文/劉會(huì)誠(chéng)

高校數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

文/劉會(huì)誠(chéng)

近年來(lái)，學(xué)校綜合治理面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如何加強(qiáng)校園的安全防范管理，成為了學(xué)校管理者重點(diǎn)考慮的問題。因此，數(shù)字化校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用，為校園的安全防范管理帶來(lái)了完善的解決辦法。

項(xiàng)目概況

根據(jù)對(duì)某高校安全穩(wěn)定工作的要求，結(jié)合實(shí)際情況，將整個(gè)校區(qū)分成公共區(qū)域監(jiān)控部分（含校門口、主干道、主要道路交叉口、重點(diǎn)部位、停車場(chǎng)、體育場(chǎng)等、本部教師公寓、東區(qū)教師公寓）、本部學(xué)生公寓、當(dāng)代學(xué)生公寓（暫時(shí)設(shè)置較少的點(diǎn)位，后期可根據(jù)實(shí)際情況擴(kuò)展）。

公共區(qū)域定點(diǎn)196個(gè)，采用高清標(biāo)清相結(jié)合的方式，定點(diǎn)選用高清/標(biāo)清IP攝像機(jī)，其中高清定點(diǎn)攝像機(jī)為130個(gè)，標(biāo)清IP攝像機(jī)為38個(gè)，高清球型攝像機(jī)設(shè)計(jì)28個(gè)。本部學(xué)生公寓出入口定點(diǎn)監(jiān)控66個(gè)，全部采用高清半球攝像機(jī)、樓梯道定點(diǎn)監(jiān)控108個(gè)，全部采用標(biāo)清IP半球型攝像機(jī)，外圍車棚內(nèi)新增10臺(tái)IP標(biāo)清攝像機(jī)，樓棟之間新增8臺(tái)IP高清球機(jī)。共202個(gè)監(jiān)控點(diǎn)。當(dāng)代學(xué)生公寓在出入口設(shè)置58臺(tái)高清IP攝像機(jī)，全部采用高清半球攝像機(jī)，室外設(shè)置3臺(tái)IP高清球型攝像機(jī)，共61個(gè)監(jiān)控點(diǎn)。

整個(gè)項(xiàng)目規(guī)模較大，新建的所有監(jiān)控點(diǎn)位采用IP數(shù)字?jǐn)z像機(jī)，原有的模擬攝像機(jī)通過(guò)編碼設(shè)備接入現(xiàn)有的系統(tǒng)，系統(tǒng)采用集中存儲(chǔ)方式，為了保證數(shù)據(jù)的安全，所有信號(hào)集中存儲(chǔ)在總控中心，分控中心直接根據(jù)需要調(diào)看和調(diào)取本轄區(qū)的實(shí)時(shí)圖像或者錄像資料。

圖1 高校網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)本校園的具體情況，結(jié)合實(shí)際需求，本項(xiàng)目主要涉及到原有舊系統(tǒng)接入改造、學(xué)生公寓區(qū)域監(jiān)控、公共區(qū)域監(jiān)控和監(jiān)控中心的建設(shè)。整體拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

舊系統(tǒng)改造

本校區(qū)原有監(jiān)控系統(tǒng)100多路，通過(guò)DVR存儲(chǔ)，（虛擬）矩陣顯示輸出，新建的系統(tǒng)需要融入原有系統(tǒng)，可以將原有系統(tǒng)的DVR設(shè)備或編碼器設(shè)備直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到新建的監(jiān)控中心，新建系統(tǒng)可以兼容原有多個(gè)不同種類的DVR或編碼設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)新老系統(tǒng)的完整對(duì)接。

學(xué)生宿舍區(qū)域監(jiān)控

學(xué)生宿舍分為本部學(xué)生公寓和當(dāng)代學(xué)生公寓兩部分，為了保證宿舍區(qū)的安全，建議在本部學(xué)生宿舍和當(dāng)代學(xué)生公寓分別建立一個(gè)小型的監(jiān)控分中心，每個(gè)分中心可以看見本轄區(qū)的所有圖像，對(duì)本轄區(qū)的圖像資源可以根據(jù)需要進(jìn)行錄像的檢索回放等，但無(wú)法訪問公共區(qū)域或非管轄區(qū)域的圖像。本部學(xué)生公寓由于點(diǎn)位比較多，有174個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，建議采用12+1的電視墻模式，其中1中間一臺(tái)采用40寸高清液晶監(jiān)視器，旁邊采用12臺(tái)22寸的液晶監(jiān)視器；當(dāng)代學(xué)生公寓只有51個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，建議采用6+1的電視墻模式，其中其中1中間一臺(tái)采用40寸高清液晶監(jiān)視器，旁邊采用6臺(tái)22寸的液晶監(jiān)視器。

監(jiān)控中心

監(jiān)控中心具有完全的權(quán)限，能夠看見整個(gè)校園內(nèi)的任何一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的圖像，并且根據(jù)權(quán)限可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)資源進(jìn)行錄像檢索、PTZ控制等。所有數(shù)據(jù)在監(jiān)控中心進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)和管理。通過(guò)電視墻可以調(diào)用每個(gè)不同監(jiān)控點(diǎn)的圖像。監(jiān)控中心計(jì)劃采用中間3×3的液晶大屏拼接屏，兩邊分別采用6臺(tái)32寸的液晶監(jiān)視器。從而滿足整個(gè)校園的圖像顯示需求。

前端系統(tǒng)設(shè)計(jì)

公共區(qū)域

對(duì)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(diǎn)和動(dòng)點(diǎn)相結(jié)合的方式，定點(diǎn)主要用來(lái)看清楚進(jìn)、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(hào)和人的面部特征。動(dòng)點(diǎn)主要用來(lái)負(fù)責(zé)整個(gè)大門的周圍情況，并在上下班高峰期負(fù)責(zé)整個(gè)大門覆蓋區(qū)域的全方位掃描。當(dāng)有異常情況發(fā)生時(shí)，第一時(shí)間鎖定目標(biāo)并進(jìn)行定格。

對(duì)于校園主干道、教師公寓、教學(xué)樓等重點(diǎn)建筑物的入口可采用高清定點(diǎn)槍機(jī)，主要是觀察進(jìn)入該建筑物的人流、車輛的特征，高清定點(diǎn)攝像機(jī)配合適當(dāng)?shù)母咔彗R頭完全可以鎖定進(jìn)出該建筑物的目標(biāo)。

在主要道路交叉口、重點(diǎn)建筑物、體育場(chǎng)制高點(diǎn)等位置可適當(dāng)增加高清球型攝像機(jī)作為對(duì)定點(diǎn)的補(bǔ)充，同時(shí)可以進(jìn)行大范圍的掃描，將整個(gè)周邊情況看得一清二楚。

學(xué)生宿舍

學(xué)生宿舍主要學(xué)生宿舍的樓棟分布情況，分別對(duì)每個(gè)單元的出口、入口、一層樓梯間三個(gè)位置進(jìn)行監(jiān)視，每個(gè)學(xué)生進(jìn)入、離開和上樓梯的整個(gè)全過(guò)程需要監(jiān)視清楚，并能通過(guò)視頻圖像識(shí)別該學(xué)生的面部特征，如有必要可以將該高清視頻源作為后臺(tái)人臉識(shí)別應(yīng)用的擴(kuò)展。

每棟學(xué)生宿舍走廊不設(shè)置監(jiān)控點(diǎn)。所有監(jiān)控點(diǎn)全部采用定點(diǎn)方式，其中出入口采用定點(diǎn)高清監(jiān)控，對(duì)于樓梯道采用標(biāo)清數(shù)字監(jiān)控。

宿舍外區(qū)

學(xué)生宿舍外的自行車棚根據(jù)需要適當(dāng)標(biāo)清IP攝像機(jī)，對(duì)自行車棚實(shí)行24小時(shí)監(jiān)控、宿舍樓間的空曠公共位置設(shè)置根據(jù)需要設(shè)置IP球型攝像機(jī)，對(duì)整個(gè)宿舍區(qū)進(jìn)行大范圍的監(jiān)控，以便及時(shí)動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)整個(gè)宿舍區(qū)的情況。

傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

前端接入考慮

公共區(qū)域部分。公共區(qū)域部分，總共有8個(gè)光纖匯聚點(diǎn)，其中東教師公寓部分有2個(gè)光纖匯聚點(diǎn)，其它部分有6個(gè)光纖匯聚點(diǎn)，前端攝像機(jī)直接以8個(gè)光纖匯聚點(diǎn)作為接入點(diǎn)，將前端攝像機(jī)直接通過(guò)光纖收發(fā)器或者是UTP五類線直接連接到附近的匯聚點(diǎn)，所有匯聚點(diǎn)通過(guò)光纜連接到監(jiān)控中心。

學(xué)生宿舍區(qū)部分傳輸設(shè)計(jì)。學(xué)生宿舍區(qū)分成本部學(xué)生公寓和當(dāng)代學(xué)生公寓兩部分，學(xué)生公寓根據(jù)樓棟的分布情況，在每個(gè)單元設(shè)置一臺(tái)8口/16口交換機(jī)，將本單元內(nèi)的攝像機(jī)直接接入到交換機(jī)，所有交換機(jī)和學(xué)生公寓的匯聚點(diǎn)交換層進(jìn)行連接，目前本部學(xué)生宿舍有8個(gè)光纖匯聚點(diǎn)，當(dāng)代學(xué)生宿舍的光纖匯聚點(diǎn)待定。

舊中心改造傳輸設(shè)計(jì)。舊中心總共有150個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，所有原有監(jiān)控中心的DVR直接接入到交換設(shè)備，由本地交換設(shè)備千兆接入到監(jiān)控中心，對(duì)于分散在前端的DVR設(shè)備，直接就近接入到附近的光纖匯聚點(diǎn)，然后統(tǒng)一接入到中心機(jī)房。

傳輸帶寬的設(shè)計(jì)

考慮到網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際利用率，設(shè)定網(wǎng)絡(luò)實(shí)際利用率為40%，標(biāo)清監(jiān)控點(diǎn)按照2Mbit/s計(jì)算，高清監(jiān)控點(diǎn)按照4Mbit/s計(jì)算，傳輸帶寬必須滿足能夠?qū)崟r(shí)傳輸?shù)男Ч?。圖2為傳輸寬帶設(shè)計(jì)圖。

存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為保證數(shù)據(jù)的安全，所有數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)在監(jiān)控中心，包含原有舊中心的信號(hào)，按照一個(gè)月的存儲(chǔ)。其中高清信號(hào)按照4Mbit/s，標(biāo)清按照2Mbit/S計(jì)算。

存儲(chǔ)容量的計(jì)算

本項(xiàng)目總共有高清信號(hào)293路；標(biāo)清信號(hào)156路

高清一個(gè)月存儲(chǔ)：293×4×3600×24×30/8 =379.72T

標(biāo)清一個(gè)月存儲(chǔ)：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(shí)際空間損耗和磁盤陣列的實(shí)際配比，按照20%的冗余考慮。實(shí)際滿足一個(gè)月的存儲(chǔ)容量為：480×1.2=576T，需要的2T容量的硬盤數(shù)量為：576/2T=288塊。

圖2 傳輸寬帶系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖

圖3 監(jiān)控中心轉(zhuǎn)發(fā)流寬帶設(shè)計(jì)圖

存儲(chǔ)磁盤柜的選型及計(jì)算

存儲(chǔ)設(shè)備采用AnyVision標(biāo)準(zhǔn)的IP-SAN存儲(chǔ)設(shè)備，支持標(biāo)準(zhǔn)的iSCSI協(xié)議。為了保證穩(wěn)定性建議采用一個(gè)主柜AV-SAN3016I帶三個(gè)擴(kuò)展柜AVSAN3016J的方式，一套主存儲(chǔ)系統(tǒng)帶三個(gè)擴(kuò)展柜可以支持64塊硬盤的穩(wěn)定存儲(chǔ)。滿足存儲(chǔ)的需求，總共需要：288/64=4.5，取5個(gè)主柜，擴(kuò)展柜需要15套。

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器的設(shè)計(jì)

前端所有視頻流進(jìn)入存儲(chǔ)服務(wù)器后，由存儲(chǔ)服務(wù)器直接將視頻流寫入IP-SAN，電視墻服務(wù)器負(fù)責(zé)從轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器取視頻流，將相應(yīng)的視頻流轉(zhuǎn)發(fā)到需要的位置如電視墻、客戶端、分控中心等等。

監(jiān)控中心轉(zhuǎn)發(fā)流帶寬的考慮

監(jiān)控中心是系統(tǒng)的核心，所有的電視墻信號(hào)、客戶端信號(hào)、分控中心信號(hào)統(tǒng)一從監(jiān)控中心調(diào)用。監(jiān)控中心的信號(hào)直接轉(zhuǎn)發(fā)到電視墻，按照每路信號(hào)同時(shí)上墻（包含轉(zhuǎn)發(fā)到監(jiān)控中心客戶端）的最大流量計(jì)算：總共有1662Mbit/S的實(shí)際碼流。兩個(gè)分控中心的信號(hào)直接從監(jiān)控中心調(diào)用，分控中心的調(diào)用實(shí)際流量為：532+122=654Mbit/s?？紤]到局域網(wǎng)內(nèi)的用戶，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享直接訪問監(jiān)控中心圖像，目前假設(shè)有100路同時(shí)訪問，至少需要400Mbit/S流量（暫時(shí)不考慮，將來(lái)可以根據(jù)需要擴(kuò)展）。圖3為監(jiān)控中心轉(zhuǎn)發(fā)流寬帶設(shè)計(jì)圖。

本項(xiàng)目總共有百萬(wàn)高清信號(hào)293路，一路高清信號(hào)的碼流相當(dāng)于2路標(biāo)清信號(hào)的碼流，標(biāo)清信號(hào)156路，需要的視頻存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器的數(shù)量為：（293×2+156）/128=5.7臺(tái)，取六臺(tái)。6臺(tái)視頻存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器同時(shí)可以并發(fā)D1標(biāo)清視頻流6×128=768路或者同時(shí)并發(fā)高清視頻流6×64=396路，可以滿足學(xué)校的應(yīng)用，根據(jù)需要，如果轉(zhuǎn)發(fā)流不夠，可以動(dòng)態(tài)增加用于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)一體化服務(wù)器。

顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目設(shè)置兩個(gè)分控中心，其中本部學(xué)生公寓分控中心設(shè)置12+1的電視墻，當(dāng)代學(xué)生公寓設(shè)置6+1的電視墻，中間一塊選用三星40寸液晶監(jiān)視器，旁邊采用6/12臺(tái)22寸液晶監(jiān)視器。監(jiān)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(tái)三星32寸液晶監(jiān)視器。

解碼服務(wù)器設(shè)計(jì)

前端所有的信號(hào)到中心后需要通過(guò)解碼服務(wù)器解碼上墻顯示，解碼服務(wù)器采用AnyVision專用服務(wù)器AV-DVM6004D。本部學(xué)生公寓分中心需要4臺(tái)解碼服務(wù)器；當(dāng)代學(xué)生公寓需要3臺(tái)解碼服務(wù)器；監(jiān)控中心需要6臺(tái)解碼服務(wù)器。

電視墻集中管理服務(wù)器

為了更好的管理監(jiān)控中心大屏，實(shí)現(xiàn)集中管理大屏切換、電視墻集中調(diào)度和集中管理，需要配置一臺(tái)AnyVision電視墻集中管理服務(wù)器AVDVM6256B。

圖4 集成門禁報(bào)警方式連接圖

門禁/報(bào)警集成與中心管理

所有的視頻圖像統(tǒng)一到監(jiān)控中心，進(jìn)入中心存儲(chǔ)服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，同時(shí)經(jīng)過(guò)電視墻解碼服務(wù)器進(jìn)行解碼輸出顯示，所有設(shè)備的管理、注冊(cè)、報(bào)警聯(lián)動(dòng)關(guān)系、集中訪問等都通過(guò)一套集中管理服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度和指揮，該服務(wù)器采用AnyVision集中管理服務(wù)器AV-NVS6100B。

集成門禁/報(bào)警方式

學(xué)?？梢愿鶕?jù)需要將原來(lái)的重點(diǎn)機(jī)房、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等位置的報(bào)警信號(hào)和門禁信號(hào)，集成到現(xiàn)行的ANYVISON平臺(tái)中來(lái)，第三方門禁/報(bào)警主機(jī)將報(bào)警信息發(fā)送給自身的管理軟件，ANYVISION SERVER內(nèi)置的Alarm Agent模塊，時(shí)刻偵聽報(bào)警信息，一旦偵聽到報(bào)警端口發(fā)送過(guò)來(lái)的信息，系統(tǒng)立刻按照預(yù)先設(shè)置好的聯(lián)動(dòng)方式進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。圖4為集成門禁報(bào)警方式連接圖。

公共區(qū)域和學(xué)生宿舍報(bào)警應(yīng)用

公共區(qū)域內(nèi)可以設(shè)置報(bào)警點(diǎn)，在廣場(chǎng)、門口、校湖面周邊等可以設(shè)置手動(dòng)報(bào)警點(diǎn)，將報(bào)警點(diǎn)直接與附近IP攝像機(jī)的報(bào)警輸入連接，從而完成遠(yuǎn)程報(bào)警的功能，攝像機(jī)一旦接收到報(bào)警信號(hào)，自動(dòng)通知平臺(tái)并及時(shí)在中心顯示當(dāng)前報(bào)警位置和當(dāng)前報(bào)警圖像。

宿舍區(qū)，可以根據(jù)需要，在攝像機(jī)設(shè)置智能分析或報(bào)警的激活時(shí)間，當(dāng)在激活時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)可疑事件時(shí)，將自動(dòng)通知平臺(tái)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，根據(jù)需要可以通過(guò)IP攝像機(jī)的語(yǔ)音功能進(jìn)行遠(yuǎn)程喊話，起到遠(yuǎn)程威懾和預(yù)防的作用。

中心管理

AnyVision指揮中心綜合管理服務(wù)器是整個(gè)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心管理部件，統(tǒng)一管理監(jiān)控系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)視頻集中管理服務(wù)器和電視墻服務(wù)器。指揮中心綜合管理服務(wù)器提供精細(xì)完善的系統(tǒng)管理：如接入海量的前端設(shè)備并將其分組；統(tǒng)一管理多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)視頻集中管理服務(wù)器并通過(guò)健全的心跳偵測(cè)機(jī)制保障設(shè)備運(yùn)行持續(xù)性；用戶可導(dǎo)入系統(tǒng)配置，快速完成或者恢復(fù)系統(tǒng)的運(yùn)行；細(xì)致的權(quán)限管理等。

結(jié)束語(yǔ)

采用數(shù)字化的建設(shè)理念，將原有的模擬監(jiān)控系統(tǒng)、新建的數(shù)字系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)等有效的結(jié)合在一起，網(wǎng)內(nèi)授權(quán)用戶實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一管理和統(tǒng)一調(diào)度，真正做到資源有效整合利用、分散系統(tǒng)有機(jī)集成。該項(xiàng)目采用目前具有領(lǐng)先技術(shù)和穩(wěn)定性的產(chǎn)品，保證系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間物故障運(yùn)行，同時(shí)為了保證數(shù)據(jù)安全，所有數(shù)據(jù)在監(jiān)控中心集中存儲(chǔ)并采用RAID冗余機(jī)制。

整個(gè)校園建成后，使用、操作、維護(hù)簡(jiǎn)單，人性化操作界面，直觀明了，只需要經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn)就能上手并熟練應(yīng)用，隨時(shí)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