XX牧场高清网络监控技术方案IPSAN.docx
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XX牧场高清网络监控技术方案IPSAN
牧场高清网络监控技术方案
目录
一.需求分析4
1.1项目监控点的分布情况4
1.2项目的技术需求4
二.设计原则5
2.1系统设计原则5
三.设计规范和依据6
四.项目实施方案及系统功能介绍7
4.1总体方案描述7
4.2项目系统结构说明8
4.2.1前端监控点8
4.2.2中心监控系统功能8
4.2.3存储8
4.3系统特点9
五.方案设计10
5.1系统构成及原理10
5.2整个系统的组成部分10
5.2.1视频采集10
5.2.2前端监视系统11
5.2.4主控中心13
5.2.5客户端软件14
5.2.6系统管理服务器15
5.2.7中心电视墙显示系统16
六系统特性分析17
6.1与传统监控系统的对比17
6.1.1与矩阵为核心的监控系统相比17
6.1.2与DVR监控系统的对比17
6.2优点18
6.2.1全数字化产品18
6.2.2先进的技术19
6.2.3卓越的稳定性19
6.2.4良好的性能19
6.2.5灵活的存储方式19
6.2.6简捷的安装方式20
6.2.7强大的前端兼容性20
6.2.8高安全性20
6.2.9高开放性20
6.2.10支持多种网络接入方式20
七.产品选型20
7.1网络摄像机的选择20
第一章工程施工与售后服务24
6.1施工设计与施工工艺24
6.2售后服务25
6.3操作人员培训25
6.4建设方的施工配合26
一.需求分析
根据用户的实际要求和现代监控系统的特点对本项目的需求进行了认真的分析。
1.1项目监控点的分布情况
Ø生产区设计75台室内高清网络红外枪式摄像机；
Ø办公区设计2台室外高清网络枪式摄像机；
Ø主要出入口及车辆入口设计3台室外高清网络枪式摄像机；
Ø宿舍生活区周边设计3台室外高清网络枪式摄像机；
Ø牛棚共设计6台室外高清网络枪式摄像机；
Ø放牧区选择制高点通过立杆安装，设计2台室外高速网络球型摄像机。
1.2项目的技术需求
Ø画质好，720P高清图像，画面清晰度明显优于传统的D1格式，适应未来监控系统的发展趋势。
Ø综合成本低，无需多次性投资建设，安装周期短、维护方便、扩容能力强，为用户提供强有力的服务保证。
Ø组网灵活，可根据用户的网络实际情况和具体要求进行组网，并可迅速将新的监控点加入到现有网络中，轻而易举地实现远程视频监控。
Ø安全性高，网络视频监控系统安全性除了基本的防攻击、防非法侵入、防病毒等要求之外，还需要保证只有合法用户可以访问和使用网络视频监控系统提供的服务，保证用户只能管理自己设置的监控点的前端子系统设备，查看有权限使用的监控点的视频监控图像，进一步保证使用者的安全。
Ø无维护费用，为用户提供完善的售后服务，解决用户的后顾之忧。
Ø系统功能强大、利用灵活、全数字化录像方便于保存和检索。
根据监控中心存储空间的大小、图像采集的尺寸、质量和频率，可记录长达几小时到几个月的录像数据。
用户可对记录下来的录像数据进行播放、定位及快放、慢放等操作。
Ø在网络中的每一台计算机，只要安装了客户端的软件或通过IE浏览器，赋予不同级别的用户不同的权限，所有用户只能在授权范围内进行操作。
Ø在权限范围内的监控人员可任意控制和观察某一摄像头采集的实时动态图象场景，远程调节摄像头的焦距、光圈、景深，控制云台全方位单步微调或连续快调。
Ø多画面显示，监控中心显示屏的画面可单画面，多画面循环显示，也可手动单画面显示切换，实时了解监控场所的现场情况。
Ø可通过传感器进行远程监测及控制、报警。
同时可以自动将远端监控点的现场状况以图像及相关信息传输到监控中心，自动录像。
二.设计原则
2.1系统设计原则
Ø标准性
本设计以5A智能化牧场的特点作为设计依据，结合牧场的系统需求，用最佳设计方案体现最高的性能价格比，是设计的指导思想，也是设计的基本出发点和追求的目标。
Ø开放性
整个系统是一个开放的、稳定的能兼容各类产品的系统。
Ø灵活性
系统组网方式灵活，系统功能灵活，利用现有资源灵活，可将各类型资源的利用都溶入组网方案之中。
能满足牧场不同监控单元的业务需求，软件功能全面，配置方便。
Ø先进性
在投资费用许可的情况下，系统采用当今先进的技术和设备，一方面能反映系统所具有的先进水平，另一方面又使系统具有强大的发展潜力，以便该系统在尽可能的时间内与社会发展相适应。
Ø可靠性
组网设备按工业级标准选配，监控中心和牧场各个监控单元之间运行稳定可靠。
Ø安全性
对于安全防范系统，其本身的安全性能不可忽视，系统设计时，必须采取多种手段防止本系统遭到各种形式与途径的非法破坏。
Ø可扩充性
系统设计时应充分考虑今后的发展需要，系统应具有预备容量的扩充与升级换代的可能。
Ø规范性
由于本系统是一个严格的综合性系统，在系统的设计与施工过程中将参考各方面的标准与规范，严格遵从各项技术规定，做好系统的标准化设计与施工。
Ø实用性：
从用户角度出发，系统能使机房少人甚至无人值守成为可能。
充分利用现有资源，尽量降低系统成本，使系统具有较高的性能价格比。
Ø实时性
系统具有很快的响应时间。
三.设计规范和依据
本系统设计充分考虑安全防范系统总体的协调，统一和兼容性、集成设计、综合设计、优化设计，提高系统的适用性、可靠性、稳定性，降低经济成本，增加服务保障和培训，有效保障安全。
系统设计主要依据以下标准或规范：
Ø《智能建筑设计标准》（GB／T50314—2000）
Ø《建筑智能化系统工程设计标准》（DB32/191-1998）
Ø《城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范》（CECS/119-2000）
Ø《建筑与建筑群综合面线系统工程设计规范》（GB/T50311-2000）
Ø《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）
Ø《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB/50198-94）
Ø《系统接地的型式及安全技术要求》（GB14050-93）
Ø《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）
Ø《安全防范工程验收规则》（GA/T308-2001）
Ø《工业电视系统工程设计规范》（GBJ115）
Ø《安全检查防范系统通作图形符号》（GA/74-94）
Ø《消防联动控制设备通用技术条件》（GB16806—1997）
Ø《火灾自动报警设计规范》（GB50116-98）
Ø《安全生产许可证条例》（13-1-2004）
Ø《工业电视系统工程设计规范》
Ø《MPEG4视音频编解码标准-视听对象的编码（6部分）》
Ø《100BASE-TX快速以太网接口标准》
Ø《广电集团电力远程图像监控系统技术标准》
四.项目实施方案及系统功能介绍
4.1总体方案描述
Ø前端设备：
前端以高清网络高速球和高清枪式摄像机。
Ø传输：
前端通过网线或光纤传输，将视频信号上传至办公区监控中心。
Ø中心：
总控中心所有前端的视频信号接入核心交换机，门卫室或者保安室通过客户端可浏览监控整个系统的画面，并可控制高速球动作；管理平台服务器负责管理整个系统的摄像机录像，转发，以及其他功能的实现。
IP-SAN存储服务器负责对前端摄像的录像进行存储。
Ø系统拓扑图
4.2项目系统结构说明
4.2.1前端监控点
如上图所示，内部各主干道，重点大门、生产、生活、办公等部位设置高速球型摄像机及枪型摄像机进行监控，高速球具备100红外夜视功能，具有360度无限水平旋转，垂直90度旋转，采720P高清18倍光学变焦一体化摄像机进行全方位监控，具有日夜功能，光学足够时采用彩色，在光线不足时自动转换为黑白模式，在低照度环境也能观察清晰的图像；摄像机采用720P高清，采30-80米红外摄像机，在无光线的环境也能观察到清晰的图像。
4.2.2中心监控系统功能
中心机房配两台管理平台服务器，前端所有视频信号通过光纤收发器和交换机接入到中心机房，管理平台服务器通过软件对监控图像进行录像及对高速球进行控制；保安室配置一台PC作为客户端使用一定权限的用户账户可以端监看整个系统的画面，控制云台、高速球。
4.2.3存储
无论是直连方式存储还是网络存储，存储容量只是与前端图像质量要求及存储时间要求有关的，存储空间的计算方法如下：
摄像机视频信号压缩后的码率在3000Kb左右，按平均值3000Kb，计算出每路24小时录像的数据量如下：
每路每天的数据量≈3000kB*60s*60min*24h/8=31GB。
下表列出了各种图像质量及存储天数对存储容量的需求：
由此可见，即使最小画面质量（QCIF）所占用的存储容量也是非常大的，我们通过配置高性能的存储服务器和DAS来实现大容量视频资料的存储。
下表列出了各种图像质量及存储天数对存储容量的需求：
图像质量
平均码流（K）
24小时数据量/天/路（G）
12小时数据量/天/路
100个点12小时的数据量/半月（T）
720P
3000
31
15.5
22.7
D1
1500~2000
16.2
8.1
12.15
CIF
512~768
10.8
5.4
8.1
QCIF
500
5.4
2.7
4.05
4.3系统特点
Ø系统选用低照度彩色黑白转换高速球摄像机，白天为彩色图像，夜间自动转为黑白图像，即使在极弱的光线下也能使图像清晰；
Ø高速球水平360度无限旋转，全方位扫描；
Ø水平285度每秒，128个预置位，8组巡航组，轨迹记忆功能，遮蔽区功能
Ø支持字符叠加，报警输入输出；
Ø在牧区重点大门、生产车间大门配置红外摄像机；
Ø管理软件采用标准的H.264视频压缩算法，具有更好的压缩性能，提高视频质量的同时节省码率，更加流畅；
Ø可24小时连续录像、分时段进行录像、视频移动侦测报警录像、报警联动录像；
Ø可对所纪录的图像文件按日期、时间进行快速检索。
可控制回放速度；
ØIE浏览：
系统集成webserver，无需安装软件即可实现远程监看，控制，设置及升级；
Ø复合视频：
支持复合视频，支持视频流、音频流分开处理；
Ø网络升级：
支持多种网络的远程升级，维护更轻松简单；
Ø动态IP、动态域名：
支持动态IP地址，支持局域网，internet（ADSL、有线通）、VPN,内置动态域名客户端，配置成为二级域名方便动态IP用户使用；
Ø支持前端JPEG格式高清晰度（1280*720）抓拍；
Ø通过LAN、PSTN、ISDN、ADSL、E1、DDN等方式实现网络传输及远程设置、控制、支持远程画面切换及检索；
Ø硬件双工多路实时预览，实时压缩，CPU占用极少；
五.方案设计
5.1系统构成及原理
基于牧场局域网网络和摄像机组成的牧场远程视频图像监控系统，对于琵琶牧场的监控点位没有数量限制，主要视其应用环境的网络状况，因此基本上系统规模可根据牧场区域范围大小和摄像机数量自由组合定义。
同时系统可按多级组网的方式，形成大规模的监控网络。
根据行业的应用特点及管理模式，其牧场远程图像监控系统基本上分为主控中心、客户端、传输部分和前端部分的结构方式。
在牧场根据不同监控区域装备各种数字式摄像机，摄像机完成对前端地点图像采集后，通过网络线传输到交换机上，完成音视频信号的数字化及编码压缩处理,然后传输到本地储存服务器。
5.2监控点位分布及规划
根据牧场的整体规划，我设计方作出了如下设计。
将牧场划分为4个区域，其中包括生产区、养殖区、办公区、生活区、放牧区。
Ø生产区：
生产区根据图纸规划，我方设计75个高清监控点位。
实现生产区各个加工厂房内的全面覆盖；
Ø生活区：
生活区主要考虑交通要道及周界防范，我方设立6个高清监控点；
Ø养殖区：
养殖区主要覆盖牛棚内监控，我方设立6个高清监控点；
Ø办公区：
办公区考虑走廊及周界，我方设立2个高清监控点；
Ø放牧区：
放牧区范围较大，我方设立2个高清球型监控点，选择制高点立杆安装；
5.2.1生产区视频监控点规划
5.2.2办公区视频监控点规划
5.2.3生活区视频监控点规划
5.2.4交通要道及周界视频监控点规划
5.2.5放牧区及全面监控点位
5.3整个系统的组成部分
5.3.1视频采集
视频采集是保证整个系统工作质量最重要的部分，要求选用的摄像采集部分需满足以下条件：
选用高质量的红外夜视CCD数字摄像机和IP-SAN相结合所组成的全数字监控系统，要求水平清晰度不低于1280*720P，信噪比大于50Db,可实现的最低照度为0.5Lx（彩色）和0.01Lx（黑白）内置自动切换双滤色片,实现白天彩色夜间黑白的自动转换，满足全天候监控要求。
Ø信号传输
视频监控则要求信号实时、连续、清晰，而且图像信号的数据量非常大，这就要求传输介质要有足够的带宽，所以本方案采用全数字信号传输，部分通过视频服务器来完成转换。
实践证明，采用数字系统传输后，图像质量大大提高，画面彻底消除了伪彩，色斑等现象，而且控制信号响应速度明显加快，完全达到了系统的设计要求。
Ø录像存储
数字化监控最基本的特征就是系统运用了计算机技术的最新成果，信号处理全部数字化。
本系统录像存储完全摒弃了传统监控用录像带存储记录的方式，而是采用新一代大容量安全的磁盘阵列存储系统（该系统在图像质量、界面显示、保存日期、检索回放以及多种先进的新增功能等诸多方面都是传统存储方式无法相比的。
由于本项目需要集中存储93路3072Kbps-4096Kbps码流的720P视频图像，且每路保存30天。
因此总的存储空间要求如下：
720P格式：
720P（1280*720像素），刷新频率≥25帧/秒，每路视频的数字视频压缩码流带宽至少为3072kbps
从以上三个输入条件，我们很容易计算出每个点每月所需要的存储空间：
3072Kbps×3600秒×24小时×30天＝770GB/每路
牧场共按100个视频节点计算
总的图像存储容量为＝100×770GB＝76TB
Ø网络传输部分
充分利用牧场全千兆局域网资源作为整个系统传输到监控中心，远端对每只摄像机的历史记录访问、调看。
5.3.2前端监视系统
本地监视系统分布在整个牧场中，主要监控点为牧场重要交通干道出入口、生产加工区域内部、放牧区、办公区，生活区周边等。
现场监视系统由网络摄像机/球机、报警设备、环境采集设备、网络设备等部分组成。
在牧场中根据不同监控区域装备各种数字式摄像机，摄像机完成对前端地点图像采集后，通过网络线及视频线传输到一台视频服务器或交换机上，完成音视频信号的数字化及编码压缩处理,然后传输到本地储存服务器。
同时现场监视设备也能够接收各级视频监视系统下发的控制命令，做出正确的响应。
前端视频采集部分拓扑图:
1、系统可接入传统的模拟摄像机
2、系统可接入全新IPC网络高清摄像机
前端设备部分所实现的功能：
●网络球机/摄像机
网络球机/摄像机采集到摄像机视频信号，视频信号经过数字化压缩编码处理以后，通过网络将数字信号发送给各网络结点，实现视频采集压缩转换功能。
●通讯接口
支持TCP/IP协议（支持ARP、RARP、IP、TCP、PPP、PPPoE、DHCP、SNMP、RSTP等等）；
可通过网络远程升级，实现远程维护；
RS-232接口和RS-485接口皆支持网络透明通道连接。
●网络协议及网络监控功能
•支持TCP/IP协议；
•支持双码流；
•支持PPPoE宽带拨号上网；
•支持窄带传输；
•网络实时预览：
支持TCP、UDP、RTP、组播传输；
•网络报警联动（报警信号上传）；
•通过网络设置参数、查看视频设备状态；
•通过网络控制云台和镜头；
•通过网络远程升级，实现远程维护；
•RS-232串口和RS-485接口皆支持网络透明通道连接；
•通过网络进行双向语音对讲（或单向语音广播）；
•具备WEBSERVER功能，可以通过浏览器访问网络硬盘录像机；
用户名、口令及码流传输时用密码加密，防止泄露。
5.3.3主控中心
主监控中心设在办公区管理中心，主要由系统管理服务器、WEB服务器、监控客户端、网络设备、不间断电源等设备组成。
监控中心能够监视整个系统范围内上传的视频信息，能够对全范围内所需要的视频数据进行存储和管理，在必要时应能够对各现场监视设备进行远程控制。
系统采用主控中心管理服务器统一认证，各监控中心分层管理的结构。
具体实现方式：
在中心设置系统管理服务器，作为系统统一认证服务的中心，任何客户端登录系统时，都将通过网络到中心的管理服务器验证身份，获取相应的权限及其它数据（注：
管理服务器只接收和处理认证信息、日志信息、设备参数等，不处理音视频数据流，因此数据量非常小，占用服务器资源很低，不会对管理服务器产生很大压力）。
中心系统管理员有系统的最高管理权限，可以修改和设置系统内所有设备和用户的信息。
各监控中心各分配一个管理员的用户，该用户有权限管理本所辖区的所有监控设备和用户。
这样就可以实现各级部门自主管理，但用户权限统一分配和验证。
优点：
有利于权限的统一分配，设备的统一管理，有利于系统的安全性和可维护性。
监控中心拓扑图:
5.3.4客户端软件
实现以下远程监控所需要的基本功能:
•远程预览：
通过网络获取前端图像，支持多画面分割，如1/4/6/8/9/16画面分割显示，支持手动切换、自动轮巡，可以调节视频的亮度、对比度、饱和度、色度等参数。
•远程配置：
通过网络配置、修改前端网络硬盘录像机的各项参数，同时也可以远程升级网络硬盘录像机内部的应用程序，实现远程维护，减少了维护成本。
•远程控制：
通过网络控制PTZ及其他辅助设备，如雨刷、灯等等；可通过透明通道控制其他串行设备，如矩阵、报警控制器、门警、控制开关等等，也可接收串行设备通过透明通道发来的数据，监控主机需要支持透明通道功能。
•远程回放：
通过网络回放指定要回放的录像资料，支持快放、慢放、逐帧播放、抓图等操作功能。
•远程下载：
通过网络下载网络硬盘录像机内的录像资料。
远程监控辅助功能：
语音对讲、语音广播等等。
客户端软件运行环境：
软件环境：
Windows2000ProfessionalorXP；
•硬件环境：
CPU:
Intel酷睿i5或以上；内存：
4GRAM以上；显卡：
1G显存，2T*4硬盘。
5.3.5系统管理服务器
硬件设备配置信息的管理：
由服务器对报警设备和音视频处理设备等各项硬件进行注册，分类管理。
报警设备的注册信息如：
报警解码器的类型、端口地址、报警通道数等信息；报警设备报警信息的日志建档及管理。
可对各项硬件设备的状态值可进行编辑并进记录。
音视频终端设备的重起，不影响服务器端硬件配置信息的设置，硬件设备重新启动后即恢复到启动前硬件功能设置状态；
系统用户的管理：
监控系统的所有用户由服务器端统一注册并进行管理，用户的注册包括用户名和密码的分配；用户的管理包括用户的登陆系统验证，用户权限的分配，用户的注销，系统并根据用户权限的不同等级设立优先权。
系统并为每个用户建立日志，记录每个登陆用户的各项行为，以时间、触发信息类别建档。
对于用户访问权限的管理，可定向于指定设备如：
某一台电脑，确保信息的安全，防止泄密事件；
视频数据集中存储：
系统中的所有监控摄像机的图像采用服务器集中存储来实现。
通过网络管理服务器存储模块将摄像机的数据集中存储的服务器的磁盘阵列，并且提供监控客户端远程的历史视频资料的检索、调阅、下载功能。
数据库技术的应用：
对于监控点众多的大中型远程监控系统，其结构较复杂，而且摄像机多、用户数多、报警信号多，给整个系统的管理与维护带来很大的不便。
数字监控不仅改变了视音频的形态，使得系统通过TCP/IP网络形成了一个数字化的整体结构。
使用数据库技术对可对整个系统进行配置与管理，对系统中的数据流进行有效的控制，从而使得监控系统的管理与维护变得更加容易。
集中远程监控管理系统采用Sqlserver作为数据库服务器,数据库技术的特点就是通过建立一个数据模型，来存放相互间具有一定关系的数据，这样的数据模型称之为关系数据库。
我们可以把系统中所有可以用数据的方式来表示的内容均存放在这个关系数据库中，如监控点的分布情况，摄像机的分布情况及与监控点的关系，用户的名称、密码、权限及其他相关属性，日志信息，以及其他需要管理的数据。
管理服务器具备的基本功能：
监控区域、监控点设备及用户信息表的管理与维护
用户权限的认证机制
摄像机图像的集中存储
异常事件、报警信号的转发机制
日志管理（操作、报警及异常事件日志的记录、查询与维护）
巡检和校时服务
六.系统特性分析
6.1与传统DVR和矩阵监控系统的对比
1、更具规模的视频接入：
以DVR、矩阵为核心的监控系统，受同轴电缆传输距离的影响，视频接入规模受限。
本系统采用数字化的传输方式，传输距离不再受空间的限制，能上网的地方就能够将视频信号接入。
2、更大范围的视频查看：
以DVR、矩阵为核心的监控系统，视频数据的查看仅限于监控中心。
本系统采用数字视频数据查看不受时间空间的限制，只要是能上网的地方就能够看到任意监控点的视频。
3、更强大的管理功能：
以DVR、矩阵为核心的监控系统，无法实现大规模视频源的控制与管理繁琐，不支持复杂权限管理。
本系统具有强大的设备与用户管理功能，设备采用分机构、分组的管理方式，用户采用基于角色的管理方式。
充分满足用户对于复杂权限管理，以及大规模设备接入的管理。
4、更灵活的扩展方式：
以DVR、矩阵为核心的监控系统容量受限，可扩展性差。
本系统采用分布式存储管理，支持无限制路数的视频接入规模，节点采用交换机接入方式，可扩展性好。
5、更多选择的系统组成方式：
以DVR、矩阵为核心的监控系统，无法实现多厂家设备互通使用，无法实现互通及分级分域的管理，扩展性差。
导致无法有效保障用户投资。
本系统兼容国内主流等第三方厂商设备的接入，为用户提供更广阔的自主选择空间。
同时我方提供开放的协议接口及OCX控件，可方便的嵌入到第三方产品当中。
6、更为稳定的系统平台：
以DVR、矩阵为核心的监控系统，存储稳定性差，无法进行管理，安全性低。
本系统操作简单，功能强大，运行稳定，平均硬件无故障率超过10000小时。
在业内用户群中具有良好的口碑。
7、更大规模的用户接入：
单台DVR为嵌入式设备，其同时登陆的用户有限，容量受限，很难支持大规模的用户访问。
中心管理服务器具有流媒体转分发功能，在设备配置允许的情况下，可代替DVR进行媒体数据分发，有效的解决了热点访问的问题，充分保障了多用户对于单点的访问。
6.2系统优点
6.2.1全数字化产品
我方提供的视频监控系统，从传输到存储都是采用数字化方式。
同时，采用多项先进的技术，如流媒体技术、C/S架构。
保证系统在未来数年内在视频监控领域处于领先地位。
此外，系统具有良好的扩容性，既能够适应建设初期小规模视频监控的需求，也能够满足未来大规模视频及用户接入的需求。
充分保证了用户的投资。
6.2.2先进的技术
流媒体点播：
边下载边播放，回放响应迅速，系统自适应调整回放带宽。
采用智能流传输技术，自动负荷分担，回放热点智能“扩容”。
解决了网络阻塞和
升级会员 