明厨亮灶校园明厨亮灶系统解决方案.doc
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透明厨房
校园明厨亮灶系统
解决方案
2015年8月
目录
第一章项目概述 4
1.1项目背景 4
1.2设计目标 4
1.3设计原则 4
1.4设计标准 5
第二章透明厨房总体设计 7
2.1需求分析 7
2.2系统概述 8
2.2.1学校 8
2.2.2教育局与食药品监管部门 9
2.2.3学生家长 9
第三章学校透明厨房设计 10
3.1透明厨房六大区域设计 10
3.1.1食材储藏区 10
3.1.2食材洗配区 11
3.1.3食品烹饪区 12
3.1.4菜品销售窗口 12
3.1.5公共用餐区 13
3.1.6餐具消洗区 14
3.2透明厨房系统应用 15
3.2.1前端智能分析应用 15
3.2.2人脸布控子系统 19
3.2.3智能灯控子系统 22
3.3校园传输子系统 24
3.3.1校内传输方式 24
3.3.2上传教育局传输带宽 25
3.4校园存储子系统 25
3.4.1存储架构 26
3.4.2视频存储的技术要求 26
3.4.3存储系统的空间要求 26
3.4.4存储系统的安全性要求 27
3.5校领导监管子系统 28
3.6校园厨房监管中心 29
3.6.1大屏显示系统 29
3.6.2流媒体服务 30
3.6.3虚拟集控子系统 31
3.6.4突发事件指挥系统 32
3.6.5监管管理平台 32
第四章教育局监管设计 36
4.1系统概述 36
4.2冗余存储子系统 37
4.2.1存储架构 37
4.2.2视频存储的技术要求 37
4.2.3存储系统的空间要求 38
4.2.4存储系统的安全性要求 38
4.3教育局领导监管子系统 40
4.4教育局透明厨房监管中心 41
4.4.1大屏显示系统 41
4.4.2流媒体服务 42
4.4.3虚拟集控子系统 43
4.4.4突发事件指挥系统 44
4.4.5集中监管管理平台 44
第五章食药监局监管设计 50
5.1系统概述 50
5.2食药监局远程监管 51
5.3远程监管客户端 51
5.3.1实时预览 51
5.3.2事件追溯 52
5.3.3电子地图 52
5.3.4视频巡查 53
第六章家长远程监管设计 55
第七章透明厨房监管平台 56
7.1平台整体架构设计 56
7.1.1平台整体架构 56
7.2平台功能 57
7.2.1平台基本功能 57
7.2.2平台实用功能 68
第八章系统互联 74
第九章系统安全设计 75
9.1系统架构 75
9.2系统描述 76
9.3系统功能 76
9.3.1用户身份认证 76
9.3.2访问权限控制 77
9.3.3用户权限管理 77
第一章项目概述
1.1项目背景
病从口入，学校食堂食品卫生安全始终牵挂着每个家长的心。
严控食品风险，防止学校食堂发生食物中毒事件。
各级主管部门非常重视食品安全工作，每年都针对防控学校食物中毒进行部署并提出要求。
大多数地方和学校都能按照上级文件要求，结合本地实际，认真落实各项食品安全管理制度与措施。
但是，仍有少数地方和学校对食品安全管理和传染病防控管理不到位，措施落实不力，存在不少漏洞和隐患，食物中毒和肠道传染病流行事件时有发生。
恶心、呕吐、腹泻、发热、腹痛等事件的发生，影响了学生的身体健康和学校正常秩序。
因此教育主管部门、卫生部门以及安检等部门，强烈要求启动“透明厨房”建设工程，通过强化校园食堂现场管理实现多层次、多角度、全方位的监督，彻底保障校园餐饮安全。
1.2设计目标
通过视频监控技术、温湿度传感技术、语音对讲等技术将学生和家长从“餐厅”请入“厨房”，通过视频清晰了解食品各个加工环节的状况；将操作间、分餐间、储藏间等卫生状况从“后台”请到“前台”，直接面对学生、家长和监管部门的监督，减少暗箱操作的空间；为家长和监管部门装上“千里眼”，对食堂各个区域进行实时视频监控，消除监管盲区和死角，确保严格执行食品贮存、加工、供应管理制度和要求，确保采购、加工、供应、贮存等关键环节安全可控。
食品安全综合监管应用人防、物防、技防三结合方式，打造“安全透明食堂”，让学生和家长放心每一天。
1.3设计原则
1.互通性
透明厨房联网监控系统内各系统之间能够有效地进行通信和共享数据。
2实用性
设计合理，结构简单，切合实际，能有效地提高工作效率，满足业务工作需求。
3扩展性
采用模块化设计，系统规模和功能易于扩充，系统配套软件具有升级能力。
4规范性
控制协议、视频编解码、接口协议、视频文件格式、传输协议等应符合本规范中的规定。
5易操作性
提供清晰、简洁、友好的交互界面，操控简便、灵活，易学易用，便于管理和维护。
6安全性
对系统采取必要的安全保护措施，防止非法接入、非法访问、病毒感染和黑客攻击，防雷击、过载、断电和人为破坏等。
7可靠性
采用成熟、稳定和通用的技术和设备，关键部分应有备份、冗余措施，能够保证系统长期稳定运行，有较强的容错和系统恢复能力。
8可维护性
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。
1.4设计标准
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：
《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）
《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）
《建筑及建筑群综合布线工程设计规范》（GB/T50311-2000）
《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）
《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）
《安全防范系统验收规则》（GA308/2001）
第二章透明厨房总体设计
2.1需求分析
教育主管部门、食品监管部门、学校主体、学生家长、学生自身都对校园食品安全有着迫切的需求，都渴望能够通过有效的途径来减少甚至遏制校园食品安全事件的发生。
具体的需求分析如下：
1）针对层出不穷的校园食品安全事件，对于教育主管部门及食品卫生监管部门来说，迫切需要采取积极有效的措施，从各个环节来监管，以此来减少甚至遏制类似安全事件的再次发生。
2）对于学校主体而言，承担教书育人的职责之外还承担着对在校学生安全负责的责任，因此，学校方面也迫切地希望采用新的技术、新的手段来辅助进行食品安全问题的监管。
3）对于学生家长来说，把孩子送到学校就意味着把孩子的安全托付给了学校。
面对近年来层出不穷的校园食品安全事件，也非常希望教育主管部门及学校方面能够对此引起重视。
4）对于学生自身而言，也希望自己每天置身于一个安全非常有保障的校园环境中，只有这样，才能开心的学习和开心地成长。
5）需通过视频可视化管理，抽查各厨房的仓储、加工等流程。
6）对于巡查中发现违规情况可通过音视频进行指正和指导，并及时整改。
7）对于安全事故能够事前预警、事中控制和事后取证。
8）对于厨房的温湿度、煤气浓度等能实现监控并叠加在视频上。
9）厨房管理人员对于采购、加工、售卖数据，加工人员的健康状况，操作流程进行监管,后续可实现二维码录入，
10）对于本地化存储需确保数据安全，需具备开盖报警、N+1备份等功能。
11）中心具备扩展接口，可以与各级教委中心进行对接和数据共享。
中心通过VPN专线与各教委中心对接，确保安全需要在出入口进行安全认证，且中心设备需配置UPS备用电源，保证机房设备不间断运行。
12）中心平台可实现与食药监局追溯平台对接。
2.2系统概述
系统采用两级架构：
教育局为一级透明厨房集中监管平台，各个学校为二级透明厨房监管平台，两级平台之间通过教育专网进行级联，食药监局利用客户端与教育局的平台进行联接，同时在食药监局配置视频指挥终端以实时对各个学校的厨房进行监督。
2.2.1学校
透明厨房系统从整体上可分为前端设备、传输设备、存储设备、管理设备。
前端设备主要分布在食材储藏区、食材洗配区、食品烹饪区、菜品销售区、公共就餐区、餐具消洗区等，主要负责对音视频、报警等信息的采集上传。
存储设备及管理设备主要位于监控中心，主要负责音视频、报警等信息的存储、管理及控制等。
学校领导通过视频话机对远程指挥系统对厨房的情况进行监察；
2.2.2教育局与食药品监管部门
在教育局的监控中心布署透明厨房集中监管平台，学校的透明厨房系统通过教育专网上传至教育局的监管中心。
在教育局监管中心利用高清解码器进行视频解码输出，利用专用大屏系统进行上墙显示，并在中心架设专用存储系统，对各个学校的重要视频资源进行中心冗余存储。
食药监局通过所布署的客户端利用与教育局之间建设的VPN专网访问教育局的透明厨房监管系统。
2.2.3学生家长
利用互联网的优势，学生家长可通过手机上网，通过注册帐号的方式登录到学校的透明厨房监管平台上进行察看；可随时随地的了解学校厨房的情况；
第三章学校透明厨房设计
透明厨房的部署和实施，不仅是实现了技术形式上的监控，更重要是通过技术手段实现了多层次透明、动态的监督与溯源机制，使现场和相关管理人员明确责任、勇于担当。
学校作为透明厨房监管的第一责任单位，对学校管理者，可通过平台客户端、电视墙、桌面指挥电话终端，实时了解6大区域的卫生与安全运作情况。
有效监督学生自觉遵守现场纪律。
3.1透明厨房六大区域设计
“储藏/洗配/烹饪/销售/就餐/消洗”是透明厨房监控前端管理的6大核心区域。
3.1.1食材储藏区
食材安全采购与合理储藏是食品安全的源头，对食材的储藏必须进行24小时查监管。
在储藏区可采用“1080P红外高清半球摄像机+温湿度监测设备组合”，在保障日夜图像均能清晰采集的基础上，还能实现实时视频叠加温湿度显示。
星网锐捷温湿度字符叠加器与安防视频系统无缝融合，能将高精度感应头采集的温度和湿度数据，在监控视频中实时叠加；温湿度数据和视频监控图像可以一起存储在视频录像机中，便于事后查证；同时，当温湿度超出预设范围时，还能发出即时报警提示。
实施后，现场的温控设备异常、食材分区存储不规范、食材进出被污染、偷盗、以次换好、猫鼠偷食等现象，均能通过监控系统被及时发现和处置,从而从源头保证食材新鲜、安全。
3.1.2食材洗配区
食材异味、异物残留是学生投诉的重点，这些现象多涉及食品洗配区人员操作不规范。
且在这个区域，食材除清洗过程外，切配的操作过程也容易产生二次污染，高温天气切配废料的不及时处置也会滋生蚊蝇，还有刀具等危险物品的妥当管理也需要监控。
所以，对于洗配区应视空间大小选择安装高清一体化枪机或高清半球摄像机进行监管。
3.1.3食品烹饪区
随着以地沟油、苏丹红为代表的有毒添加剂在全国“风行”，以及菜品中频发的异味、异物现象，不仅让人倒足胃口，更是让家长和师生对食堂封闭的厨间操作产生严重的不信任感。
食堂食品加工和烹饪等环节的全面透明，是“透明厨房”的一个核心内容。
食材加工的流程是否规范？
操作人员的卫生情况如何？
操作器具是否干净？
食品添加物是否合格？
蒸煮是否完全......？
每一个环节都是就餐者关心的。
考虑到食堂烹饪区域属于高温、明火、高湿的环境，可采用百万像素红外高清半球摄像机进行24小时监控，既可以实现高清晰图像采集、又能保障在特殊环境安全运行，同时特殊的外形设计令油污更易清洁。
3.1.4菜品销售窗口
在菜品销售窗口，人们虽然能对食品卫生状态一目了然，但是此区域却是纠纷的高发地带，人员拥挤、插队、打闹、财物丢失、买售人员口角等现象频发，2011年北中医食堂的惨痛案例犹在眼前。
在这里可根据区域结构选择摄像机配置，短宽区域可选择高清宽动态半球摄像机，有助于在复杂光线条件下，宽视角看清现场情况；狭长区域可选配高清宽动态枪机，有助于借助走廊通道模式如实地获取现场细节。
同时，配置录音对讲系统，可以让买售人员在嘈杂的环境中可以进行明确的交流，也有利于发生纠纷后结合视频进行现场还原。
3.1.5公共用餐区
学生是好动群体，许多挑衅、起哄与斗殴往往在食堂就餐区发生。
同时也易发生地滑跌倒或者学生身体、行为突发异常等不安全事件。
采集方面：
在此区域系统设计采用1080P红外高清宽动态半球摄像机进行监控，可以在背光条件下可以看清现场人员人脸特征，同时可以看清整个就餐过程。
对于结构高阔的就餐区域，也可考虑使用智能球机进行布署，并可按事先设计好的线路进行巡航监控，监管人员也可通过后台进行手动控制，监控食堂各区域的细节。
显示方面：
在餐厅设计嵌入式分控终端，可显示餐厅、厨房等各个区域的情况。
师生可对食材储藏、食材洗配、食品加工等各个区域进行有效监督，做到放心用餐。
3.1.6餐具消洗区
就餐时除了菜品，餐具卫生也是涉及食品安全的重要一环，餐具是否完整回收、餐具清洗是否严格执行了”一冲、二洗、三消毒“、餐具的保存环境是否卫生洁净，每一个细节同样需要我们进行关注。
在餐具消洗区可配置红外高清半球摄像机进行监控。
3.2透明厨房系统应用
3.2.1前端智能分析应用
3.2.1.1系统概述
透明厨房系统在储藏、洗配、烹饪、销售、就餐、消洗六大区域均布设了高清摄像机，来监控前端人的行为、物的完好。
但存在如下问题：
1）摄像机的维护问题。
传统摄像机视频若有异常，如画面虚焦、过曝、人为干扰等，均需靠人工逐个巡查才能发现。
由于摄像机数量较多，无法兼顾到每一路设备，若长时间没有巡查碰到，故障设备将无法及时处理，随之而来的问题就是视频无法正常存储，给后期查证造成困难。
2）厨房的安全性问题。
非工作时间的人员进出，厨房、储藏区等区域物品的保存等，都将是厨房安全性所要考虑的。
针对上述问题，SmartIPC使用强大的前端智能算法嵌入前端摄机，对越界入侵、区域入侵行为、虚焦、场景变换等自动检测，并可联动报警。
从以前的“被动监控”向“事前控制、主动预警、事中追踪、事后分析”演化。
透明厨房根据SmartIPC智能分析特点，将该功能应用于厨房各个区域（如食材存储区、厨房等区域）进行布控，实现人员非法入侵、物品丢失报警，并通过平台系统实现前后端的报警联动功能。
3.2.1.2功能应用
3.2.1.2.1视频诊断
摄像机场景变化诊断（应用于非法移动摄像机）
场景变化前场景变化后
厨房或餐厅区域非法人员为了逃避监控而移动摄像机角度,被移动的摄像机由于场景发生变化因此产生告警信息。
视频亮度变暗（应用于光源不能关闭的环境）
正常亮度亮度度暗
厨房部分位置设置长明灯，若突然间灯具故障造成环境变暗时，摄像机能够智能产生告警信息。
视频亮度变亮
正常亮度亮度变亮
因外界因素或摄像机故障造成过曝，使视频画面无法正常预览，摄像机能够智能产生告警信息。
视频画面虚焦（应用于摄像机故障检测）
聚焦正常虚焦
当摄像机跑焦或虚焦时，摄像机智能产生告警信息。
摄像机人为干扰
非法人员或员工为了不让监管人员看到其在厨房制造违规事件，故意遮挡摄像头，使其违规行为不受监控，事后取证难。
当摄像机被遮挡时产生告警信息。
3.2.1.2.2行为侦测
单向/双向拌线
拌线报警
可在非工作时间设置在厨房相关区域出入口设置拌线，当有人进出时产生报警信息。
警戒区
入侵报警
划定一定范围为警戒区，当有移动物体闯入后可产生报警。
用于厨房、食材存储区等一些重要区域。
物品看护
物品搬移报警
当指定区域物品遗失时，就会发生告警。
适用于室内或者室外环境不复杂，动态目标较少情况下看护物品，如放置在厨房等食材、厨具等。
3.2.2人脸布控子系统
3.2.2.1系统概述
为了避免非法人员混入厨房或食材储藏区进行非法行为，给用餐人员造成生命威胁。
透明厨房系统引入人脸布控子系统，在重要场所，如厨房、食材储藏区等区域，架设高清摄像机配合人脸抓拍服务器等，形成人脸卡口，通过对进出人员的的人脸抓拍比对，对于无权限进出的人员产生报警信息传至管理中心，通知相关人员进行处理，可以最大限度控制厨房重地人员的进出，避免悲剧的发生。
3.2.2.2系统架构
透明厨房人脸布控子系统采用兼容B/S和C/S的分布式系统架构，包括前端布控网络摄像机、服务器端和客户端。
透明厨房人脸布控子系统分为单机版系统和网络版系统，人脸布控单机版和网络版系统都是客户端/服务器模式，单机版是把抓拍、匹配、数据库等服务全部装到一台硬件服务器中（产品直接以软硬一体的方式提供），可分析的路数比较少，1080P在4路以内，用于路数分析较少时部署。
网络版系统是把抓拍、匹配、数据库等服务模块分开安装到多台硬件服务器中，分别完成各自的功能，可分析的路数比较多，分析路数1080P在4路以上，用于路数较多时部署。
3.2.2.2.1系统架构图（单机版系统）
3.2.2.2.2系统架构图（网络版系统）
3.2.2.3系统描述
3.2.2.3.1前端视频点
透明厨房前端视频点主要安装高清网络摄像机，实现人脸信息的采集，并通过网络传输至后端管理中心。
为保证人脸识别的效果，前端布控点所采集的图像须保证人脸的有效像素在50*50以上，为此，所选用的人脸布控网络摄像机应为分辨率在720p以上的高清摄像机，当监控区域较广、人群较密集时，应选用200万像素或更高像素的高清摄像机。
除了分辨率，还应保证布控点所采集的每一帧图像清晰、稳定，由于布控点往往都是运动场景，要保证图像的清晰（不模糊），人脸布控网络摄像机的快门速度不能低于1/200秒，为此，一方面，人脸布控摄像机应具备超低照度、宽动态的特性，另一方面，当布控点周边光线环境不足时，应采取必要的补光措施。
3.2.2.3.2服务器端
服务器端由抓拍比对服务器、中心管理服务器、人脸匹配服务器、数据库服务器等构成，服务器配置数量取决于前端需要人脸识别的图像点位数量。
前端布控的高清摄像机采集数据图像，然后抓拍服务器解码、提取特征点形成人脸特征文件发送到中心管理服务器，中心管理服务器负责负载均衡与调度，分配比对任务给人脸匹配服务器，人脸匹配服务器把需要比对的特征文件与存储在数据库中的特征文件进行比对，并返回结果给客户端。
3.2.2.3.3客户端
提供基于Windows的标准C/S客户端，人脸布控提供布控点管理、人脸库管理、布控告警记录查询、告警管理、抓拍库事后搜索、用户管理、日志管理、录像管理、显示管理、设备管理等核心业务功能，是用户使用系统功能的操作平台。
3.2.3智能灯控子系统
3.2.3.1系统概述
透明厨房智能节能灯控子系统对食材储藏区、食材洗配区、食品烹饪区、菜品销售区、公共用餐区、餐具消洗区等区域的灯光进行智能化、集中化、自动化控制，并可配合餐厅、厨房等处部署的紧急报警按钮，打造高科技、人性化、节能环保的智能灯控系统，大大节省电费和人力成本。
透明厨房节能灯控子系统主要包含厨房前端：
“灯控主机、“开关墙板”、“报警墙板”、“200万像素网络摄像机”以及后台服务“综合管理系统”。
节能灯控子系统拓扑图
3.2.3.2系统特点
透明厨房灯控系统具备如下特点：
1）自动开关灯：
系统自动根据排程定义进行灯光的开启和关闭；
2）远程开关灯：
透明厨房的管理人员通过系统实现远程手动开关灯；
3）视频复核：
接入视频监控系统实现可视化巡查和开光灯复核；
4）紧急报警：
部署紧急按钮实现报警事件确认核实和及时处置。
3.3校园传输子系统
3.3.1校内传输方式
在透明厨房系统中，视频信号的传输是整个系统非常重要的一环，这部分的造价虽然所占比重不大，但关系到整个透明厨房系统的图像质量和使用效果，因此要选择合理的传输方式。
目前，在系统中最常用的传输介质是双绞线、光纤等方式。
1）视频双绞线传输
视频双绞线基带传输是用超5类以上的双绞线，利用平衡传输和差分放大原理。
这种传输方式的优点是线缆和设备价格便宜，传输距离相对较远。
2）光缆传输
光缆传输技术是远距离传输最有效的方式，传输效果也都公认的好，适于几公里到几十公里以上的远距离视频传输。
具体实施是通过光缆把视频编码信号传输到监控中心的汇聚交换机上进行监控和存储；控制信号通过汇聚交换机传输到前端设备，完成对前端高清摄像机的控制。
根据两种传输方式的特性，两种传输方式比较如下：
l图像质量
光纤>超五类非屏蔽双绞线；
l传输距离
光纤>超五类非屏蔽双绞线；
l布线成本
光纤>超五类非屏蔽双绞线；
根据本次系统的整体构架及实地情况，对于不同场合、不同的传输距离，选择不同的传输方式。
3）前端厨房和餐厅的弱电间一般距离监控中心较远，且因进监控中心信号有防雷的要求，宜选用光纤传输方式传输信号，有效地避免了视频信号受到雷击和静电干扰和破坏，确保视频信号稳定可靠的采集和传输；
4）由于透明厨房系统采用纯网络架构，因此厨房和餐厅的监控点只需通过网线接入到就近弱电室的接入交换机上，距离超出一百米的则可考虑采用光纤传输。
5）当必须穿越复杂电磁环境时（如附件有大功率电动机）时，建议采用光纤传输方式。
3.3.2上传教育局传输带宽
传输带宽=视频图像路数*视频码率
以130万像素的摄像机为例：
视频码率为2M;
若学校需要上传的视频图像路数为5路，则所需要的上传带宽为10M
以200万像素的摄像机为例：
视频码率为4M;
若学校需要上传的视频图像路数为5路，则所需要的上传带宽为20M
3.4校园存储子系统
透明厨房存储子系统是为前端高清监控点提供存储空间和存储服务的系统，作为事件溯源的一种手段。
在发生群体性事件如师生中毒事件，方便事后调取各环节的视频录像，来确定问题的来源，便于调查人员分析判断。
3.4.1存储架构
透明厨房存储采用基于NVR模式，这种存储模式不再受网络存储服务器性能的影响，存储更加高效稳定，并节省了一定的成本。
3.4.2视频存储的技术要求
录像数据存储在NVR设备上，存储的图像数据采用标清或高清格式，录像数据应保存30天以上。
存储的图像数据可通过网络接口以时间、通道等方式进行检索，允许多用户同时检索、调用录像。
实际系统建设可按照不同区域设定存储格式和存储时间。
但今后增加设备空间要预留。
3.4.3存储系统的空间要求
1）存储网络存储容量计算
单个通道24小时存储1天的计算公式∑（GB）＝码流大小（Mbps）÷8×3600秒×24小时×1天÷1024。
高清1080（1920*1080）格式：
按4Mbps码流计算，存放1天的
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