基于網(wǎng)絡(luò)的校區(qū)視頻監(jiān)控設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

汪 洋，鄭連清

(重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院，重慶 400044)

高校人口多、面積廣、建筑眾多，人員結(jié)構(gòu)層次復(fù)雜，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，高校發(fā)展快，跨區(qū)域、多校區(qū)辦學(xué)模式不斷增加，校園安全尤為重要。為了保證在校師生能有一個(gè)安全、健康的學(xué)習(xí)環(huán)境，確保學(xué)校財(cái)產(chǎn)和師生員工生命財(cái)產(chǎn)安全，基于網(wǎng)絡(luò)的校區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。高校校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)并不再是事件發(fā)生后的備選資料，應(yīng)該具備事先預(yù)警、事后取證的雙重功效，更具有管理的主動(dòng)性功能，體現(xiàn)管理者對(duì)校園安全管理的訴求。重慶理工大學(xué)基于網(wǎng)絡(luò)的校區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)以H3C嵌入式產(chǎn)品為平臺(tái)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了視頻數(shù)字化、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化，建成了新時(shí)期、新背景和新環(huán)境下的高校安全防范體系，為高校的安全防控工作指引了方向，對(duì)“平安校園”的建設(shè)具有深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義，提高了校園的安全保衛(wèi)能力。

基于網(wǎng)絡(luò)的校區(qū)視頻監(jiān)控系統(tǒng)拋棄了原來固有的模擬監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，從根本上改變視頻監(jiān)控系統(tǒng)從信息采集、數(shù)據(jù)處理、傳輸、系統(tǒng)控制等結(jié)構(gòu)形式，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)與安防系統(tǒng)中其他各子系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)無縫連接，并在統(tǒng)一的操作平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)管理和控制，打破了布控區(qū)域和設(shè)備擴(kuò)展的地域和數(shù)量的限制，使整個(gè)系統(tǒng)硬件和軟件資源共享。

1 數(shù)字式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

整套系統(tǒng)有包括視頻管理服務(wù)器VM Server［VM，Video Management］、EC/DC［Encoder/Decoder］系列監(jiān)控媒體終端、客戶端軟件VC［VC，Video Management Client］;選配部分有數(shù)據(jù)管理服務(wù)器DM Server［DM，Data Management］、IP SAN 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備、IP網(wǎng)絡(luò)和EPON無源光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。由于iVS基于IP構(gòu)建，系統(tǒng)中各個(gè)部件都可以根據(jù)需求分布式部署，并加以集中管理。與傳統(tǒng)監(jiān)控的組成類似，iVS方案包括視音頻/報(bào)警信號(hào)源、傳輸及交換、存儲(chǔ)、顯示及管理控制等組成部分，系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成

2 數(shù)字式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)由1個(gè)系統(tǒng)總指揮中心、1個(gè)協(xié)同分中心、6個(gè)接入子中心構(gòu)成(見圖2)。

圖2 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

2.1 系統(tǒng)總指揮中心

設(shè)立本系統(tǒng)的總指揮中心，實(shí)施對(duì)重慶理工大學(xué)花溪校區(qū)校園監(jiān)控系統(tǒng)以及未來的系統(tǒng)擴(kuò)容的整體管理、突發(fā)事件應(yīng)急指揮。

2.2 協(xié)同分中心

協(xié)同分中心，經(jīng)過授權(quán)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)協(xié)同分中心對(duì)其劃分的責(zé)任區(qū)域的管理監(jiān)控;通過增加配置相關(guān)設(shè)備，還可實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)指揮中心的可視對(duì)講、報(bào)警視頻聯(lián)動(dòng)，強(qiáng)化了本系統(tǒng)的細(xì)節(jié)管理和責(zé)任制度的落實(shí)。

2.3 接入分中心

按照本次“數(shù)字式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)”的組成，在充分考慮未來系統(tǒng)擴(kuò)容空間、智能化應(yīng)用的前提下，合理劃分，實(shí)現(xiàn)視音頻/報(bào)警信號(hào)的接入及編碼、網(wǎng)絡(luò)接入和iSCSI存儲(chǔ)寫入功能，把模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化和壓縮編碼，形成IP數(shù)據(jù)包，利用網(wǎng)絡(luò)傳送到指定的目的地址。

2.4 安全性的考慮

本系統(tǒng)采用專網(wǎng)專用的模式，監(jiān)控專網(wǎng)與其他校園網(wǎng)絡(luò)及公網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物理隔絕，從而避免了在網(wǎng)絡(luò)層面導(dǎo)致信息泄露。監(jiān)控系統(tǒng)使用者按權(quán)限分為操作人員、系統(tǒng)管理人員和系統(tǒng)維護(hù)工程師3級(jí)權(quán)限，使用用戶名和密碼雙重驗(yàn)證機(jī)制。

3 數(shù)字式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)特點(diǎn)

3.1 雙流技術(shù)應(yīng)用

實(shí)際應(yīng)用中，監(jiān)控業(yè)務(wù)實(shí)時(shí)查看和存儲(chǔ)的要求存在巨大差異，如圖3描述了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)在單流方案上就存在問題。本系統(tǒng)創(chuàng)新性地給出了雙流解決方案，將視頻流和存儲(chǔ)流分離，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)查看和存儲(chǔ)要求的差異化管理，達(dá)到了最優(yōu)的系統(tǒng)性能，實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)空間的高可靠、可運(yùn)營(yíng)、可擴(kuò)展管理，從而有效降低存儲(chǔ)空間需求，降低資源消耗。例如在存儲(chǔ)容量有限的情況下，可以采用D1的實(shí)況，CIF的存儲(chǔ)，既保證了實(shí)況清晰度，又大大降低了存儲(chǔ)容量的耗用。

圖3 傳統(tǒng)監(jiān)控單流方案

3.2 多種接入方式

本網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控系統(tǒng)支持 Ethernet、SFP、EPON等多種接入方式，方便用戶選擇、優(yōu)化組網(wǎng)方式，如圖4所示。

在光纖資源充足的接入點(diǎn)，采用SFP接口100M數(shù)字光纖接入，充分利用現(xiàn)有IP網(wǎng)絡(luò)。在縣、鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村光纖資源緊張的地方可以采用EPON無源光網(wǎng)絡(luò)。EPON系統(tǒng)采用WDM技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)無源無中繼20 km長(zhǎng)距離單纖雙向高可靠傳輸;EPON在一根光纖上實(shí)現(xiàn)雙向傳輸，大幅減少光纖數(shù)量，節(jié)省了光纖資源;EPON解決了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃上最后1 km的接入問題，有效降低接入成本和接入復(fù)雜度，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)投資;降低了系統(tǒng)綜合成本。

3.3 業(yè)務(wù)智能分析

監(jiān)控智能業(yè)務(wù)應(yīng)用的全面推廣，有效提升了業(yè)務(wù)的智能化;告警聯(lián)動(dòng)、移動(dòng)偵測(cè)、警前錄像、動(dòng)態(tài)感知、車牌識(shí)別、三臺(tái)合一等多種智能增值業(yè)務(wù)應(yīng)用于IP監(jiān)控方案，充分利用了社會(huì)資源(既有投資)，讓人們從海量、重復(fù)、枯燥的數(shù)據(jù)分析工作中得以解脫，能夠動(dòng)態(tài)感知監(jiān)控業(yè)務(wù)，大大提升工作效率，如公安破案、證據(jù)收集等。

圖4 多種接入方式

3.4 系統(tǒng)架構(gòu)

本網(wǎng)絡(luò)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用充分整合了IP網(wǎng)絡(luò)、視頻、存儲(chǔ)、信令等領(lǐng)域的技術(shù)，開放的架構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)將信令控制與媒體流交換分離的先進(jìn)理念引入視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)中音視頻流并不在VM上集中處理，而是通過網(wǎng)絡(luò)處理交換以分布式的形式分發(fā)出去，避免了由于媒體流處理的性能壓力而造成的瓶頸問題，從而可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控規(guī)模的無限制擴(kuò)展。

由圖5可以看出，本系統(tǒng)的架構(gòu)采用的是在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上已經(jīng)相當(dāng)成熟的分層管理架構(gòu)，因此，從系統(tǒng)架構(gòu)而言是完全能實(shí)現(xiàn)的，而其穩(wěn)定性也是通過了時(shí)間檢驗(yàn)的。

圖5 系統(tǒng)的分層架構(gòu)

3.5 系統(tǒng)軟、硬件集成

本次系統(tǒng)的硬件都是采用杭州H3C的嵌入式產(chǎn)品來進(jìn)行實(shí)施。H3C作為國(guó)內(nèi)一流的網(wǎng)絡(luò)和通訊、監(jiān)控設(shè)備供應(yīng)商其設(shè)備的品質(zhì)與穩(wěn)定也是通過了時(shí)間的檢驗(yàn)。軟件運(yùn)行于Linux專用系統(tǒng)平臺(tái)上。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用H3C的設(shè)備，故網(wǎng)絡(luò)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將來的兼容性都能得到保證。

4 結(jié)束語(yǔ)

1)提高了系統(tǒng)的可靠性。新的系統(tǒng)采用嵌入式架構(gòu)，Linux專用系統(tǒng)平臺(tái)完成后將大大提高系統(tǒng)的可靠性，保證系統(tǒng)能連續(xù)7×24 h連續(xù)運(yùn)行。

2)提高了監(jiān)控人員的工作效率。使用網(wǎng)絡(luò)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)后，信號(hào)再多，都可以通過控制中心一目了然。當(dāng)有異常情況發(fā)生時(shí)，在智能化控件的提示下控制中心的管理人員可以通過本系統(tǒng)的應(yīng)急指揮子系統(tǒng)調(diào)集人員對(duì)異常事件進(jìn)行事中干預(yù)。提高了監(jiān)控的工作效率，減輕了監(jiān)控值班員的工作量。

3)加強(qiáng)了校園的安全防范工作。現(xiàn)代化的校區(qū)管理，離不開科學(xué)技術(shù)的支持，如何使用現(xiàn)代化的科技成果提高學(xué)校的安全防范，提高保衛(wèi)工作人員的監(jiān)督控制能力，加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)監(jiān)控情況的全面掌握，充分發(fā)揮技防設(shè)施設(shè)備的作用，提高工作效率，成為高校安全防范體系建設(shè)的重要工作。

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