典型网络视频监控系统方案设计

　　具体实现目标主要有:

　　1) 超大规模、稳定可靠

　　此监控系统监控点数众多, 监控对象类型不统一。系统中包括了全省所有地市分行监控中心下属的各县市联社、营业网点、自助银行、ATM机等, 因此, 要求系统具有超大规模并拥有稳定可靠的性能。

　　2) 集中统一的管理

　　系统要求将全省信用合作社作为一个整体, 省级联社中心监控地市联社中心, 地市联社中心具体监控下属县级联社、网点及自助银行的方式, 形成多级监控。由于各级监控中心所管辖的网点数量不同, 在系统中所处的地位不同, 因此, 相应的管理职能和管理权限也有所不同。在实施监控时, 彼此既要相互独立, 又要相互兼容和联系, 能相互协调, 相互配合, 对各种情况保持及时的互动沟通。

　　3) 兼容性强

　　系统应能兼容现有系统中各种品牌型号的监控设备, 并具有扩展能力。

　　4) 网络传输效率高

　　每个网点至少能保证把 1～4 路视频图像传送到二级地市联社监控中心, 同时还要考虑一级地市联社监控中心的需求。

　　5) 大容量的录像存储

　　要求每个网点能存储 3 个月的录像文件, 监控中心对各重要监控网点的录像至少要保存 1 个月, 以方便随时调阅查询。

　　2 系统网络结构及分析

　　该省联社的联网视频监控系统总体架构为: 省联社为一级监控指挥中心; 地市联社为二级监控中心; 地市联社辖区内各个县级联社为三级监控中心。其下辖各储蓄所、分理处、自助行、金库等。系统主监控中心设在省联社, 分控中心设 在 地 市 联 社 、县联社。其结构图如图 1 所示。图 1 中, 监控网络为银行内部专网, 其网络分多层结构, 从地市联社到省联社视 频 信 息 流 量大, 要求走自建网; 各信用社、储蓄所、分理处、自助行、金库等接入银行视频监控系统, 属于网点资源级, 其接入网络可以是公共银行网(VPN), 也可以是自建( 或租用) 视频专线, 以最便捷的接入方式为准。每路视频带宽要求最低为 256 Kbit/s(CIF), 重点区域(如金库)每路视频带宽应达到 512 Kbit/s(2CIF)以上, 正常网络带宽应该是最小需求的 1.5 倍。照本项目目标, 每个网点要传 1￣4 路图像, 则需要提供 0.384￣1.5 Mbit/s 带宽, 对于金库网点建议至少提供 2 Mbit/s 带宽。

　　3 系统方案设计

　　实现此系统的关键在于通过一个统一的管理平台,兼容接入现有的各个厂商的监控设备, 提供一个统一的认证管理, 保证视频传输的质量( 清晰度、流畅程度), 同时能支持分散与集中存储相结合的模式, 保证大容量的监控录像的存储、检索、管理和备份。综合以上要求, 本项目采用某公司自主开发的网络视频监控管理平台软件作为本项目的核心管理平台。整个系统的基本框架图如图 2 所示。

　　3.1 现场监控系统

　　现场监控系统包括信用社、储蓄所、自助行、金库等网点场所, 常用的设备包括 PC 式 DVR、嵌入式 DVR、视频服务器、摄像机、云台、拾音器、报警输入输出设备等[1]。完成前端的音视频和告警信息的采集、缓存、编码、存储及上传等功能, 并可接收来自网络的控制指令。

　　其工作过程如下:

　　1) 前端各网点的监控信号(视频/音频/报警)通过各种传输线缆接入本地数字硬盘录像主机(DVR)或网络视频服务器(DVS) 的音视频和报警输入/输出接口, 实现本地监控和报警。

　　2) 各种不同的监控设备(DVR, DVS 等)通过设备代理服务器统一接入全省视频监控联网管理系统进行统一管理。

　　3) 所有网点的全部音视频和报警信息都可上传到各级分控和主控中心实现远程监控, 对于系统中重要网点的视频图像, 除了利用 DVR 进行本地录像存储外, 还可按照系统管理服务器提供的传输路径, 传送到分监控中心或主监控中心的存储服务器上进行远程录像存储。

　　4) 报警信号和报警图像根据中央服务器提供的报警传输路径, 通过网络直接传送到分监控中心和主监控中心的接警主机上, 实现网络远程报警和报警录像。

　　3.2 音视频传输与存储

　　视频监控系统中, 如何将多个现场的监控数据高效地通过计算机网络传送到多台监控主机和存储服务器,并使传输时延尽可能小, 占用网络带宽尽可能少, 有较好的站点数量, 规范化特性。这些一直以来都是系统要解决的难题[2]。为此, 笔者采用分布式配置流媒体服务器, 在整个网络中通过应用层组播技术来有效解决这个问题[3-4]。其结构如图 3 所示。

　　图 3 中, 根据系统网络结构设置了 3 个级别的流媒体服务器。位于县级监控中心的第三级流媒体服务器属于基本域流媒体服务器, 它获取其所辖信用社的所有音视频数据, 向同级和上级流媒体服务器转发流媒体数据;位于地市监控中心的第二级流媒体服务器属于转发域流媒体服务器, 负责各地市之间以及对省联社的音视频数据的转发; 省联社监控中心的第一级流媒体服务器属于流媒体管理服务器, 负责协调所有下级流媒体服务器的音视频流数据的转发。

　　通常情况下, 各级监控流媒体服务器负责其辖区流媒体数据转发, 当上级单位需要调度时, 按照组织结构层层向上转发。对于有些突发情况需要跨区监控时, 各级流媒体服务器之间则在更高一级服务器的协调下相互转发音视频数据流。这使得从每个视频源出来的每一路视频图像的传输只占一路网络带宽, 可有效提高网络的带宽利用率。根据测试的结果: 在 100 Mbit/s 网络环境下一台流媒体服务器可并发传输 200 路 CIF 格式的视频流 ( 相当于100 路 2CIF 或 50 路 D1 格式视频); 在 1 000 Mbit/s 网络环境下一台流媒体服务器可并发传输 1 000 路 CIF 格式的视频流(相当于 500 路 2CIF 或 250 路 D1 格式视频)。考虑到该系统的存储需求, 笔者采用分散与集中存储相结合的模式。在现场监控系统, 利用 DVR 存储视频图像, 按照每个 DVR 有 4￣5 路图像, 每路图像 150￣200Mbit/h,若存储 3 个月, 则平均每个 DVR 需要2 Tbyte 左右的存储容量, 需要 320 Gbyte 的硬盘 7 块左右, 考虑要有一定的裕量, 建议每个 DVR 配置 8 块 320 Gbyte 的硬盘。对于重要监控场合, 则不仅要本地存储, 还要在各级监控中心进行集中存储, 同流媒体服务器一样, 在各级监控中心设置集中存储服务器, 将通过流媒体服务器传输上来的视频录像文件存储到存储服务器中系统管理服务器指定的路径下面, 同样也只占一路网络带宽。一般情况下, 每个县级监控中心平均管辖 20￣30 个信用社, 每个信用社 1个金库或者 ATM, 则大概有 20￣30 路监控录像上传到中心, 按照 25 路来算, 每路 200 Mbyte/h, 按 1 个月存储需求计算, 则存储服务器需要 3.6 Tbyte 容量, 5￣6 Tbyte 的存储容量则足够了。市级以上则不需要再存储, 需要时直接调用县监控中心的存储录像。

　　3.3 集中管理系统

　　系统管理服务器软件, 是整个系统的核心管理软件,为银行各级用户提供认证/授权、单点登录、集中权限管理等服务。负责对整个系统的人员、远程数字图像设备、远程报警设备、各种中间应用服务器( 如代理服务器、流媒体服务器、网络存储管理服务器等)、远程接入服务器( 如客户端) 的各种采样参数、网络参数、联动策略设置,进行集中配置管理。其具有的功能如下:

　　1) 提供基于 Web 的配置管理界面;

　　2) 同时支持多种结构的应用系统单点登录(SSO),不仅能兼容 C/S 结构, 也能兼容 B/S 结构的应用系统;

　　3) 安全管理, 采用先进的加密措施, 保证用户认证安全;

　　4) 可集中权限管理, 如采用 RBAC( 基于角色的访问控制), 系统管理员给用户和数据资源分配权限时是以角色为基础的, 从而大大减少了系统管理员的工作量, 并且符合企业的管理策略;

　　5) 提供对多种设备的接入支持、控制和参数配置;

　　6) 提供对报警及联动策略的集中配置和处理;

　　7) 提供对设备状态的运行时检测;

　　8) 提供对设备、人员、报警日志的记录和查询。