海康普教校园综合安防解决方案.docx
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海康普教校园综合安防解决方案
海康普教校园综合安防解决方案（总96页）
普教校园综合安防解决方
第1章系统概述
1.1建设背景
学校是国家人才培养的重要场所和机构，随着我国教育的不断深化及发展，学校教育规模的扩大,占地广、校区分散、人员密集、防范意识差等诸多因素的限制，让校园安防与其他领域相比更具有特殊性，同时因校园开放、包容的人文环境更使学校结构日渐社会化，如公寓，食堂，浴池，保洁，保卫，饮水等职能部门的公开化、社会化、责任制、外包制，校园治安问题日益突出。
据调查，目前学校存在的主要安全问题有交通安全事故，火灾事故，盗窃案件，打架、诈骗等案件，溺水、体育活动意外伤害事故，食物中毒、自杀等安全事故。
如何减少和预防校园各种事故的发生，成为学校和社会需要积极应对的问题。
随着安防技术的不断成熟，以视频监控为核心的大安防系统，可以帮助学校在人力防范的基础上，采用先进的高清、智能、集成等技术，对校园进行全方位、全天候的全面防范，最大限度地减少各种安全隐患。
通过综合监管平台，构建一个多层次、多功能、反应迅速、信息共享的指挥调度体系，全天候受理紧急报警求助信息，为领导随时掌握校园动态情况，从容处理各类复杂的突发事件，准确迅速地调度指挥奠定坚实的基础。
同时，校园安防系统还需要与平安城市系统进行无缝对接，为平安城市建设贡献力量。
1.2现状分析
经过近年来的努力，校园综合监管建设取得了显著的成绩，如基本的视频、录像、报警等，满足了校园安防的基本需求，但同时我们也应该清晰地认识到前期建设还存在着一些不足:
1.模拟视频监控图像看不清，看不全，品牌混乱.
2.各分校监控网络独立，实际视频资源利用率低，制约了建设系统扩建、视频资源的共享和应用业务的整合，从而限制了了校园防控体系技术水平的提高。
1.3需求说明
根据校园现状分析发现已有的系统存在众多弊病，用户为解决上述问题，提出以下需求：
1、需要建设一套综合监管平台进行统一管理，使用全IP化的高清智能设备，实现高清监控、宿舍进出、入侵报警有效管理，并从节省资源、降低成本等角度考虑原有系统利旧。
2、系统需要能够与其他系统进行联动，将多套系统进行有机整合，形成综合监管。
3、系统能够将各个校园统一管理，实现各学校的统一监控。
1.4设计原则
本系统的设计以“先进性、可靠性、实用性、经济性、扩展性”为基本原则，具体如下：
先进性：
采用成熟、主流的设备构建系统，系统建设充分利用当前最新的视音频、数据、网络等技术，充分兼顾需求和技术的不断变化，建设业内领先的高清视频监控系统。
可靠性：
系统硬件采用电信级的服务器及专业设备，对关键设备采取冗余备份措施，软件采用模块化、分层隔离的设计思想，确保整个系统长期稳定运行。
实用性：
系统的设计突出应用，以现实需求为导向，以有效应用为核心，以技术建设与工作机制的同步协调为保障，确保系统能有效服务于用户的工作需要。
经济性：
系统整体配置性能高，价格合理，建设成本和投入较低，同时方案考虑原有监控系统的利旧。
扩展性：
系统采用业界主流的硬件设备，提供标准的协议，具有良好的兼容性和通用的软硬件接口，可以全面兼容主流厂商的设备，并能为其他系统提供接口。
1.5设计依据
系统建设依据国家相关法律规章、国家和行业相关标准、相关研究成果等资料进行规划设计，具体如下：
1、城市联网监控报警系统设计方面：
《城市监控报警联网系统技术标准》（GA/T669-2008）
《跨区域视频监控联网共享技术规范》DB33/T629-2007
公安部关于城市报警与监控系统的建设、管理、应用规范性文件（公安部科技信息化局汇编2009年3月）
2、安防视频监控系统设计方面：
《视频安防监控系统技术要求》（GA/T367-2001）
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198-94）
《工业电视系统工程设计规范》（GBJ115-87）
《安全防范系统通用图形符号》（GA/T75-2000）
《机动车号牌图像自动识别技术规范》（GA/833-2009）
《建筑及建筑群综合布线工程设计规范》（GB/T50311-2000）
3、视频监控图像质量方面：
《电视视频通道测试方法》（GB3659-83）
《彩色电视图像质量主观评价方法》（GB7401-1987）
4、视频系统网络设计方面：
《信息技术开放系统互连网络层安全协议》（GB/T17963）
《计算机信息系统安全》（GA216.1－1999）
《计算机软件开发规范》（GB8566-88）
5、视频系统工程建设方面
《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）
《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）
《电子计算机机房设计规范》（GB50174-93）
《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）
《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》（GA/T670-2006）
《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）
6、建筑系统方面
《停车场管理系统技术要求》GA/T394-2002
《电磁兼容试验和测量技术》GB/T17626-2006
《民用建筑电线电缆防火设计规程》DGJ08-93-2002
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004
《建筑物防雷设计规范》GB50057-2000
《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
《智能建筑设计标准》GB/T50314-2006
《综合布线系统工程设计规范》GB50311-2007
7、出入口和报警系统方面
《入侵报警系统工程设计规范》GB50394-2007
《出入口控制系统工程设计规范》GB50396-2007
《火灾自动报警系统施工及验收规范》GB50166-2007
第2章系统总体设计
2.1设计思路
本方案的总体设计思路如下：
1）统一采用IP化产品，同时在需要的场景中选用智能IPC，实现校园监控管理功能。
2）建立统一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，实现新老系统的无缝对接，降低成本，减少资源浪费。
2.2方案特点
2.2.1高清技术的应用
系统采用海康威视全系列高清产品，图像分辨率达720p或1080p，拥有广阔的视野，能清晰地呈现监控现场原貌，查看现场人物、车辆细节信息。
2.2.2高效编码技术的应用
系统前端部分采用（H.265HighProfile）高压缩比网络摄像机，大大提升了视频的编码效率，摄像机编码后，720P分辨率仅占1M带宽，1080P分辨率仅占2M带宽，有效节省传输链路带宽和磁盘存储空间。
2.2.3高效的存储方案
系统存储设计采用的教育局中心集中存储模式架构，各校园采取本地存储方式。
教育局采用CVR存储，支持视频流经编码设备以CVR方式直接写入专业
存储设备，省去存储服务器成本，避免服务器形成单点故障和性能瓶颈，独特的文件结构确保监控服务的高稳定和高性能。
阵列内置VTDU模块，可直接实现视频流的多路实时转发，省去VTDU服务器成本投入。
直接视频管理：
录像、回放、检索等功能。
2.2.4系统扩展性、兼容性行强
系统全面兼容国内外主流厂商的IPC、DVR/DVS，兼容国内主流的报警系统，而且通过设备厂商提供稳定的SDK，可兼容其它前端接入设备；系统能够兼容有线/无线监控设备接入，支持联通/移动/电信的3G网络接入。
2.2.5系统集成及开放性好
系统基于先进的技术架构，采用SOA面向服务的体系架构，管理平台的联网设计基于GA/T669、DB33及GB/T28181等多项标准协议，能够很好的实现与跨区域平台之间的互联、互通，满足系统横向、纵向之间的资源共享要求。
第3章系统详细设计
3.1校园视频监控系统
3.1.1总体结构设计
3.1.1.1物理架构
网络高清方案物理拓扑如下图所示：
图1.网络高清方案物理拓扑图
教育局总控中心：
负责对分控中心分散区域高清监控点的接入、显示、存储、设置等；主要部署核心交换机、视频综合平台、大屏、CVR、客户端、平台等。
校园分控中心：
负责对前端分散区域高清监控点的接入、存储、浏览、设置等功能；主要部署接入交换机、CVR、客户端等。
监控前端：
主要负责各种音视频信号的采集，通过部署网络摄像机、球机等设备，将采集到的信息实时传送至各个监控中心。
视频存储系统：
视频存储系统采用集中存储方式，使用海康威视CVR设备，支持流媒体直存，减少了存储服务器和流媒体服务器的数量，确保了系统架构的稳定性。
视频解码拼控：
视频综合平台通过网线与核心交换机连接，并通过多链路汇聚的方式提高网络带宽与系统可靠性。
海康威视视频综合平台采用电信级ATCA架构设计，集视频智能分析、编码、解码、拼控等功能于一体，极大地简化了监控中心的设备部署，更从架构上提升了系统的可靠性与健壮性。
大屏显示：
大屏显示部分采用海康威视最新LCD窄缝大屏拼接显示。
视频信息管理应用平台：
部署于通用的x86服务器上，服务器直接接入核心交换机。
3.1.2各校园监控前端设计
各学校安防监控场景比较固定，具体可以分为室内场景与室外场景，其中室外场景主要包括学校大门口、校内主要道路、足球场、篮球场、广场和室外停车库等，室内场景主要包括教学楼、行政楼、宿舍楼、图书馆、体育馆、食堂和监控中心等建筑内部场景。
海康威视根据不同场景的不同需求，灵活选择合适的前端监控产品，满足室内外各种场景下的监控需求。
海康威视网络高清摄像机，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，旨在给用户提供最优质的图像效果、最丰富的监控价值、最便捷的操作管理和最完善的维护体系。
3.1.2.1摄像机部署设计
本方案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，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无盲区、全覆盖，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和线缆。
室内可以采用红外半球与室内球机搭配使用，确保满足安装的美观与细节的不丢失需求要求。
针对室外监控点位的实际情况，摄像机、补光灯（选配）安装于监控立杆上，网络传输设备、光纤收发器、防雷器、电源等部署于室外机箱，室内摄像机安装比较简易和方便，直接通过交换机、电源模块连接网络和取电。
室外监控网络摄像机前端部署结构如下图所示：
图2.室外监控前端部署结构示意图
3.1.2.2前端点位设计
根据学校不同的应用场景，需要选择不同的前端摄像机，以达到最优的视频监控效果。
具体点位分布如下：
类别
位置
场景
设备类型
室内
教学楼
大门口
宽动态摄像机
走廊
红外半球
楼梯口
红外枪机
教室
红外半球、迷你球机
行政楼
大门口
宽动态摄像机
走廊
红外半球
楼梯口
红外枪机
电梯
电梯半球
重要办公室
红外半球、迷你球机
宿舍楼
大门口
宽动态摄像机
走廊
红外半球
楼梯口
红外枪机
图书馆
大门口
宽动态摄像机
走廊
红外半球
楼梯口
红外枪机
体育馆
大门口
宽动态摄像机
走廊
红外半球
体育场内
红外半球、迷你球机
食堂
大门口
宽动态摄像机
楼梯口
红外枪机
食堂内
红外半球、迷你球机
监控中心
大门口
宽动态摄像机
中心内部
红外半球、迷你球机
室外
出入口
大门口
智能球机
主要道路
校园主干道
红外枪机
道路交叉口
智能球机、红外枪机
足球场
主席台
智能球机
观席台
智能球机
各出入口
红外枪机
篮球场
各出入口
红外枪机
场内部
智能球机
广场
食堂广场
室外鱼眼、智能球机
图书馆广场
室外鱼眼、智能球机
体育馆广场
室外鱼眼、智能球机
停车库
教学楼自行车停车库
智能球机
宿舍楼自行车停车库
红外枪机
机动车停车库
智能球机
3.1.2.2.1室内场景
室内场景主要包括学校的教学楼、行政楼、宿舍楼、图书馆、体育馆、食堂、监控中心等具体建筑的内部场景，各建筑内部场景主要包括出入口、走廊、楼梯口、电梯、办公室内部、教室内部、食堂内部、监控中心内部等不同位置。
3.1.2.2.1.1出入口
学校各栋楼进出口、宿舍门口颇多，是整个学校安全防范重点区域之一，为了加强对各个单元楼进出人员的管理，需在各楼门口区域设置监控点，考虑到要求能看清楚进出人员的样貌，本区域有全天候工作的要求。
由于该区域会存在背景光较强而导致看不清室内细节问题，所以选择带宽动态功能的红外摄像机。
图3.出入口监控效果示例图
3.1.2.2.1.2走廊
传统摄像机拍摄出来的画面比例一般为4:
3或16:
9，看到的场景为视角广但视野不深，而学校各建筑内部的走廊具有狭长、窄小的特点，如果采用传统的摄像机需要多台摄像机才能完全覆盖狭长的走廊，但支持走廊模式的摄像机将画面比例变换为9:
16，让视角更小视野更深，减少走廊中部署的摄像机数量。
为了保障走廊区域设备安装后的美观和协调，需要部署支持走廊模式的红外半球。
图4.走廊监控效果示例图
3.1.2.2.1.3楼梯口
楼梯口是人员进出必经之地，如有紧急事件发生，也是留下线索最多的地方，该位置的安防监控要求也比较高。
楼梯口除了需要能够看清进出人员之外，还需要看清进出人员的细节信息如携带的物品等内容，该位置需要部署高清红外摄像机进行进出人员监控。
图5.楼梯口监控安装示例图
3.1.2.2.1.4电梯轿厢
行政办公楼基本上都会有办公电梯，而电梯作为公共交通工具，也是监控的重要区域。
在电梯轿厢安装电梯半球摄像机，其通过专用的视频传输线接入到视频编码器中，从而实现对电梯的实时监控。
由于电梯环境特殊，因此需要安装专用的电梯摄像机，具体安装示意图如下：
图6.电梯轿厢监控安装示例图
3.1.2.2.1.5办公室
办公室、会议室是属于校领导、老师日常办公、开会的重要场所，其安防需求也非常强烈，但作为日常办公的场所，需要监控到整个办公室的场景，采用普通的摄像机无法满足该需求，需要采用专用的鱼眼摄像机将整个办公室场景看清楚，同时鱼眼摄像机外形为扁平状，安装后不会影响整体办公室的布局，比较美观。
3.1.2.2.1.6教室
教室作为广大师生学习的重要场所，属于人员聚集度高、安全防范风险较大的重点区域，也是学校保卫部门和教务部门重点关注的场所。
教室存在场景较小、需要看清细节和安装美观等要求，因此一般教室会选择高清红外半球或室内球机完成教室监控的任务，其中红外半球用于看全景，室内球用于看细节，解决既看全景又看细节的监控需求，同时室内球机和红外半球安装属于吸顶式安装，安装后不会影响教室的整体美观，效果极佳，具体监控示意图如下：
图7.教室监控效果示例图
3.1.2.2.1.7食堂
食堂为人员聚集度较高场所，安防要求也非常高，在食堂的出入口、操作间、食堂大厅等重点区域部署高清红外枪机、高清红外半球和高清室内球机等设备，对食堂进行无死角、无盲区、全实时监控，具体监控效果示例图如下：
图8.食堂监控效果示例图
3.1.2.2.1.8监控中心
监控中心作为整个学校安防系统的核心所在，需要对监控中心内部进行24小时全面监控，确保监控中心的安全保障。
监控中心内部可以采用高清红外半球或高清红外室内球机进行实时监控，具体监控效果示例图如下：
图9.监控中心监控效果示例图
3.1.2.2.2室外场景
3.1.2.2.2.1大门口
学校的校门进出口及生活区的出入口颇多，社会人员往往是通过这些出入口强行闯入校园或生活区，是整个学校安全防范重要的区域，为了加强对学校及学校生活区进出车辆及人员的管理，需在每个门口设置监控点，安装摄像机时需考虑夜晚的光线很差，并且要求每监控点要看清楚进出车辆的车牌和人员的样貌，为学校的管理提供事实依据。
本系统设计固定红外摄像机和快速球机的方式，实时记录各出入口信息。
红外摄像机负责24小时监控整个场景，满足系统无盲区的要求；球机满足监控系统灵活性要求，可通过定制预置位等在不同时段分别监视不同区域目标。
图10.大门口监控效果示例图
3.1.2.2.2.2主要道路
校园路面固定点需要满足在覆盖范围内看清过往行人、车辆的行为特征和体貌特征，推荐采用200万网络高清球型产品来对大范围监控区域进行监控。
在重要监控区域推荐采用带有自动跟踪功能的网络高清智能球机，对进出人员进行自动跟踪。
摄像机要达到IP66的防护等级，避免在雨天等环境下因为雨水或灰尘的进入；在晚上光线不足的环境下推荐采用超低照度功能或红外功能的网络高清枪机，保障夜晚等光线不足环境下的监控图像质量。
图11.路面监控点监控效果示例图
3.1.2.2.2.3足球场、篮球场
校园足球场面积较大，出入口也非常多，在足球场各出入口安装高清红外枪机，对进出的人员进行实时监控，同时在足球场的主席台和观众席安装高清红外球机，实现主席台和球场的全程实时监控。
篮球场则主要为进出口位置的全程监控，记录所有进出篮球场的人员信息。
具体监控效果示例图如下：
图12.足球场监控效果示例图
3.1.2.2.2.4校园广场
校园广场是课余时间学生聚集较多的场所，其中主要包括图书馆广场、体育馆广场和食堂广场最为典型，这些场所经常会有一些学生、后勤活动，容易造成人员的拥挤问题，存在一定的安全隐患。
为加强校园广场情况监控，在广场周边可安装高清的红外球机和360度鱼眼监控摄像机，球机看细节，鱼眼看全景，实现对广场人员活动情况的无死角监控。
图13.广场监控效果示例图
3.1.2.2.2.5停车库
学校停放车辆面积广泛，是整个学校安全防范薄弱环节，为了加强机动车、自行车和电瓶车的车辆管理，减少巡逻人员的劳动强度，让监控人员实时监控到停车场、单车棚的情况，发现警情能够及时处理。
需在停车场、单车棚区域设置监控点，考虑到停车场、单车棚光线差，并且要求能看清楚车辆停放和人员活动情况；为停车场、单车棚安全管理提供事实依据，本区域有全天候工作的要求，所以选择高清红外摄像机。
图14.自行车停车库监控效果示例图
3.1.2.3前端功能亮点
3.1.2.3.1超低照度
海康威视摄像机采用业界高端传感器和DSP，具备很高的感光度，在光照条件极差的条件下也可获得色彩还原度较高的画面。
图15.超低照度摄像机对比效果示例图
3.1.2.3.2强光抑制
在夜间监控车辆道路、出入口等情况下，往往因为车光线太强严重影响视频图像质量，海康威视产品中广泛采用强光抑制技术来解决此种困扰，有效抑制强光点直接照射造成的视频图像模糊，能自动分辨强光点，并对强光点附近区域进行补偿以获得更清晰的图像。
图16.强光抑制开启与关闭效果示例图
3.1.2.3.3红外增强
针对夜间或光线不好的场景下图像质量差的问题，海康威视推出红外摄像机和红外球机，采用阵列红外灯使红外距离最远可达150米，并结合3D降噪技术可以获得清晰的夜间图像。
图17.红外监控效果示例图
3.1.2.3.43D数字降噪
3D数字降噪功能能够降低弱信号图像的噪波干扰。
由于图像噪波的出现是随机的，因此每一帧图像出现的噪波是不相同的。
3D数字降噪通过对比相邻的几帧图像，将不重叠的信息（即噪波）自动滤出，从而显示出比较纯净细腻的画面。
海康威视产品中广泛采用3D时空域联合降噪处理，结合准确的噪声强度估计算法，在光照理想、噪声较低时图像清晰细节没有损伤，光照不足时噪声明显抑制，图像细节大量保留，有效提升视频监控图像质量。
图18.降噪前图片示例
图19.降噪后图片示例
3.1.2.3.5新一代宽动态
监控环境中常会遇到光线明暗反差过大的场景，利用宽动态技术，场景中特别亮的部位和特别暗的部位同时都能看得特别清楚。
普通摄像机获取的是背景清晰但是前景较暗的图像，宽动态摄像机能获取前景和背景都清晰的图像。
海康威视采用业界高端传感器并结合自主研发算法，海康威视新一代WDR基于动态范围达120db的多重曝光Sensor，采用局部亮度映射与图像增强相结合的处理算法，在逆光环境下能够清晰地保留暗处细节并抑制亮处过曝，大幅提升宽动态场景的图像质量。
图20.宽动态摄像机图片效果示例图
3.1.3存储系统设计
3.1.3.1存储概述
海康威视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、网络摄像机的录像数据以流媒体直接写入存储系统，能够为客户提供更加优化，更高性能，更加可靠的监控存储服务，能够满足客户更多更高的需求。
教育局及各校园存储方式皆可以选择CVR存储的方式存储录像文件。
3.1.3.2架构设计
网络高清视频监控系统的存储设计采用先进的视频流直存技术和CVR视频监控专用存储设备，通过集中式的存储方式部署在总控中心，用于存储管理所有前端监控摄像头的实时监控视频。
图21.视频存储结构示意图
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。
此外,采用流直存技术的CVR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。
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，节省大量存储服务器。
平台和客户端可以直接从存储中点播、下载。
流媒体直存技术可以提高系统性能和可靠性，同时降低客户使用成本，并具备高性能、高可靠、高密度、大容量、易扩展的特点。
3.1.3.3存储特点
3.1.3.3.1低成本
Ø省硬件：
CVR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；CVR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。
Ø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%。
Ø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。
Ø绿色节能：
支持磁盘休眠，CVR设备无业务访问时磁盘可休眠，大大节省电能消耗成本。
ØCVR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。
3.1.3.3.2高性能
Ø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。
Ø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。
Ø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。
3.1.3.3.3高可靠
ØN+0设备集群
系统运行时间较长时，难免会出现设备级故障。
N+0设备集群功能保证任意一台或多台工作机故障时，其他工作机可自动接管故障设备的业务，确保系统业务不中断，提升系统可靠性。
当发现故障设备恢复正常时，则停止所有的接管工作，并将接管期间的录像数据回迁到已恢复的工作中。
图22.CVRN+0工作原理示意图
Ø多盘容错VRAID
海康威视VideoRAID（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。
图23.VRAID示意图
Ø数据备份
CVR可取前端一路流
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