基于校園網(wǎng)絡(luò)的全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

摘要:本文通過一實例分析了校園安防系統(tǒng)的需求，設(shè)計了基于原有校園辦公網(wǎng)絡(luò)的全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。介紹了對數(shù)字視頻監(jiān)控的發(fā)展，闡述了系統(tǒng)設(shè)計的原則，分析了用戶的需求。在此基礎(chǔ)上，為全數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)成功應(yīng)用于校園安防網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，提出了一種實用NVR網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案， 并分析解決方案的特點。

關(guān)鍵詞:全數(shù)字 網(wǎng)絡(luò) 視頻監(jiān)控 監(jiān)控系統(tǒng)

0 引言

隨著數(shù)字技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，基于互聯(lián)網(wǎng)的各種業(yè)務(wù)呈幾何指數(shù)規(guī)律飛速增長，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控作為基于互聯(lián)網(wǎng)的一種全新業(yè)務(wù)也得到了飛速的發(fā)展。作為安防系統(tǒng)中的一項重要子系統(tǒng)——視頻監(jiān)控系統(tǒng)，已經(jīng)從最初的模擬監(jiān)控發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)字化監(jiān)控，從最初的特殊行業(yè)應(yīng)用發(fā)展到各行各業(yè)甚至家家戶戶都有了視頻監(jiān)控的應(yīng)用。

一個典型的傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)一般由攝像機(jī)，中端和后端三部分組成，隨著通信技術(shù)的發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)钠占埃滦偷臄?shù)字監(jiān)控系統(tǒng)將結(jié)合其他信息安全系統(tǒng)，實現(xiàn)全方位、立體化、網(wǎng)絡(luò)化的縱深監(jiān)控防護(hù)體系，與報警系統(tǒng)、探測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)絡(luò)形成一個完善的大型網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控系統(tǒng)。

第一代視頻監(jiān)視系統(tǒng)指的是以VCR(Video Cassette Recorde

rs)為代表的傳統(tǒng)CCTV監(jiān)控系統(tǒng)。第二代視頻監(jiān)控系統(tǒng)是以DVR(Digital Video Recorder)為代表的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，它使用戶可以將模擬的視頻信號進(jìn)行數(shù)字化，并存儲在電腦硬盤而不是盒式錄像帶上，無法解決網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控環(huán)境中的長延時、無法多路同時監(jiān)控、高集成度集中監(jiān)控等問題。第三代網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)以NVR(Network Video Recorder)為核心，是基于Web服務(wù)器的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，將傳統(tǒng)的視頻、音頻及控制信號數(shù)字化，通過NVR設(shè)備上的網(wǎng)絡(luò)接口，以IP包的形式在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，在DVR的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化。

1 設(shè)計原則

系統(tǒng)設(shè)計遵循如下原則:

1.1 先進(jìn)性及成熟性。數(shù)字視頻監(jiān)控及應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計的基本思想應(yīng)符合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的潮流。在國外，NVR產(chǎn)品與技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于一些高端安防領(lǐng)域。我們采用NVR系統(tǒng)，使系統(tǒng)在在其整個生命周期內(nèi)保持一定的先進(jìn)性。

1.2 靈活性和擴(kuò)展性。為了保證學(xué)校發(fā)展的需要，系統(tǒng)必須具有靈活的結(jié)構(gòu)，并留有充分的擴(kuò)充量。采用NVR作為全網(wǎng)絡(luò)化架構(gòu)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控點設(shè)備與NVR之間可以通過任意IP網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，因此，監(jiān)控點可以位于網(wǎng)絡(luò)的任意位置，不會受到地域的限制。

1.3 優(yōu)化性價比。在滿足系統(tǒng)性能、功能的前提下，要充分利用好學(xué)校現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施和設(shè)備，使整個系統(tǒng)能真正基于現(xiàn)有校園網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建安防系統(tǒng)。

1.4 可靠性和安全性。系統(tǒng)支持管理員、用戶兩級權(quán)限管理，管理員對通道和NVR可分別進(jìn)行指定的權(quán)限。

1.5 可管理性。通過簡單易用的圖形界面，可以完成對系統(tǒng)的全面管理功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 需求分析 本文以中等學(xué)校設(shè)計方案為例，擬建設(shè)一套校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)對整個校園的監(jiān)控和管理。在學(xué)校的3幢五層教學(xué)樓，1幢三層辦公樓的每一層過道和樓梯口分別設(shè)置視頻攝像點，用以監(jiān)控各個樓層及過道的情況;各個監(jiān)控點需采用540電視線的低照度高清攝像機(jī)，要求在極低光線照度的情況下也能獲得較高清晰度的視頻圖像;在學(xué)校的1#樓的一層設(shè)置監(jiān)控值班室一間，放置監(jiān)控中心機(jī)房設(shè)備;每棟樓的弱電間可作為監(jiān)控分配線間，放置監(jiān)控轉(zhuǎn)接設(shè)備;各棟樓之間需采用光纖作為視頻傳輸媒介傳輸視頻信號;各個樓棟分配線間的設(shè)備和監(jiān)控中心機(jī)房的監(jiān)控設(shè)備需保留一定的擴(kuò)充余量，便于今后監(jiān)控系統(tǒng)的擴(kuò)容使用。

2.2 設(shè)計目標(biāo) 視頻監(jiān)視功能，主要能夠?qū)σ蟊O(jiān)控的部位進(jìn)行視頻監(jiān)控、錄像。控制端系統(tǒng)能夠隨意對圖像進(jìn)行切換(手動切換或成組分時循環(huán)切換)或控制。在夜間無光情況下監(jiān)控需求的監(jiān)控點需要有夜間紅外監(jiān)控功能。

2.2.1 控制臺、云臺、鏡頭控制。部分監(jiān)控點可配備云臺控制的監(jiān)控攝像點。可點擊云臺和鏡頭快捷鍵，使云臺向八個方向轉(zhuǎn)動(或360°轉(zhuǎn)動)和控制鏡頭實現(xiàn)光圈、變焦、調(diào)焦等功能。

2.2.2 視頻捕捉及凍結(jié)圖像功能。具備有視頻捕捉、凍結(jié)視頻圖像及視頻回訪等功能。

2.2.3 視頻實時錄像。在中心控制室配備實時數(shù)字錄像系統(tǒng)，使監(jiān)控系統(tǒng)具備有實時存儲錄像功能，圖像質(zhì)量能達(dá)到DVD效果。系統(tǒng)以地點和時間雙重結(jié)構(gòu)進(jìn)行錄像存儲，錄像實現(xiàn)可為手動、動態(tài)、定時等多種錄像方式。在監(jiān)視的同時可以雙工工作方式實現(xiàn)實時回放錄像功能。通過增加硬盤實現(xiàn)系統(tǒng)海量存儲。

2.2.4 系統(tǒng)管理設(shè)置。系統(tǒng)采用中心數(shù)據(jù)庫功能，可對系統(tǒng)的各種資源進(jìn)行設(shè)定和控制。具體包括用戶、視頻源、解碼器、定時布撤防、報警聯(lián)動、工作日志管理、數(shù)字錄像、網(wǎng)絡(luò)連接、節(jié)假日及高級管理等設(shè)置。

2.2.5 網(wǎng)絡(luò)功能。監(jiān)控系統(tǒng)可接入學(xué)校內(nèi)部高速局域網(wǎng)，實現(xiàn)在局域網(wǎng)內(nèi)實時監(jiān)控和管理。

2.3 系統(tǒng)方案設(shè)計

2.3.1 系統(tǒng)架構(gòu) 基于學(xué)校現(xiàn)有辦公網(wǎng)實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的快速低成本部署，并通過靈活的圖像實時瀏覽、錄像回放以及智能報警功能，實現(xiàn)監(jiān)控應(yīng)用需求。在網(wǎng)絡(luò)化的多媒體的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，不但所有的用戶可以協(xié)同進(jìn)行監(jiān)控和管理，網(wǎng)絡(luò)化的多媒體的視頻監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)過授權(quán)的用戶可以在網(wǎng)絡(luò)的多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)的任何一個工作站上進(jìn)行集中式的監(jiān)控和管理。視頻監(jiān)控解決方案采用全網(wǎng)絡(luò)化架構(gòu)，一個完整的系統(tǒng)包括成像、采集、編碼、傳輸、管理、顯示、存儲等各個組成部分，如圖1所示的系統(tǒng)架構(gòu)，如圖2所示系統(tǒng)組網(wǎng)。

2.3.2 傳輸線路 節(jié)約布線成本。根據(jù)學(xué)校的視頻監(jiān)控設(shè)計需求，采用全網(wǎng)絡(luò)化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸線路的設(shè)計可以與學(xué)校內(nèi)部的數(shù)字局域網(wǎng)綜合設(shè)計，提高帶寬利用率的同時節(jié)省線材成本。對規(guī)模較大的學(xué)校來說，對于星型的線路結(jié)構(gòu)，線材路和施工的成本非常高。采用全網(wǎng)絡(luò)化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，只需要每個監(jiān)控點較密集的地方增設(shè)一臺百兆網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，接入學(xué)校的內(nèi)部局域網(wǎng)的交換機(jī)即可。由于監(jiān)控點的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)僅需將網(wǎng)線拉至最近的交換機(jī)上，因此布線成本也大大降低。抗干擾能力強(qiáng)。用網(wǎng)絡(luò)化的NVR視頻監(jiān)控系統(tǒng)，有效的避免了視頻傳輸時的干擾問題，視頻通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，沿途經(jīng)過的交換機(jī)可以保證視頻信號在傳輸過程中不會衰減。

2.3.3 所見即所得 由于前端就已經(jīng)經(jīng)過數(shù)字編碼，傳輸無干擾和損耗，在NVR處觀看的實時視頻為數(shù)字信號，錄像和實時瀏覽的圖像一致，錄像質(zhì)量可以保證，即“所見即所得”。

2.3.4 便于擴(kuò)容 只需要把網(wǎng)線從新增的監(jiān)控點處拖至最近的網(wǎng)絡(luò)接入點處即可。

2.4 解決方案特色 ①網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控:系統(tǒng)基于IP網(wǎng)絡(luò)組建，真正的全網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控系統(tǒng);遠(yuǎn)程監(jiān)控、管理、維護(hù)都極為簡單;②組網(wǎng)簡單:系統(tǒng)中心點只要一根網(wǎng)線就可以實現(xiàn)所有點接入，攝像機(jī)點也通過一根網(wǎng)線實現(xiàn)視頻、音頻、控制信號傳輸;③部署靈活:系統(tǒng)組網(wǎng)簡便、靈活，任一監(jiān)控點均可采用就近接入的方式接入網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成系統(tǒng);④抗干擾能力強(qiáng):系統(tǒng)采用數(shù)字信號傳輸，在傳輸過程中，強(qiáng)電、電磁等不會對此信號造成影響;⑤存儲可靠:NVR支持中心存儲、攝像機(jī)存儲二種存儲方式，存儲靈活可靠，并可通過USB接口擴(kuò)展外部存儲，滿足海量的存儲需求;⑥ANR技術(shù):NVR具有ANR技術(shù)，對存儲可靠性要求較高的應(yīng)用場合，NVR中心存儲和前端存儲可以同時進(jìn)行，互為備份;⑦管理方便:NVR的全網(wǎng)管理能實現(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò)以及所有網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的全程監(jiān)測和集中管理;⑧安全性高:NVR采用嵌入式硬件和專用嵌入式軟件，使用AES碼流加密、用戶認(rèn)證和授權(quán)，安全可靠，無病毒侵?jǐn)_;⑨雙碼流技術(shù):根據(jù)應(yīng)用場景自動適配，提供清晰流暢的圖像效果;⑩重傳重組; 簡單易用; 系統(tǒng)擴(kuò)展性好。

3 結(jié)束語

基于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)視頻監(jiān)控，由于它的投入低成本、性能質(zhì)量好、可靠性高和特點，在監(jiān)控市場網(wǎng)絡(luò)化需求大力發(fā)展的今天，將得到更多學(xué)校、企業(yè)的廣泛認(rèn)可，為實現(xiàn)數(shù)字校園及平安校園建設(shè)帶來福音。

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