淺析視頻監控系統技術在看守所建筑的應用

陳華朗

CHEN Hua-lang

(恒鋒信息科技股份有限公司 )

（Hengfeng Information Technology Co.,Ltd. ）

1 前言

在我國，看守所是依法羈押犯人的機關，是實現社會治安綜合治理的最重要環節之一。看守所原有視頻監控系統存在建設起點低，技術老舊、圖像不清晰、功能不完善，效果較差等不足，部分關鍵設備由于超期使用老化嚴重，故障頻發，不能適應當前看守所安全防事故工作的需要，也不符合我省公安信息化發展和省廳“大情報”工作的要求。近年來，省內看守所根據省公安廳“統一規則、統一標準、統一建設、統一管理”和“大集中、大整合、高共享”的信息化建設原則，進行了升級改造。下面結合某看守所智能化系統工程，詳細介紹視頻監控系統技術案例。

2 視頻監控系統

通過綜合應用現代數字處理、計算機及網絡、智能化等先進技術,對看守所現有的視頻監控系統及部分安防子系統實施整體高清數字化、網絡化升級改造，構建了功能完善、集中控制、整體聯動、資源共享的智能化安防系統。

系統建設架構圖如圖1。

2.1 監控網絡

案例中看守所的網絡高清監控系統的傳輸部分采用“六類非屏蔽雙絞線+千兆單模主干光纖”結構。由于系統采集的是高清視音頻信號，所傳輸的全是大流量的網絡信號，為了保障信號傳輸的及時性、穩定性、安全性，設計了智能化專網，采用虛擬網（VLAN）技術管理,公安網、智能化專網之間采用邏輯隔離方式，與外網完全物理隔離。

根據看守所的組織結構、建筑物分布等特點，選擇二層單星型結構作為看守所計算機網絡的主拓撲結構，包括核心層和接入層。核心層處于監控系統網絡的中心，負責對網絡中的大量數據流量進行高速交換轉發。網絡中各部分之間互相訪問的數據流都通過接入層設備匯集于核心層，核心層設備以盡可能高的速度對其進行轉發。而接入層處于網絡的最底層，負責接入終端用戶。

網絡結構示意圖如圖2。

單星型結構具有以下幾個特點：

①結構簡單，便于設計；

②線路成本相對較低；

圖1 視頻監控系統建設架構圖

③網絡擴展性好。

未來看守所網絡系統發展到一定規模，可以采用雙星型拓撲架構，可平滑地進行網絡升級，同時保護現有網絡設備的投資。雙星型網絡拓撲具有以下幾個優點：

①可靠性高

采用兩個核心節點的雙連接星型網絡結構，使得網絡具有可靠性、可用性及安全性，避免了單點失效的隱患。

②支持流量的負載分擔

網絡流量可能隨著多種業務的發展日益壯大而極速增加，如語音，視頻會議。因此網絡流量的負載分擔問題將會成為網絡可用性的主要因素，采用雙連接的網絡結構將使得網絡的流量能夠比較合理的分布在各條鏈路上。

③支持網絡的冗余備份

核心節點可采用兩臺高性能的網絡設備，使得核心層具有較好的冗余備份能力。同時，兩臺核心設備之間采用了高速鏈路互連，提供了核心設備間的高速互連帶寬，避免兩臺設備之間形成傳輸瓶頸。

案例中看守所二層網絡中心機房先配置1臺機框式核心交換機，其可擴展性高，方便未來業務的發展需求，可擴展無線控制器插卡、高性能防火墻插卡以及網絡流量監管插卡等業務，實現網絡與安全的深度融合。雙引擎雙電源提高了整機設備的高可靠性、高穩定性。

接入交換機未來可再各配置1塊千兆單模SFP模塊，實現雙鏈路上聯雙核心設備，提高鏈路的可靠性，防止單鏈路故障導致視頻監控業務中斷。同時，每間監室內的兩臺攝像機分別接入不同的交換機，以免交換機故障時整個監室監控失效；監區圍墻及室外距離較遠的的監控點采用光纖收發器接入交換機。

核心交換與接入交換之間采用1000Mb光纖連接，100Mb以太網接入到桌面。

2.2 監控系統供電

系統前端攝像機、網絡交換機、后端NVR、拼接電視墻等設備應具有穩定可靠的用電，在市電斷電情況下應能保證不間斷電源的供應，保證24h不間斷錄像的要求。一般看守所供電方式有市電雙回路供電、市電與自備發電機供電、市電與UPS不間斷電源供電三種。

本項目采用市電與UPS集中供電方式，選用的UPS電源支持系統意外斷電后的后備工作時間不低于1h。

2.3 監控中心

本項目監控中心設于監房大樓二層，監控中心包括監控室、備勤室、女子監區值班室（設為分控中心）、民警值班室等布局，負責監區、綜合樓、監區圍墻及所內周邊區域所有安防系統的管理和控制。

圖3 監控中心效果圖

監控中心效果圖如圖3。

2.3.1 主控電視墻

監控中心設置1套由10臺（2行*5列）118cm（46in）液晶拼接屏組成的主控電視墻。同時在監控中心指揮會議桌旁設置1套由4臺（2行*2列）118cm（46in）液晶拼接屏組成的副控電視墻。

監控電視墻采用視頻解碼器將前端網絡高清視頻監控信號做4路高清監控畫面分割，采用畫面輪巡方式顯示看守所內各安防監控圖像。重點安防區域可在操作臺上的平臺客戶端單屏或多屏顯示，出現警情時，監控畫面自動切換到出現警情的區域。

每臺高清解碼器可支持7路1080P高清監控圖像輸出，每1臺高清解碼器的1路輸出對應相應的1個屏，大屏顯示系統可用于各位置圖像調度及輪巡，支持電視墻預案設置、自動和手動切換功能，例如：可以在白天時間在電視墻上自動顯示監區內監舍+放風場監控畫面，在晚上時間自動在電視墻上顯示所有監舍畫面，關閉放風場監控畫面，支持屏幕墻預案自定義設置和鍵盤操作，方便值班人員設置和調度。

2.3.2 主控電視墻顯示

項目拼接屏所在位置為室內場所，室內亮度低于室外，且考慮到值班人員的眼睛舒適度問題，宜采用不低于450cd/㎡亮度LED背光大屏，拼縫不超過5.5mm。同時，在監控電視墻上方設置一塊長條幅的LED顯示屏，用于顯示各類報警信息、所內通知、標語等文字內容。

在大屏功能和布局方面，主屏幕10塊拼接屏，中間的上下兩塊，延續原有的設計功能，兩屏不做分割，呈整屏顯示，上面一塊屏用作門禁、報警、在押人員報告、行為分析等聯動顯示，下面一塊屏作為監舍等內部攝像機報警聯動顯示。兩側的8塊屏，分別做多畫面分割，用于固定顯示各個監室的畫面。多畫面分割可由大屏的控制漫游器來實現單屏四畫面分割，或任意跨屏漫游，任意大小的顯示功能。

副控拼接屏設于指揮會議桌旁，用于顯示外圍的視頻，和切換顯示交接班信息。實現的功能：副控顯示大屏的視頻信號線路由主屏幕的漫游拼接控制器連線過來，分控配置操作電腦，將交接班信息的電腦VGA信號接入控制器，由大屏漫游控制系統來切換外圍的視頻信號或交接班電腦信號。系統聯動報警信號通過大屏顯示由視頻平臺設定各種報警預案，切換上墻。

2.3.3 監控分控點

本項目在監控中心設有女子監區值班室，達到功能間物理隔離，作為女民警對女子監區的單獨監控室和監控中心的分控室使用。

女子監區值班室設置2臺118cm（46in）液晶電視，通過單路高清解碼器監控女子監區的視頻圖像。若前端發生報警，系統可以立刻聯動視頻在電視墻顯示報警畫面。

女子監區值班室和備勤室（設于監控室旁，采用玻璃隔斷，可直視主控電視墻）設有管理電腦，用于安裝監控管理客戶端，具體應用和軟件配置可根據實際情況做相應的調整。

2.4 監控存儲

本項目監控存儲采用32路16盤位的網絡錄像機（NVR）實現監控系統的集中存儲。32路NVR設備具備流媒體轉發功能，單臺32路NVR提供16個SATA硬盤接口，每個硬盤按照3TB計算，最大提供48TB存儲空間，系統采用RAID5技術保證存儲可靠性，每臺需扣除1塊硬盤用于RAID5的校驗，由于硬盤格式化后可利用容量減少，單臺裸容量按44TB計算。

NVR網絡錄像機支持前端接入、碼流處理及存儲管理功能，采用NVR網絡錄像機可以減少平臺的碼流壓力，因此可以減少監控平臺設備的配置。

本項目720P網絡高清監控存儲碼流按3Mb/s計算，1080P網絡高清監控存儲碼流按4Mb/s計算，存儲天數按監所安防區域的重要程度劃分：

監區1080P網絡高清攝像機，93臺，按30d存儲；

監所重點安防區域720P網絡高清攝像機，95臺，按30d存儲；

監所非重點安防區域720P網絡高清攝像機，34臺，按30d存儲；

具體存儲容量計算如下：

錄像容量（T）=前端監控點數×錄像天數×24×60×60×錄像碼率(Mb/s)/8/1024/1024

考慮冗余等因素，本項目配置8臺16盤位32路NVR網絡錄像機，共配置107塊3TB存儲硬盤，可提供321TB存儲空間，滿足前端222個監控點24h各自不同存儲時間的需求。

此外NVR還具備ANR技術，即當NVR和前端網絡攝像機之間的鏈路出現故障，如斷鏈、NVR斷電等，通過網絡攝像機自帶的TF卡能夠自動對前端視頻進行數據存儲，并將在此時產生的告警信號和抓拍圖像一并存儲，直到鏈路恢復正常，再將這些數據回傳至NVR，確保整個系統的安全可靠性及實時監控的效果。

2.5 視頻監控管理平臺

針對看守所的重要性考量，要求視頻監控管理平臺必須“系統可靠穩定運行”，因此本項目采用硬件嵌入式視頻管理平臺設備，內嵌linux操作系統，平臺具備強大的流媒體處理能力，單臺設備可支持不少于400MB的并發錄像、不少于500MB的并發轉發處理。

視頻監控管理平臺可有效防止木馬病毒等侵入；并且提供完善的設備管理、用戶管理、告警管理等功能，完全能夠滿足客戶大規模高清圖像管理的需求。用戶通過操作席可以對系統所有設備進行參數的配置以及管理，并提供圖形化的界面，方便易用。系統符合GB/T 28181-2011標準，可實現與廳監管總隊及省廳視頻信息綜合應用平臺的無縫對接。本項目的視頻監控管理平臺，主要具備的功能：用戶管理、認證管理、權限管理、報警記錄、設備管理、網絡管理。

2.6 綜合安防管理平臺

綜合安防管理平臺是根據監管工作特點將各監管場所的網絡平臺、技術防范系統、監管信息系統等集成為統一的實戰平臺，用于實現多系統互聯互動和信息數據按層級上傳，在全省范圍內實現監管網絡化、智能化和多級聯動，為監所管理提供及時、準確、高效的網上智能平臺。

本項目綜合安防管理平臺具有以下主要功能：

1)監管場所監控視頻聯網和視頻資源共享：支持多級電子地圖功能，接入網級視頻信息共享平臺實現資源共享，支持7×24h不間斷運行。并在地圖上詳細標注視頻點、報警點、門禁等信息。

2)用戶權限管理：具備嚴格的角色、用戶、權限控制功能。

3)監控視頻圖像管理：支持采用一機雙屏的方式進行視頻監控、一屏用于顯示電子地圖，另一屏顯示視頻。具備同時瀏覽多個視頻圖像，支持按照1/4/9/16等多種畫面分割。具備將攝像機按照邏輯關系進行分組，并按需瀏覽視頻功能，可控制攝像機的云臺和鏡頭。

4)多系統事件/報警聯動：綜合安防管理平臺與視頻監控系統、門禁系統、民警巡視系統、對講呼叫系統、緊急報警系統、周界報警系統、周界電網系統、智能視頻分析等安防子系統進行對接，獲取其報警/事件信息。產生某事件/報警后，綜合安防管理平臺可自動觸發報警。報警的相關錄像、錄音資料在系統中單獨保存半年以上。

3 結束語

視頻監控系統建設完成后所內建筑智能系統達到圖像清晰化、傳輸網絡化、存儲數字化、功能集成化、指揮扁平化的建設目標，增強看守所監管工作的效率，有效提升看守所防范安全事故及處理突發事件的快速反應能力。隨著科技的不斷發展，建筑智能化技術應用越來越廣泛，本文通過某看守所視頻監控系統的實施情況進行了有關應用技術的探討。當然，智能化技術還包括其他很多內容，還需要進一步完善和發展，以提高看守所的綜合防范能力。