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基于校园网络的全数字视频监控系统设计与实现

作者：俞海英 叶晓寅

来源：《中小企业管理与科技·上旬》2010年第11期

摘要:本文通过一实例分析了校园安防系统的需求,设计了基于原有校园办公网络的全数字视频监控系统。介绍了对数字视频监控的发展,阐述了系统设计的原则,分析了用户的需求。在此基础上,为全数字视频监控系统成功应用于校园安防网络的建设,提出了一种实用NVR网络视频监控系统设计方案, 并分析解决方案的特点。 关键词:全数字 网络 视频监控 监控系统 0 引言

随着数字技术、计算机技术和网络技术的发展,基于互联网的各种业务呈几何指数规律飞速增长,远程视频监控作为基于互联网的一种全新业务也得到了飞速的发展。作为安防系统中的一项重要子系统——视频监控系统,已经从最初的模拟监控发展到现在的数字化监控,从最初的特殊行业应用发展到各行各业甚至家家户户都有了视频监控的应用。

一个典型的传统视频监控系统一般由摄像机,中端和后端三部分组成,随着通信技术的发展及网络传输的普及,新型的数字监控系统将结合其他信息安全系统,实现全方位、立体化、网络化的纵深监控防护体系,与报警系统、探测系统、控制系统、远程传输网络形成一个完善的大型网络化监控系统。

第一代视频监视系统指的是以VCR(Video Cassette Recorde

rs)为代表的传统CCTV监控系统。第二代视频监控系统是以DVR(Digital Video Recorder)为代表的数字监控系统,它使用户可以将模拟的视频信号进行数字化,并存储在电脑硬盘而不是盒式录像带上,无法解决网络远程监控环境中的长延时、无法多路同时监控、高集成度集中监控等问题。第三代网络视频监控系统以NVR(Network Video Recorder)为核心,是基于Web服务器的远程视频监控,将传统的视频、音频及控制信号数字化,通过NVR设备上的网络接口,以IP包的形式在网络上传输,在DVR的基础上,实现了系统的网络化。 1 设计原则

系统设计遵循如下原则:

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1.1 先进性及成熟性。数字视频监控及应用系统的设计的基本思想应符合当前技术发展的潮流。在国外,NVR产品与技术已经开始应用于一些高端安防领域。我们采用NVR系统,使系统在在其整个生命周期内保持一定的先进性。

1.2 灵活性和扩展性。为了保证学校发展的需要,系统必须具有灵活的结构,并留有充分的扩充量。采用NVR作为全网络化架构的视频监控系统,监控点设备与NVR之间可以通过任意IP网络互联,因此,监控点可以位于网络的任意位置,不会受到地域的限制。

1.3 优化性价比。在满足系统性能、功能的前提下,要充分利用好学校现有的网络设施和设备,使整个系统能真正基于现有校园网络来构建安防系统。

1.4 可靠性和安全性。系统支持管理员、用户两级权限管理,管理员对通道和NVR可分别进行指定的权限。

1.5 可管理性。通過简单易用的图形界面,可以完成对系统的全面管理功能。 2 系统设计

2.1 需求分析 本文以中等学校设计方案为例,拟建设一套校园视频监控系统,以实现对整个校园的监控和管理。在学校的3幢五层教学楼,1幢三层办公楼的每一层过道和楼梯口分别设置视频摄像点,用以监控各个楼层及过道的情况;各个监控点需采用540电视线的低照度高清摄像机,要求在极低光线照度的情况下也能获得较高清晰度的视频图像;在学校的1#楼的一层设置监控值班室一间,放置监控中心机房设备;每栋楼的弱电间可作为监控分配线间,放置监控转接设备;各栋楼之间需采用光纤作为视频传输媒介传输视频信号;各个楼栋分配线间的设备和监控中心机房的监控设备需保留一定的扩充余量,便于今后监控系统的扩容使用。

2.2 设计目标 视频监视功能,主要能够对要求监控的部位进行视频监控、录像。控制端系统能够随意对图像进行切换(手动切换或成组分时循环切换)或控制。在夜间无光情况下监控需求的监控点需要有夜间红外监控功能。

2.2.1 控制台、云台、镜头控制。部分监控点可配备云台控制的监控摄像点。可点击云台和镜头快捷键,使云台向八个方向转动(或360°转动)和控制镜头实现光圈、变焦、调焦等功能。 2.2.2 视频捕捉及冻结图像功能。具备有视频捕捉、冻结视频图像及视频回访等功能。 2.2.3 视频实时录像。在中心控制室配备实时数字录像系统,使监控系统具备有实时存储录像功能,图像质量能达到DVD效果。系统以地点和时间双重结构进行录像存储,录像实现可为手动、动态、定时等多种录像方式。在监视的同时可以双工工作方式实现实时回放录像功能。通过增加硬盘实现系统海量存储。

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2.2.4 系统管理设置。系统采用中心数据库功能,可对系统的各种资源进行设定和控制。具体包括用户、视频源、解码器、定时布撤防、报警联动、工作日志管理、数字录像、网络连接、节假日及高级管理等设置。

2.2.5 网络功能。监控系统可接入学校内部高速局域网,实现在局域网内实时监控和管理。 2.3 系统方案设计

2.3.1 系统架构 基于学校现有办公网实现监控系统的快速低成本部署,并通过灵活的图像实时浏览、录像回放以及智能报警功能,实现监控应用需求。在网络化的多媒体的视频监控系统中,不但所有的用户可以协同进行监控和管理,网络化的多媒体的视频监控系统经过授权的用户可以在网络的多媒体视频监控系统的任何一个工作站上进行集中式的监控和管理。视频监控解决方案采用全网络化架构,一个完整的系统包括成像、采集、编码、传输、管理、显示、存储等各个组成部分,如图1所示的系统架构,如图2所示系统组网。

2.3.2 传输线路 节约布线成本。根据学校的视频监控设计需求,采用全网络化的视频监控系统,网络传输线路的设计可以与学校内部的数字局域网综合设计,提高带宽利用率的同时节省线材成本。对规模较大的学校来说,对于星型的线路结构,线材路和施工的成本非常高。采用全网络化的视频监控系统,只需要每个监控点较密集的地方增设一台百兆网络交换机,接入学校的内部局域网的交换机即可。由于监控点的网络摄像机仅需将网线拉至最近的交换机上,因此布线成本也大大降低。抗干扰能力强。用网络化的NVR视频监控系统,有效的避免了视频传输时的干扰问题,视频通过网络传输,沿途经过的交换机可以保证视频信号在传输过程中不会衰减。 2.3.3 所见即所得 由于前端就已经经过数字编码,传输无干扰和损耗,在NVR处观看的实时视频为数字信号,录像和实时浏览的图像一致,录像质量可以保证,即“所见即所得”。 2.3.4 便于扩容 只需要把网线从新增的监控点处拖至最近的网络接入点处即可。 2.4 解决方案特色 ①网络化监控:系统基于IP网络组建,真正的全网络化监控系统;远程监控、管理、维护都极为简单;②组网简单:系统中心点只要一根网线就可以实现所有点接入,摄像机点也通过一根网线实现视频、音频、控制信号传输;③部署灵活:系统组网简便、灵活,任一监控点均可采用就近接入的方式接入网络,构成系统;④抗干扰能力强:系统采用数字信号传输,在传输过程中,强电、电磁等不会对此信号造成影响;⑤存储可靠:NVR支持中心存储、摄像机存储二种存储方式,存储灵活可靠,并可通过USB接口扩展外部存储,满足海量的存储需求;⑥ANR技术:NVR具有ANR技术,对存储可靠性要求较高的应用场合,NVR中心存储和前端存储可以同时进行,互为备份;⑦管理方便:NVR的全网管理能实现传输网络以及所有网络摄像机的全程监测和集中管理;⑧安全性高:NVR采用嵌入式硬件和专用嵌入式软件,使用AES码流加密、用户认证和授权,安全可靠,无病毒侵扰;⑨双码流技术:根据应用场景自动适配,提供清晰流畅的图像效果;⑩重传重组; 简单易用; 系统扩展性好。