监狱监控系统设计方案secret.docx
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监狱监控系统设计方案secret
某监控系统
监狱监控系统设计方案
2009．03
某数码科技有限公司
目录
1.行业概况
安全问题对全世界来说都是一个严肃的命题，特别是以911事件为触发点的全球化反恐浪潮促使全球安防设备市场发生了翻天覆地的变化，一体化监控作为一种传统视频技术与现代通信技术相结合的应用，目前在国内外已引起了越来越多的关注。
在“平安城市”和“3111”工程的开展及相关大型活动在我国的举办，安防行业的发展迎来了新的高速发展时期，对一体化监控系统提出更高的要求。
但是目前安防行业存在很多不足之处，要发展就需要解决好这些问题，主要有以下几个方面：
Ø监控产品种类繁多，没有统一可行的行业标准，产品质量良莠不齐，各厂商之间甚至厂商自己的产品之间不能互连，无法组成能容纳不同厂商产品的监控系统。
Ø客户需求种类繁多并且多变，产品开发、服务人员负荷很重，软件版本众多，开发缺乏一个统一的平台的支撑，存在大量的无价值的重复工作，缺乏系统的规划，软件质量不高。
Ø大型集中式监控系统软件开发的技术门槛很高，有能力开发高质量的系统级监控软件的公司为数不多，阻碍了市场的开拓和发展，监控系统软件开发需要一种全新的、规范的、开放式的开发模式。
Ø一些通用的服务（比如流媒体转发，视频点播，集中存储等）没有现实的标准可循,重复开发投入现象严重,而且软件质量无法得到有效的保证。
Ø网络构架种类和监控设备的接入方式多样性使得网络监控系统的设计和开发复杂性急剧增加。
Ø现在的安防系统的规模及规划，已经让人有点生畏，或者让使用者有点生畏。
数量众多的摄像头采集的图像如何监看？
数量众多的编解码设备如何管理？
数量众多的后端服务器如何配合及管理？
靠人力已经不能解决大规模监控系统出现的管理问题了，所以打造一个管理平台的需求就显得非常迫切。
一个好的管理平台可以将所有的摄像头纳入管理，将所有的报警点纳入管理，将所有的编解码设备纳入管理，将所有的后台服务器纳入管理，从而使得整套系统能够顺畅运行。
流媒体管理平台正是在这种环境下形成的，其充当着安防网络中间件的功能。
主要有以下特点：
Ø
流媒体管理平台具有广泛的适应性，不仅可以满足大型集中监控系统的需要,也要能方便的构建简单监控软件。
Ø流媒体管理平台提供丰富的功能模块，能有效地降低大型监控系统的开发难度。
Ø流媒体管理平台在内部解决跨网关/防火墙友好/适应各种复杂的网络环境应用。
Ø流媒体管理平台具有接入不同厂家设备的能力，在有效的功能抽象的前提下，提供对某些设备特殊功能的调用手段。
Ø流媒体管理平台提供通用的服务，包括流媒体转发服务器、集中存储服务器等等。
Ø流媒体管理平台各模块之间弱耦合，可以方便地组合使用。
Ø流媒体管理平台具有可扩展性，新的平台模块可以很方便地添加进来。
Ø流媒体管理平台稳定可靠。
2.技术应用
2.1.流媒体管理平台技术简介
2.1.1.基于J2EE标准构建中心核心管理平台
系统核心平台决定这个系统的稳定性、可移植性和伸缩性，我们在选择J2EE作为系统核心平台选择的过程中，重点考虑到以下几点：
Ø先进性和实证性
我们不应该选用过时的或者即将被淘汰的技术，这会导致用户原有的投资很快就会化为乌有。
但我们也不应该选用过分先进、没有经过实证或者没有在大型系统、关键人物中大量运用的技术。
Ø业界标准和理论基础
同时，体系平台也应该和业界保持一致，具有坚实的理论接触和完备的标准定义。
自己设计一套体系结构可能在一时提高开发的速度、降低开发的门槛，但很难有序、高质量地发展、也无法被其他系统使用。
目前在企业级和关键任务应用的最主要的平台有两种：
J2EE、DotNet。
J2EE标准的制定者是JCP，JCP由Sun、IBM、Oracle、SAP、Bea、Sybase等几乎除了Microsoft以外所有软件、电信、安防、保险、金融业巨头参与的标准管理委员会。
DotNet主要是由Microsoft一家设计和开发。
Ø操作系统可移植性
在应用服务端，我们认为UNIX系统的安全性、稳定性和吞吐量远远高于Window系统的
产品。
因此我们认为管理这个系统的关键部件应该在UNIX主机上实现。
但是在系统的试点阶段、或在一个较小的地区进行应用时，WindowsNT，2000系列的服务器也有它易维护的好处。
但是当一个局部的试点向整个大中型网络监控管理领域扩展的时候，我们就有可能需要从WINDOWS系统向UNIX系统迁移，所以软件应该能够同时运行于这两个平台。
J2EE由于具备系统无关性可以方便的实现WINDOWS系统向UNIX系统的迁移。
广播（Broadcast）传输：
是指在IP子网内广播数据包，所有在子网内部的主机都将收到这些数据包。
广播意味着网络向子网每一个主机都投递一份数据包，不论这些主机是否乐于接收该数据包。
所以广播的使用范围非常小，只在本地子网内有效，通过路由器和交换机网络设备控制广播传输。
rs-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。
rs-422四线接口。
实际上还有一根信号地线，共5根线。
最大传输距离为4000英尺（约1219米），最大传输速率为10mb/s。
其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。
只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。
一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1mb/s。
rs-485是从rs-422基础上发展而来的，所以rs-485许多电气规定与rs-422相仿。
如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。
rs-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信。
rs-485与rs-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，rs-485是-7v至+12v之间，而rs-422在-7v至+7v之间，rs-485接收器最小输入阻抗为12k欧，而rs-422是4k欧；rs-485满足所有rs-422的规范，所以rs-485的驱动器可以用在rs-422网络中应用。
多画面分割控制器：
采用图像压缩和数字化处理的方法，把几个画面按同样的比例压缩在一个监视器的屏幕上。
有的还带有内置顺序切换器的功能，此功能可将各摄像机输入的全屏画面按顺序和间隔时间轮流输出显示在监视器上（如同切换主机轮流切换画面那样），并可用录像机按上述的顺序和时间间隔记录下来。
其间隔时间一般是可调的。
具有顺序切换、画中画、多画面输出显示回放影像，互联的摄像机报警显示，点触式暂停画面，报警记录回放，时间、日期、标题显示等功能。
视频分配器：
分配器是有线电视传输系统中分配网络里最常用的部件，用来分配信号的部件。
它的功能是将一路输入信号均等地分成几路输出，通常有二分配、三分配、四分配、六分配等。
全双工：
同一时刻既可发又可收。
全双工要求：
收与发各有单独的信道、可用于实现两
个站之间通讯及星型网、环网、不可用于总线网。
半双工：
同一时刻不可能既发又收，收发是时分的。
半双工要求：
收发可共用同一信道，可用于各种拓扑结构的局域网络最常用于总线网、半双工数据速率理论上是全双工的一半。
嵌入式硬盘录像机：
指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。
简单的说就是系统的应用软件与系统的硬件一体化，类似与bios的工作方式。
具有软件代码小，高度自动化，响应速度快等特点。
特别适合于要求实时的和多任务的体系。
工控式硬盘录像机：
以工控机为基础硬件，以windows操作系统为基础软件，配备视音频压缩板卡，借助于专业压缩算法以及pc机软硬件能力实现对监控系统视音频信号进行记录和回放的设备。
工控式dvr的核心设备是视音频压缩卡。
h.264是itu-t的vceg和iso/iec的mpeg的联合视频组开发的一个新的数字视频编码标准，它既是itu-t的h.264，又是iso/iec的mpeg4的第十部分。
在相同的重建图像质量下，h.264能够比h.263节约50％左右的码率，比目前根据mpeg4实现的视频格式在性能方面提高33％左右。
2.3.设计依据
《重大危险源辨识》（GB18218－2000）
《重大危险源申报登记与管理》
《消防通信指挥系统设计规范》（GB50313-2000）
《邮电部电话交换设备总技术规范书》YDN065—1997
《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》GBT/T50312-2000
《城市地理信息系统设计规范》（GB/T18578-2001）
《计算机软件开发规范》（GB8566-88）
《信息技术设备包括电气设备的安全》GB4943-95
《安全防范工程程序与要求》GB/T75-94
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94
《计算机防雷设计规范》GB50174-95
《计算机站场地技术条件》（GB2887）
《计算机场地技术条件》GB2887-89
3.监狱监控系统简介
3.1.监控系统概述
监狱是高警戒监区，所在各类犯罪分子，关押与管理难度较大，安全是首要保障的因素。
安全保障既要保障社会的安全，也要保障狱警人员的安全，以及犯罪分子的合法人身安全。
利用先进的监控安防设备，可以有效地加强对服刑人员的管理，直观及时地反映重要地点的现场情况，提高安全保障的力度，是监狱、看守所现代化管理的有力工具。
实施数字化监狱工程是监狱系统落实国家信息化带动战略，适应形势发展和监狱工作法制化科学化社会化要求，促进监狱事业全面健康发展的重要举措。
通过实施数字化监狱工程，运用科技手段和现代信息技术提升罪犯改造质量、促进监管安全稳定、提高工作效率和执法水平。
安防方案一个最重要且明显的标志就是数字化技术的应用，通过考察国内先进的设备及系统不难看出，数字处理技术已经显示出它无与伦比的优势，由于数字技术的高速、准确、及时、大处理量等传统设备和技术无法比拟的功能已经迅速在各行业有着相当广泛的推广和应用，可以说今后的设备就是数字化的设备，今后的系统就是数字化的系统，这已成了一个公认的事实，并且也是现今各种设备和技术的研究方向。
理所当然，监狱、看守所监控系统的建设也必须朝着数字化管理的方向迈进，实现真正的现代化管理，同时也为今后的发展创造一个良好的开端。
监狱区域规模较大，进出及管理部门复杂，安全系数要求高。
因此对管理人员带来很大的难题，也提出了如何用最少的人员便能够实现以上情况的管理。
镇江监狱在众多的出入口、围墙、监房和职能部门实现现场监控和指挥调度的结合，将在很大程度上提高监区的智能化管理水平和安全防护。
建成一个切实可行的安防监控系统，达到集中监控管理和远程控制的要求；满足系统容量大；防范功能齐全；系统运行稳定；操作维护简单；性能价格比高等要求。
因此，在安防监控系统建设中要满足系统基本功能，建好系统平台，考虑系统的冗余，使系统功能逐步得到增强。
3.2.系统设计原则
3.2.1.系统稳定性
网络监控系统在现代化管理过程中占据了重要的地位，所有的音视频数据、ERP数据信息和其他网络活动都要通过这一系统来完成，所以系统的安全稳定性非常重要，我们在方案设计阶段应该充分考虑这一系统要求，通过选购成熟稳定的监控产品、各配套设备，严格规范的施工过程和科学的管理体系来对整个系统的稳定性进行保证。
3.2.2.易维护性
一个系统的易维护性是系统的一项非常重要的指标，对于一个较大的系统，统一的规划，结构化的设计，设备、器材、软件尽可能统一采购，统一管理，选择合格的供应厂家是保证系统易维护性的关键。
3.2.3.先进性
充分考虑电子信息技术的突飞猛进发展趋势，采用国内外先进的成熟的技术，起点要高，在技术上应具有一定的超前性，保证将保安系统建成为先进的智能化程度高、防范严密的综合安全防范系统。
3.2.4.可扩展性
采用标准硬件、操作系统及网络和通讯协议，并可提供开放的通讯协议，支持第三方系统集成。
3.2.5.安全性
保安系统作为企业一个重要部分，安全、保密工作是必须第一位考虑的。
3.2.6.实用性
采用高科技手段，进行智能化设计，尽量减少系统操作的复杂性，并作到系统工作稳定可靠，维护简单；软件使用界面友好，完全达到智能化控制。
4.监控系统架构
4.1.系统架构指导思想
监狱监控系统主要由三大系统组合而成，监狱信息管理系统、流媒体监狱管理平台、监狱监控设备系统，三个系统以独立形式存在，但又相互联系，互补共存。
监狱信息管理系统主要是对在押人员和监所的管理，在管理过程中需要调看对应的视频图像和录像，以及相关的报警记录，作为判断事物的依据。
监狱监控设备系统基于硬件组成，大部分功能是硬件支持完成，其信息需要经过转换才能被信息系统使用。
流媒体监狱管理平台集成硬件协议，能够与硬件设备进行通信，其又能将采集的数据信息转换成计算机语言，提供信息管理系统需要的数据信息。
流媒体监狱管理平台可以作为信息管理系统和监控设备系统的纽带，充当中间件，使得信息管理系统能够与前端监控设备系统对话，从而达到正真的监狱一体化管理。
监狱信息管理
系统
图4-2
4.1.1.监控设备系统
监控设备系统位于整个监控系统的最底层，也是监控付诸实现的基础。
监狱监控设备系统主要包括视频监控系统、语音对讲系统、报警系统、电教系统、巡更系统、门禁一卡通系统等。
各个子系统相互之间无法进行通信，相互独立使用而存在，各自将数据信息上交到流媒体管理平台，由平台进行数据和控制的分发，实现各系统之间数据交互和联动。
4.1.2.流媒体监狱管理平台
流媒体监狱管理平台在大型综合系统中发挥着纽带作用，充当一个中间件功能，平台上提供集中管理、设备接入、媒体转发、集中存储、电子地图服务、报警接入等等。
系统的网络数字化是在信息化时代的一个趋势，流媒体管理平台完全基于网络，监控设备系统将数据信息通过网络上传到流媒体管理平台，由平台对数据进行处理，终端可以访问平台对现场进行远程监控，同时监狱信息管理系统可以得到能够解析的数据信息。
图3-11
4.1.2.1.集中式管理
集中式管理体现在一个系统由一个中心管理控制服务器统一进行管理，任何系统的配置变化以及新单元的加入都由这个中心管理服务器进行统一认证，分配，调度，从而保证系统的一致性，可用性，安全性，并使接入系统中的各个单元得到及时的一致性的信息与指令。
系统中其它服务器统一由中心管理服务器进行负载分配，在服务器发生变化时，由中心管理服务器及时进行负载转移，达到系统资源的合理分布与均衡。
集中式管理主要还体现在系统管理员只要在自己的办公桌前就可以管理系统中的所有设备，同时也可管理系统中的服务器
和客户单元，而无需站在任何被管对象前。
集中式管理使系统在架构上简单，系统可靠，客户单元接入容易，便于认证以及权限的管理，对于具有控制争夺的请求可以采用统一的策略进行处理，并保证信息的一致性。
4.1.2.2.分布式服务
由于一个服务器无法承担过多的设备访问，要保证大量的并发访问，可采用多服务器形式，进行分布式服务，同时对不同的访问类型也要进行分服务器处理。
4.1.2.3.分级式存储
在整个监控系统中存在两大系统：
前端监控系统和中心控制系统，对于存储而言用户可以采用两种方式，以前端监控系统录像为主和以中心控制录像为主。
以前端录像为主则在最底层各存储设备存储视频录像，各级中心对重要或主要的视频录像；以中心控制录像则由中心配备大型存储设备进行所有视频录像，前端存储设备录像仅作为应急情况下录像使用，如网络断开或中心停电。
4.1.2.4.媒体数据转发
由于视频监视存在着大量的重复性，对于客户端的访问，系统采用基于转发服务器的的传输方式进行实时视频的分发，并通过多网卡，隔离设备与客户端网段，设备网段采用安全的TCP连接，这样既可避免两类网段的冲突，又确保了数据来源的完整性，同时也增加了服务器网络的实际带宽。
对于DVR上的历史录像查看是通过流媒体点播服务器对用户的请求进行视频数据的转送，系统基于网络进行传输。
针对大量的录像查看的请求，服务器还做了缓存存储与命中策略，对于查看同段录像的请求大大降低了对DVR的重复请求，也保证了客户端得到数据的及时性。
4.1.3.监狱信息管理系统
监狱信息管理系统是一个综合性信息化管理系统，包含在押人员管理和监舍管理，在押人员管理要求择某个犯人，则能够查看到犯人的视频图像、录像，当犯人有违规记录时可以查看到犯人当时违规录像。
流媒体管理平台将犯人违规行为的录像专门存储，以犯人所在的监舍为单位，以记录时间为依据，监狱信息管理系统可以访问流媒体监狱管理平台获得对应数据。
监舍管理要求当选择某个监舍时可以调看这个监舍的视频图像和以前的录像，通过流媒体监狱管理平台可以查看到一定时间内的监舍的录像，可以适时查看实时视频。
4.2.监控系统架构设计
4.2.1.
监狱监控系统总架构表图
4.2.1.1.总架构示意图
4.2.1.2.总架构数据流程图
4.2.1.3.
总架构实物图
4.2.2.监控设备系统架构设计
4.2.2.1.音视频监控系统架构设计
音视频监控系统采用主监控中心与分监控中心相结合，数字传输与模拟传输相结合的设计模式。
前端各路模拟信号传送到数字硬盘录像机，监控中心采用流媒体监狱管理平台，流媒体监狱管理平台能够管理前端数字硬盘录像机，可以收集所有音视频数据，分发给监控客户端。
音视频监控系统主要包括周界监控、公共监控、监舍音视频监控。
周界监控需要对监狱围墙进行监控，如果有犯人越过限高翻越围墙，就要求摄像机能够发现目标，清楚地看清犯人特征。
可采用两种方法达到预期目标：
一，在围墙四周安装红外枪机，每隔一段距离安装一台红外枪机，首尾相顾，与周界报警所安装红外对射相对应，这样犯人触犯某个区域的红外对射报警，则可以联动对应摄像机的视频图像。
二、可以安装高速智能球机，周界报警的每对红外对射安装一盏射灯，当犯人触发红外对射报警时射灯自动
打开，高速智能球机调用报警区域的预置位，另外，联动广播系统自动喊话警告犯人已闯入违规区域。
公共监控主要是对监狱公共道路以及监舍走道进行监控，公共监控重点是公共区域有门的地方，这些区域一般情况下晚上不开灯，所以需要安装红外摄像机，当门开启和关闭时触发报警，流媒体管理平台则会将报警发生地的视频图像调出，显示最大画面。
监舍音视频监控主要针对监舍内部监控，教官需要随时监控犯人生活状态，但是教官不可能与犯人同住一起，定时巡视不能进行全天24小时监控。
在每个监舍安装两台针孔摄像机，相对安装，在每个监舍安装一只拾音器，用于采集犯人讲话声音。
4.2.2.2.语音对讲系统架构设计
语音对讲可分级管理，三级主机为监狱长办公室，可管理所有的监仓；二级主机主要为晚上值班人员使用的，可对所有的监仓进行管理。
楼层主机各管理每个楼层监仓（为加强系统的防雷击功能，一般在每条连接总线上串接一对防雷器）。
系统特点：
Ø
关押人员摁下通话按钮可以向中心发送请求通话信号
Ø触发通话报警联动犯人所在监舍的视频图像弹出大画面
Ø监控中心查看报警图像，接受犯人通话请求进行通话
4.2.2.3.巡更系统架构设计
在线巡更系统由计算机、前端控制器、巡更读卡器、巡更卡等设备组成。
保安人员到达巡更点并刷卡，巡更信号通过前端控制器及网络送到计算机。
在线式巡更系统能实时反映保安人员的巡更情况，确保保安人员安全。
其工作原理是在每个巡查点设信息钮（它是一种无源的只有钮扣大小不锈钢外壳封装的存贮设备），信息钮中贮存了巡查点的信息；巡查员手持不锈钢巡更机，到达巡查点时只须用手持机轻轻一碰嵌在墙上（树上或其它支撑物上）的信息钮扣，即把到达该巡查点的时间、地理位置等数据自动记录在手持机上。
巡查员完成巡查后，把手持机插入通信座，将巡查员的所有巡查记录传送到计算机，系统管理软件立即显示出该巡查员巡查的路线、到达每个巡查点的时间和名称及漏查的巡查点，并按照要求生成巡检报告。
由于电子巡更系统的发展，基本上各家系统都采用电子手持机作为巡更器具。
主要组成为：
手持机、信息钮扣、数据传输器、管理软件等。
本系统的优越功能可使巡更管理能更加合理、充分地分配警力，实现巡更路线、巡更时间的设定、修改；同时管理人员能快速查阅巡更结果、打印各巡更人员的到位时间及工作情况，大大降低保安管理人员的工作量，并真正实现保安人员的自我约束、自我管理，本巡更系统与安防监控系统综合使用可大大降低整个保安系统的成本。
4.2.2.4.报警系统架构设计
监狱是高度安全区域，防止不法分子进行破坏或犯人越狱，加强监狱安全管理，构建监狱报警系统。
监狱报警系统包括周界报警、室内报警两方面。
，周界报警采用电子围栏，电子围栏类似于在监狱使用的电网，但采用的是高电压、低电流，对人体不构成伤害。
电子围栏强调了阻挡为主，报警为辅的国际周界安防新概念。
该系统对入侵者给予瞬间脉冲电击，以阻止翻越，做到了预防为主。
对执意入侵者和破坏者，给予电击并发出报警，延缓了入侵的时间，以便给保安人员争取时间，及时制止犯罪。
室内报警采用红外探测器，正常工作时间报警器处于撤防状态，人员的进出不会报警，夜间系统可以定时布防，当有人员经过时，
探测器就会发出报警信息，值班人员通过查看相应监视点的图像确定是否去现场进行处理。
报警设备与将报警上传到报警控制设备（如SA-ICM-AD0808，SA-BJ-100）连接，前端管理主机访问报警控制设备查询报警信息，立即分析处理并触发报警，同时将报警上传至流媒体管理平台。
报警数据库存储所有报警信息，对周界、公共区域、监舍则报警记录报警事发地名称、时间，对门禁门磁报警则记录持卡人的名字、职务、时间等相关信息以备查询。
监狱报警系统主要包括语音对讲报警、门禁报警、限高报警、声控报警、紧急按钮报警。
各部分报警需要联动图像，记录报警信息。
4.2.2.4.1.语音对讲报警系统
工作流程：
犯人请求通话时摁下按钮即启动通话报警，报警主机查询所辖报警设备的触发信号，有报警信号触发是报警主机随即触发报警并上传到流媒体监狱管理平台，平台将信号发送给监控客户端，监控客户端联动犯人所在监仓的视频图像并启动单画面录像，值班人员看到单画面报警后通过观察视频图像确定警情的严重性，如果是一般警情值班人员可通过语音对讲与监仓犯人进行通话了解情况，如果警情严重可立即摁下紧急按钮通知武警准备。
系统特点：
Ø犯人摁下请求通话按钮会立即启动通话报警
Ø通话报警立即上传至流媒体监狱管理平台
Ø监控客户端收到平台的报警信号将犯人所在的监仓图像最大化
Ø监控客户端触发报警声
Ø监控客户端开启录像
Ø值班人员可以立即直观地观察到犯人所在监仓的视频图像
4.2.2.4.2.
门禁门磁报警系统
工作流程
监狱所有监舍门和公共区域监门的开、关门都触发报警，监门如果没有关闭会一直发送报警信号，监舍门灯会一直处于长亮状态，报警主机接警后触发报警并上传至流媒体监狱管理平台，平台将信号发送给监控客户端，监控客户端联动监门的视频图像并启动单画面录像，值班人员看到单画面报警后通过观察视频图像确定警情通知管教人员立即处理。
系统特点：
Ø开、关监门立即触发报警
Ø监门没有关闭将会一直处在报警状态
Ø监舍门灯一只处于长亮状态
Ø监控客户端收到平台的报警信号将监门的监控图像最大化
Ø监控客户端触发报警声，如果一直处在报警状态报警声将一直报警
Ø监控客户端开启录像
Ø值班人员可
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