策，及时指挥、调度各项资源。
2.4.2结构紧凑、集成度高
目前船舶视频监控系统大多采用船舶监控与GPS分离的方式，由此导致的结果是设备连接复杂、连线较多，从而导致在大震动的环境下可靠性不高的问题，且此种方式需用采用2张通讯卡，则明显存在成本偏高的问题。
所以本系统中选用的是内置GPS模块的主机，有效节约无线传输流量。
2.4.3船载专用摄像机技术
1）高清成像技术
船载监控摄像机采用“高清图像传感器+ISP+RCP”技术方案，通过对ISP和RCP的精细化控制来确保高清图像的成像质量，使得高清摄像机在不同环境、不同光照条件下均可达到满足业务应用的成像效果。
同时设备配置超低照度感光元件，配合高性能的低照、降噪、宽动态算法，夜间成像效果更加明亮通透。
2）防腐蚀技术
船载监控前端设备需配置在外部恶劣环境中，时刻接受湿气、雨雪的考验，并且需保证无故障长时间24小时工作；
设计采用船载专用防腐蚀摄像机；
摄像机防腐蚀性能符合国际、国家、行业各类标准；
采用316L不锈钢防腐蚀外壳，能够适用于海洋高浓度的盐、酸腐蚀环境；
等于内河环境具备防腐等级较低的涂层防腐蚀摄像机，使的摄像机的实用性大大增强。
3）减震技术
本次选用的硬盘录像机具有优良的品质，其硬盘减振加固技术采用空气囊技术。
本产品结构设计人员在军工结构设计专家的指导下，参照军用标准（GJB367A-2001国军标军用通信设备通用规范），自主研发设计硬盘加固模块。
产品通过大量的环境测试，目前达到并超过了相关军用设备的要求。
图表3军工级的硬盘减震技术
4）智能分析技术
利用智能分析中的目标检测算法，对重点部位的图像实时监测视频图像中的目标，并作相关统计工作（流量统计、禁区报警等）当目标进入抓拍识别区域时，自动记录特征图像。
2.4.4便携式执法设备
本次系统设计执法设备采用便携式单兵设备，设备在嵌入式平台上集成液晶触摸显示屏、3G/4G和Wi-Fi无线通讯模块、GPS模块、蓝牙模块，内置高清相机，可配备微型摄像头及耳机。
设备可通过3G/4G和Wi-Fi无线网络进行实时视音频信息传输、语音对讲等功能；
设备采用三防设计，以保证全天候工作；
同时设备支持指纹识别、扩展接口丰富，适合现场取证、远程指挥、抢险调度等业务方面应用。
2.4.5本地存储、实时回传技术
本系统设计采用本地存储的存储、无线实时回传的策略。
设计采用齐城智能专用取证主机实时存储视频资源。
取证主机是一款采用嵌入式Linux操作系统的船载视音频监控专用取证主机产品，具备视音频编解码、3G/4G、WIFI无线网络传输、卫星定位、数据安全存储、硬盘减振保护等功能，并提供灵活的通道选择及编码方式。
在保证视频画面质量的前提下，减小所需传输带宽，以降低建设成本。
图表4本地存储、实时上传示意图
2.4.6视频资源无线传输技术
本次系统设计视频资源为本地存储，但可通过无线传输技术实现视频资源与海事局监控中心的预览、调阅、回放等。
无线传输设计采用运营商3G/4G网络实现无线传输功能。
第三章系统总体设计
3.1总体构架
3.1.1系统拓扑
海事执法船载视频监控系统总体架构为二层架构：
一级是海事局监控中心、二级为执法船载监控系统；
其总体监控层级架构图如下图所示：
图表5监控层级架构图
如上图所示，系统总体架构设计为二层架构，本次方案提出的为执法船、海巡船船载视频监控系统解决方案；
与上级海事局视频监控系统的切割点为无线传输子系统，船载视频监控系统建设无线传输设备；
运营商提供无线传输网络；
海事局视频监控系统建设与运营商网络的接入点。
执法船船载视频监控系统的应用场景为巡航在内河、海洋上的各类执法船，系统可分为前端子系统、传输子系统、后端子系统三个部分；
本次解决方案设计的系统架构图如下图所示：
图表6执法船船载视频监控系统架构图
3.1.2系统组成
本次海事执法船载视频监控系统解决方案主要由三部分组成；
分别为前端设备、传输网络设备、后端设备。
其中，前端设备为船载摄像机、单兵设备等；
传输设备为连接船载设备的交换机和运营商3G/4G网络二个部分；
后端设备主要包括存储设备、显示设备等。
图表7系统组成示意图
3.1.2.1前端设备
前端设备主要包括船载专用的各类摄像机、便携式单兵，其中前端摄像机包括驾驶舱半球、高清云台摄像机、筒型摄像机等。
海事执法船的作业环境较为特殊，具有高湿度、高盐酸等情况，高清云台摄像机的选择还需考虑防腐蚀问题，针对防腐蚀问题，对于内河执法船一般选用具有防腐蚀涂层的摄像机；
对于活动区域为海洋环境的海巡船等，在船舶室外环境可选用具有符合国际防腐蚀标准的316L不锈钢外壳的摄像机；
在船舶室内环境可选用具有防腐蚀涂层的摄像机。
齐城智能单兵监控系统是针对各种执法取证、执勤记录、行政监管等单人便携式监控需求而提供的解决方案。
设备在嵌入式平台上集成液晶触摸显示屏、3G/4G和Wi-Fi无线通讯模块、GPS模块、蓝牙模块，内置高清相机，可配备微型摄像头及耳机。
3.1.2.2传输设备
本系统传输设备主要包括有线和无线二部分，有线部分为前端摄像机到存储、显示设备的有线传输网络，主要由交换设备和传输线缆组成；
无线部分为系统数据回传中心的部分；
设计采用运营商3G/4G无线网络。
3.1.2.3后端设备
后端设备为设置在驾驶舱（驾驶台）的相关设备，主要包括存储设备、控制键盘、显示设备等；
存储设备是监控系统数据存储单元，通过配置硬盘的数量调整存储空间的大小，存储空间的配置主要依据与前端摄像机的数量。
键盘是云台摄像机的控制设备，通过键盘上嵌入的手柄，可控制云台摄像机的旋转和焦距。
显示设备是摄像机采集视频预览、回放的显示单元，一般可设置驾驶台上；
可选用船载专用液晶显示器。
3.1.3系统组网
本系统传输设备主要包括有线和无线二部分，有线部分为前端摄像机的有线传输网络，主要由交换设备和传输线缆组成；
交换设备一般可选用二层百兆交换机，传输线缆可选用多模光纤、超五类双绞线、六类双绞线等；
交换机连接前端摄像机和存储设备。
无线部分为系统数据回传中心的部分，设计运用运营商3G/4G无线网络。
无线网络连接便携式单兵和后端无线设备，系统网络架构图如下图所示：
图表8系统网络架构图
3.2系统功能
3.2.1执法流程实时记录功能
系统配置便携式单兵、高清云台摄像机，可准确记录执法现场问题、处理方式、处理结果。
单兵设备可实现视频、语音同步记录，视频资源具有很高的可信性和准确性。
并且，记录数据实时存储，安全性高，还可以很方便的导出进行校对和归档管理，以便日后随时核对和调用。
3.2.2高清视频监控功能
在船舶外实现高清视频采集，特别特种专用摄像机（诸如透雾、热成像摄像机）是对复杂环境下（大雾、大雨）的采集，提高监控系统的实用性；
船内通过采用齐城智能船载专用摄像机，消除振动等不利因素对监控系统的干扰，提高监控画面质量。
3.2.3信息管理功能
包括终端设备管理、船舶管理、人员信息管理、航道信息管理、公司信息管理等。
基础信息管理还包括外接设备的管理。
3.2.4数据信息存储功能
硬盘录像机保存船内监控点录像文件，建议设置定时计划录像；
监控中心利用存储服务器保存重要录像和备份录像，重要录像包括报警录像、电视墙显示过的视频图像，备份录像包括手动从前端下载录像，或自动按计划下载录像。
3.2.5设备状态自动监测功能
系统能对硬盘录像机、各服务器等节点设备的工作状态实行自动监测，当设备运行异常或故障时，监控中心将产生报警提示，包括故障点位置和造成故障的原因。
3.2.6语音监听功能
安装于驾驶室上方的摄像机，内置隐蔽拾音器，监听驾驶员之间的对话，支持监控中心实时监听和硬盘录像机视音频同步记录。
3.3系统特点
3.3.1适应船载环境
船载视频监控系统具有高可靠性的要求；
能在振动、颠簸、高温等恶劣环境下长时间无故障运行；
能实现全天候工作；
环境适应性和电磁兼容等项目符合国家相关技术标准。
船载电源电压变化范围很大，系统电源满足宽幅电压输入、抗冲击等性能；
存储硬盘需满足较长时间连续记录、颠簸振动条件下正常读写的要求；
由于船载视频监控系统设备安装船舶上，且其靠船载电力系统供电工作，设计采用产品为宽幅电压输入。
3.3.2网络适应性强
移动无线网络技术近年来发展迅速，远程无线实时高清晰监控已逐渐成为人们关注的焦点。
目前无论是在国内还是在国外，都处于多种无线通信标准共存的局面，各无线运营商自身的网络状况也存在一定地区差异。
因此动态取证系统具备可在多种无线网络平台（EVDO、WCDMA和TD-SCDMA都能支持）上通信的能力，有较好的网络适应性和较强的网络穿透力，数据的传输能做到安全可靠。
3.3.3便携式单兵设备
便携式单兵监控系统解决了执法人员在针对一些涉嫌超载运输，违章停泊到非停泊位等需要登船处理违章的船舶时候的移动执法问题。
海事执法人员到达现场后，通过单兵设备上的按钮控制设备进行录像，录像存储在单兵设备的内置存储或microSD卡上。
执法人员可通过抓拍，将现场的图片进行保存或即时上传到中心管理平台。
遇到特殊情况需要与海事指挥中心的管理人员进行沟通确认时，便携单兵终端通过语言对讲功能实时沟通，从而得到最直接的指示；
另外，便携单兵终端人员支持互相的对讲功能。
3.3.4数据存储调用方便
船载视频监控系统的数据是直接存储在船载取证主机硬盘中，便携式单兵设备数据直接存储在内置SD卡；
二个存储设备都可以直接通过无线上传到岸基指挥中心，数据存储、调用极其方便。
第四章前端系统设计
4.1前端系统组成
前端设备主要包括船载专用的各类摄像机、便携式单兵，其中前端摄像机包括涂层防腐蚀摄像机、不锈钢海事专用防腐蚀摄像机等。
其中，涂层防腐蚀摄像机包含枪型、筒型、半球、球型、云台各种形态；
不锈钢防腐蚀摄像机具有半球、球型、筒型三种形态。
4.2视频监控子系统
4.2.1通用视频监控
4.2.1.1监控点部署
海事执法船载视频监控系统是运用在船载环境下的监控系统，其布点原则与船舶结构、功能有密切的关系；
一般的执法船、海巡船属于中小型船，船舶结构包括甲板、驾驶舱、工作舱室、生活舱室、贮藏舱室、仪器设备舱室等组成。
前端摄像机的布置原则主要考虑船舶关键部位和执法场景监控等；
依据以上二点布点原则，设计将布点规划为二类：
关键部位的推荐点位和一般点位；
具体的布点情况详见下表：
表格1海洋环境海巡船监控布点参照表
序号
场景
布点
布点类型
备注
1
船首水域
√
推荐
不锈钢防腐蚀
2
前/后甲板
3
侧舷
4
驾驶舱顶
不锈钢防腐蚀、执法环境监控
5
驾驶舱
涂层防腐蚀、拾音器
6
仪器设备舱
7
工作舱室
一般
涂层防腐蚀
8
生活舱室
9
贮藏舱室
表格2内河环境执法船监控布点参照表
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