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跨地区联网监控报警系统解决方案

资讯频道文章B

    本文结合数家已经能够提供跨地区联网解决方案的产品资料并结合第三代安防产品的发展趋势,就目前讨论比较多的IP 网络数字矩阵的组成、部分关键技术和主要功能进行了简单的介绍和描述,并对正在规划要实现跨地区联网监控报警的单位提出了一些建议。

一、系统概述
    随着我国信息化进程的加快,大型的和跨地区的远程视频、报警监控联网集控管理需求正在急剧增长,视频及报警的异地联网统一管理已经成为一种重要的管理手段。以模拟技术为特征的第一代安防系统已经远远不能满足跨地区、远距离传输要求,同时以数字硬盘录像机为代表的第二代安防系统对于网络监控也无能为力;因此以网络为依托,以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心,以智能实用的图像分析为特色的第三代安防系统对解决跨地区的联网报警有着显著的优势和广阔的发展前景。

    第三代安防系统进入了全数字时代,视频从前端图像采集设备输出时即为数字信号,并以网络为传输媒介,基于国际通用的TCP/IP协议,采用流媒体技术实现视频在网上的多路复用传输,并通过设在网上的网络 IP数字矩阵控制主机来实现对整个监控系统的指挥、调度、存贮、授权控制等功能。此外报警、门禁、巡更等前端设备输出的数字信号也可由多网合一的方式通过网络复用进行传输,并在同一平台上进行管理与控制,完全可以满足银行、码头、交通、证券、集团企业等行业分支机构存在的二级或三级地理区域跨地区联网管理,实现分布存储、集中管理和控制的要求,并能实现类似于自助银行、ATM机、金库、仓库等功能区域的无人值守功能,实现跨地区联网监控报警。

    根据现实条件,对具备联网条件的分支机构实现视频图像、音频监听及报警联网,实现异地守库和远程监控功能;对现在不具备联网条件的分支机构在条件成熟的情况下,对其现有的设备及网络进行改造,通过网络IP数字矩阵实现所有分支机构的监控及报警的大联网;系统构成后,形成这样一个格局:在各二级地理区域的分支机构设立一个流媒体数码网络智能平台用于管理本分支机构管辖的各个下级分支机构所有现场的数字监控主机、总部可以设立一个总视频安防监控中心用于管理所有具备联网条件网点现场的所有数字监控主机,实现异地守库及跨地区远程监控报警系统联动。

二、系统构成
    跨地区联网监控报警系统由分支机构前端数字监控主机、网络传输通道、中心网络IP网络数字矩阵和集群管理软件等三大部分组成。

1、前端数字监控主机
    与摄像机、报警等前端设备进行物理或总线连接,除能独立完成数字硬盘录像机的全部功能外,还能提供视频远程服务、发送和接收中心数字IP数字矩阵和管理软件的各种指令等多种功能。

2、网络传输通道
    可利用各种透明IP网络进行传输视频、报警及控制信号;根据传输数据的数据量大小、质量要求来选择不同的带宽网络及传输方式。

3、中心网络IP网络数字矩阵和集群管理软件
    网络IP网络数字矩阵和集群管理软件的功能是用来管理、控制与中心联网的所有前端数字监控主机,完成前端监控设备的控制和监视功能,以及完成前端数字监控主机的参数设定功能,在监控中心还可很方便地任意检索回放现场硬盘录像数字主机内任意一路图像的历史记录;并可以矩阵切换的方式在屏幕墙上显示前端任何一路摄像机的图像;作为一个完整的安防监控管理中心,系统可完成联网报警警卫中心的功能,系统能够自动记录接收到的报警信息并进行管理,在收到报警信息的同时弹出现场电子地图以及发出声音提示,并在设定的监视器上切换出报警点相关联的现场图像,以便在中心控制室确认现场报警的真实性,在报警信息处理结束后系统会自动生成报警历史记录,系统支持报警历史记录的各种条件查询。并根据实际需要建立多级联网监控报警中心。[nextpage]

三、分支机构前端数字监控主机部分
    和所有的数字硬盘录像主机一样,我们要求前端的硬盘录像主机具有极高的系统稳定性,系统工作的稳定性是衡量数字硬盘录像主机最关键的指标;采用最新H.264或MPEG4优化压缩算法与纯硬件压缩技术,在极低的码流下即可储存高质量动态图像, 视频处理全部在压缩卡上完成,压缩图像无需CPU干预,不占系统资源,加上独有多种内存监控与防死机技术,可确保产品长期稳定运行;系统内置监控单元作为系统软件工作的看门狗,当系统工作后,两者之间始终处于通讯状态,若因非正常因素(如擅自退出程序、非法操作、死机等)停止工作30秒钟,监控单元强行将主机复位重起,并自动进入复位前运行状态继续运行。

    系统内置云镜控制系统,以完成各种解码器与快球的控制。

    系统内置了一套完善的安防集成软件,可外接I/O报警设备或集成总线制主机构成完整的报警系统,外部报警支持手动和按时段自动撤布防等形式,系统支持报警生成记录、报警信息显示、报警声光提示、报警联动录像、报警切换调出单画面、报警调用快球预置位、报警切换矩阵监视器输出画面、报警弹出电子地图、报警信息与图像网络客户端上传、报警联动打开外部灯光等一系列复杂联动动作。

    报警录像具有提前预录功能。在报警发生时(图像动态侦测或外部报警)系统不仅能对报警发生后一段时间的现场情况进行录像,还能将报警发生前一段时间的报警现场图像记录下来,预录时间10秒到3分钟(180秒)可调,确保报警现场录像资料的完整性。

    系统网络分控提供专用客户端软件和IE浏览器直接调看两种方式,网络传送可选择先进的组播(又称多播,即Multicast)、UDP和TCP/IP传输形式,以适合不同结构的网络传输。系统具有权限明确的登陆用户分级管理机制,软件界面采用树形结构的摄像机名称列表方式以及电子地图方式,调看图像极其方便灵活。

    网络客户端支持矩阵切换调看模式,仅需通过数字硬盘录像主机一个输入通道(即一个矩阵监视器输出通道)即可切换调看矩阵所有输入网点摄像机图像(仅需点击摄像机名称列表图标即可)。网络客户端支持前端任意分控点报警信息自动上传功能,客户端在获得前端报警信息后自动连接报警现场摄像机图像。

    网络客户端支持前端数字硬盘录像主机录像资料的检索与回放,只要客户端具备权限即可像本地操作一样检索回放网络内任意前端主机的录像资料。分支机构和总部的领导还可通过自己办公室内的电脑,利用网络对下属的各个分支机构的监控图像进行任意调看,实现对下属机构的远程管理与监督功能。

    系统采用软硬件分离设计,对于原来已经搭建数字硬盘录像主机的分支机构,对于符合H.264或MPEG4的音视频板卡只需要升级软件版本即可,硬件平台采用增加/替换相应板卡的方法进行升级或维护,经济可靠。

    我们在大联网的前期特别是总体规划、分步实施的项目,应规范各个提供设备厂家使用的图像压缩卡和软件功能,原因是虽然各个数字监控生产厂家都声称自己的数字硬盘录像主机是符合国家安防生产标准的,通过国家法定检测机构规定项目的技术检测,但在实际生产过程中存在使用图像压缩板卡和软件功能各自又有自己的特色,存在不统一的缺陷,避免重复投资或者由于解决兼容问题造成大量的设备投资不能再使用,造成很大的浪费。 

四、网络通道部分
    要实现各个分支机构与中心的视频和报警系统的大联网功能,必须依靠本单位现有的数据通讯网络平台或为该系统新建一个专用网络平台。

    根据IP网络的特性,该系统的网络传输建立在各种网络通道上,包括:国际互联网等广域网;海关、电力、银行等的行业网,以行业系统组网而自成系统,进行跨地区的系统联网;高校校园、码头、油田、大型企业构成城域网,以地理区域组网一般跨地区联网;企业内部、建筑物内部局域网,以建筑物内部或小地理区域组网等。

    众所周知,我们在网络上传输的是音视频和控制信号,对于网络的带宽有着一定的要求。图像数据的传输能力取决于压缩方式、带宽和传输方式。[nextpage]

    MPEG1的图像压缩方式,存贮和传输的数据量较大,这既增加了硬盘成本,也提高了对网络带宽的要求。按目前每个分支机构同时上传四路实时图像的情况,每个网点需租用一条10M带宽的城域网链路,其应用范围和可能性比较小,我们在此暂不考虑,主要考虑MPEG4和H.264的压缩方式、带宽和传输方式。

    从上表列出的MPEG-4和H.264压缩算法对网络传输能力的要求分析可以看出:联网数字监控系统网络的传输带宽为128K-500K/路(根据图像的效果和画面变化大小而不同,该带宽包括监听语音和控制信号在内)。

    在城域网、行业网内、局域网内,通过网内分配给每个监控前端的IP地址,使网上用户直接访问这个前端在网上注册的IP地址即可实现对这个前端的远程监控。

    对于广域网用户,需要申请2-10M左右的网络带宽。但我们同时注意到:由于每个前端数字监控主机的IP地址是“电信”动态分配的,因此监控者无法正确掌握所监控对象的IP地址,为此除中心部分采用申请固定IP地址外,分支机构需采用支持DDNS的智能VPN宽带路由器把每次“电信”分配的动态IP地址的相对固定,以使监控者只记住一个固定的地址即可对这个前端进行访问,并提供QoS质量保证,保证图像质量的稳定性和连续性。

    对于某些租用电信运营商专用线路的单位,从保证系统的经济性和保护用户的投资考虑,在保证系统需求的前提下,尽量节约开支,降低运营成本,如果考虑一路上传到监控中心,一路从监控中心下巡到各个网点,考虑1024K以上的PVC永久虚电路或VPN通道。

    虽然很多数字监控生产厂家能够提供低带宽下的网络图像传输,但往往是牺牲了质量来保住图像的连续性,或者牺牲了连续性来保住了图像质量,满足不了作为跨地区联网应用的有力支持而作为摆设,不能从根本上解决问题,建议不具备联网通讯带宽条件的分支机构暂时不联网。

监控中心部分及实现功能
    1、监控中心建立流媒体数码网络智能平台,监控中心主要由网络化IP 数字矩阵切换控制系统、集群控制管理软件和屏幕墙构成。

    IP网络数字矩阵一般是由一套硬盘录像数字主机以及集群控制管理软件共同使用的网络化数字矩阵切换控制系统。它通过TCP/IP网络接收数字视频数据包,通过内置多媒体软件控制硬件解压卡将网络视频数据解码还原到监控屏幕墙的监视器上输出显示。

    IP网络数字矩阵系统基于计算机网络通信技术和先进的视频流媒体压缩编解码技术,通过灵活、直观、简便的人性化多媒体视窗软件控制平台,模拟了传统模拟矩阵的所有功能,例如通过中文名称列表方式或电子地图图标方式手动在任意监视器上调看系统中任一个摄像机图像,或将网络中任意若干个摄像机编组成若干个切换序列,在任一个监视器上调用任一个序列进行自动切换显示,或在多个监视器一次性同时调看任一个编组序列的所有摄像机图像,也可将多个编组序列同时在多个监视器上进行群组的自动切换显示,在调看图像的同时可控制前端云台、镜头进行各种动作。

    不仅如此,IP网络数字视频矩阵系统还可方便地与前端硬盘录像数字主机联网集成报警系统功能,构成一个完善的网络化综合安防系统。系统可通过网络接收前端数字主机的报警信息并将报警现场图像自动连接显示在指定的监视器上等。

    系统支持N台IP网络数字矩阵堆叠使用,构成N x 16个监视器输出的屏幕墙,并可由网络集群控制软件集中设置与统一控制管理,满足特大型分布式网络监控系统的要求。

2、系统实现功能(以英安特IP数字矩阵为例)
2.1音视频图像的中心调看
    数字矩阵在连接到网络数字视频信号后,通过硬件解压,将视频信号输出到监视器上显示。如果在菜单栏中按下“视频窗”按钮,对应每个输出监视器上的图像可以同时在视频窗口中相对应的显示区域内显示出来。[nextpage]

2.1.1 矩阵的监视器输出区域划分
在控制窗口的“数字矩阵面板”中,可以对矩阵的监视器输出(即显示区域)进行划分。
群组切换开始区:该项定义群组切换显示的起始监视器号。
报警及显示开始区:报警上传图像或手动连接图像显示的起始监视器号。
报警及显示结束区:报警上传图像或手动连接图像显示的结束监视器号。

    在视频显示窗口内点击鼠标右键弹出右图所示画面,用户通过选择可以对显示区域进行单画面、多画面、启动或停止单个序列切换、最大化、还原、关闭本窗口等控制。

2.1.2 用户手动调看图像
    用鼠标点击地图内摄像机图标或在“数字矩阵面板”中视频主机列表中双击摄像机的图标,即可将对应摄像机的图像调看到屏幕墙监视器上,系统具有以下四种用户手动调看模式:

①在某个监视器上调看图像
    按下工具栏的“监视器”按钮弹出“监视器”选择窗口,如下图所示。选中一个屏幕墙监视器号后,双击地图上的不同图标或视频主机列表中的不同摄像机图标,即将对应图像调至该监视器上显示。

②在连续的几个监视器上轮流调看图像
    设定“报警及显示开始区”和“报警及显示结束区”,连续双击不同的摄像机图标,双击的摄像机图像会在设定的开始和结束监视器上轮流循环显示。

③在连续的几个监视器上一次性调看某个切换序列中的所用图像
    在“群组切换开始区”输入起始监视器号,点击。

④使用操作窗调看图像
    为方便操作员在软件界面中直接调看图像,系统提供一路软解压的图像调看窗口。

2.1.3、自动联接图像
①报警自动上传图像
    系统中的前端数字监控主机如有外部报警发生,可将报警所联动的图像自动上传到相应的矩阵监视器上输出显示。

②序列切换图像
IP数字矩阵主机可以以多种方式将设置好的序列进行自动切换。
单屏序列切换:将某个选中的切换序列中的各个摄像机图像在某一固定的矩阵监视器输出上自动轮流切换显示。
群组序列切换:将某一些选中的切换序列摄像机图像成组地轮流在多个指定的矩阵监视器输出上自动切换显示。  
序列群组显示:将某个选中序列中的所有摄像机图像同时在多个矩阵监视器输出上显示出来。
开始/停止单屏序列切换:先选中需要切换的序列,然后选中切换显示该序列的监视器按钮,点击“单切序列开始”,即在该矩阵监视器输出上进行选中序列的自动切换,选择“单屏序列停止”,则停止该序列切换。
开始/停止群组序列切换:先选中需要切换的序列,然后点击“控制窗口”中“数字矩阵面板”选项中的“群组序列切换”或“群组序列切换停止”进行群组序列切换的开始或停止。选择工具栏中的“开始群切”、“停止群切”同样完成上述功能。
序列群组显示:选中某一序列,点击“控制窗口”中“序列群组显示”,则将该序列中的所有摄像机图像同时显示在多个矩阵监视器输出上。

2.2 远程设置与控制
    监控中心可以控制网络中的任意一台数字监控主机,并通过授权取得该主机的系统参数设置权限,根据需要可远程进行录像、移动报警、报警设备的打开与关闭等控制,进行云镜的控制;图像质量的调节等。 [nextpage]

    矩阵的监视器输出上连接到图像后,在显示区域内点击鼠标右键,选择“云台控制”、“镜头变倍”、“镜头聚焦”则可以对前端摄像机进行各种控制。如果通道在进行序列的切换,则需要打开“操作窗”连接图像后,再对该视频通道的云台镜头进行控制。

2.3 录像的远程查询与回放
    在“控制窗口”的“设置/查询”中,点击“远程回放”弹出以下对话框:

2.3.1、点播图像
    点击“点播”按钮,弹出以下对话框:

①远程主机回放连接方式
    Windows管理方式/LAN:Windows系统权限管理连接方式,此时本机的Windows登录用户必须为前端数字视频服务器的“Administrator”用户组成员时,方可调看录像。
TCP方式:只要数字矩阵与前端视频服务器网络连接通畅,便可调看录像。

②远程主机、通道以及文件类型选择
选择远程主机、通道:选中想要调看的主机以及通道。
选择文件类型:文件类型分为“正常录像”和“报警录像”,点击“点播”即可将上述选择条件的录像文件列表显示出来,选中需要播放的录像文件,点击“播放录像”即可在本机回放该录像文件。如果选择“回放主机报警文件”检索方式,系统检索前端视频服务器的报警录像文件。

③回放类型选择
    文件回放分为“本机录像回放”、“远程主机回放”,“本机录像回放”为回放本机中存放的录像文件,“远程主机回放”为回放网络中远程数字监控主机中存放的录像文件。

2.3.2、播放操作
    在录像文件列表中选中需要播放的录像文件,点击“播放录像”播放选中录像文件。在录像文件播放的同时,可以对文件进行“快放”、“快退”,“单帧进”、“单帧退”、“录像/暂停”、“抓拍”、“放大/缩小”等操作。

2.3.3、状态信息
    在某一文件进行播放的同时,该文件的状态信息也同时出现,包括如下内容:该录像文件所在的主机以及通道、录像的日期、录像的时间、录像的长度、播放的速度、当前播放时间等。

2.4消息机制与网络报警唤醒
2.4.1 网络消息查看以及处理
    在输出窗口中选择“网络”,在消息显示区域显示网络消息

2.4.2、报警信息查询
    在上述查询表中输入相应的“主机”、“防区”、“报警时间”等条件,即可列出相应的报警信息以及处理情况。

2.4.3、未处理报警信息的处理
    在输出窗口中选择“报警”,在消息显示区域显示报警消息所有没有处理的报警信息都存储在“报警信息窗口中”,鼠标左键双击某一报警信息,可对该信息进行处理,处理后的报警信息即不在该窗口中显示。

2.5分层多级电子地图功能
    IP网络数字矩阵和集群管理软件提供电子地图管理功能,可以实现分级管理,允许用户按照逻辑关系创建任意层次的地图,在一级地图上用图形显示每个分支机构所在的位置,点击分支机构所在位置后的二级地图显示每个分支机构所布放的前端设备,包含摄像机、报警点等,以及它们各自的工作状态;再点击图标就可以控制设备的开启或关闭,或者调出当前摄像机的图像资料;当前端摄像机、报警等前端设备出现异常或报警信号,在监控中心或指定的硬盘录像主机、IP网络数字矩阵、集群管理软件或网络分控上马上弹出相应的地图和设备状态,并用声光信号给与提示。

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