漓江补水工程小溶江水利枢纽综合自动化、视频系统系统解决方案 2

2011年中央一号文件《中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定》提出，水是生命之源、生产之要、生态之基。兴水利、除水害，事关人类生存、经济发展、社会进步，历来是治国安邦的大事。促进经济长期平稳较快发展和社会和谐稳定，夺取全面建设小康社会新胜利，必须下决心加快水利发展，切实增强水利支撑保障能力，实现水资源可持续利用。水利是现代农业建设不可或缺的首要条件，是经济社会发展不可替代的基础支撑，是生态环境改善不可分割的保障系统。加快水利改革发展，不仅事关农业农村发展，而且事关经济社会发展全局；不仅关系到防洪安全、供水安全、粮食安全，而且关系到经济安全、生态安全、国家安全。

“十二五”时期，是强化水利重点薄弱环节建设、加快民生水利发展、推进传统水利向现代水利和可持续发展水利转变的重要时期，也是加强防灾减灾工作、提高洪涝干旱灾害综合防范和抵御能力的关键时期。“十二五”时期，防汛抗旱工作的总体要求是：全面贯彻党的十七大和十七届五中全会精神，深入贯彻落实科学发展观，积极践行可持续发展治水思路，坚持以人为本、生命至上、尊重规律、人水和谐，坚持依法防控、科学防控、综合防控、群防群控，坚持兴利除害结合、防灾减灾并重、治本治标兼顾、政府社会协同，加快构建与全面小康社会相适应的防汛抗旱减灾体系，全面提高水旱灾害防御能力，确保大江大河、大型和重点中型水库、大中城市的防洪安全，努力保证中小河流和一般中小型水库安全，全力保障城乡居民生活用水安全，千方百计满足生产和生态用水需求，最大程度地减轻水旱灾害损失，为经济社会可持续发展提供安全保障。

需求分析

虽然近年来水利工程的监测能力有了很大提高，但整体水平与面临的形势和任务相比，仍存在一些薄弱环节。

一些小型水利设施如水库等，安全监管不到位。除少部分配有水位、雨量测量装置外，大多数小型水库无任何大坝安全监测设施。多数中型水库安全监测仍采用人工观测，尚未建成自动化监测系统，难以确保在恶劣条件下数据采集的及时可靠。已建成的监测设施中，存在设备过时，精度差，可靠性低等问题。如监控摄像头仍采用低分辨率的模拟摄像机，对现场情况采集不够精确。
对于重要的水域缺乏统一的管理监控，尤其是一些跨区域河流，监控系统各自独立，达不到有效监控的目的。
一些水利设施的闸门、泄洪道、泄洪洞等，常年处于无人值守状态，需要设置监控点，保证其安全。
部署的水文监测设施，仅仅只能提供数据信息，发生情况时，缺乏对现场直观的了解。
部分水利设施地处偏僻，在白天无人和夜晚的时候，需要对其周边进行监控，防止人为的破坏。
视频监控以”被动监控”为主，需要值班人员时刻监控，大多数时间只适用于事件追溯的视频查阅，不能在发生险情的第一时间发生报警，以便相关人员采取对应措施。
1. 设计目标
针对水利的监控需求，我们将设计一套完善的视频监控系统，主要实现以下目标：
能够对水利工程重要区域进行实时监控，监控录像能够长时间保存，并且重要录像进行备份；
实现多级平台级联，上级平台能够对下级平台及所辖监控点进行管理，能够调阅所有录像；
采用智能视频设备，能够实现智能主动监控；
能够对水利工程及水域的水位状况、潮位状况、闸门开启度等进行实时准确的监控，在发生紧急情况时发生报警并联动相关系统；
整合水利工程内门禁、安全防范、火灾报警等系统，实现集中监控的目的；
对水利工程管理场所的人员、车辆进行管理，对进出水利工程内各操作、管理室的人员进行管理。
1. 设计原则
随着信息技术的飞速发展，新技术不断涌现。水利视频监控系统，必须是高性能、可扩展的计算机网络体系结构，以便支持今后不断更新和升级的需要，从而保护投资。同时本方案以满足实际应用为出发点，设计时主要遵循以下原则：
1. 可靠性
系统可靠性是系统长期稳定运行的基石，只有可靠的系统，才能发挥有效的作用。本方案从系统设计理念到系统架构的设计，再到产品选型，都将持续秉承系统可靠性原则，均采用成熟的技术，具备较高的可靠性、较强的容错能力、良好的恢复能力及防雷抗强电干扰能力。前端可采用双机热备方式，平台可采用双网双备方式。同时系统的使用不能影响站内被监控电气设备的正常运行。
兼容性

部分水利工程已经建设有监控系统，且未达到使用年限，大规模更换并不现实。本方案需要充分考虑对原系统的利旧，保护原有投资，最大程度地降低系统造价和安装成本。
先进性

在投资费用许可的情况下，系统采用当今先进的技术和设备，一方面能反映系统所具有的先进水平，包括先进的传输技术、图像编码压缩技术、视频智能分析技术、存储技术、控制技术，另一方面使系统具有强大的发展潜力，设备选型与技术发展相吻合，能保障系统的技术寿命及后期升级的可延续性。
扩展性

系统应充分考虑扩展性，采用标准化设计，严格遵循相关技术的国际、国内和行业标准，确保系统之间的透明性和互通互联，并充分考虑与其它系统的连接；在设计和设备选型时，科学预测未来扩容需求，进行余量设计，设备采用模块化结构，便于系统扩容、升级。系统加入新建水利时，只需配置前端系统设备、建立和上级调度的连接，在管理平台做相应配置即可，软硬件无须做大的改动。
1. 易管理性、易维护性
系统采用全中文、图形化软件实现整个监控系统管理与维护，人机对话界面清晰、简洁、友好，操控简便、灵活，便于监控和配置；采用稳定易用的硬件和软件，完全不需借助任何专用维护工具，既降低了对管理人员进行专业知识的培训费用，又节省了日常频繁地维护费用。
安全性

综合考虑设备安全、网络安全和数据安全。在前端采用完善的安全措施以保障前端设备的物理安全和应用安全，在前端与监控中心之间必须保障通信安全，采取可靠手段杜绝对前端设备的非法访问、入侵或攻击行为。数据采取前端分布存储、监控中心集中存储管理相结合的方式，对数据的访问采用严格的用户权限控制，并做好异常快速应急响应和日志记录。
1. 设计标准
  1. 《中华人民共和国公安部行业标准》（GA70-94）
  2. 《视频安防监控系统技术要求》（GA/T367-2001）
  3. 《民用闭路监视电视系统工程技术规范》(GB50198-94)
  4. 《工业电视系统工程设计规范》（GBJ115-87）
  5. 《入侵报警子系统通用图形符号》（GA/T75-2000）
  6. 《建筑及建筑群综合布线工程设计规范》（GB/T50311-2000）
  7. 《电线电缆识别标志方法》（GB/T6995）
  8. 《全介质自承式光缆》（YD/T 980-1998）
  9. 《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）
  10. 《入侵探测器通用技术条件》（GB10408.1-89）
  11. 《防盗报警控制器通用技术条件》（GB12663-90）
  12. 《报警图像信号有线传输装置》（GB/T16677-1996）
  13. 《电视视频通道测试方法》（GB3659-83）
  14. 《彩色电视图像质量主观评价方法》（GB7401-1987）
  15. 《信息技术开放系统互连网络层安全协议》（GB/T 17963）
  16. 《计算机信息系统安全》（GA 216.1－1999）
  17. 《计算机软件开发规范》（GB8566-88）
  18. 《智能建筑设计标准》（GB／T50314－2000）
  19. 《入侵报警工程程序与要求》（GA/T75-94）
  20. 《入侵报警子系统验收规则》(GA308-2001)
  21. 《入侵报警工程技术规范》(GB 50348-2004)
  22. 《电子计算机机房设计规范》(GB50174-93）
  23. 《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)
  24. 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)
  25. 《入侵报警子系统雷电浪涌防护技术要求》(GA/T670-2006)
  26. 《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)
  27. 《水利信息网命名及IP地址分配规定》（SL307）
1. 系统总体设计
  1. 设计思路
随着视频监控进入高清时代，模拟摄像机已无法满足水利视频监控的需求，高清摄像机的应用不但满足了细节监控（设备状态、表盘刻度）的需求，还为设备的智能状态分析提供了精确的视频源。

采用智能分析设备对各种行为进行分析并执行各种预案，变”被动监控”为”主动监控”。智能分析设备除了能进行行为分析外，还具有车牌识别功能，对进出水利工程的车辆进行管理。

在计算机技术和网络通信技术不断发展的今天，系统的整合是发展的必然。视频监控系统作为一种重要的现代化监测、控制、管理手段，以视频监控系统为核心，同时把安全防范、火灾报警、门禁等系统整合进来，并把各系统有限关联起来配置成预案，增加系统的高效性，实现集中控制的目的。
1. 系统架构
水利视频监控系统由各级监控中心和前端监控站组成。在省级、市级、县（市、区）级水利主管部门和防汛指挥中心，以及省属流域管理部门、省级水利枢纽分别设置监控中心，在前端水域和水利工程管理等单位设置监控站。监控中心和监控站通过传输网络连接，构成一个多级联网的视频监控系统。

前端监控站作为整个视频监控系统的第一线，负责对视频图像的采集、编码、传输以及报警信号的采集。

县市监控中心、省属流域及省级水利枢纽监控中心负责对所辖区域内前端监控点视频图像、报警信号的汇聚，并转发给相关单位及上级部门，同时对重要的录像和报警进行备份。中心有权对前端系统实施管理、控制，能够调阅前端录像、控制摄像机云台操作等。大屏显示系统能够对前端采集的图像解码上墙，以轮巡、拼接等方式呈现。

省级监控中心对视频监控系统内所有下级中心和前端监控站进行监管，能够调阅系统内所有监控点的录像和备份的重要录像，并通过流媒体转发给相关权限人员。平台预留有通信接口，用于和上级平台的对接。
1. 系统功能
水利视频监控系统应具备如下功能：
实时视频监控

通过客户端和浏览器可以实时掌握水利工程现场的一切情况，对所辖区域的任一摄像机进行控制，实现遥控云台的上/下/左/右和镜头的变倍/聚焦，并对摄像机的预置位和巡航进行设置控制应具有唯一性和权限性，同一时间只允许一个高权限用户操作。
智能视频分析

通过智能视频设备，支持穿越警戒面检测、进入离开入侵区域检测、物体快速移动检测、大型物体落水检测、水面漂浮物检测、徘徊检测、人物聚集检测等应用。针对监视目标进行实时检测并按照用户设置的预案触发报警，发生入侵行为后，系统能对非法目标实现移动跟踪。除了行为分析外，系统还可通过智能车牌识别功能对水利工程的来访车辆进行识别，已登记车辆自动开启门禁放行，未登记车辆联动报警并抓拍记录。
第三方系统整合

水利工程在建设时及投运后，会陆续部署一些系统，比如门禁、安全防范、火灾报警等系统，这些系统大都独立运行，给管理维护带来了不便。为了实现智能化控制，需要把第三方系统整合至水利视频监控系统，实现远程控制功能，并制定联动预案，可以有效提高系统高效性，实现智能化。
预案系统

通过现场设备和平台软件对各子系统进行关联，制定联动预案：当安全防范或火灾报警设备被触发时，有预置功能的摄像机还能自动转到预置点，按需设置联动录像功能，同时联动灯光装置，对目标位进行照明；预设的报警能弹出窗口，并配合电子地图显示。
语音功能

客户端主要有语音对讲和语音广播功能：通过语音对讲，上级管理部门和水利工程工作人员可以进行沟通；通过语音广播，工作人员可对现场工作进行指导，对非法闯入人员进行警告。
电子地图

支持JPEG、BMP格式位图的导入和显示，可导入水利工程的平面图，在平面图上添加关联设备，并在电子地图上实现远程设备控制，报警图标闪烁等功能。
录像回放

对监控视频进行实时存储，记录告警前后的现场情况，记录水利工程内设备操作、事故检修过程；通过网络调用回放录像，提供事故发生时的资料，为事故分析和事故处理提供帮助，并为事故处理和标准化作业教学提供宝贵的资料。
远程配置维护

系统提供远程访问功能，管理员不必到达设备现场，就可修改设备的各项参数，实现校时、重新启动、修改参数、软件升级、远程维护等功能，提高的设备维护效率。
B/S方式访问

MIS用户通过B/S（Brower/Server）方式访问系统，B/S方式采用标准的HTTP协议，具有很强的开放性和兼容性，完全能融合在系统现有网络中。通过标准的IE浏览器，相关负责人和管理人员可根据不同的权限对系统进行配置及监控，操作界面全部为中文可视化界面，使用非常方便。
1. 系统特点
  1. 采用高清监控技术
现有的视频监控系统，主要功能是记录事件的经过，在更多关键细节上做的还不够。随着视频监控技术的高速发展，用户对于视频监控产品的要求也在不断提高，”让我们看得更清楚”是许多用户提出的一个非常迫切的需求。在视频监控产品经历了模拟时代、数字时代、网络时代的发展后，现在已经逐步走入了高清时代，高清监控已成为未来安防行业主要发展技术之一。

关于”高清”的定义，最早来源于数字电视领域，美国电影电视工程师协会提出了高清电视（HDTV）标准，分辨率需达到720p以上。安防行业内部对于高清没有成文的标准，模拟摄像机超过480线就宣称为高清，经数字编码后分辨率可以达到D1或4CIF；当网络摄像机出现后，分辨率满足720p才能称为高清。完整的高清方案需要前端、平台、传输、存储、浏览、显示等各环节都满足高清标准。

通过下图可以看到CIF、4CIF、720P、UXGA的分辨率比较，可以清楚看到高清摄像机（720P、UXGA）的分辨率远大于标清摄像机（4CIF），分辨率的不同带来了清晰度的差异。

通过上面的图例，高清视频监控相比标清视频监控具有明显的技术和应用优势：
图像清晰度更高，在水利工程的一些重要监控点（重要仪表的监视），应采用高清摄像机可以获取高清晰度的监控画面，能更清楚地呈现仪表读数。
高清监控技术的采用，使场景覆盖范围更广，减少单位面积监控点的数量，可以提高监控效能，减少设备投资。
使细节更清晰，大大提高智能视频分析的精度，有利于图像识别和智能视频分析的应用。
1. 采用智能分析技术
水利工程一般面积大、监控范围广，所需摄像头数量多，单凭少量显示屏和几个值班人员，是难以兼顾的。传统DVR的主要作用是事后调查回放，往往都是事故发生后，才去查阅相应的视频，仅仅作为案件的回顾。而不能防患于未然，在事件发生时就及时发现并进行控制，从而减少误操作，预防人身伤亡事故。

众多摄像机采集的视频信息量大、无效视频信息多，通过智能视频分析过滤功能可减少无用视频信息，将大量无用信息过滤在前端，制定分析策略后将有价值的视频信息提取并存放到上级平台。早期的视频移动探测技术（VMD）并不是真正意义上的智能视频分析技术，仅仅具备移动探测功能，在目标跟踪、分类、识别等方面功能较弱，还会产生大量误报。由于VMD技术的缺陷，就产生了基于背景建模和目标追踪技术的智能视频分析（IVS）技术，这里的IVS技术是个泛指以示与VMD技术的区别。

智能视频监控系统，与传统的监控系统相比，具有更优的有效性和持久性。海康威视智能视频服务器可以对多种行为进行视频分析，它能够识别不同的运动物体，能够实现全天候工作，大大减轻平台值班人员的工作强度，发现监控画面中的异常情况，并能够以最快和最佳的方式发出警报和提供有用信息，提高报警处理的及时性，从而能够更加有效的协助安全人员处理危机，并最大限度地降低误报和漏报现象。
1. 前端系统设计
  1. 前端概述
前端系统主要由视频监控系统、音频系统、安全防范系统、火灾报警系统、网络设备等组成，实现对自然水域和水利工程现场视音频及各种入侵报警、火灾报警信息采集、处理、监控等功能。

视频监控系统包括常规视频监控及智能视频分析。音频系统包括监听、广播及语音对讲。安全防范、火灾报警等子系统通过前端视频处理单元进行接入。
1. 视频监控系统
视频监控系统主要负责对水利工程重要区域的视频监视，同时能与其它子系统进行报警联动，满足水利工程正常运行的要求。
1. 前端摄像机
1. 主要监控点分布
堤防大坝

大坝是调控水资源时空分布、优化水资源配置的重要工程措施,也是江河防洪工程体系的重要组成部分。

大坝安全监测是人们了解大坝运行状态和安全状况的有效手段和方法。它的目的主要是了解大坝安全状况及其发展态势,是一个包括由获取各种环境、水文、结构、安全信息到经过识别、计算、判断等步骤,最终给出一个大坝安全程度的全过程。视频监控系统作为其中重要的一环，有着不可替代的作用。

建议在大坝坝顶、周边路面及附近水域部署监控点位，对大坝老化、建筑材料变质开裂、侵蚀和风化情况，以及洪水水位、坝体渗漏等实施全方位的监控。
水闸

水闸是一种利用闸门挡水和泄水的低水头水工建筑物。关闭闸门，可以拦洪、挡潮、蓄水抬高上游水位，以满足上游取水或通航的需要。开启闸门，可以泄洪、排涝、冲沙、取水或根据下游用水的需要调节流量。

建议在水闸部署监控点位，负责对闸门开启度、洪水流量、泄洪道情况等进行实时监控，保障水闸的安全稳定运行。
水位尺

水位尺，是在江、河、湖泊或其他水体的指定地点测定水面高程的装置，监控摄像机要能在远距离清楚地观测到水位尺的刻度。
水泵机组

水泵机组包括水泵、动力机(电动机和内燃机等)和传动设备。它是泵站工程的主要设备，又称为主机组。泵站的辅助设备、电气设备和泵站中的各种建筑物都是为主机组的运行和维护服务的。

水泵机组作为水利工程中的重要组成部分，需要部署监控点位，对其运行状况、日常维护维修过程、人员入侵等实施监控、
避风港

在沿海地区，当台风来临时，所有渔船都要返回避风港躲避台风。如此多的渔船停泊，对于避风港的管理和安全监管有着非常高的要求。在避风港部署监控点，能够实时掌握港内渔船的停靠、出港、回港情况，为港务调度、安全监管提供依据。
1. 摄像机选型
前端摄像机的监控范围大小、视频采集质量将影响整个视频监控系统的质量，应结合水利工程实际环境选择合适的产品和技术方法，保障视频监控的效果，我们在选择摄像机时可参考以下原则：
1. 对于室外监控点，如大坝坝顶、避风港、水闸泵站建筑主体等，由于其监控范围大，视野要求广，建议采用高清智能高速球机。高清高速的特点，既保证了全景的监控，也不会造成细节的遗漏。
2. 水利工程的控制室及管理中心安装着重要的仪器设备，这些设备一般要求24小时运行，且造价昂贵。为了保证机器设备正常的运行和安全防盗防破坏，建议采用红外枪机配合云台的方式对其实施监控，对于一些室内面积较大的场所，可采用红外中速智能球机，以保证视频监控的全方位无死角。
3. 对水文观测设施、分滞洪区爆破点等进行监控可采用高清变焦摄像机配合云台的方式。
4. 对于闸门、水泵的出水口等固定对象进行监视可采用固定枪机。
5. 大门、走廊及电梯等场所监控可采用固定红外枪机，具备红外夜视功能，满足全天候24小时监控的需要。
6. 模拟摄像机的清晰度应达到540线以上，网络标清有效像素达752*582，网络高清有效像素达720p以上。
7. 摄像机变焦镜头的最大变焦倍率所对应的焦距，应大于监控区域内最远被监控对象所对应的焦距（应根据监控区域内最远被监控对象所对应的焦距进行选择），且光学变焦大于18倍，数字变焦大于6倍。
8. 需要夜间摄像的监控点，为保障夜间低照度条件下的清晰度，采用的摄像机应具有彩转黑、低照度（彩色≤1.0LUX、黑白≤0.01LUX）功能。
9. 室外球机需达到IP66防护等级。
10. 网络摄像机应具备开关量输出功能，以控制补光灯开启。
11. 所有IP摄像机除了网络口还需具备BNC接口，以便接入智能视频服务器。
  1. 前端视频处理单元
  1. 网络视频方式
对于新建的视频监控系统，建议采用三星SRN-1000P 系列机型，最大支持64路网络视频接入及8个SATA硬盘接口。
1. 技术介绍
  • 网络摄像机录像资源：100Mbps
  • 支持多种编码方式：H.264 / MPEG-4 / MJPEG
  • 支持最高500万像素摄像机
  • 支持RAID 5
  • 内置最多8个HDD
  • 支持外置硬盘存储 (iSCSI)
  • 支持多个事件录像及搜索功能 (报警、动态侦测、视频分析)
  • 支持多码流摄像机和编码器
  • 支持移动监控/搜索
  • 支持ONVIF设备录像
2. 数量配置及存储计算
因SRN-1000P支持接入64路IP高清摄像机，视频图像存储空间计算公式：每个前端存储总容量(GB)＝【视频码流大小(Mb)×60秒×60分×24小时×存储天数/8】/1024。

以一路视频图像在7天、15天、30天所需要的占用空间估算如下：

存储天数

视频规格

7天

15天

30天

1280*720(HD720P)，4Mb码流（最佳图像效果）

295.31

632.81

1265.63

假设视频录像需连续存储30天，34路720P存储根据计算得出需要42TB，实际配置时还需要考虑格式化开销，建议采用15块3TB硬盘。
1. 传输线缆
1. IPC网络传输
高清网络智能球机（IPC）是通过网络传输信号，其对带宽的要求是：
1. 1600*1200(1200P)，8Mb码流
2. 1280*720(720P)，4Mb码流
因网络信息通过双绞线传输距离受限，且摄像机是安装在室外，因此建议监控点到监控中心距离100米以内的采用超五类网线的方式，100米之外的采用光纤传输的方式，保证视频传输的质量。

核心网络设备的部署应满足视频监控专网多业务、高负载处理的应用需要，并确保网络核心的稳定性和可靠性。
1. 线缆敷设
除了选择充分满足标准的线缆之外，施工必须符合GB 50217-1994《电力工程电缆设计规范》的要求。我们建议以下基本要求：
1. 线缆长度应满足距离要求，避免电缆的破裂接续，若必须接续时，采用焊接方式或者专用连接器；
2. 电源电缆和信号电缆应分开铺设；
3. 所有电缆应避开恶劣环境，如高温热源和化学腐蚀区等；
4. 所有电缆应远离高压线或大电流电缆，不易避开时应各自专配金属管，并尽可能地埋入地下；
5. 当在建筑内铺设时，应按建筑设计规范选用管线材料及铺设方式，埋于建筑物体内；
6. 电缆穿管前应清理管内杂物，穿线时宜涂抹黄油或滑石粉，进入管口的电缆应保持平直，管内线缆不能有接头和扭结，穿好后应作防潮、防腐等处理；
7. 电缆应从所接设备下部穿出，并留出一定余量；
8. 在电缆端做好标志和编号，便于事后排查。
1. 监控中心设计
总体设计

监控中心是该地区所有前端监控站的汇聚点，负责配置管理所在地区监控点的设备，能够调阅区域内所有监控点的图像信息，并接收由所辖区域上报的告警等信息。根据实际需求，可在监控中心部署集中存储，作为对部分重要录像的备份。监控中心对系统的视频、数据等进行转发，满足用户的观看需求。监控中心配置有级联服务器，能够和上下级平台实现对接。
硬件设备组成

监控中心通过监控网络与前端设备资源连接，对前端监控资源进行整合，对前端设备进行集中维护和管理，负责图像信息和报警信息的接收、监控。

监控中心主要由应用服务器、客户端、存储设备、解码设备、网络交换机、防火墙、大屏显示设备等组成。为保障前端系统的监控质量，中心需具备完善的机房基础保障和先进的网络设备、丰富的网络带宽和光纤资源；为保障系统的稳定运行，监控中心的网络采取双网配置，所有设备都冗余配置在两个不同的网络中；为保障中心系统的网络安全，需在中心系统与前端系统和上级平台之间配置防火墙，通过定义安全策略来实现网络安全。
1. 服务器
监控中心系统的服务器可以分布式部署、独立运行，各服务器都可以支持应用集群的方式冗余进行配置和在线扩充，具备彼此的应用服务器接管能力。

服务器统一采用PC服务器；服务器应具备多CPU系统、高带宽系统总线、I/O总线，具有高速运算和联机事务处理（OLTP）能力，具备集群技术和系统容错能力；服务器应支持双路独立电源输入，采用机架式安装。

监控中心系统主要有以下服务器：中心管理服务器、流媒体服务器、存储管理服务器、级联服务器等。其他软件模块可安装在这些服务器实现功能。
管理服务器

管理服务器是监控中心的核心单元，应实现前端设备、后端设备、各单元的信令转发控制处理，报警信息的接受和处理以及业务支撑信息管理，同时也需要提供用户的认证、授权业务以及提供网络设备管理的应用支持，包括配置管理、安全管理、计费管理、故障管理、性能管理等等。
流媒体服务器

流媒体服务器是监控中心的媒体处理单元，实现客户端对音视频的请求、接受、分发，流媒体服务器仅接受本域管理服务器的管辖，在管理服务器的控制下为用户或其他域提供服务。

流媒体服务器可实现集群部署，可实现分布式部署，既可向前端或其他流媒体服务器发起会话请求，也可以接受客户端设备或其他流媒体服务器的会话请求。

流媒体服务器能接受并缓存媒体流，进行媒体流分发，将一路音视频流复制成多路。
存储服务器

存储服务器是网络存储的管理者，集中配置以海量存储方式实现录像计划，并按计划执行录像任务。存储管理服务器通过虚拟存储管理技术，支持DAS、NAS、IP-SAN各种存储设备；支持集中存储管理模式，也支持前端分布式存储方式；支持PB级海量音视频数据存储、快速检索；支持灵活的备份策略；支持数据自动修复技术（数据补录），支持报警集中存储和重要事件集中备份管理。
级联服务器

级联服务器主要用于平台与平台之间的互联互通，它将本平台需要向其他平台传输的信令、音视频流转换成标准的协议，发往其他平台的通信服务器，同时将收到的采用标准协议的信令、音视频流转换成本平台所能解析的协议语言，送往其他服务器进行分析操作，由此实现平台与平台之间的互联互通。

选型原则

考虑到视频监控系统的稳定运行，中心所有服务器需采用国际知名品牌，建议配置可参考下表：

设备

配置

服务器

机架式安装；

处理器：2*Intel Xeon 7440(四核，2.4Ghz，6M/L2，16M/L3，1066MHz FSB)，可扩四个CPU；

内存：4*4GB ECC DDR-II内存，最大可扩充至256GB；

网络：4*1000M自适应以太网卡；

硬盘：2*300GB 3.5″SAS 15Krpm；

内置硬盘控制器：SAS RAID（ROMB），支持RAID 0/1/1E/5/6/10/50/60；

电源: 双热插拔冗余电源，单电源可正常运行。

客户端

配置客户端

配置客户端负责对平台内部进行大屏幕配置、权限管理、录像管理、告警管理、安全管理、电子地图管理、模拟量数据管理、数据库管理、系统管理及前端摄像机、门禁等系统的配置管理。

海康威视B/S配置客户端专门用于对中心系统进行维护、配置和管理，满足配置客户端需要实现的功能。
监控客户端

监控客户端负责对监控中心管理的摄像机视频和录像信息查看，电子地图管理及摄像机、门禁等系统信息的获取和控制。

三星C/S控制客户端专门用于对中心系统视频、环境信息调阅，对设备进行操作、控制，满足控制客户端的要求。

选型原则

监控中心工作站可采用普通PC，建议采用国际知名品牌，配置可参考下表：

设备

配置

工作站

处理器：不低于酷睿i3双核档次（主频≥2.5G Hz，L3≥3MB）；

内存：≥4GB ；

硬盘：≥500GB SATA硬盘；

网络：≥1个10/100/1000M自适应网口；

显卡：独立3D显卡，板载显存≥512M。

存储设备

监控中心由于管理着下属成百上千的设备，需对前端视频录像和数据进行存储。数据需通过数据库进行管理，采用三星SRN-1000P 两台；

网络交换机

监控中心需配置主干网三层交换机，三层交换机通过使用硬件交换机构实现了IP的路由功能，其优化的路由软件使得路由过程效率提高，解决了传统路由器软件路由的速度问题，可以说三层交换机具有”路由器的功能、交换机的性能”。

二层交换机会因为无法分割广播域而无法隔离广播风暴，采用传统的路由器，虽然可以隔离广播，但是性能又得不到保障。而三层交换机的性能非常高，既有三层路由的功能，又具有二层交换的网络速度。二层交换是基于MAC寻址，三层交换则是转发基于第三层地址的业务流；除了必要的路由决定过程外，大部分数据转发过程由二层交换处理，提高了数据包转发的效率。

视频监控系统由于存在视频监控，需要传输视频等多媒体信息，三层交换机具有QoS（服务质量）的控制功能，可以给不同的应用程序分配不同的带宽。

可以专门为视频传输预留一定量的专用带宽，相当于在网络中开辟了专用通道，其他的应用程序不能占用这些预留的带宽，因此能够保证视频流传输的稳定性。而普通的二层交换机就没有这种特性，因此在传输视频数据时，就会出现视频忽快忽慢的抖动现象。

视频点播（VOD）也是用户经常使用的业务。但是由于有些视频点播系统使用广播来传输，而广播包是不能实现跨网段的，这样VOD就不能实现跨网段进行；如果采用单播形式实现VOD，虽然可以实现跨网段，但是支持的同时连接数就非常少，一般几十个连接就占用了全部带宽。而三层交换机具有组播功能，VOD的数据包以组播的形式发向各个子网，既实现了跨网段传输，又保证了VOD的性能。

三层交换机建议采用国际知名品牌，建议配置可参考下表：

设备

配置

三层交换机

系统架构：模块化设计，分布式转发（线速）模式；

背板容量：≥192Gb/s；

包转发能力：≥66Mpps；

电源配置：1＋1冗余配置（热备）；

引擎配置：1＋1冗余配置（热备）；

插槽：≥4个；

VLAN数目：支持基于端口的VLAN数≥4K；

网络风暴：具备网络风暴抑制功能；

组播功能：支持IGMP SNOOPING协议、PIM SM/DM；

路由功能：支持RIP、RIP2、OSPF等；

管理功能：WEB网管，SNMP管理，RMON管理，QuidView网管系统，支持系统日志，支持分级告警。

防火墙

防火墙是一种计算机硬件和软件的结合，使内部网和外部网之间、专用网与公共网之间建立起一个安全网关（Security Gateway），从而保护内部网或专用网免受非法用户的侵入，防火墙主要由服务访问规则、验证工具、包过滤和应用网关4个部分组成。

防火墙是解决网络边界安全的重要设备，它主要工作在网络层之下，通过对协议、地址和服务端口的识别和控制达到防范入侵的目的，可以有效的防范基于业务端口的攻击。

防火墙实际上是一种隔离技术，最基本功能就是控制在计算机网络中，不同信任程度区域间传送的数据流。例如互联网是不可信任的区域，而内部网络是高度信任的区域。防火墙是在两个网络通讯时执行的一种访问控制尺度，它允许你授权的用户进入你的网络，同时将未授权的用户隔离在网络之外，以避免安全策略中禁止的一些通信，最大限度地阻止网络中的黑客访问你的网络。

防火墙具有很好的保护作用，入侵者必须首先穿越防火墙的安全防线，才能接触目标计算机，用户可以将防火墙配置成许多不同保护级别。监控中心需冗余配备1000M防火墙。

防火墙主要功能如下：

通过源地址过滤，拒绝外部非法IP地址，有效的避免了外部网络上与业务无关的主机的越权访问。
可以只保留有用的服务，将其他不需要的服务关闭，可以将系统受攻击的可能性降低到最小限度，使黑客无机可乘。
可以制定访问策略，只有被授权的外部主机可以访问内部网络的有限IP地址，保证外部网络只能访问内部网络中的必要资源，与业务无关的操作将被拒绝。
外部网络对内部网络的所有访问都要经过防火墙，所以防火墙可以全面监视外部网络对内部网络的访问活动，并进行详细的记录，通过分析可以得出可疑的攻击行为。
安装防火墙后，网络的安全策略由防火墙集中管理，黑客无法通过更改某一台主机的安全策略来达到控制其他资源访问权限的目的。
可以部署NAT（Network Address Translation：网络地址变换），使外部网络用户不能看到内部网络的结构，使黑客攻击失去目标。

防火墙建议采用国际知名品牌，建议配置可参考下表：

设备

配置

防火墙

具有自主知识产权的国产设备；

机架式安装；

硬件架构：宜采用NP、ASIC架构；

至少具备4个千兆网络接口（RJ45）；

双电源；

热备接口：具备双机热互备接口，单机配置时可不考虑此项；

采用专用服务器硬件和安全操作系统；

可以基于网络地址、通讯协议、通讯端口、用户帐号、信息传输方向、操作方式、网络通讯时间、网络服务等进行综合过滤与访问控制；

支持动态网络地址转换（NAT），支持IP和MAC地址绑定，支持应用层协议的内容过滤；

支持路由及交换两种工作模式；

支持包过滤、状态检测及应用代理；

具备透明网桥、路由及NAT工作模式；

具有安全的自身防护能力，可实时防止多种网络攻击和扫描，异常情况可发出告警信息；

信息转换通过带宽不小于1200Mb；

最大并发连接数大于100万个；

每秒新建连接速度大于30000个；

平均无故障时间不小于6000小时。

设备参数

SNV-5084P
1/3″140万像素宽动态电动变焦防暴网络半球摄像机

产品特性：
·60fps@1,280*1,024
·130dB全实时宽动态
·0.05Lux彩色低照度
·滤光片切换
·内置2.8倍电动变焦镜头；简易聚焦
·低于2Mbps码流传输720P全实时视频
·智能视频分析；双向语音
·数字图像稳定，透雾
·支持SD/SDHC/SDXC存储
·支持IP66，IK10

规格型号	SNV-5084P
视频
成像器	1/3″ 1.4M PS CMOS
总像素	1.4M 1,312(H) x 1,069(V)
有效像素	1.37M 1,305(H) x 1,049(V)
扫描系统	逐行扫描
最低照度	彩色 : 0.05 Lux (1/30sec, F1.2, 50IRE), 0.0008Lux (2sec, F1.2, 50IRE) 黑白 : 0.005 Lux (1/30sec, F1.2, 50IRE)
信噪比	50dB
视频输出	CVBS : 1.0 Vp-p / 75Ω 复合视频,720×576(P),用于摄像机安装调试- DIP 连接类型
镜头
焦距 (变焦倍率)	3~ 8.5mm (2.8X) 电动变焦
最大孔径比	F1.2
视角	H: 93.3°(Wide)~33.2°(Tele), V: 73.7°(Wide)~26.6°(Tele)
最小物距	0.5m
聚焦控制	简易聚焦 (电动变焦) / 手动 – 通过网络远程控制,按钮控制 (手动, 简易聚焦)
镜头类型	DC自动光圈
安装类型	板载型
转动范围
水平范围	0 ° ~ +354 °
垂直范围	0 ° ~ +67 °
转动范围	0 ° ~ +355 °
操作
摄像机名称	关/ 开 (显示高达40个字符)
日夜转换	自动 (ICR) / 彩色 / 黑白 / 内部 / 日程
背光补偿	关 / 背光补偿
宽动态	130dB
暗区补偿	SSDR (三星超级动态范围) (关 / 开)
数字降噪	SSNRIII (2D+3D 噪点滤波) (关 / 开)
数字图像稳定	关 / 开
透雾	自动/手动/关
动态侦测	关 / 开 (可设置4个4点多边形区域)
隐私遮挡	关 / 开 ( 可设置32个4 点多边形区域)
增益控制	关 / 低 / 中 / 高
白平衡	ATW / AWC / 手动 / 室内 / 室外
电子快门速度	最小 / 最大 /防闪烁 (2 ~ 1/12,000秒)
翻转 / 镜像	关 / 开
智能视频分析	场景变更, 虚拟越线, 进入/离开, 滞留 / 消失, 音频侦测, 人脸检测
报警输入/输出	1个输入 /1个输出
音频输入	可选(麦克风输入/线性输入), 最大输出等级: 1 Vrms 支持电压: 2.5VDC(4mA), 输入电阻: 约 2K Ohm
音频输出	线性输出 (3.5mm stereo mini jack)
报警触发	动态侦测, 场景变更, 音频侦测, 人脸检测, 视频分析, 报警输入, 网络断开
Alarm events	通过FTP和 E-Mail上传文件；通过 E-Mail通知；当有事件 (报警触发)时，进行本地存储记录(SD/SDHC/SDXC)；外部报警输出
网络
以太网	RJ-45 (10/100BASE-T)
视频压缩格式	H.264 (MPEG-4 Part 10/AVC), MJPEG
分辨率	1,280×1,024, 1,280x720P(HD), 1,024×768, 800×600, 640×480, 320×240
最大帧率	H.264 : 所有分辨率下最大60fps MJPEG : 1,280×1,024 / 1,280×720 / 1,024×768 : 最大 15 fps 800×600 / 640×480 / 320×240 : 最大 30fps
视频画质调整	H.264 : 压缩等级, 目标比特率控制 MJPEG : 画质控制
比特率控制	H.264 : CBR 或 VBR; MJPEG : VBR
码流	多码流 (最大10种)
音频压缩格式	G.711 u-law /G.726 可选;G.726 (ADPCM) 8KHz, G.711 8KHz;G.726 : 16Kbps, 24Kbps, 32Kbps, 40Kbps
音频通讯	双向音频
IP	IPv4, IPv6
协议	TCP/IP, UDP/IP, RTP(UDP), RTP(TCP), RTCP,RTSP, NTP, HTTP, HTTPS, SSL, DHCP, PPPoE, FTP, SMTP, ICMP, IGMP, SNMPv1/v2c/v3(MIB-2), ARP, DNS, DDNS, QoS, PIM-SM, UPnP, Bonjour
安全	HTTPS(SSL) 登陆认证;Digest 登陆认证;IP 地址过滤;用户连接日志 802.1x认证
流方式	单播 / 组播
最大用户连接	单播模式下15个用户
存储卡槽	micro SD/SDHC/SDXC- 存储在SD/SDHC/SDXC记忆卡中的动态视频可下载
应用程序界面	ONVIF Profile S ;HTTP API v2.0;SVNP 1.2
网页语言	英，法，德，西，意，中，韩，俄，日，瑞，丹，葡，土，波，捷，罗，塞，荷，克，匈，希，芬，挪
网络浏览器	支持 OS : Windows XP / VISTA / 7 / 8, MAC OS X 10.7 ;支持浏览器 : Microsoft Internet Explorer (Ver. 7~10), Mozilla Firefox (Ver. 9~19), Google Chrome (Ver. 15~25), Apple Safari (Ver. 6.0.2(Mac OS X 10.8, 10.7 Only), 5.1.7, * 仅限Mac OS X
中心管理平台	SmartViewer /SSM
环境
操作温度 / 湿度	PoE,AC24, DC12V : -40°C to +55°C (-40°F ~ +131°F) / 小于 90% RH * 启动时需在-35°C 以上
存储温度 / 湿度	-30°C ~ +60°C (-22°F ~ +140°F) / 小于90% RH
防护等级	IP66
防破坏等级	IK10
电气
输入电压 / 电流	AC24V±10%, DC12V±10%, PoE(IEEE802.3af, Class3)
电源功耗	Max 12.95W(PoE, 加热器开) Max 14.0W(AC 24V,DC 12V, 加热器开)
外观特性
颜色/材质	象牙白 / 铝
尺寸 (WxHxD)	Ø160 x H118.5mm
重量	985g

SNP-5300HP
130万像素30X宽动态网络室外快球摄像机

产品特性
•
最大分辨率：130万像素

•
内置30X光学变焦镜头(3.5~105mm)
•
双编码方式：H.264 & MJPEG
•
智能视频分析

• IP66

	SNP-5300HP
视频
成像器	1/4-type Exmor CMOS
总像素	1,392(H) x 1,076(V)
有效像素	1,368(H) x 1,049(V)
扫描系统	逐行扫描
最低照度	SNP-5300P : 彩色: 0.5Lux(50IRE), 0.2Lux(30IRE)/F1.35 黑白:0.03Lux(50IRE), 0.009Lux(30IRE)/F1.35 SNP-5300HP : 彩色: 0.5Lux(50IRE), 0.2Lux(30IRE)/F1.35 黑白: 0.03Lux(50IRE), 0.009Lux(30IRE)/F1.35
镜头
焦距 (变焦倍率)	3.5~105mm (30X)
最大孔径比	F1.35(Wide) / F3.7(Tele)
视角	H : 54.85˚(Wide) ~ 2.00˚(Tele) / V : 44.61˚(Wide) ~ 1.6˚(Tele)
最小物距	1.7m(5.57ft)
聚焦控制	AF / 一次聚焦 / 手动
镜头类型	DC 自动光圈
安装类型	板载型
转动范围
水平范围	360˚ 无限制
水平速度	预置: 500˚/sec, 手动 : 0.024˚/sec ~120˚/sec
倾斜范围	210˚(-15˚ ~195˚ )
倾斜速度	预置: 500˚/sec,手动 : 0.024˚/sec ~120˚/sec
预置	255ea
预置精确率	±0.2˚
操作
摄像机名称	关/ 开 (显示高达15个字符)
日夜转换	自动 (ICR) / 彩色/ 黑白
背光补偿	关 / 背光补偿 / 宽动态 / 强光抑制
宽动态	90dB
暗区补偿	SSDR (三星超级动态范围) (关/ 开)
数字降噪	SSNRIII (2D+3D 噪点滤波器) (关 / 开)
数字图像稳定	关/ 开
动态侦测	是 (4个)
隐私遮挡	关 / 开 (12个可编辑矩形区域)
感光度 (帧积累)	关 / 自动 (2X ~ 60X)
增益控制	关/ 低 / 中 / 高 / 手动
白平衡	AWC, 手动, 室内, 室外, ATW (2,400°K ~ 11,000°K)
电子快门速度	ESC / FLK / 手动(1/30 ~ 1/33,000)
数字变焦	12X
翻转 / 镜像	关 / 开
智能视频分析	场景变更, 越线报警, 进入/离开, 滞留 / 消失, 音频侦测, 人脸检测(5个)
报警输入/输出	输入 4个/ 输出 2个
报警触发	报警输入,动态侦测, 智能视频分析, 网络断开
报警事件	• 通过FTP, E-Mail传输及上传文件 • 通过 E-Mail, TCP 通知 • 网络断开时，进行本地储存纪录(SD/SDHC) • 外部输出 • PTZ 预置
网络
以太网	RJ-45 (10/100BASE-T)
视频压缩格式	H.264 (MPEG-4 Part 10/AVC), Motion JPEG
分辨率	SXGA (1,280 x 1,024), 1,280 x 960, HD (16 : 9, 1,280 x 720p), 1,024 x 768, SVGA (800 x 600), VGA (640 x 480), QVGA (320 x 240)
最大帧率	30fps
视频画质调整	H.264 : 压缩等级, 比特率控制 MJPEG : 质量等级控制
比特控制	H.264 : CBR or VBR, MJPEG : VBR
码流	多码流(最多10种)
音频输入/输出	通过UI麦克风线可选, 线路输出 (Mono, 1Vrms)
音频压缩格式	G.711 u-law, G.726
音频通讯	双向音频 (2-Way)
IP	IPv4, IPv6
协议	TCP/IP, UDP/IP, RTP(UDP), RTP(TCP), RTSP, NTP, HTTP, HTTPS, SSL, DHCP, PPPoE, FTP, SMTP, ICMP, IGMP, SNMPv1/v2c/v3(MIB-2), ARP, DNS, DDNS, QoS, PIM-SM, UPnP
安全	HTTPS(SSL) 登录认证;Digest 登录认证;IP 地址过滤;User 连接记录;802.1X 认证
流方式	单播/组播
最大用户连接量	单播模式下10个用户
存储卡槽	SD/SDHC 存储卡槽
符合ONVIF	是
网页语言	英, 法, 德, 西, 意, 中, 韩,俄, 日, 瑞, 丹, 葡, 土, 波,捷 , 罗, 塞, 荷, 克, 匈, 希
网络浏览器	支持 OS : Microsoft Windows 7/VISTA/XP SP3, Apple MAC OS X 支持浏览器 : Firefox, Google Chrome, Apple Safari, Windows Internet Explorer 9.0(32bit)/8.0(32bit)/7.0(32bit) For Mac OS X, 只支持Safar浏览器
中央管理软件	NET-i viewer/SSM
环境
工作温度/湿度	-50°C ~ +55°C (-58°F ~ +131°F) / ~ 90% RH, AC24模式 -30°C ~ +55°C, PoE+ 模式
防护等级	IP66
电气
输入电压/电流	24V AC, PoE+ (IEEE802.3at)
电源功耗	15W(AC24/PoE+, Heater Off), 53W(AC24V 加热开), 25W(PoE+ 加热开)
外观特性
颜色/材质	象牙白 / 铝 / 遮阳塑料
尺寸 (宽x高x深)	293.6 x Ø220 mm
重量	3.2kg

SRN-1000P

64路网络视频录像机

产品特性

•
网络摄像机录像资源：100Mbps
•
支持多种编码方式：H.264 / MPEG-4 / MJPEG
•
支持最高500万像素摄像机
•
支持RAID 5
•
内置最多8个HDD
•
支持外置硬盘存储 (iSCSI)
•
支持多个事件录像及搜索功能 (报警、动态侦测、视频分析)
•
支持多码流摄像机和编码器
•
支持移动监控/搜索

•
支持ONVIF设备录像

规格/型号		SRN-1000P
显示
网络摄像机	输入	最大64路
	分辨率	CIF ~ 5M
	协议	Onvif (Axis, Sony, Panasonic), Samsung
实时	多屏显示	1/4/9/16, 轮巡
性能
操作系统	内置	Linux
录像	压缩方式	H.264, MPEG-4, MJPEG
	录像速率	100Mbps
	分辨率	CIF ~ 5M
	模式	手动，日程编排（连续/事件），事件（前/后）
	事件触发	报警输入,视频丢失,摄像机事件(视频分析)
	事件动作	E-mail,PTZ预置点,警报蜂鸣
搜索&回放	搜索模式	日期/时间，事件
	同时回放	4路
	分辨率	CIF ~ 5M
	回放功能	快进/快退，帧近/帧退
储存	内部HDD	最多8个SATA HDDs
	外部（e-SATA接口）	e-SATA (2个端口)
	文本格式（备份）	JPEG,AVI
网络
以太网		RJ-45, 千兆以太网 x 2
协议支持		TCP/IP, UDP/IP, RTP (UDP), RTP (TCP), RTSP, NTP, HTTP, DHCP, PPPoE, SMTP, ICMP,
DDNS		Samsung iPOLiS DDNS
传输速度		最大64Mbps
最大远程用户		3个搜索/10个实时单播/ 20个实时组播
IP		IPv4
安全		IP地址过滤,用户连接日志,802.1x认证
监控		NET-i viewer, Webviewer
接口
音频	输入	64路(网络)
音频	压缩方式	G.711, G.726
报警	输入输出	16个端子输入（常开/常闭），4个端子继电器输出，1端口重置
连接	以太网	2 RJ45 10/100/1000 Base-T
连接	e-SATA	2个端口
基本特性
电气	输入电压/电流	100 ~ 240V AC ±10%, 50/60Hz, 4 ~ 1.5A
电气	电源功耗	最大45W (154 BTU带1个HDD)，最大170W (580 BTU带8个HDD)
环境	工作温度	+0°C~+40°C (+32°F~+104°F)
环境	工作湿度	20%RH~ 85%RH
外观特性	尺寸 (W x H x D)	440.0 x 88.0 x 426.8mm (17.32″ x 3.46″ x 16.80″)
外观特性	重量(1个硬盘)	约 6.2Kg (13.67 lb)

概述

应用背景

需求分析

设计目标

设计原则

设计标准

系统总体设计

设计思路

系统架构

系统功能

系统特点

采用高清监控技术

采用智能分析技术

前端系统设计

前端概述

视频监控系统

前端摄像机

主要监控点分布

摄像机选型

前端视频处理单元

网络视频方式

传输线缆

IPC网络传输

线缆敷设

监控中心设计

总体设计

硬件设备组成

服务器

管理服务器

流媒体服务器

存储服务器

级联服务器

选型原则

客户端

配置客户端

监控客户端

选型原则

存储设备

网络交换机

防火墙

发布者

陈尚华

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