| 智能視頻分析的校園監控解決方案 |
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一、 行業背景 最近一段時間接連發生的校園兇殺案件，使校園安保問題引起了全社會的關注，中央最高層親自批示，各地都將校園安保的問題上升到了相當高的高度。痛定思痛，傳統校園安保模式的弊端暴露無遺。如何借助新型的安保技術讓校園視頻監控系統能夠防患于未然，更好的讓校園監控系統向智能化、標準化、高清化發展，滿足當前社會背景下校園的安全防范需求成為社會安保的重要議題。
二、 功能需求
校園綜合監控系統應具有智能視頻分析的功能，能夠實現“可疑人員徘徊檢測報警”及“可疑人員自動跟蹤功能”，應能實現不同設備及系統的直聯、互通、直控，實現音視頻及報警信息的采集、傳輸/轉換、顯示/存儲、控制；進行身份認證和權限管理，保證信息的安全；應能與報警系統聯動，宜提供與其他業務系統的數據接口。
主要功能需求： 1 信息采集功能 2 信息傳輸功能 3 實時圖像點播 4 遠程控制 5 存儲和備份 6 歷史圖像的檢索和回放 7 報警聯動 8 用戶與權限管理 9 系統的人機交互 10 網絡信息安全管理 11 與其它系統的數據接口 新系統建設的目標： 1，采用全數字化、網絡化的綜合管理平臺軟件，將視頻監控，智能分析，移動報警，電子地圖，視頻錄像、代理轉發等功能全部集成。軟件采用模塊化設計 2，支持 USB2.0 移動存儲，支持各種網絡存儲設備，包括系統支持遠程存儲，同時支持多種存儲備份方式：如擴展硬盤陣列、熱插拔硬盤、CD-RW 刻錄盤、服務器、磁帶、NAS 海量存儲、IPSAN 存儲等。 3，支持網絡攝像機、網絡一體球，網絡視頻服務器 4，支持 IP 地址檢測功能：1）網絡中斷或者 IP 地址更改造成視頻連接中斷，一旦網絡暢通或者 IP 地址修復后，視頻和控制信息立刻自動連接恢復，無需人為操作。2）管理中心可對下屬任意一點連接上視頻的點位進行 IP 地址遠程維護。3）數據庫容錯機制，可對各種考試系統的數據庫進行檢測、修復；確保統一數據庫在新老系統中的準確應用。 5，采用最新雙碼流技術：實現視、音頻 MPEG4 硬件壓縮，可支持雙碼率傳輸（本地可使用704*576 分辨率存儲、遠程使用 352*288 分辨率傳輸） 6，人性化、簡易化操作界面。 7，軟件采用 C/S，B／S 架構，使網絡訪問簡易，輕松。 三、系統架構分析 3.1 系統總體架構 平安校園系統是包括了監控技術、通訊技術、音視頻技術和報警管理技術的一套綜合性業務應用系統。從系統應用構成的主體類型上可分成監控資源、傳輸網絡、監控中心和用戶終端四個組成部分，監控資源是系統監控信息的來源，傳輸網絡是連接監控資源、監控中心和用戶終端的媒介，監控中心是系統的信息管理和共享平臺，用戶終端是系統的信息服務對象。分別等同傳統的區域視頻監控概念上系統可以分成前端、傳輸/變換、控制/管理、處理/顯示四個部分。 3.1.1 監控中心 校園平安系統各級監控中心是指由各授權部門管理和使用的、具有顯示、存儲、報警處理、指揮能力的監控中心。監控中心分級設置，依據行政隸屬關系及工作相關性，由最高級監控中心授權，可配置下一級監控中心。各級監控中心操作人員權限可獨立安裝需求進行設置。 3.1.2 監控資源 具體體現為信息采集前端，既可以是前端設備，也可以是區域性監控系統。 3.1.3 用戶群 用戶終端包括各級校務工作人員和其他職能部門用戶所使用的終端設備，用戶通過用戶終端設備實現對監控資源的訪問和控制，用戶的行為受到監控中心的管理和授權。教育部、省市教育廳、公安相關部門當需要調取、控制相關的考點的視頻、音頻、數據信息時，可作為特殊權限及功能的用戶實現。 3.1.4 傳輸模式 1，網絡：可以是專網、公共通信網絡，也可以是專為網上巡查監控系統建設的獨立網絡；是建立在通訊設備之上的 IP 網絡。 2，普通視頻傳輸線纜：傳輸線纜分為 SYWV75－3／－5／－7 型，按傳輸距離的遠近采用不同的線纜，但是超過 600M傳輸距離，視頻、控制信號將大大減弱。圖像不清晰、抖動、模糊、控制不靈敏等問題將層出不斷。超過 600M強烈建議光纖傳輸！ 3，光纖傳輸：在超過 600M的點位上鋪設單模光纖，通過光端機將音視頻信號／控制信號，傳輸到后端，傳輸距離最大可達 50KM。 3.2 系統物理層次結構 傳統的監控系統從物理結構上可以分為圖像和報警信號采集、信號傳輸和中心控制與顯示三個部分。平安校園系統從物理結構上也可以按照這種方式分析，但是××學校平安校園系統與傳統的中小規模、區域性的監控報警系統有明顯的區別。由于該系統的接入容量遠遠大于傳統的監控系統，涉及的控制功能要求更加網絡化，同時需要對接其它的系統如報警系統、門禁系統、巡更系統等等。因此在系統層次結構上要更加復雜，涵蓋的內容更加豐富。系統結構圖如下：
前端設備層 前端設備層包括所有放置在監控點位的設備，如攝像設備、控制解碼器、云臺、報警發生器、網絡視頻編碼器……等。它是整個系統的信號源，由它產生模擬的視頻信號，或者直接通過銅軸電纜或光纖傳輸，或者在現場直接轉換稱為MPEG4／H.264的數字信號通過IP網絡進行傳輸。 傳輸網絡層： 該部分包括兩個部分，一個部分是從前端設備到控制顯示中心的數據傳輸，另一個部分是不同監控管理中心之間的數據傳輸。由于校園監控系統的特點，它是一個分布式、多級控制的體系結構，因此傳輸網絡的作用正日益重要。 傳輸網絡層主要是一個網絡平臺，取決于前端設備提供的信號不同，傳輸網絡層主要分為模擬傳輸網絡和數字傳輸網絡。模擬傳輸網絡主要包括各種類型的數字或模擬光端機、光纖，也可以建設高性能的綜合業務傳輸平臺；數字傳輸網絡主要是指IP寬帶網絡，涵蓋了DSL、千兆以太網、VPN、無線網絡WLAN、GPRS數據通信網絡等各種傳輸技術。傳輸網絡層可以由教育部門自建，也可以租賃運營商的線路，在接入運營商的傳輸網絡時要充分考慮數據的安全性。 監控管理層： 監控管理層管理所有的用戶、數據和控制信號，負責數據的切換、顯示、存儲和相關處理，發出用戶的控制命令，同時也負責用戶的認證和授權。從硬件上它包括矩陣、網絡視頻服務器、數字式硬盤錄像機、數字視頻中心服務器、視頻解碼器、錄像服務器等，在軟件上它包括用戶的認證與授權、視頻的切換、數字視頻的還原、模擬信號的壓縮與數字化等模塊。需要強調的是，由于監控控制設備的多樣性，由于目前監控從模擬到數字的發展過程，主控系統的軟件并不是完全統一的。然而平安校園系統本身的特點，要求監控管理層的核心軟件能夠以網絡化的方式統一地管理所有設備，所有的控制過程、數據存儲和數據調用對用戶來說都是透明的，不管下面的設備是矩陣還是數字硬盤錄像機，不管是網絡視頻服務器還是錄像服務器。這個軟件控制平臺能夠跨越多種設備類型（數字與模擬）、跨越多種網絡平臺（局域與廣域）。業務接口層（擴展功能，與其他系統擴展連接）新建的平安校園系統將為原××學校早期的報警系統，門禁系統，離線式巡更系統留有足夠的數據借口。為多系統融合做充分的技術保障！ 四、系 統 解 決 方 案 4.1 平安校園系統平臺建設 4.1.1 建設內容和目標 ××學校平安校園平臺主要包括教室前端監控設備的建設和校內的各級監控系統的建設，校級平臺的功能主要有兩個：第一將本學校內所有監控點的信號匯集，進行本地監控和錄像；第二設置流媒 體轉發服務器，為上級平臺和上級部門調用前端監控點圖像進行流媒體轉發。 前端系統： 前段系統即教室前端主要負責視頻圖像的采集和對攝像機、云臺、拾音器、報警探測器、音箱等外圍設備的管理，它將采集的音視頻信息進行 MPEG4/H.264 壓縮編碼，傳輸到“監控系統”中心，同時接受校級監控平臺的巡視和管理。 監控中心系統： 系統是構建光纖網之上的，相對獨立的校園內網絡監控平臺系統，它綜合管理本校內的所有監控前端。系統中心一般即為學校的主控室（或信息中心、網管中心等），系統中心可以通過數字解碼將數字圖像還愿為模擬圖像，在電視墻上顯示所有的實時圖像。 系統建設目標： 系統能提供本地實時圖像監看/控制、音視頻實時錄像、對上級管理中心提供視頻代理轉發、用戶訪問權限驗證、遠程 VOD 點播/下載服務等功能。系統還可以方便的實現系統帶寬管理、網絡轉發等功能。同時還允許管理員進行設備定義、用戶定義、權限分配，自動顯示在線用戶、自動定義用戶工作時間表，定義 IP 黑名單。在學校本地提供完善的監控方式，包括基于 B/S 結構的訪問模式，提供完善、方便的錄像策略，簡易的錄像本地查詢、在線查詢等功能。 各學校監控系統主要功能為： 圖像（語音）監控管理功能； 語音雙向傳輸功能； 視頻錄像、抓拍取證功能； 視頻自動切換功能； 設置視頻工作站為上級領導提供監管的功能。 4.1.2 系統拓撲圖
4.1.3 系統組成及其建設 1. 前端設備的選擇 1）對于××學校一期，二期的監控點位，在“利舊”的原則下，充分利用現有資源，前端使用網絡視頻服務器進行就地數字編碼。本方案選用的貝爾信科技網絡視頻服務器編碼設備具有如下的技術特點： a) 本方案選用的貝爾信科技設備嚴格符合規定的 MPEG-4／H.264 視頻編碼標準（Advanced Simple Profile不帶 B 幀，不帶 GMC，遵守 ISO/IEC-14496-2 的具體規定），圖像分辨率支持 4CIF（704×576）和 CIF（352×288）并可調，在 4CIF 的分辨率下，圖像清晰度不低于 400 線。能根據需要擴展支持 G.729 音頻編碼標準（遵照 ISO/IEC-11172-3 的具體規定）。 b)系統的最終顯示圖像應達到四級（含四級）以上圖像質量等級，對于電磁環境特別惡劣的現場，圖像質量應不低于三級，高風險對象的圖像存儲、回放質量應不低于圖像顯示質量。圖像質量分級標準參見 GA/T367-2001。對于圖像質量的主觀檢測可采用信號發生器監測 TVLINE數值進行參考 c)前端設備應具有抗易損防護措施，安裝應與現場環境相協調，并滿足相應的設備防護等級要求。 d)前端采集設備應提供開放的控制接口。 e)具有 RS-232 或 RS-485 數據通道，可用于控制大部分常用云臺及球機或傳輸業務數據。 f)具有視頻移動偵測能力，可根據設置策略實現相應的編碼、傳輸、存儲或視頻報警。 g)在重要場所或特殊應用時，可以添加設備認證功能、防篡改功能及加密傳輸能力。 h)支持 H.264 壓縮算法，最高支持 D1 分辨率（720*576） i)支持透明 485 數據傳輸，支持自動撥號功能 j)支持雙碼流傳輸，支持帶寬自動適應 k)支持 USB 存儲，Mini bs inside 2）對于新增加的監控點位可使用網路一體球／網絡攝像機的方式。本方案內選擇的貝爾信科技網絡一體球／網絡攝像機具有以下特點： a）前端全集成，可直接接入網絡 b）可遠程控制云臺、鏡頭動作 c）支持 64 個預置位，支持軌跡巡航 d）支持 22 倍光學變焦 e）支持動態域名訪問 f）支持報警輸入輸出 g）支持雙向語音對講 2. 中間傳輸設備的選擇 整個系統基于全數字網絡，利用××學校高效、快速的局域網進行數字音視頻、各種數據的傳輸。采用開放式網絡架構，在各個單體教學樓因地制宜地設置數據交換機，通過光纖線路及交換設備將本校區各個監控點位進行數字聯結。 由于現在多數校園網內交換設備提供多種優化功能，前端網絡視頻設備可根據交換設備的特性，支持如 VLAN、QoS 等優化管理，達到內部傳輸高效、安全。如果該區監控點數較多，建議對局域網進行 VLAN 劃分，如圖：管理中心的交換機設置在 STRUNK 工作狀態，可以訪問多個 VLAN,各教學樓分在不同的 VLAN 中，避免數據交叉，越權訪問。
4.1.4 校級監控平臺系統組成及其建設 中心控制系統主要包括校級監控平臺中心的硬件設備和軟件系統。主要設備如下： 視頻巡查平臺服務器：運行實時數字監控軟件，將前端所有點圖像均同時顯示出來。可控制前端任意攝像機云臺動作。可外加磁盤陣列延長錄像資料保存時間，也可選配網絡存儲服務器。網絡視頻中心矩陣：將前端傳回來的數字視頻信號還原成模擬視頻輸出到電視墻。并可通過數字矩陣軟件實現萬能切換、群組切換等功能 錄像服務器服務器：實現對校園內任意一定的實時錄像，實時顯示當前監控點的錄像狀態，硬盤占用狀態。
五、系 統 主 要 設 備 前端采集設備 智能跟蹤專用高速球 BE-IPTZ-23X
特點： 前端全集成，支持自動跟蹤功能 可遠程控制云臺、鏡頭動作 支持 128 個預置位，支持軌跡巡航 支持 23 倍光學變焦 支持動態域名訪問 支持報警輸入輸出 支持雙向語音對講 智能視覺服務器 IVS trk1 IVS trk1是一款內嵌了視頻編碼和強大智能視覺分析功能的嵌入式服務器。它可以直接連接在普通攝像機后面，使攝像機具有自動檢測入侵、盜竊或其他威脅的智能監控功能，從而減輕保安人員的工作負擔，提高工作效率。 IVS trk100
IVS trk100是BELLSENT公司嵌入式智能視覺服務器的一個產品系列，它內嵌了BELLSENT的VTDTM智能視覺分析專利技術，支持入侵檢測、徘徊檢測、遺棄物檢測、非法停車檢測、物品搬移檢測和自主自動PTZ智能跟蹤等智能視覺功能模塊,具有自動視覺監控、自動場景檢測和自動報警響應等強大功能。與傳統的CCTV監控和安防系統相比，IVS trk具有可以在室內或室外環境進行7×24全天候自動化無人值守的特點，可以大幅減輕保安人員的負擔，提高安全水平。 單路 D1 網絡視頻服務器
BE-NS621S單路 D1 網絡視頻服務器 BE-NS621S
特點：
H.264 壓縮算法 最高支持 D1 分辨率（720*576） 支持透明 485 數據傳輸 支持自動撥號功能 支持雙碼流傳輸 支持帶寬自動適應 支持 USB 存儲 Mini bs inside 后端監控設備 貝爾信科技解碼主機 特點： 支持所有 S 系列產品的逆向還原 單機 1～14 路模擬視頻信號輸出，直接支持大規模屏幕墻 支持脫機和聯機兩種切換序列 支持主控端反向控制前端設備 支持 BNC 輸出接口 支持單路 1 畫面或者 4 畫面分割輸出 雙向語音，與編碼器完美對接 |
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