高校數字視頻監控系統的設計及應用

文/劉會誠

高校數字視頻監控系統的設計及應用

文/劉會誠

近年來，學校綜合治理面臨嚴峻的挑戰，如何加強校園的安全防范管理，成為了學校管理者重點考慮的問題。因此，數字化校園視頻監控系統的推廣和應用，為校園的安全防范管理帶來了完善的解決辦法。

項目概況

根據對某高校安全穩定工作的要求，結合實際情況，將整個校區分成公共區域監控部分（含校門口、主干道、主要道路交叉口、重點部位、停車場、體育場等、本部教師公寓、東區教師公寓）、本部學生公寓、當代學生公寓（暫時設置較少的點位，后期可根據實際情況擴展）。

公共區域定點196個，采用高清標清相結合的方式，定點選用高清/標清IP攝像機，其中高清定點攝像機為130個，標清IP攝像機為38個，高清球型攝像機設計28個。本部學生公寓出入口定點監控66個，全部采用高清半球攝像機、樓梯道定點監控108個，全部采用標清IP半球型攝像機，外圍車棚內新增10臺IP標清攝像機，樓棟之間新增8臺IP高清球機。共202個監控點。當代學生公寓在出入口設置58臺高清IP攝像機，全部采用高清半球攝像機，室外設置3臺IP高清球型攝像機，共61個監控點。

整個項目規模較大，新建的所有監控點位采用IP數字攝像機，原有的模擬攝像機通過編碼設備接入現有的系統，系統采用集中存儲方式，為了保證數據的安全，所有信號集中存儲在總控中心，分控中心直接根據需要調看和調取本轄區的實時圖像或者錄像資料。

圖1 高校網絡視頻監控系統整體拓撲結構圖

系統結構設計

針對本校園的具體情況，結合實際需求，本項目主要涉及到原有舊系統接入改造、學生公寓區域監控、公共區域監控和監控中心的建設。整體拓撲結構設計如圖1所示。

舊系統改造

本校區原有監控系統100多路，通過DVR存儲，（虛擬）矩陣顯示輸出，新建的系統需要融入原有系統，可以將原有系統的DVR設備或編碼器設備直接通過網絡連接到新建的監控中心，新建系統可以兼容原有多個不同種類的DVR或編碼設備，從而實現新老系統的完整對接。

學生宿舍區域監控

學生宿舍分為本部學生公寓和當代學生公寓兩部分，為了保證宿舍區的安全，建議在本部學生宿舍和當代學生公寓分別建立一個小型的監控分中心，每個分中心可以看見本轄區的所有圖像，對本轄區的圖像資源可以根據需要進行錄像的檢索回放等，但無法訪問公共區域或非管轄區域的圖像。本部學生公寓由于點位比較多，有174個監控點，建議采用12+1的電視墻模式，其中1中間一臺采用40寸高清液晶監視器，旁邊采用12臺22寸的液晶監視器；當代學生公寓只有51個監控點，建議采用6+1的電視墻模式，其中其中1中間一臺采用40寸高清液晶監視器，旁邊采用6臺22寸的液晶監視器。

監控中心

監控中心具有完全的權限，能夠看見整個校園內的任何一個監控點的圖像，并且根據權限可以實現對每個資源進行錄像檢索、PTZ控制等。所有數據在監控中心進行統一存儲和管理。通過電視墻可以調用每個不同監控點的圖像。監控中心計劃采用中間3×3的液晶大屏拼接屏，兩邊分別采用6臺32寸的液晶監視器。從而滿足整個校園的圖像顯示需求。

前端系統設計

公共區域

對于校門口，包括正門、東二門、東三門、南一門、南二門、南三門采用定點和動點相結合的方式，定點主要用來看清楚進、出校門的車流、人流，甚至是車輛和人物的特征，如看清楚車牌號和人的面部特征。動點主要用來負責整個大門的周圍情況，并在上下班高峰期負責整個大門覆蓋區域的全方位掃描。當有異常情況發生時，第一時間鎖定目標并進行定格。

對于校園主干道、教師公寓、教學樓等重點建筑物的入口可采用高清定點槍機，主要是觀察進入該建筑物的人流、車輛的特征，高清定點攝像機配合適當的高清鏡頭完全可以鎖定進出該建筑物的目標。

在主要道路交叉口、重點建筑物、體育場制高點等位置可適當增加高清球型攝像機作為對定點的補充，同時可以進行大范圍的掃描，將整個周邊情況看得一清二楚。

學生宿舍

學生宿舍主要學生宿舍的樓棟分布情況，分別對每個單元的出口、入口、一層樓梯間三個位置進行監視，每個學生進入、離開和上樓梯的整個全過程需要監視清楚，并能通過視頻圖像識別該學生的面部特征，如有必要可以將該高清視頻源作為后臺人臉識別應用的擴展。

每棟學生宿舍走廊不設置監控點。所有監控點全部采用定點方式，其中出入口采用定點高清監控，對于樓梯道采用標清數字監控。

宿舍外區

學生宿舍外的自行車棚根據需要適當標清IP攝像機，對自行車棚實行24小時監控、宿舍樓間的空曠公共位置設置根據需要設置IP球型攝像機，對整個宿舍區進行大范圍的監控，以便及時動態發現整個宿舍區的情況。

傳輸系統設計

前端接入考慮

公共區域部分。公共區域部分，總共有8個光纖匯聚點，其中東教師公寓部分有2個光纖匯聚點，其它部分有6個光纖匯聚點，前端攝像機直接以8個光纖匯聚點作為接入點，將前端攝像機直接通過光纖收發器或者是UTP五類線直接連接到附近的匯聚點，所有匯聚點通過光纜連接到監控中心。

學生宿舍區部分傳輸設計。學生宿舍區分成本部學生公寓和當代學生公寓兩部分，學生公寓根據樓棟的分布情況，在每個單元設置一臺8口/16口交換機，將本單元內的攝像機直接接入到交換機，所有交換機和學生公寓的匯聚點交換層進行連接，目前本部學生宿舍有8個光纖匯聚點，當代學生宿舍的光纖匯聚點待定。

舊中心改造傳輸設計。舊中心總共有150個監控點，所有原有監控中心的DVR直接接入到交換設備，由本地交換設備千兆接入到監控中心，對于分散在前端的DVR設備，直接就近接入到附近的光纖匯聚點，然后統一接入到中心機房。

傳輸帶寬的設計

考慮到網絡的實際利用率，設定網絡實際利用率為40%，標清監控點按照2Mbit/s計算，高清監控點按照4Mbit/s計算，傳輸帶寬必須滿足能夠實時傳輸的效果。圖2為傳輸寬帶設計圖。

存儲與轉發系統設計

為保證數據的安全，所有數據集中存儲在監控中心，包含原有舊中心的信號，按照一個月的存儲。其中高清信號按照4Mbit/s，標清按照2Mbit/S計算。

存儲容量的計算

本項目總共有高清信號293路；標清信號156路

高清一個月存儲：293×4×3600×24×30/8 =379.72T

標清一個月存儲：156×2×3600×24×30/8 =101.08T

總共需要的容量為：480T

考慮到RAID冗余備份、磁盤實際空間損耗和磁盤陣列的實際配比，按照20%的冗余考慮。實際滿足一個月的存儲容量為：480×1.2=576T，需要的2T容量的硬盤數量為：576/2T=288塊。

圖2 傳輸寬帶系統設計圖

圖3 監控中心轉發流寬帶設計圖

存儲磁盤柜的選型及計算

存儲設備采用AnyVision標準的IP-SAN存儲設備，支持標準的iSCSI協議。為了保證穩定性建議采用一個主柜AV-SAN3016I帶三個擴展柜AVSAN3016J的方式，一套主存儲系統帶三個擴展柜可以支持64塊硬盤的穩定存儲。滿足存儲的需求，總共需要：288/64=4.5，取5個主柜，擴展柜需要15套。

存儲轉發服務器的設計

前端所有視頻流進入存儲服務器后，由存儲服務器直接將視頻流寫入IP-SAN，電視墻服務器負責從轉發服務器取視頻流，將相應的視頻流轉發到需要的位置如電視墻、客戶端、分控中心等等。

監控中心轉發流帶寬的考慮

監控中心是系統的核心，所有的電視墻信號、客戶端信號、分控中心信號統一從監控中心調用。監控中心的信號直接轉發到電視墻，按照每路信號同時上墻（包含轉發到監控中心客戶端）的最大流量計算：總共有1662Mbit/S的實際碼流。兩個分控中心的信號直接從監控中心調用，分控中心的調用實際流量為：532+122=654Mbit/s。考慮到局域網內的用戶，通過網絡共享直接訪問監控中心圖像，目前假設有100路同時訪問，至少需要400Mbit/S流量（暫時不考慮，將來可以根據需要擴展）。圖3為監控中心轉發流寬帶設計圖。

本項目總共有百萬高清信號293路，一路高清信號的碼流相當于2路標清信號的碼流，標清信號156路，需要的視頻存儲轉發服務器的數量為：（293×2+156）/128=5.7臺，取六臺。6臺視頻存儲轉發服務器同時可以并發D1標清視頻流6×128=768路或者同時并發高清視頻流6×64=396路，可以滿足學校的應用，根據需要，如果轉發流不夠，可以動態增加用于存儲轉發一體化服務器。

顯示系統設計

本項目設置兩個分控中心，其中本部學生公寓分控中心設置12+1的電視墻，當代學生公寓設置6+1的電視墻，中間一塊選用三星40寸液晶監視器，旁邊采用6/12臺22寸液晶監視器。監控中心中間采用3×3三星46寸窄邊拼接屏，兩邊旁邊各選用6臺三星32寸液晶監視器。

解碼服務器設計

前端所有的信號到中心后需要通過解碼服務器解碼上墻顯示，解碼服務器采用AnyVision專用服務器AV-DVM6004D。本部學生公寓分中心需要4臺解碼服務器；當代學生公寓需要3臺解碼服務器；監控中心需要6臺解碼服務器。

電視墻集中管理服務器

為了更好的管理監控中心大屏，實現集中管理大屏切換、電視墻集中調度和集中管理，需要配置一臺AnyVision電視墻集中管理服務器AVDVM6256B。

圖4 集成門禁報警方式連接圖

門禁/報警集成與中心管理

所有的視頻圖像統一到監控中心，進入中心存儲服務器進行存儲和轉發，同時經過電視墻解碼服務器進行解碼輸出顯示，所有設備的管理、注冊、報警聯動關系、集中訪問等都通過一套集中管理服務器進行統一的調度和指揮，該服務器采用AnyVision集中管理服務器AV-NVS6100B。

集成門禁/報警方式

學校可以根據需要將原來的重點機房、重點實驗室等位置的報警信號和門禁信號，集成到現行的ANYVISON平臺中來，第三方門禁/報警主機將報警信息發送給自身的管理軟件，ANYVISION SERVER內置的Alarm Agent模塊，時刻偵聽報警信息，一旦偵聽到報警端口發送過來的信息，系統立刻按照預先設置好的聯動方式進行聯動。圖4為集成門禁報警方式連接圖。

公共區域和學生宿舍報警應用

公共區域內可以設置報警點，在廣場、門口、校湖面周邊等可以設置手動報警點，將報警點直接與附近IP攝像機的報警輸入連接，從而完成遠程報警的功能，攝像機一旦接收到報警信號，自動通知平臺并及時在中心顯示當前報警位置和當前報警圖像。

宿舍區，可以根據需要，在攝像機設置智能分析或報警的激活時間，當在激活時間內出現可疑事件時，將自動通知平臺并發出報警信號，根據需要可以通過IP攝像機的語音功能進行遠程喊話，起到遠程威懾和預防的作用。

中心管理

AnyVision指揮中心綜合管理服務器是整個數字網絡視頻監控系統的核心管理部件，統一管理監控系統中的網絡視頻集中管理服務器和電視墻服務器。指揮中心綜合管理服務器提供精細完善的系統管理：如接入海量的前端設備并將其分組；統一管理多臺網絡視頻集中管理服務器并通過健全的心跳偵測機制保障設備運行持續性；用戶可導入系統配置，快速完成或者恢復系統的運行；細致的權限管理等。

結束語

采用數字化的建設理念，將原有的模擬監控系統、新建的數字系統、報警系統、門禁系統等有效的結合在一起，網內授權用戶實現資源的統一管理和統一調度，真正做到資源有效整合利用、分散系統有機集成。該項目采用目前具有領先技術和穩定性的產品，保證系統長時間物故障運行，同時為了保證數據安全，所有數據在監控中心集中存儲并采用RAID冗余機制。

整個校園建成后，使用、操作、維護簡單，人性化操作界面，直觀明了，只需要經過簡單的培訓就能上手并熟練應用，隨時隨地能輕松訪問到所需要的資源。

作者單位：廣州市偉昊科技電子有限公司