校園網監控系統設計

編者按：校園網監控系統一般包括兩部分：一是教室內巡課監控，二是校園安防監控。基于校園的應用和安全的需求，學校進行監控系統建設很有必要，本文筆者從需求分析、攝像頭配置、傳輸系統三個方面探討校園網監控系統建設。

首先對校園監控的需求進行具體分析。

1.視頻監控區域。為了保障學校的正常教學工作需要、師生生活秩序及校內安全，避免學校財產損失，保證校內師生的安全，避免非法的人員闖入等需要對整個學校的安全進行有效的防范。通過在圖書館、學校門口、操場、停車場、校內道路、廣場、教室、食堂、樓層走道等諸多重要的區域和點位進行全天候的、實時的、高清晰的視頻監控。根據學校財力盡可能地做到無盲區，個別區域做到情況報警和預判功能。

2.點位分布要求。整個視頻監控要求能夠滿足全天候本地24小時監控及錄像。前端采用穩定清晰的攝像機，在學校出入口等重要的地方需采用云臺攝像機或高清固定攝像機，在校道、操場、等一些寬闊的公共場所安裝高清球型攝像機或者是高清槍式攝像機，操場考慮鷹眼攝像機，在教室內等一些區域安裝云臺攝像機，樓層走道安裝高清晰網絡半球等。

前端攝像頭配置分析

校園內不同的監控區域和場所，配置的攝像頭也不一樣。根據筆者的經驗，大體上按以下情況配置。

1.教室內監控，建議安裝兩個，教室前面靠內角安裝帶有拾音和對講功能的全角攝像頭。作用有三個，一是安全監控，可以做到無死角。二是起到聽課的作用，錄制聲音效果較好，三是對講功能，班主任可以給學生下指令。教室后面靠中間安裝帶云臺的變焦4倍以上的攝像頭。主要是為了看清黑板，看清學生，起到聽課時視頻采集的作用，這個攝像頭不需要拾音功能。重要的一點是這一前一后兩個攝像頭建議都采用POE接入，不采用電源接入，目的是減少故障點。

2.樓內走道、樓梯間、門口等，采用網絡半球就可以，具備拾音功能，根據光線情況及安全等級需求，配置紅外功能、移動偵測、網絡不通、存儲器情況等報警。POE接入。

3.操場、廣場等比較大型的開闊區域，建議安裝鷹眼攝像頭，這些區域除了要求“看全”“實時”之外，還要求可以看清局部細節。雖然一體化高清全景攝像機或通過多臺攝像機后端拼接的方案都可以滿足“看全”和“實時”的需求，但是兩者都無法洞悉大場景中的局部細節。如果大場景中發生突發性事件，我們要能看清細節，并清晰的記錄事件的整個過程，此時，鷹眼攝像頭就具備這些功能，檢測直徑300 m以上范圍內運動目標，可同時檢測50個以上的目標，特寫球機支持30倍以上的光學變焦。如此較好地滿足了安全監控的需求。如果可能，建議存儲安裝在攝像頭一份，存儲服務器一份。

4.校道、學校界邊、大門口，可采用槍機，安全需要，固定位置，清晰看清物體即可。具備防雨、防風等功能，POE接入，無盲區。

5.食堂、圖書館、實驗室等內部，可采用定焦廣角的攝像頭，固定位置，安全監控，開啟拾音功能，POE接入，無盲區。

6.教學樓間、小廣場等小型開闊區域，可采用球機，支持移動偵測、斷網報警功能，由于晚間光線較暗，學生上晚自習需要戶外活動，所以要具備紅外功能，距離150 m以內就可以。

網絡傳輸分析

由于網絡視頻圖像占用帶寬較大，1080 P每路視頻監控圖像占用6 Mbps左右帶寬，720 P每路視頻監控圖像占用4 Mbps左右帶寬，路數一多，整體占用帶寬較高，所以接入交換機宜采用1000 MB交換機。教學樓、圖書館、辦公樓等連接校園網機房中心宜采用10 GB帶寬連接。如此帶寬，監控、上網、聽力等等一些應用都可一在同一個網內，同一交換機上配置，通過不同的VLAN區分。為確保網絡安全，建議各個樓與中心機房的連接采用靜態路由方式，效率高，有效屏蔽廣播包。對于校園監控來說，主要由以下幾個模塊構成他的傳輸系統。

1.集中管理控制模塊。用于前端網絡攝像機遠程管理、圖像調用、云臺控制、高清解碼器控制、錄像設置以及資料查詢回放等，是一臺綜合性操作服務器，比如視頻處理、多任務運行等有較高要求，所以要求內存128 GB以上、多核服務器專用CPU，15000轉硬盤。

2.用戶目錄驗證模塊。用于用戶信息的集中管理、集中驗證、前端設備和后端各個軟件模塊之間的信息交換等，是整個平臺的核心，其穩定性要求相當高，宜采用專業服務器廠商提供的服務器，要求多核心高主頻處理器、不低于128 GB的內存資源、可擴展雙千兆普通網卡和10 GB光網卡、整體性能穩定。當然，對于主流的監控管理系統來說，集中管理和用戶目錄驗證都合并到一起，用一臺服務器來承擔。

3.集中存儲服務模塊。由于整個校園網監控系統所用的攝像機數量較多，一般200～1000以上。就目前的情況來說，400萬以上像素高清攝像機較多，雖然采用H.265協議，但是占用空間仍然較多。所以視頻存儲建議采用IP-SAN存儲方式，存儲服務器從穩定性的角度考慮建議配置專業存儲服務器，服務器要求具備雙10 GB網卡負載均衡、128 GB以上內存資源、多核處理器、雙冗余服務器電源。目前服務器硬盤一塊在8 TB或更高，建議配置單塊較高的容量，服務器盤位數教多，可以不用，但是后續擴展方便。

4.報警電子地圖服務模塊。報警電子地圖模塊在學校網絡視頻監控系統中主要用于學校監控點位平面分布圖，系統拓撲結構瀏覽，能夠比較直觀的看到各個監控點的運行情況、報警情況和故障情況等。同時還可通過集成開發將其它諸如報警系統或者是門禁系統之類的其他安防系統集成進來，實現聯動處理。

圖1 網絡監控拓撲圖

5.高清解碼器模塊。高清DVI接口輸出，可以實現H.264、h.265、MPEG4、MPEG2(DVD)、MPEG1(VCD)、M-JPEG、格式的視頻解碼，支持1080P、720P、D1、Half-D1、CIF、QCIF等各種分辨率的顯示輸出。通過與支持高清分辨率顯示的大屏幕液晶監視器連接就組成了高清網絡數字電視墻，這種顯示模式不需要對網絡視頻信號進行模擬還原，直接顯示數字視頻信號，減輕了因解碼還原成模擬信號后所產生的延時現象，而且整體造價更低，減少了處理環節顯示系統更加靈活也更加穩定。電視墻是一個學校的形象工程，根據電視墻大小選擇一塊較為寬闊的區域，一般放在一樓較好，領導檢查不需要上樓。

如此，監控拓撲圖如圖所示。