基于網絡的智能化安防監控系統的設計與實現

摘 要:本文對某城市某區教育局所轄中小學視頻監控系統，進行了整體設計和實現。采用了以IP網絡傳輸為特征的新型安防設計理念，充分體現了數字監控的網絡化、智能化、集成化、易管理的特點。建成后的系統經運行表明:完全達到了設計要求，性能穩定，圖像清晰，管理方便。為創建平安校園提供了一種全新的、直觀的管理手段。

關鍵詞:網絡視頻監控傳輸控制

中圖分類號:X924文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)09(c)-0015-02

本設計根據用戶要求的使用功能，結合某區平安城市電子監控系統已有基礎，對某區教育局所轄中小學平安校園監控系統進行了系統設計。設計時遵循了實用性和易用性、先進性和成熟性、開放性和標準性、可靠性和穩定性、經濟性等原則。

1 前端設備

前端設備主要由高清攝像機、紅外高速智能球機、紅外網絡攝像機以及改造校園內部所使用的視頻服務器前端設備組成，其功能主要負責現場音視頻數據的采集(可外加拾音器設備)，并可以通過輸出開關信號，對監控范圍內情況進行控制，達到采集現場數據并實時監控目的。攝像單元的好壞以及它產生的圖像信號的質量將影響著整個系統的質量。

此外，前端設備供電供電，根據該項目的實際情況，采用了三種方式:校外的高清攝像機供電由各學校的獨立供電線路供電;校內視頻監控點在原有的視頻監控點基礎上，增加視頻編碼器在后端，從而編碼器供電由原有的機房供電;新校舍監控點采用就近取電的原則，視頻監控系統其供電原則上采用獨立的供電回路，從而保證其運行可靠性。

選用的網絡攝像機產品使用標準的24/12V直流電源，所有網絡攝像機采用電源同步方式，以保證圖像實時一致。

2 信號傳輸

該區教育局校園監控及報警系統是依靠區教育網、區平安城市原有部分監控系統基礎之上建立的，在保證視頻監控系統傳輸網絡的安全與穩定，確保圖像清晰穩定、視頻數據的無阻塞、無延遲。建立視頻監控專網的同時，充分考慮與該區教育網數據網絡結合，利用了數據網絡資源，從而節約系統投資。

全數字化IP網絡監控系統[1]視頻數據的傳輸線路好壞是視頻監控系統建設的關鍵，線路傳輸的是全數字化IP網絡圖像信號，采用TCP/IP協議，因此在選擇視頻數據傳輸介質及互聯設備時，選用了能能優越的超五類雙絞線，高性能網絡交換機等，以保證視頻圖像信號在傳輸信號時不出現延時和丟包現象。

根據該項目的整體規劃，系統要求，最終把視頻數據融合在區平安城市監控系統中，在平安城市的同一平臺下實施監控、錄像[2]等操作;與此同時，另一路信號組建成區教育局校園監控網絡，實行區教育網的大監控平臺。根據原有監控網絡、需要完善的監控部分及新建學校待建的監控部分，區別組網，最終達到設計要求

2.1 校外高清攝像機組網

在該系統中，充分利用已建設的“平安城市”監控平臺，結合全數字化IP網絡監控系統的優勢，在學校內和周邊重要部位部署高清網絡攝像機，一路視頻信號傳輸到已建設的“平安城市”監控平臺上(傳輸到所屬的派出所監控中心);一路視頻信號傳輸到學校，經學校的區教育城域網傳輸至區教育局，并以標準TCP/IP協議進行網絡傳輸[3，4]。其組網拓撲結構如圖1所示。

2.2 校內升級改造組網

原來區屬學校合計有246臺模擬攝像機，需采用246臺視頻編碼器，將模擬信號轉換為數字信號。使用視頻線連接模擬攝像機BNG接口和視頻編碼器BNC接口，使用超五類網線連接視頻編碼器至學校的交換機。

但校內新增網絡攝像機的連接，直接通過RJ45接口，使用超五類網線接入學校交換機。利用已有教育城域網光纖，學校交換機連接至匯聚交換機。匯聚交換機到核心交換機之間，目前有一條光纖，為保證視頻質量以及減少對原有教育教學應用的影響，需要增加一條光纖。一共有五個匯聚點，共需要增加五條光纖。同時，在核心交換機上增加一塊業務板，專門處理視頻信息[5]。其組網拓撲結構如圖2所示。

2.3 新校區組網

在區教育局校園監控及報警系統中，有最近全新建設的5所學校，這5所學校的視頻監控系統，同樣采用全數字化方式建設，并融入區教育局教育城域網中，從而形成一套相對獨立的視頻監控網絡。

3 視頻監控網絡規劃

系統建設一個視頻監控中心(即區教育局視頻監控中心)，36個視頻分控中心(各學校設分控中心)，區教育局局域網內的計算機均可作為分控中心使用，根據視頻監控點情況分布分析，按照科學合理、節省投資的原則來設計線路帶寬及匯聚點，將附近的視頻監控點匯聚至匯聚點，此線路的鋪設采用新建的方式敷設。從匯聚點到視頻監控中心線路主干線路租用電信鋪設的光纖鏈路，建成整個視頻監控系統的數據傳輸網絡[6]。

4 IP地址規劃

網絡中的每臺設備均以IP地址標識其網絡位置，因此在組建網絡之前，要為網絡中的所有設備，包括服務器、操作計算機等分配唯一的IP地址。其中網絡設備接口地址，包括環回地址(LOOPBACK)、物理接口地址、邏輯接口地址均采用固定的地址;服務器、管理設備、重要用戶工作站也采用固定地址。

IP地址分配，與網絡拓撲層次結構相適應，既要采用CIDR和可變長子網掩碼技術，有效地利用地址空間，又要體現出網絡的可擴展性和靈活性，同時能滿足路由協議的要求，以便于網絡中的路由匯總和聚類，減少路由器中路由表的長度，減少對路由器CPU、內存的消耗，提高路由算法的效率，加快路由變化的收斂速度，同時還要考慮到網絡地址的可管理性。

5 視頻控制顯示

全數字化IP網絡監控系統圖像控制顯示[7，8]主要任務是接收從前端IP攝像機傳輸過來的圖像數字信號進行控制、存儲的過程。一部分是圖像信號的控制，是由服務器完成的，安裝了控制平臺軟件后，由它進行對前端設備進行定位控制。另外一部分是圖像信號的存儲，考慮到圖像信號存儲必須24小時不間斷，在監控中心設置了錄像存儲系統，以確保數據安全存儲，便于事后追查。

6 結語

該監控系統，信號流采用基于網絡技術的TCP/IP協議進行傳輸，加之運用了功能完整的軟件平臺進行管理，系統性能完全達到了設計要求。該設計方案對諸如平安城市、平安校園等大型的監控系統設計，有很好的參考作用。系統經過近半年運行，結果表明:該系統運行穩定，圖像清晰，特別是管理方便。該系統的投入，為創建平安校園發揮了重要作用。

參考文獻

[1] 陳少平.視頻圖像在Internet上傳輸技術的開發及應用[J].應用科技，2003.

[2] 賴莉.數據存儲方案分析[J].渝西學院學報(自然科學版)，2004.

[3] 王楊，朱朝霞.網絡環境下的數據存儲技術[J].重慶工學院學報，2004.