摘 要：校園監(jiān)控系統(tǒng)對高校的安全保衛(wèi)工作意義重大，在校園局域網(wǎng)普及度較高的今天，構(gòu)建一個(gè)容量大、質(zhì)量高、可靠性高、成本低、監(jiān)控方式靈活且易于擴(kuò)展的校園網(wǎng)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)成為可能。結(jié)合校園安防工作特點(diǎn)，以校園網(wǎng)資源作為后臺，通過系統(tǒng)邏輯分析、設(shè)備功能分析，設(shè)計(jì)基于校園網(wǎng)的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)總體方案，經(jīng)過設(shè)備選用，實(shí)現(xiàn)在基本設(shè)備系統(tǒng)支撐下，系統(tǒng)規(guī)?？梢愿鶕?jù)學(xué)校經(jīng)濟(jì)能力逐步擴(kuò)展的校園網(wǎng)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，滿足了校園安全防范與管理工作需要。

關(guān)鍵詞：校園網(wǎng)；數(shù)字視頻；監(jiān)控系統(tǒng)；校園安防

Digital Video Monitoring ystem Based on Campus Network

WANG Qinxue，U Yanjie，YANG Xikun

(Xi′an hiyou University，Xi′an，71006，China)

Abstract：Campus monitoring system is of great significance to security work in campus，with the higher popularity of campus LAN today，it is possible to construct a large capacity，high quality and reliability，low cost，flexible monitoring and easy expanding digital monitoring system for campus networkCombining with the characteristics of campus security work，taking campus network resources as background，making system logic analysis and equipment functional analysis，the overall program for digital monitoring system based on campus network is designed，and after equipment selection，by support of basic equipment system，the campus network digital monitoring system is realized，which scale can be successive expended according to the economic capacity of colleges and universities to meet the needs of campus security prevention and management

Keywords：campus network;digital video;monitoring system;campus security prevention

1 引 言

高校作為社會的一個(gè)重要組成部分，安全穩(wěn)定與否直接關(guān)系到社會的穩(wěn)定，校園安全防范單靠人防、物防已經(jīng)不能滿足高?？焖侔l(fā)展的需要，為了確保校園安全，提高安全防范的管理水平，必須建立校園監(jiān)控系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)正朝著視頻的數(shù)字化、監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和管理的智能化方向發(fā)展，遠(yuǎn)程異地監(jiān)控已成為可能。充分利用校園網(wǎng)資源，建立基于校園網(wǎng)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)可以大大減少建設(shè)工作量，提高系統(tǒng)使用的方便性，做到實(shí)時(shí)監(jiān)視可視區(qū)域，快速控制現(xiàn)場，減少各類案件的發(fā)生，便于管理者及時(shí)應(yīng)對、處理突發(fā)事件。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想

建立校園安全防范監(jiān)控系統(tǒng)，在滿足安全防范需要的同時(shí)，必須充分利用學(xué)校的現(xiàn)有資源，從而提高資源的利用率，降低建設(shè)成本。

21 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方向

校園面積大、治安環(huán)境錯綜復(fù)雜、為了加強(qiáng)學(xué)校安全防范整體力量，有效保護(hù)學(xué)校財(cái)產(chǎn)安全，監(jiān)控公共場合秩序，維護(hù)公共安全，必須建立一個(gè)既有利于大家生活、學(xué)習(xí)，又能夠?qū)π@安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的校園安全防范監(jiān)控系統(tǒng)。教育部校園網(wǎng)工程使得高校利用校園局域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建一個(gè)大容量、高質(zhì)量、監(jiān)控方式靈活、可靠性高和具有易于擴(kuò)展的校園網(wǎng)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)成為可能?；诰W(wǎng)絡(luò)的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)：一是能利用現(xiàn)有校園局域網(wǎng)進(jìn)行圖像的傳輸，降低系統(tǒng)建設(shè)成本；二是適合跨校區(qū)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸，在信號傳輸中，數(shù)字信號抗干擾能力強(qiáng)，不易受傳輸線路信號衰減的影響；三是便于靈活增減監(jiān)控點(diǎn)。

22 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

利用學(xué)校已有校園網(wǎng)資源，采用智能化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化等技術(shù)手段，滿足系統(tǒng)的實(shí)用性、先進(jìn)性、開放性、安全性和經(jīng)濟(jì)性的要求，真正實(shí)現(xiàn)信息共享、資源共享的科學(xué)管理目標(biāo)；以多元信息采集、傳輸、監(jiān)控、記錄、管理以及一體化集成等高新技術(shù)，構(gòu)建安全防范監(jiān)控系統(tǒng)。

23 系統(tǒng)覆蓋范圍

數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)是對校園的全方位監(jiān)控，一是對學(xué)校教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、計(jì)算機(jī)樓、體育館、圖書館、停車場、學(xué)生宿舍樓、行政樓的出入口和重點(diǎn)防火、防盜部位安裝攝像機(jī)；二是對學(xué)生經(jīng)常性集中的場所如食堂、運(yùn)動場所、廣場安裝攝像機(jī)；三是對學(xué)校主干道、各大門口和家屬區(qū)各樓出口安裝攝像機(jī)；四是對南校區(qū)大門、宿舍樓、綜合樓、主要路口安裝攝像機(jī)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案

以校園網(wǎng)資源作為監(jiān)控信息的傳送與管理平臺，將分散在校園各個(gè)建筑物的視頻監(jiān)控單元網(wǎng)絡(luò)在一起，并且利用媒體服務(wù)器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等設(shè)備對監(jiān)控單元所提供的視頻進(jìn)行管理、對監(jiān)控環(huán)境進(jìn)行跟蹤監(jiān)視?；谛@網(wǎng)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由：媒體服務(wù)器、存儲監(jiān)控?cái)?shù)字視頻信息的磁盤陣列、數(shù)字視頻管理與播放軟件、專用VLAN、視頻服務(wù)器、環(huán)境監(jiān)控點(diǎn)視頻采集系統(tǒng)、監(jiān)控中心服務(wù)器與顯示屏、報(bào)警系統(tǒng)等部分組成。其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖1。

通過環(huán)境監(jiān)控點(diǎn)攝像機(jī)獲取環(huán)境視頻信號，視頻服務(wù)器將視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號本地儲存并通過校園網(wǎng)及時(shí)傳送到設(shè)在網(wǎng)絡(luò)中心的媒體服務(wù)器，媒體服務(wù)器對數(shù)字視頻信息進(jìn)行管理，并存儲在磁盤陣列上，監(jiān)控中的監(jiān)控服務(wù)器從媒體服務(wù)器上獲取數(shù)字視頻信息并以多畫面的形式在電視屏幕或顯示器上即時(shí)播放，對需要跟蹤的監(jiān)控點(diǎn)，通過監(jiān)控服務(wù)器與該點(diǎn)視頻服務(wù)器建立直接連接，對云臺和攝像機(jī)進(jìn)行跟蹤控制和數(shù)字視頻播放。

4 系統(tǒng)功能與實(shí)現(xiàn)

基于校園網(wǎng)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)無需為監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)專門的信號傳送網(wǎng)絡(luò)，信號傳輸主要通過校園網(wǎng)，安裝運(yùn)行后，能夠在監(jiān)控中心實(shí)時(shí)顯示所有10~18個(gè)環(huán)境監(jiān)控點(diǎn)場景的視頻，監(jiān)視效果完全能滿足要求。同時(shí)在監(jiān)控中心通過發(fā)出指令控制前端設(shè)備，使得安裝在室外的一體化高速智能球攝像機(jī)，可任意迅速定位及連續(xù)追蹤掃描，實(shí)現(xiàn)真正意義上的全方位、無盲點(diǎn)監(jiān)視。系統(tǒng)在對目標(biāo)范圍實(shí)時(shí)監(jiān)控的同時(shí)，可對圖像進(jìn)行數(shù)字化壓縮及前后端混合式存儲；如果需要還可以根據(jù)報(bào)警信號的發(fā)生自動的實(shí)時(shí)記錄現(xiàn)場情況，事后可從系統(tǒng)數(shù)據(jù)中查詢相應(yīng)的資料?？缧^(qū)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，擁有訪問權(quán)限的用戶可以通過校園網(wǎng)，在本地安裝了監(jiān)控軟件的計(jì)算機(jī)上，觀看所管轄防區(qū)的監(jiān)控畫面并進(jìn)行控制。監(jiān)控系統(tǒng)擴(kuò)展僅需增加云臺、攝像頭和視頻服務(wù)器，無需對整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行更換或擴(kuò)展。在日常維護(hù)和使用校園網(wǎng)數(shù)字安防監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，一旦出現(xiàn)問題，用戶只需對局部進(jìn)行更換或者維修，能保證長期不間斷使用。

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)從校園實(shí)際出發(fā)，采用成熟、先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，較好地滿足了校園安全防范、安全管理中的宏觀動態(tài)監(jiān)控、微觀取證等工作需求，通過校園網(wǎng)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以保障學(xué)校財(cái)產(chǎn)、師生的人身安全以及家庭財(cái)產(chǎn)安全不受侵犯，同時(shí)也將校園人防、物防、技防有機(jī)結(jié)合形成立體式的防控體系，使學(xué)校的高效管理和安全保衛(wèi)工作上新臺階。

41 網(wǎng)管中心設(shè)計(jì)

網(wǎng)管中心設(shè)于學(xué)校信息中心內(nèi)。網(wǎng)管中心增加媒體服務(wù)器、磁盤陣列和網(wǎng)絡(luò)視頻管理軟件。媒體服務(wù)器占用1U機(jī)架和1個(gè)主交換機(jī)1 000 Mb/s端口；磁盤陣列占用4U機(jī)架，安裝10塊146 GB硬盤，提供1 460 GB硬盤空間；媒體服務(wù)器采用IBMx336；磁盤陣列選擇IBM EP400，它采用UItra320CI技術(shù)，擁有14個(gè)超簿DD槽位，可以容納最大2TB的存儲量，為了提高可靠性， EXP400支持DD和自身風(fēng)扇的PFA（預(yù)測性故障分析）；EXP400有內(nèi)置的LED指示器，能夠預(yù)先對故障、溫度超標(biāo)和其他異常發(fā)出警告。

媒體服務(wù)器連接到1 000 Mb/s校園局域網(wǎng)主交換機(jī)的端口上，可充分利用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)帶寬，以保證多路高清晰（D1格式）數(shù)字視頻圖像的并發(fā)傳輸，需占用1個(gè)主交換機(jī)端口。磁盤陣列通過CI接口與媒體服務(wù)器相連，為多路實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)存儲提供便捷條件，可提供1 460 GB的存儲空間；視頻瀏覽方式采用D1模式，分辨率704×76，視頻圖像存儲采用MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)，每小時(shí)每路視頻須保存200 MB的數(shù)據(jù)，為了節(jié)省存儲空間，可采用移動偵測方式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，剔除靜止畫面。

42 監(jiān)控中心設(shè)計(jì)

監(jiān)控中心與網(wǎng)管中心分離，通過校園網(wǎng)與信息中心的主交換機(jī)交換數(shù)據(jù)。采用D1視頻模式，分辨率704×76，畫面分割通過媒體服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，一路視頻圖像占有12 kb/s左右的數(shù)據(jù)寬帶，為保證多路路高清晰數(shù)字視頻圖的實(shí)時(shí)性，通過1 000 Mb/s帶寬的光纜直接接入網(wǎng)絡(luò)住交換機(jī)。監(jiān)控中心安裝有2塊42英寸等離子顯示屏，分別由2臺IBM＠server206系列8482管理，每屏進(jìn)行9畫面分割顯示最多可以同時(shí)顯示18個(gè)環(huán)境監(jiān)控點(diǎn)的視頻圖像。另設(shè)管理電腦一臺，可單獨(dú)顯示、跟蹤一路視頻監(jiān)控圖像。

43 網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)計(jì)

寬帶接入，監(jiān)控視頻圖像可通過校園網(wǎng)在各個(gè)樓宇設(shè)置的交換機(jī)接入，由于是單路視頻，有12 kb/s的數(shù)據(jù)帶寬夠用了。為保證信號質(zhì)量，視頻服務(wù)器安裝在就近的樓層配線房。路端環(huán)境監(jiān)控點(diǎn)監(jiān)控球的模擬視頻信號，經(jīng)視頻服務(wù)器調(diào)制成MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻流。通過樓層交換機(jī)接入校園網(wǎng)，通過校園內(nèi)區(qū)域交換機(jī)與主交換機(jī)相連，占用交換機(jī)的1個(gè)端口。媒體服務(wù)器占用一個(gè)1 000 Mb/s端口和主交換機(jī)下相連，監(jiān)控中心交換機(jī)通過光纜和主交換機(jī)相連，以保證監(jiān)控信號的實(shí)時(shí)性。為保證系統(tǒng)的健壯性，所有監(jiān)控設(shè)備劃分在一個(gè)專用的VLAN內(nèi)。

無線接入，在校園內(nèi)出現(xiàn)樓房或布控點(diǎn)無樓層交換機(jī)時(shí)，則監(jiān)控?cái)?shù)字視頻流通過BreezeNE無線網(wǎng)接入校園網(wǎng)?？蛻舳司W(wǎng)橋定向接入基站，基站全向收發(fā)客戶端網(wǎng)橋的信息，空間通信速率達(dá)11 Mb/s。每臺基站可同時(shí)與3臺客戶端網(wǎng)橋?qū)?，?shí)現(xiàn)Full D1模式的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像傳輸?；景惭b點(diǎn)選擇與客戶端網(wǎng)橋相互可視。天線安裝于建筑物頂端，方向?qū)?zhǔn)基站網(wǎng)橋。防雷借用建筑防雷設(shè)施，如高度不夠，則在防雷網(wǎng)上焊接避雷針?？蛻舳司W(wǎng)橋采用奧維通U-6-BD，空間通信速率達(dá)11 Mb/s，傳送距離可達(dá)10 km。基站網(wǎng)橋采用奧維通AU-120-VL，可同時(shí)接收3路客戶端網(wǎng)橋發(fā)來的Full D1模式的實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像信息。室內(nèi)單元提供電源和數(shù)據(jù)到室外單元帶有接口和遠(yuǎn)端射頻子系統(tǒng)，這種設(shè)計(jì)可減少使用昂貴的射頻電纜，并使網(wǎng)橋可使用距離更長，F(xiàn)CC標(biāo)準(zhǔn)可超過2 m，EI可達(dá)成10 km。在室內(nèi)單元和室外單元間的電纜可達(dá)90 m，在實(shí)際應(yīng)用中，最長可將87 km兩端的校園連接起來。

44 數(shù)字監(jiān)控設(shè)計(jì)

模擬視頻信號的采集，視頻信號的采集設(shè)備是監(jiān)控系統(tǒng)的前沿部分，是整個(gè)系統(tǒng)的“眼睛”，它將監(jiān)視的內(nèi)容變?yōu)橐曨l信號，傳送到就近的視頻服務(wù)器上，攝像部分的好壞及它產(chǎn)生的圖像信號質(zhì)量將影響整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量。前端設(shè)備室外安裝采用一體化高速智能球形彩色攝像機(jī)，其配置了自帶變焦鏡頭的高性能數(shù)字信號處理（DP）攝像機(jī)，內(nèi)置云臺和數(shù)字解碼器，可任意迅速定位及連續(xù)追蹤掃描，有效獲取監(jiān)視現(xiàn)場圖像，強(qiáng)光保護(hù)，自動翻轉(zhuǎn)使球體至底部時(shí)進(jìn)行180°旋轉(zhuǎn)，可兼容AD，Philips，Vicon，DM等通訊協(xié)議，可設(shè)置64個(gè)預(yù)置位，每個(gè)預(yù)置位帶有20個(gè)字符標(biāo)志，內(nèi)置高清晰彩色22倍光學(xué)變焦，8倍電子變焦鏡頭攝像機(jī)，0 s快門速度，7個(gè)報(bào)警輸入，內(nèi)部具有浪涌保護(hù)和雷電保護(hù)，變速旋轉(zhuǎn)水平MAX：20°/s，垂直MAX：100°/s，自帶移動探測功能；室內(nèi)安裝固定槍式攝像機(jī)，安裝地點(diǎn)位于大樓入口處，主要監(jiān)控人員進(jìn)出大門的情況，在光線不理想的情況下彩色黑白自動轉(zhuǎn)換，以達(dá)到較好的采集效果，采用有防水外殼，防暴設(shè)計(jì)， 480線/420線可選，01Lux，1/3″ ONY CCD，配置3~8 mm自動光圈手動變焦鏡頭，電源：DC12 V。

視頻信號的數(shù)字化，現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備，各類模擬攝像機(jī)采集的模擬視頻信號，數(shù)字轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)過視頻服務(wù)器12 h循環(huán)存儲和及時(shí)按照D1模式轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻流接入以太網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至后端媒體服務(wù)器和監(jiān)控中心。在監(jiān)控中心安裝有解碼服務(wù)器，將數(shù)字信號還原為模擬視頻信號并按序輪切到監(jiān)控中心的顯示器上。并且視頻服務(wù)器，后端媒體服務(wù)器雙重保存數(shù)字視頻信號，以防網(wǎng)絡(luò)不通造成監(jiān)控信息的丟失。

4 視頻播放與監(jiān)控軟件

網(wǎng)絡(luò)視頻管理軟件安裝于媒體服務(wù)器上，負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)中所有的視頻服務(wù)器，主要完成設(shè)備管理、設(shè)置網(wǎng)絡(luò)和視頻、設(shè)置PZ、錄像設(shè)置、錄像空間管理、錄像文件播放功能、定義云臺控制協(xié)議功能、視頻丟失報(bào)警與報(bào)警處理功能、建立日志和提供數(shù)據(jù)存儲、瀏覽、畫面分割等工作；視頻服務(wù)器具有IE瀏覽功能，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控軟件安裝在監(jiān)控中心的監(jiān)控服務(wù)器或授權(quán)用戶的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)校園環(huán)境全部監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提供實(shí)時(shí)圖像播放、環(huán)境監(jiān)控?cái)z像機(jī)控制、圖像抓拍等功能；攝像機(jī)控制采用圖形化控制界面，利用鼠標(biāo)控制云臺、燈光、攝像頭動作。

結(jié) 語

校園網(wǎng)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)適宜于校園安全監(jiān)控使用，具有建設(shè)成本相對低廉、使用方便、擴(kuò)展靈活等的優(yōu)點(diǎn)；但該系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)的依賴度很高，所以校園網(wǎng)必須是一個(gè)健壯的網(wǎng)絡(luò)。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］鐘玉琢多媒體技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用［M］北京：清華大學(xué)出版社，2000

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作者簡介 王勤學(xué) 1963年出生，西安石油大學(xué)高級工程師。

胡艷杰 1970年出生，西安石油大學(xué)工程師。

楊西坤 1968年出生，西安石油大學(xué)工程師