平安校园网络视频监控集成化解析

　　大多数设备都由双绞线相连，因此，若利用IP 架构则不需要额外布线（CCTV 安装项目中一项较大的开支），并管理着数据、视频、音频和其他文件，实现高效、低成本的管理。

　　3、远程访问：

　　可在任何地方通过有线或无线网络，来安全地访问和控制实时或记录的视频流。

　　4、摄像机的智能性：

　　动态检测、事件处理、传感器输入、中继输出、时间和日期，以及其他内置功能使摄像机可以做出智能判断，以确定报警发送的时间和对象，和视频发送的时间，甚至帧速率或清晰度等。

　　5、系统成本低：

　　对于许多安装系统来说，网络监控系统经实践证明是成本较低的一种系统。开放和标准的网络、服务器和存储设备使多个厂商可以参与市场竞争，打破了单一厂商垄断DVR 市场的局面。此外，只需要较低的外加硬件作为安装和维护成本，就能获得较好的性能表现，很清楚，IP 监控可节省相当多的成本。

　　2.3 网络需求分析

　　主要包括光纤骨干网，接入层区域覆盖网，所采用的设备主要有：光纤、以太网交换设备，WIFI无线传输设备（可选），从而达到教育监控专网覆盖和传输。

　　3、建设目标与任务

　　学校网络监控综合管理系统是基于TCP/IP协议和最先进H.264硬编码技术，集监控、传输和综合管理于一体的远程多媒体（视频、音频、数据）综合监控系统。系统支持以太网、交换/快速以太网、ISDN、DDN、xDSL、VPN等多种标准数字通信网络方式。收集从全省乃至各市不同学校传来的各种信息：视频信号、音频信号以及数据信号，由监控中心的工作人员对其进行实时的监控和管理，并可以进行远程控制等，使学校安全管理的流程更加安全、有效。

　　学校网络监控综合管理系统彻底改变了过去各市、各区的各个学校独立监控的方法，采用全省市范围的联网监控管理的模式，解决了传统监控方式下无法克服的各种弊病，例如：省教育局无法及时监控各市教育局信息，各市教育局无法及时监控各区分为内各个学校的信息，运作效率低、安全性差、管理成本高、事故取证复杂困难、出事故后联动性差等。

　　学校网络监控综合管理系统顺应现代技术发展趋势，具备诸多优点：

　　1、 基于当今世界应用最广的TCP/IP网络进行传输。随着近年来中国宽带网的建设，覆盖全国的宽带网络正在形成，为远程数字监控系统奠定了硬件基础，学校系统使用数字化的远程智能监控系统完全可以实现。

　　2、 克服了传统本地监控方式的缺陷，可以在全省各市，甚至各区的进行联网监控，符合学校系统分市、各区和各个学校分布范围广，同时又需要集中管理的现实需求。

　　3、 传统的监控方式需要至少3套以上的网络和系统来实现学校系统的全面监控（视频、音频和数据的监控），而Pelco学校网络监控综合管理系统则将多媒体监控（图像、声音、数据）、通信传输和110报警联动管理有效地集成到同一网络平台中，实现学校系统的全面监控，这样设备成本和维护成本降低了，系统可靠性大大提高。

　　4、 学校监控中心不仅能够监视任何远端现场并可与现场对讲，还能与学校其他系统或设备如：红外传感器、各种报警装置等结合，实现内部集中管理。

　　5、 基于IP地址分配技术，每个学校用一个IP地址定义，当需要增加监控点时，只需赋予其IP地址，不需要增加其他网络设备，扩容非常方便，而且数量没有限制。

　　6、 系统采用H.264硬编码技术，可根据不同学校网络情况，对带宽和

　　帧率进行调节，传输的带宽可以在300K到2M间调整，客户的网络带宽要求很低，而图像质量可达DVD标准。

　　集多个系统于一体的学校网络监控综合管理系统，可以整体上降低设备以及网络建设和维护成本，大大提高学校系统管理的有效性。

　　4、系统总体设计

　　4.1设计思路

　　网络监控系统是治安安全防范系统的重要组成部分，是一种防范能力较强的综合系统。系统的建设将保证教育局及上级行政管理部门对学校出入口、公共活动区、教学楼等信息情况及时、准确的了解、掌握，实现系统化、科学化、现代化地统一管理，切实满足行政管理部门对于图像系统的管理和业务需求等要求。

　　系统依托既有网络，建成覆盖所有学校的网络视频监控系统，初步统计在所辖前端网吧架设若干个监控点，监控学校出入口、公共活动区、教学楼等重要区域，设计方案充分考虑了后期的扩容、管理变更等可能的建设要求。本次设计思路如下：

　　1、根据要求，实现“大容量、多画面处理、实时录像和回放、联网远程监控”的目标。

　　2、本次设计系统便于以后用户的安装、操作和今后的维护便利；

　　3、系统设计考虑了各种兼容要求和扩容要求：包括现有数字设备的接入、控制及监控点后期扩容、系统规模扩容、临时授权用户远程监控等各种可能扩容方式下对现有网络的兼容和便利性，设计的系统能够满足兼容和平滑扩展的要求。

　　4、系统设计对网络传输路由具有良好的适应性，可以在局域网、广域网、城域网、无线网络等各种方式下运行。根据网络资源的情况，在不同的网络带宽下可以灵活设置编码格式，获得不同的图像质量。

　　5、本次设计的系统是标准和开发的，系统软件全部采用通用的主流标准；如系统采用标准的TCP/IP协议、接口标准通用等；适合网吧安保系统各个标准子系统的集成。

　　6、系统考虑了操作冗余、数据安全和远程鉴权等技术手段，保障系统安全运行和不受外部入侵，完善的身份认证能力，保证系统稳定运行。

　　7、在技术性价比上，方案采取实用的原则，不追求高端设备的堆砌，而是本着实用的原则进行了科学的配置建议，以求达到最大的技术性价比。

　　网络视频监控系统的建设关键在于网络硬盘录像机的硬件选型和数字化管理平台软件的选型。

　　在本项目中，我们采用CSVision网络视频管理平台软件及国内主流的网络硬盘录像机等硬件设备。

　　网络硬盘录像机采用嵌入式实时多任务操作系统。摄像机送来的视频信号在网络视频服务器数字化后由高效压缩芯片压缩，通过内部总线送到网络接口发送到网络上，网络上用户可以直接在PC机上通过CSVision监控客户端软件观看视频服务器传送过来的摄像机所拍摄的图像，还可以控制摄像机镜头和云台的动作或对系统进行配置操作。

　　由于网络硬盘录像机可以直接连入局域网，达到即插即用，省掉多种复杂的电缆，安装方便（仅需设置一个IP地址），用户也无需安装任何硬件设备，仅通过PC机用浏览器即可观看。

　　采用模拟摄像机+网络硬盘录像机+视频管理平台的网络视频监控系统妥善处理了数字与模拟系统的结合，其优点主要包括：

　　布控区域广阔

　　视频服务器直接连入网络，没有线缆长度和信号衰减的限制，同时网络是没有距离概念的，彻底抛弃了地域的概念，扩展布控区域；

　　系统具有几乎无限的无缝扩展能力；

　　所有设备都以IP地址进行标识，增加设备只是意味着IP地址的扩充；

　　前端一体化、视频数字化、监控网络化、系统集成化是视频监控系统公认的发展方向。第四代以计算机技术及图像视频压缩、图像传输技术为核心的新型视频监控系统，解决了模拟系统的诸多弊端，是以信息技术为核心的电子技术发展的必然。

　　先进的分布式服务器集群架构

　　随着数字网络监控系统规模的快速发展，客户对系统访问的响应时间、监控图像质量以及所提供服务的可靠性、即时性等要求也越来越高，使得以单台服务器来支撑整个网络监控系统已无法满足客户需求。取而代之的是一组服务器群。CSVision网络监控系统利用第四层至第七层通信管理技术，可以根据服务器实际的响应时间，平衡服务器群中所有服务器之间的通信负载，从而提高整个监控网络的性能和响应能力，提高服务器群的效率，节省投资。

　　负载均衡是由多台服务器以对称方式组成一个服务器群集，除主服务器外其他从服务器都具有同等地位，均能单独对外提供服务。通过特定的负载均衡技术，将外部客户请求视服务器群集中各服务器上的负载状况合理分配到某台服务器上，负载均衡技术根据实际响应时间制定优先响应策略，从而提高系统性能、优化流量管理、提高服务器群集性能，保证系统正常运行的高可用性和高可靠性。如果访问量超出了服务器的响应能力，只需增加服务器数目就可平滑升级。由于采用了负载均衡技术，进一步强化了系统的稳定性、可靠性和持续性。它也支持路径外返回模式，即绕过流量分配器，为急于等待大量访问请求响应的客户提供更快的响应服务。

　　CSVision网络监控系统中提出并运用了先进的MAXROUTER负载均衡算法（对个别服务器配置最大连接数阀值或加权值）以及基于实际响应时间的智能流量分配算法，在性能不同的服务器之间进行负载平衡，充分利用服务器群中的每一台服务器，保护用户投资。位于主服务器上的负载均衡模块能定时监测从服务器的可用性，包括物理连接、服务器运行状况。当发现某台从服务器不能提供内容访问时，主服务器自动把用户请求分配到其他健康的服务器上，从而保证了用户的访问服务；同时负载均衡模块可通过设置每台服务器能承受最大的会话数、设置溢出服务器、备份服务器等手段来进一步保证系统连接的可靠性（根据实际系统需求用户可要求定制）。

　　多级组网

　　可按多级组网的方式，形成大规模的监控网络，高一级的监控中心能管理和监控低一级监控中心的运行。组网经济，基于TCP/IP网络构建，利用宽带资源或客户原有资源，成本低。平台统一升级，维护成本低。

　　先进的视频流调度管理

　　支持多种传输协议（ＴＣＰ、ＵＤＰ、ＲＴＰ）和多种传输方式（单播、广播、组播），支持多级转发模式。

　　系统扩容方便

　　用户可根据业务需要随时增加前端监控点的数量。CSVision系统是一个开放的、通用的视音频处理平台，可制定相定的功能模块。

　　扩展性强

　　可与其它标准接口的设备配套使用。系统接供OCX控件和DLL动态库，可与其它信息管理系统集成。

　　先进稳定的C/S结构

　　系统主干框架采用C/S结构，结构严密，系统稳定，且高度保密，非常适合专业部门使用。在C/S结构下，系统有严格的用户身份认证机制，对用户的合法性及权限有严密的控制。系统内，客户端与服务器之间有专有的通讯协议，可防止窃听和复制，从而达到系统的整体安全和保密效果。另外从总体系统安全性上考虑，由于B/S结构是建立在浏览器基础上的，功能上就受到浏览器本身功能的限制，如浏览器不支持直接写屏，很多时候会造成系统显示的不必要延时等。而且目前网络上的绝大多数病毒是针对浏览器的，所以导致整个监控系统易受到攻击，给日常工作带来不必要的麻烦。因此，建议采用专业的C/S结构。

　　多级用户管理机制

　　系统用户设立多级管理模式，从视频管理服务器完成所属用户和站点的建立、权限管理工作，并向管理中心主视频管理服务器数据库备份。主视频管理服务器完成所有用户和所有站点的建立、权限管理工作，管理中心用户具有最高级别的管理权限。各个用户依据不同权限、不同管理范围、不同优先权进行对询问记录的查看和控制。

　　数据传输技术

　　TCP/IP网络协议是目前最流行也是最稳定的网络协议。CSVision视频监控系统在TCP/IP网络协议之上开发了专用通讯层，针对图像数据的混合传输做了优化处理，适合多点视频和数据的并发传输，降低了系统资源的占用率。该通讯层支持多种TCP/IP协议的传输，包括TCP、UDP、RTP和组播等。组播是一种允许一个或多个发送者（组播源）发送单一的数据包到多个接收者（一次的，同时的）的网络技术。 组播源把数据包发送到特定组播组，而只有属于该组播组的地址才能接收到数据包。组播可以大大的节省网络带宽， 因为无论有多少个目标地址，在整个网络的任何一条链路上只传送单一的数据包。 它提高了数据传送效率，减少了主干网出现拥塞的可能性。组播组中的主机可以是在同一个物理网络，也可以来自不同的物理网络。

　　数据存储、处理、分析技术

　　为了对告警数据进行分析处理，综合管理系统使用了Microsoft公司的SQL Server数据库系统。并成功地实现了数据库的分布存储和访问，有效地降低了系统负担，大大提高了系统的稳定性。同时，系统支持对数据的多种查询和分析方式。

　　同时系统提供了各类数据库。主要有告警数据库、历史统计值数据库、系统事件数据库。从而为整体数据的存储、处理及分析提供了强有力的依据。

　　系统采用文件传输协议进行录像文件的传输，防止外来入侵对文件系统的破坏和由于录像文件过大而带来的不稳定性。

　　4.2学校联网监控系统设计

　　监控系统组成描述

　　监控中心设置一台服务器，安装视频监控服务器端软件，作为监控系统服务器。其他监控客户端安装视频监控客户端软件，通过访问系统服务器，实时浏览前端监控点视频图像、遥控云台和联动管理。在需要于电视墙或监视器上浏览监控图像时，可以通过数字矩阵实现图像的软解码上墙显示。出现一些警情时候，学校报警中心可以联动公安的110报警系统，统一对警情进行处理。

　　由上图可知：

　　1、 在视频监控中心，新增一台服务器（主流服务器即可）对现有DVR系统（前端月96个学校，约380个视频图象，主要包括海康、大华、蓝色星际、诚丰等）进行统一的管理，并且后期系统需要扩容时，此服务器也可以把扩容部分统一管理起来。此服务器的作用是，通过网络管理DVR，然后指向监控中心的主服务器，进行视频图象的联网。从而达到对全系统的实时图象的浏览和历史录象的查询。有可能会出之前的部分DVR系统运行时间较长的原因，其硬件设备已经停产有可能会使得产品接入存在现实问题，另外从设备的更新换代角度考虑，解决此类学校的接入可以考虑设备升级和替换方式解决，所选硬件DVR只要是国内主流产品如海康、大华、汉邦等即可。

　　2、 网络层部分，基于监控专用网络，光纤连接区教育中心总部及其各个幼儿园、小学等。由于是千兆光纤连接，所以网络带宽方面完全可以满足多路视频传输需求。经由核心层千兆交换机连接到监控中心。每路摄像头规划每秒大约500K左右的实时码流传输，传输CIF图象质量。

　　3、 监控中心一台服务器：A、负责管理视频监控系统，此中心服务器把前端码流汇聚到中心监控机房，负责解决大屏浏览转发、管理工作，B、与地图进行联动，达到在地图上展现前端设备的相关位置信息，点击弹出视频图像等操作；

　　4、 监控中心有26个大屏解码上屏显示，建议新增1套CSV数字矩阵（3台8路HDMI数字矩阵工作站，1台4路HDMI数字矩阵工作站，集成商也可以自配工控机负责数字矩阵的工作），数字矩阵负责26个大屏的图象的输出解码工作，可以解码CIF、4CIF、720P、1080P等多种图象格式。使用方便、灵活、具有非常强的交互能力，并且可以与三吉公司的GIS系统进行联动使用。