视频安防监控系统构成要素

　　视频安防监控子系统包括前端部分、传输部分、管理/控制部分和存储/显示部分四部分。如下图所示：

　　视频安防监控子系统构成示意图

　　前端部分

　　前端部分通常包括摄像机、球形摄像机、云台解码器、护罩、立杆、加热器、补光灯等多类器件，以摄像机和球形摄像机为主，其它设备起到辅助作用。前端部分将主要完成图像采集工作，在需要监听的位置可增加拾音器，为后端提供达到质量要求的图像和声音。

　　鉴于前端设备所处物理环境差异性大，应根据具体使用环境选择适合的型号，保证在恶劣环境下也能正常工作。

　　设计前端部分时主要考虑以下几点：

　　1．摄像机的参数指标和功能是否满足要求

　　2．摄像机接入方式是否灵活，安装维护是否便捷

　　3．摄像机是否能在较宽范围的环境中长期正常工作，且要求故障率低

　　传输部分

　　传输部分通常包括模拟传输部分和IP传输部分。模拟传输部分以传输所需的收发设备和视频线缆、音频线缆、控制线缆、报警线缆等传输线缆组成；IP传输部分以交换设备、路由设备和以太网线、光纤等传输线缆组成。

　　传输部分将主要完成设备之间的物理连通和数据传输的承载工作。

　　存储/显示部分

　　存储部分通常包括：网络硬盘录像机、存储服务器、磁盘阵列和磁带库等多类存储器件。将主要完成视音频数据、报警信息、日志信息的存储工作，并能提供数据检索和读取服务。

　　存储部分作为目前视频安防监控子系统最重要的一环，需解决以下几个问题：

　　1.All-IP视频安防监控子系统的存储压力全部集中到监控专网，需解决大规模持续并发视频数据的存储难题。

　　2.关键录像需进行冗余存储，确保事故录像可查。对关键录像的定义应该是移动侦测触发的录像、报警信号（开关量、网络报警）触发的录像、智能分析报警信号触发的录像、电视墙显示的图像。

　　3.系统平台能集中管理监控专网内的存储资源并统一调度，对存储策略进行统一部署。即使存储资源分布在监控专网中多个物理位置，借助IP网络依然可实现对任意存储资源随时随地检索和回放。

　　4.保障存储数据的安全性，对访问权限应该进行集中管理与分配。存储的数据无法被更改，并可利用技术检测出视频数据在传输过程中是否被篡改。

　　5.存储能实现无缝扩容，在设计存储部分时需考虑未来扩容的问题。

 
　　显示部分通常包括：视音频解码卡、视音频解码器、监视器和显示器等多类器件，将主要完成编码数据的解码工作、实时数据/存储数据的再现工作。

　　在监控中心采用数字解码器取代了传统的模拟视频矩阵来管理电视墙。数字解码器主要功能与模拟视频矩阵基本相同，都是基于交换的原理来管理前端视频源切换上电视墙，因此又被称为“数字矩阵系统”。数字解码器包含标清解码器和高清解码器两类。与传统的模拟矩阵相比，数字解码器具有以下优势：

　　1.易于搭建

　　首先，高清解码器采用可靠的工控式PC系统加解码软件组成，标清解码器采用嵌入式架构，采用的都是成熟技术和产品，易于构建和维护；其次，数字解码器的视频输入是通过网络来完成，不涉及大量的模拟信号输入，其安装和管理都非常简便；

　　2.易于部署

　　如上所述，数字矩阵的视频输入是通过网络来实现的，只要有IP网络的地方都可以部署数字矩阵，不受到信号传输距离的限制；

　　3.易于扩展

　　前端摄像机采集的视频信号经过网络硬盘录像机编码后，通过网络传输到数字矩阵后，经过解码卡还原为模拟信号输出到电视墙。也就是说，只要能够接入网络的视频信号，均可作为数字矩阵的输入端。这与传统的模拟矩阵M×N的架构（例如128进16出矩阵，M=128，N=16）相比，其输入数量几乎是无限制的。如果输出数量需要扩展，只需要增加解码卡的数量即可实现，因此数字矩阵的扩展性是远远优于模拟系统的。

　　4.易于管理

　　与模拟系统不同，数字矩阵系统是标准的IP网络模块，可接入统一的视频管理平台进行统一管理，其视频切换策略等均可通过电脑管理界面完成，不受到硬件的物理限制。而且通过管理平台可方便低实现其工作状态管理和在线保活等网管功能；

　　5.图像质量好

　　本方案中推荐的数字视频矩阵采用海康威视公司生产的DS-6001D单路解码器，可实现4CIF（D1）高清解码，可无损地还原出原始编码图像的效果（与模拟系统不同，数字信号经过网络传输后，不会因传输距离、线路质量等因素受到干扰）。在标准的4CIF分辨率格式下，还原出的模拟图像可实现大于400TVL以上的图像效果，确保图像显示质量。

　　管理控制部分

 
　　管理部分通常指视频安防监控子系统的管理服务器。将主要完成对监控设备、应用服务器的注册、管理、监测和校时工作；对用户的权限分配、登陆验证工作。

　　控制部分通常指控制台、配置客户端和操作客户端。将主要完成对图像资源的调度、前端设备的控制、报警信息的接收与处理等工作。

　　案例介绍

　　下面以某监狱监控系统为例，对监控系统设计展开介绍：

　　1．总体设计

　　系统多采用“分散控制、集中管理”的多级管理模式的架构方式，增强系统的稳定性、安全性和易扩展性。

　　l集中管理

　　指挥中心设在监控中心，其作为整个监狱的控制中心枢钮，可通过内部计算机网络系统掌控全监的情况及警力配置等；并可对像门楼、围墙周界、厂区、监舍、禁闭室等高危场所进行实时监控，从而提高系统整体运作能力及对突发事件和全局事件的处理控制能力上，从而提升监狱整体快速反应能力和协同作战能力。

　　l分散控制

　　监控项目是由生活区(医院、监舍、教学楼、禁闭室)、生产区两个区组成，由XX栋建筑组成，其安全防范系统庞大，若只靠集中总控制中心进行统一管理，总控制中心的值班人员将无法对突发事件作出及时处理，从而延误了战机。

　　因此，本设计采用分散控制的方式，将监舍、入监队高危场所等高危现场处理突发事件的处理交由各监舍一层值班室等，由本地控制中心构成系统的二级管理中心，这将大大降低民警的劳动强度，节约警力，提高应付突发事件的快速反应能力。若突发情况超出本监舍的解决能力，将很方便地通过监狱的网络平台及时通知给一级管理中心；而且可将像门楼、围墙周界、禁闭室、厂房等这些高危场所的信息实时传递到总控制中心机房进行实时监控。

　　监狱要通过建设一套完善的数字化安防系统，进一步完善监狱的整体防范能力，提升监狱整体快速反应能力和协同作战能力；最大限度地节约警力，降低民警的劳动强度，从而达到向科技要警力实现科技强警的目的。

　　2．多级联网的管理系统

　　系统具备多级联网功能，从监狱局到监狱再到监区，系统做到前端信息的共享，便于领导的远程管理和出现事件时的统筹。

　　·多级权限的管理

　　为了安防系统管理的高效性，同时避免司法腐败，监狱要求安防系统实行严格的权限管理。包括网络终端对视频图像的浏览和控制权限，监狱各种报警信息的处理权限。

 
　　3．软件平台构成

　　软件总体结构

　　监控平台软件基于C/S架构，采用分布式设计，对系统的功能模块进行抽象处理如下图所示。

　　监控平台软件分管理中心（Server Control）、监控中心（Control Center）与控制中心（即客户端）三部分。

　　监控中心提供视频安放监控系统的功能服务，包含集中存储服务、高清解码服务、流媒体服务等。

　　控制中心是一个用户进行监控交互的客户端软件。

　　管理中心包含一个服务程序和一个数据库，对各监控中心服务模块、控制中心用户、前端设备实施有效管理，管理数据记录在数据库中。

　　监控平台软件支持分布式组网，可组建多个监控中心，监控中心之间可形成一个树形结构，最高级别的监控中心可以管理各个分监控中心，上级监控中心可以按权限实时监看下级监控中心管理的监控点，如下图所示：

　　视频安防监控系统软件应用框架示意图

　　管理中心软件结构

　　用户管理：对每个控制中心的操作用户做添加、删除和配置等管理，用户管理分管理员、超级用户、普通用户等3个级别。

 
　　控制中心管理：对所有控制中心的添加、删除和配置。

　　服务器管理：对高清解码器、集中存储服务器、流媒体服务器等各类功能服务器的添加、删除和配置。

　　设备管理：对所有前端设备（硬盘录像机、视频编码器等编码设备）的添加、删除和配置。

　　日志管理：记录用户对管理中心的操作日志等。

　　网络传输：接收控制中心发送过来的验证请求、网络报文以及通过这个模块于各个控制中心保持心跳。

　　数据库：读写用户以及控制中心等数据。

　　控制中心软件结构

　　Control Center 主要是于前端的设置做直接的操作交互包括预览、录像、回放、远程配置等操作，以及配置控制区域、预览通道、日志管理以及电子地图，同时与Server Control保持心跳。如下图所示。

　　控制中心软件框架图

　　中间件客户端抽象层：是中间件抽象出来的与视频编码设备交互的接口，应用层通过这一层控制设备。

　　获取码流：主要有两种模式，一种直连一种是通过流媒体。

　　录像：应用实现管理的所有通道的录像计划，调用集中存储中间件提供的接口给存储服务器发命令控制集中存储服务器以及嵌入式NVR的录像。

　　解码：解码上电视墙调用电视墙抽象层封装的接口控制前端的高清解码器。

　　参数控制：设置预览的视频参数（亮度、对比度等）以及控制预览画面前端的云台（包括聚焦等）。

　　远程配置：调用客户端抽象层接口配置设备的所有参数（包括网络、通道、串口、报警、用户等）。

　　报警：在control center 启动监听被动接收前端服务器上传的所有报警信息，并且在这个模块中将所有的报警信息做脉冲过滤处理。

　　消息联动：对过滤过的报警信息建立联动关系并且触发所有相关的联动动作启动。

　　设备管理：编码设备通道的添加、删除及配置的管理，包括各种组合的配置（组的画面分割、组中通道的添加等等）。

　　日志管理：记录、查询control center所有的操作和报警日志。

　　网络传输：向上级Control Center 或 Server 发送报警、操作信息，并且上传该control center的运行情况。 (作者：海康威视 王玉夫)