安防智能化在校園監控系統建設方案建筑智能化中的運用

林琪

摘要：數字化安防系統是當前安防工程中的發展趨勢。本文以上海市馬戲學校校園監控系統建設方案為研究對象本文整體方案從安防業務的角度出發，詳細介紹各個模塊在校園技防系統中的應用。包含視頻監控系統、傳輸系統、報警系統、智能化系統等。

關鍵詞：數字化安防系統;智能建筑;視頻監控系統;校園安防

引言

從1978年改革開放之后，我國的經濟和社會獲得了長足的發展和進步，使得人們的生活水平和質量也得到質的提高和飛躍，生活的方式也發生了很大的現代化和改變，城市中智能建筑數量有著明顯的提高，如酒店、小區等。在智能建筑中，需要使用大量現代化的安防子系統，而傳統的安防系統具有很多的弊端，如布線施工和電源線的量非常大。在目前的環境中，智能建筑采用的監控點位，比以前增加了很多，同時，所需要的線材數量也直線增加，當弱電線纜過多，造成了不能通過建筑物弱電豎井。采用數字化安防系統，可以有效的避免這些問題。下面將結合實際案例來體現智能化安防系統在建筑智能化的運用。

1.上海市馬戲學校校園監控系統建設方案

上海市馬戲學校目前擁有適合大型雜技班學生訓練的大型雜技練功廳1個、多功能小型雜技練功廳4個、舞蹈小型練功廳1個;多功能文化藝術階梯教室10個、多媒體階梯教室1個;擁有圖書室、籃球場、運動場等多項設施。為預防、震懾犯罪，進一步降低財產損失，維護教師和全體學生的財產和人身安全，優化校園防控能力，通過本項目建立完善的校園技防體系，以校園安防可視化綜合管理平臺為基礎，實現對前端監控攝像機、監控視頻存儲、出入口抓拍、報警等系統的統一管理或預留相應的接口，并結合軟件業務系統進行聯動調度和應用。

本系統的建設需要服從以下原則：1、合理和可靠性;2、較強的實用性和優秀的可擴展性;3、先進和實穩定性，為許多用戶和學校提供了高質量、高可靠和高穩定的校園監控服務，體現"平安校園"的核心價值。在這個系統中，為了確保其合理性，既需要確保設備配置的合理性，同時，還需要增強系統構成的合理性，因此，一定要實現該系統的全部功能，但必須符合本單位的實際狀況，并且還需要達到校園安全監控系統工程的標準。為確保系統的應用，需要兼容和采用多個開放的軟件封裝接口，并且同時還要采用多個SDK的封裝接入，兼容其他品牌校園監控設備的需要將SDK按照一定的標準再次進行封裝，消除產品質量的差異性，穩定、高效地將系統接入到校園監控系統的平臺中。

在系統的建設中，選用國內視頻監控一線品牌大華的監控視頻設備作為監控系統的設備和處理系統，有利于提高和增強視頻監控系統的視頻圖像清晰度和質量，還有利于處理能監控系統數字化存在的問題，以及完善網絡化所造成的問題。系統在建設的過程中，首要考慮的原則為實用性，其次，再考慮系統的基本功能，如監、控、存等，并且采用性能良好的硬件和軟件;然后，使用統一的系統標準，同時，還要使用統一的通信協議，最后，需要確保全部的子系統可以互聯互控。

在物聯網項目中，需要設計出合理的并且高可用性的解決方案，有利于更好的實現和滿足校園視頻監控系統物聯網應用項目的安全防范系統功能和需求。針對特定的應用場景，設計出了相應的安全防范系統解決方案，包括針對校園、教學樓、周界、出入口等各個重要位置的校園前端安全防范布控，以及校園保衛值班室、機房、監控管理中心的后端布控系統。本文整體方案從技防業務的角度出發，詳細介紹各個模塊在校園技防系統中的應用。包含視頻監控系統、傳輸系統、報警系統、智能化系統等。

2.系統整體結構拓撲設計

校園的監控系統是在平安學校的網絡的基礎上建設的，采用了一種現代化的純網絡化的數字監控系統架構。在這里，將介紹該系統的構成：首先，使用了高清攝像頭，有利于獲得高質量的圖像;其次，網絡交換機將被前端監控點視頻信號進行連接，其連接的設備是1080P網絡攝像機，監控中心服務器能夠提供數字化視頻傳輸系統，因為它采用了網絡技術，從而能使得授權用戶獲得穩定高清的圖像信息。最后，后端集中存儲模式將被運用在該系統中，該模塊能夠提供多種優秀的性能，如控制靈敏性、視頻圖像的管理性等，現在通過圖1來描述平安校園監控系統。

日期：2020年5月

為了保證能夠有效使網絡監控管理系統更加穩定和快捷并更方便管理，將多個不同服務器的網絡監控系統的子系統有機地組合成一套網絡監控系統軟件管理系統，由統一的服務器對其進行監控管理。

監控中心服務器可以對所有的圖像信息進行實時控制和瀏覽、云臺實時控制、錄像數據查詢和回放、錄像資料的下載。各個分控中心只有實時的監控本地區域所有圖像的權限。在監控中心網絡上的任何一臺監控計算機只需經過服務器管理員的授權直接登陸監控中心服務器即可完成對現有網絡中各個前端監控點的云臺控制及圖像實時瀏覽（包括分控中心或系統的客戶端），較之于傳統監控而言，其優點集中表現為：不要重復布線，可以快速完成擴展前端監控點，在所有網絡區域均能夠安裝監控點。

3.視頻監控子系統設計

視頻監控點前端子系統被視為是組建整個校園安全突發事件防范系統的重要技術核心。系統前端視頻監控點設備的選擇直接地關系到整個系統的效果，直接地影響后續用戶對系統的使用。視頻監控點前端圖像子系統接入校園監控專網，由中心監控機房對系統進行24小時實時的監控和集中圖像存儲，全面地掌控實時校園治安的動態，并有效地保證在校園安全突發事件的發生時，保安管理部門人員能夠及時調用現場的實時監控圖像對現場進行及時的指揮和調度。

攝像機的選型、選址與其安裝除了應當充分符合GB50348、GB50395的活動監控相關技術要求，同時還應當充分符合以下的要求：公共的區域一定程度不得存在有活動監控的盲區，需要進行全方位無死角的活動監控，公共的區域如果存在有著較大的監視面積，應當同時安裝多臺監控攝像機，還應當具備轉動、變焦放大功能，在監視屏中可以清晰地判定出監視范圍涉及的所有人員進行活動的情況;學生宿舍走廊、辦公室通道等室內關鍵地點應當安裝攝像機，要求對區域內所有的人員具有的體貌特征輕易辨認，并且掌握其活動情況。對于十分關鍵、重要場所，其監控圖像在管理過程中，實行相應的保密等級制度;食堂、計算機教室等公共場所工作人員應當通過攝像機的監視屏清楚地可以了解所有工作人員的日?；顒忧闆r;主要是在通道內出入口安裝的監控攝像機，需要將其所在的通道出入口全部范圍覆蓋在內，監控的圖像可以對于監控范圍內的所有人員臉部特點做出清晰地呈現;機動車、停車場等出入口的攝像頭的功能可以具備低照度、強光抑制作用，如自動光圈鏡頭等，要求對出入的所有人員臉部特點和車牌號清楚地識別;監控的攝像機在通道內安裝時，其高度在完全符合工作場所監視目標現場的要求時，室內、外與監控地面的連接距離應當分別超過2.5m、3.5m;監控攝像機在其安裝中，確保其角度應當可以減小監控的圖像俯視度;室外的攝像機在其選取安裝立桿的方式進行其安裝時，要求其立桿應當具備較強的穩定度與強度，可以充分適應攝像機的安裝和使用，能夠達到安裝場所設備要求的防護標準;攝像機在安裝過程中，最大限度降低逆光對監控圖像造成的干擾;攝像機的最低照度需要適應環境。如果一些區域的環境照度不高，則需要利用低照度攝像機，亦或是利用補光措施，添加相應的輔助照明后，要求工作場所監控的目標現場區域維持其最低照度范圍在3lx至5lx之間;另外如環境高低照度無法采取有效利用攝像機補光的措施，則一般建議選用于紅外攝像機;如果區域內監控環境高低照度的變化明顯時，一般建議使用寬動態的攝像機。

由于監控區域存在較大的差異性，應當合理地選取一些清晰度極高的監控攝像機設備來加以全程地監控這些固定的區域，如高清紅外半球巡視攝像機等，這樣我們就可以將攝像機監控與巡視的固定區域范圍加以擴展。

前端的設備其主要負責完成的采集處理功能主要是將所進入監控區域的所有圖像信號的數據進行采集處理工作，將這些采集處理到的圖像數字信號通過無線網絡直接傳輸到需要進行監控的數據中心。安裝在前端的設備主要包含監控攝像機、鏡頭、云臺及其他配套的監控接線箱、電源轉換器等監控周邊設備。

校園監控存儲系統視為了構建一個健全的存儲平臺，它應當著當前最為成熟、先進的技術，具有極高的安全性與高效性，便于維護以及強大的擴展性等等，以便監控應用系統提供優質全面、無間斷的服務。

視頻的監控主要是運用了攝像點集中存儲和備份的形式來對數據完成了存儲，前端的攝像點全部都選取了網絡的攝像機系列，可是集中存儲無法完全確保攝像點達到了全天24小時的運行，所以監控中心編碼后的圖像數據全部選取了攝像點集中的存儲。監控數據中心將攝像點前端的視頻圖像數據網絡信號數據進行了全匯集，存儲的數據實現了7×24小時，全方位30天無間斷存儲。網絡攝像機、網絡球機達到了1080p。

本系列大學存儲解決方案可以很好地滿足和適應了大學數字化監控的需求，并且全面地考慮了大學云計算監控系統對于分布式存儲大學監控系統高可靠、高性能、高可持續擴展性、易管理等多方面的實際應用需求，以更好地確保解決方案的可行性、可操作性、可維護性以及未來的可持續擴展性。

在北京大學校園遠程監控系統管理中心的基礎上建立一套完整的社會治安數字視頻遠程監控管理系統數字視頻監控遠程管理的平臺，能夠對整個監控系統的圖像進行遠程監控、管理、存儲、登錄認證、圖像的分發等，實現了全國最大規模的社會治安視頻遠程監控，保證系統穩定和可靠。

4.系統網絡構架設計

校園監控傳輸網絡支撐著整個視頻監控系統的信息通道，其核心是能夠提供滿足相應要求的傳輸帶寬，且具有路由冗余能力。校園網絡應該是功能層次分明的網絡，要求有靈活的擴展能力、升級能力、可管理性和很高的安全性。整個網絡的負載主要是有實時視頻流和存儲流決定的，各種控制指令及網絡管理信息不大，不過優先級相對較高。目前校園網絡較常用的校園組網方式有兩種：三層組網和二層組網模式。本文根據校園監控網絡的特點一般推薦用二層組網方式來構建學校的監控專網。針對校園專網，二層組網有如下優勢：網絡帶寬收斂;組網簡單、管理方便;節點減少的同時也減少了視音頻的延時;實現Qos更簡潔。下圖為校園二層網絡架構。

網絡的可靠性是指網絡系統應保持長時間穩定運行，要有高平均無故障時間、低平均修復時間、高可用性和低平均故障率等指標。校園監控網絡系統的視頻數據處理和交換量非常巨大，而且是長時間不間斷的視頻流傳輸，不容許網絡有中斷，任何的短時斷網都會造成錄像的丟失和攝像頭的大規模離線，對校園的安保系統造成影響?？煽啃栽谛@監控系統中的重要性不言而喻，我司通過在重要的位置配置一定的冗余設備，建立備份系統，制定備份策略，做好網絡管理和規劃，建立故障應對策略，從平臺到存儲及交換機的各個網絡節點在滿足經濟性的前提下使用冗余設計，大大降低網絡的單獨故障，主要是通過主控設備的冗余、交換設備的冗余、存儲設備的冗余、電源冗余、風扇冗余、多處理器等，在結構設計中，采用雙機熱備系統;存儲系統采用大華高可靠的磁盤陣列技術;鏈路系統采用網絡負載均衡等;通過這些業界認可的以及大華獨有的技術來實現整個校園監控系統的可靠性。

視頻監控系統的網絡數據主要包括實時視頻預覽及存儲數據流，這兩個流的數據量比較大，其它如音頻、控制數據流相對而言可以忽略。所以我們在計算網絡帶寬時，組要考慮的就是兩類視頻數據流的路徑、大小及數量規模。網絡帶寬分為接入帶寬、匯聚帶寬、和核心帶寬。校園的兩層網絡架構主要接入帶寬和核心帶寬。接入帶寬=接入路數*每路碼流，帶寬中還應考慮25-30%的網絡余量，用來傳輸其他數據等。核心的帶寬根據前端接入交換機的總容量來計算，還有考慮平臺存儲解碼等設備的帶寬消耗。

5.報警系統與安放智能化系統設計

智能監控系統就像給視頻監控系統裝上“大腦”，使其具備“人腦思維”，成功代替人對視頻畫面進行24小時全年無休的監控和分析，并作出提前預警報警等動作。

與傳統監控系統相比，智能監控技術優勢非常明顯：

●不需要一直緊盯屏幕，值班人員只需要在系統告警時進行確認即可，防止值班人員眼睛長期頂著屏幕，出現視覺疲勞，影響注意力的集中，進一步提升了監控效果，實現了全天候無死角監控;

●智能監控系統可以識別出人眼無法分辨的績效差異，當距離十分遠、光線微弱、對比度不高等狀態下，可以準確是被出入侵及各種威脅性行為;

●智能監控系統能夠對攝像機異常狀態進行檢測，如視頻線斷開、攝像機被破壞及攝像機被移動等;

●智能監控系統的功能包含了事件后檢索，可以在最快的速度查找到系統內中的視頻，對異常事件爆發的時間點做出定位。

基于服務器平臺的IVS智能視頻分析產品，采用視頻技術和智能視頻分析技術處于國內外領先水平，完全符合國際數字圖像音/視頻壓縮標準。智能視頻分析為更多的事件提供了實時報警和預警，充分體現了智能產品在目前網絡視頻監控的優勢，而且該系統極大的發揮了網絡資源共享的優勢，可根據不同級別的需要，實時調用所需圖像。系統對安全管理的功能做出了相應的強化，以便用戶運用數據更加具有安全性。

智能化圖像識別處理技術，對各種安全事件主動預警，如區域入侵、區域徘徊、滯留、物品丟失、場景變化、人數統計、人臉識別等進行自動分析判斷報警，產生報警信號進行相關聯動。

智能行為分析系統通過借鑒當前眾多先進技術和優質算法，如行為模式識別法、人工智能等，合理處理視頻輸入，通過視頻流來獲得監控場景所保存的信息，如目標位置及尺寸、運動軌跡、目標類型等;用戶在客戶端設置報警規則，事件檢測模塊判斷是否有規定事件發生，若有事件發生則產生報警信號;當有報警發生時，報警處理模塊抓拍當前視頻的無損圖像，并且更新索引文件，無損圖像及索引文件被發送到客戶端，同時將無損報警圖像保存到磁盤。

智能監控系統能實現適應多樣化環境，相應有多種設備，如有放置在前端的智能攝像機、智能分析盒，智能DVR/NVR，也有放置于監控中心的智能服務器等，可根據實際情況靈活選用。

常見的智能視頻分析功能，主要有以下幾點：

1）拌線檢測

自動檢測從左到右或者從右到左方式穿越給定警戒線的行為。

2）穿越圍欄檢測

自動檢測從內向外或從外向內翻越圍欄警戒線的行為。

3）區域入侵檢測

進入離開區域檢測：自動檢測人或者車輛，進入或者離開指定的警戒區域的行為。

4）區域內檢測

當警戒區域內給定類型（人，車，物）的目標個數超過范圍的時候報警，并且顯示當前區域內的目標個數。

5）徘徊/滯留檢測

檢測人員在目標警戒區域內徘徊（在警戒區域中停留時間超過設定時間，并且存在運動）或者滯留（在警戒區域中停留時間超過設定時間，并且無運動）

結束語

隨著安防技術日新月異，傳統視頻監控技術根本無法適應監控系統的變化所需，加上當前已經在逐步加大了利用視頻智能分析技術，將傳統被動的視頻監控變為主動監控，在某種程度上真正實現“人防+物防+技防”三防合一。本文結合筆者參與的項目對校園監控系統進行設計，經過項目實施后運行反饋，該系統滿足設計中最初的需求，能夠滿足監控所達到的性能和功能。

參考文獻

[1]陳華智.校園監控系統設計及智能化發展趨勢[J].中國安防，2008（8）：54 -57.

[2]劉曉薇，萬佩真.校園智能化監控系統的開發與設計[J].南昌高專學報，2007，22（1）：94-97.