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高速公路远程视频联网监控 技术方案
解决方案事业部 (版权所有,翻版必究) 目 录 第 第 1 1 章
总体方案设计
................................ ........................
1 1
1 1 、1 1
项目背景分析
................................ ..........................
1 1
1 1 、2 2
项目总体要求
................................ ..........................
1 1
1 1 、3 3
系统设计思路
................................ ..........................
1 1
1 1 、4 4
系统建设目标
................................ ..........................
3 3
1、4、1 京福高速视频接入 .................................................... 3
1、4、2 济青视频监控接入 .................................................... 4
1、4、3 济南绕城模拟视频接入 ................................................ 4
1、4、4 无线视频接入 ........................................................ 4
1、4、5 卡口可视指挥系统接入 ................................................ 5
1 1 、5 5
总体架构设计
................................ ..........................
5 5
1、5、1 视频传输设计 ........................................................ 6
1、5、2 高速集团零点监控中心接入 ............................................ 7
1、5、3 高速股份监控中心接入 ................................................ 7
1、5、4 济南交警支队监控中心接入 ............................................ 7
1、5、5 无线视频接入 ........................................................ 8
1、5、6 卡口视频接入 ........................................................ 8
1、5、7 总队监控中心设计 .................................................... 9
1、5、8 流媒体转发设计 ..................................................... 10
1、5、9 视频矩阵设计 ....................................................... 10
1 1 、6 6
系统总体功能
................................ .........................
11
1 1 、7 7
系统设计依据
................................ .........................
11
第 第 2 2 章
监控平台设计
................................ .......................
13
2 2 、1 1
监控平台概述
................................ .........................
13
2 2 、2 2
平台架构设计
................................ .........................
14
2、2、1 设备资源层 ......................................................... 14
2、2、2 设备接口层 ......................................................... 14
2、2、3 调度管理层 ......................................................... 15
2、2、4 业务支撑层 ......................................................... 16
2、2、5 用户接入层 ......................................................... 16
2 2 、3 3
关键技术应用
................................ .........................
17
2、3、1 软件开发框架 ....................................................... 17
2、3、2 数据库环境 ......................................................... 18
2、3、3 电子地图应用 ....................................................... 19
2、3、4 消息中间件应用 ..................................................... 20
2 2 、4 4
平台功能设计
................................ .........................
21
2、4、1 中心管理服务功能 ................................................... 21
2、4、2 电子地图服务功能 ................................................... 29
2、4、3 WEB 服务功能 ....................................................... 35
2、4、4 客户端软件功能 ..................................................... 38第 第1 章
总体方案设计 1.1
项目背景分析 高速公路与一般公路相比,具有线性好、设计标准高、交通流量大、行车速度快等特点,如不采用先进得监控管理措施,在交通量大、气候恶劣得情况下,极易发生交通事故与交通阻塞。为了应对突发事故以及对高速公路得全程监控,省厅交通警察总队必须接入高速公路监控中心得视频,实现交通流量与交通运行监视;对关键点进行气象检测;对关键路段实施交通实时控制;及时发现各种异常情况并采取应急措施,保证高速公路高速、安全、经济地运营管理。
实施高速公路全程视频监控系统不仅能改善高峰期间车辆行驶得平均速度,增加高峰期间得交通流量,减少交通堵塞程度与车辆延滞时间,同时也能大大减少交通事故与保证交通安全,节约燃料与减少车辆得磨损,缩短运输时间,减少污染,发挥高速公路快速、安全、舒适与高效率得功能。全程视频监控系统具有较为显著得经济效益、社会效益与环境效益。
1.2
项目总体要求 建立全省统一得高速公路视频监控平台,科学规划网络带宽占用与流量分布,按总队与各地多级监控管理中心架构,合理设计并接入京福、济青、济南绕城高速模拟视频、数字视频、高速无线视频与卡口可视化指挥信号。在现有 ARCGIS 平台上完成接入视频点得标注,实现对监控信号源得信息查询、视频点播、图像控制、图像切换、语音对讲、违法抓拍与录放像等管理功能。同时监控平台提供视频解码功能,可将数字图像还原成模拟信号在大屏显示。
1.3
系统设计思路 本次我们为省厅交通警察总队开发得集成平台,可以对已有得高速公路监控系统得软硬件与信息进行整合,打破各系统界限,完成信息规范、实现数据融合,开发一个操作简单、功能强大,具有智能联动效果得省级操作平台,已建立这样一个智能化综合操作平台、有效地整合系统资源、建立起一定规规模得智能联动体系、更广泛地为基层业务单位提供高速公路安全管理服务。
我们得高速公路监控平台得价值主要体现在以下方面: 1) 多品牌设备(DVR、DVS、矩阵等)得兼容性,实现前端设备得多样性 可以实现了多家设备如硬盘录像机,编码器(DVS),IP 摄像机、矩阵等统一标准接口接入,方便更新与调用,不同型号设备快速接入,实现系统得迅速集成。
2) 可以实现数模混合组网 可以实现数模混合型构网,即一个系统中既存在矩阵等模拟设备,也存在数字硬盘录像机,编码器(DVS),IP 摄像机等数字设备,可以兼容数字模拟混合联网。
3) 多级得分布式管理架构 系统架构大型、分布式、灵活,多级得管理架构。避免结构上限制系统扩展性,真正实现监控平台按照需要任意分级。
4) 高度集成性 系统应建立在一个集成平台概念上,需要考虑集成第三方系统设备(如其它厂家得DVR、DVS、矩阵等),可以作为一个综合安防集成管理平台高度上一起联动其它系统设备,打破各子系统设备得界限,完成信息规范、实现数据融合,提供一个操作简单、功能强大,具有智能联动效果得操作平台。
5) 实现得地理信息得多层与多级得链接关系 提供了强大地理信息系统功能,实现了以矢量化电子地图 GIS 与栅格(位图或影像图)地图相结合,实现多层与多级得地图链接关系,即整个省市地图采用多层(例如道路、河流、绿地等图层)矢量电子地图(GIS)方式实现系统得综合管理功能,精确定位事故现场,提供地理位置信息,便于对应急事件得响应;对于高速公路线路图则采用位图方式(支持JPG、BMP、TIF 等多种不同格式)实现监控点详细定位,实现平面地图得多级链接管理方式。
6) 有效得报警联动机制 可以对每一个视频通道与报警通道、全天或时间段内进行报警设置,实现报警条件与报警事件得灵活组合。当有报警信息传入时,能实现报警与动作(存储、预置位、报警上墙、执行预案、GIS 分析)得联动,并伴有声,短信等方式。并支持第矩阵系统得报警。
7) 先进得设计保证,保证各子系统间互连互通,消除“信息孤岛”。
能通过建立起一套统一得消息体系,利用先进得 XML 语言,采用多线程、Remoting 技术,在系统平台得请求、设备得响应之间建立起一座互连互通得桥梁。真正能消除“信息孤岛”。
8) 提供虚拟存储技术 跨越物理磁盘资源创建任意大小得虚拟存储卷,每个物理 LUN 与虚拟设备最大可达16TB,利用 NSS 将虚拟卷安全得分配给服务器,存储池可将物理磁盘集指派给指定得任务,减少操作失误带来得风险。
9) IP 服务机制,解决动态 IP 问题 对于 ADSL 等动态 IP 传输方式,可以通过系统自带得 IP 解析服务器软件来解决由于IP 变更导致网络监控中断得问题, IP 服务器主要就是定时接收前端 DVR/DVS 上报过来得 IP 地址,同时更新到数据库中,这样客户端软件便可从数据库取到 DVR/DVS 最新得 IP地址,从而为实现廉价得网络监控创造了可能。
10) 内外网流媒体转发功能 系统应具有独立得流媒体软件,可以向局域网、广域网、ADSL、VPN 等多种网络转发前端视频数据,并支持多级视频转发管理与对所有视频访问得优先级管理,可以确保网络带宽有限得环境下,对远程实时图像访问与远程回放访问得带宽有效管理。同时通过视频转发模块,实现各级中心多人远程访问得实现与降低现场数字图像设备得使用负荷,延长数字图像设备得使用寿命。
11) 支持多种数据库 系统统一了标准数据库访问接口,动态解析数据访问行为,可支持 Oracle,Sql Server,Acces 三种数据库。可根据用户现有得数据库(如 DB2)等进行扩展支持。
1.4
系统建设目标 京福、京沪、济青高速公路视频接入方式多样, 本集成平台要求将不同接入方式得视频信号统一接入,根据实际情况,实现视频控制、切换以及视频模拟信号向数字信号转换、数字信号向模拟信号转换等功能。主要实现以下目标: 1.4.1
京福高速视频接入
高速监控中心位置:位于济青高速零点处高速集团信息中心。
1) 德州至济南段信号接入 要求利用总队与高速集团零点信息中心已建立得光纤直连链路,通过视频光端机(4路视频,带控制口)实现与高速集团零点信息中心视频矩阵(AD168)得连接,将信息中心现有得京福高速监控图像传到总队,在总队建立视频服务器将图像数字化后接入高速视频监控集成平台。模拟图像上传总队后,其中 1 路 AD168 得视频信号与总队视频矩阵(AB80-80)相连,2路视频经视频编码器与高速公路视频监控集成平台连接,另外1路接事件检测信号。经编码得数字视频信号接入视频集成平台,并与数字矩阵控制设备(解码器)连接,实现京福高速监控图像在大屏幕得显示。利用视频集成平台可切换显示接入 AD168矩阵得任意图像,并可控制云台镜头。
2) 事件检测接入 接入高速集团(零公里处)信息中心事件检测提示信号,将发生事件得视频信号自动切换到大屏幕显示。
3) 泰安枣庄段信号接入 泰安枣庄段信号接入得就是广州美电贝尔公司得矩阵,要求实现总队(AB80-80)矩阵对其控制,接入集成方式同德州济南段信号接入,即通过光端机将视频模拟信号接入总队,接入得模拟视频通过总队得视频服务器将图像数字化后接入高速公路视频监控平台。在网络视频监控平台上瞧切换显示美电贝尔矩阵得任意图像,并可控制云台镜头。其控制要求同德州至济南段要求。
1.4.2
济青视频监控接入
济青高速潍坊段(文化东路高速股份监控中心):该段视频监控信号就是以 IP 得方式回传到高速集团监控中心,原系统设备为北京亚邦公司得产品。要求将数字信号在高速股份监控中心还原成模拟视频信号后,再通过光端机将视频数字信号接入总队,经视频编码器接入视频监控集成平台。由于该段监控设备得通用性较低,因此只要求接入 6 路视频信号到总队,不要求对其控制。
1.4.3
济南绕城模拟视频接入
接入方式同京福高速视频接入。利用与济南交警支队得直连光纤链路,所有绕城监控信号经有线方式回传济南交警支队后,在济南交警指挥中心矩阵端增加 4 路视频光端机,完成绕城高速模拟视频到总队得接入。视频信号上传总队后经视频分配器接入到总队得视频编码器,将图像数字化后接入高速视频监控平台。济南交警指挥中心现有 BOSCH公司得矩阵(型号 8800),在济南绕成监控系统中将增加与其协议兼容得矩阵,要求总队矩阵(AB8080)实现对新增矩阵得控制。
1.4.4
无线视频接入
无线视频接入包括 6 台移动指挥车与 12 路固定监控点得视频信号。
高速无线视频监控采用 4 个 CDMA(1X/EVDO)模块捆绑传输,待 3G 网络覆盖完善后,再更换传输模块。建立无线视频流媒体服务器(外网得流媒体服务器),利用总队无线安全接入平台,接入 18 路无线视频监控信号。
采用图像清晰度较低得 CIF(352X288)格式时,其单路上传网络带宽为 512kbps。因此,为减轻并发访问对总队无线接入网带来得压力,通过在外网(Internet)建立得流媒体(分发存储)服务器,缓解对监控点全部录像时对网络产生得压力。
视频监控集成平台应完全兼容无线视频信号,实现对各无线监控点得实时访问、控制以及录放像。
1.4.5
卡口可视指挥系统接入
卡口可视指挥系统前端信号通过音视频编码器进行数字化编码(编码设备具有双向视频、音频传送功能),经本地光纤将卡口得音视频图像传送到公安网络。在指挥中心可将视频流信息通过解码器还原为模拟信号,在现有大屏或监视器上进行显示。
视频监控集成平台除了完成视频监控信号得管理外,通过系统控制,完成对卡口点得远程可视化指挥。特殊情况时,可作为视频会议使用,实现可视化得语音双向交流与指挥调度。
1.5
总体架构设计 本方案主要采用比较成熟得数字+模拟混合得视频接入方案:整个网络架构属于二级架构,其中高速集团零点信息中心、文化东路高速股份监控中心与济南交警支队监控中心属于二级中心,它们负责对前端摄像机进行管理与直接调用;省厅交警总队属于一级监控中心,它与二级监控中心建立光纤直连链路,通过在二级中心得模拟矩阵得输出端加视频光端机将视频上传至总队中心矩阵切换到电视墙上显示,同时将上传到总队中心得模拟视频经过编码数字化后接入到视频监控集成平台,我司提供得视频监控集成平台可以集成与控制二级中心得模拟矩阵(包括:AD168矩阵、美电贝尔矩阵与BOSCH矩阵),用户可通过集成平台自由切换二级中心上传得视频,同时集成平台也可以集成与控制总队中心得 AB80-80 矩阵切换二级中心上传过来得视频上墙。
集成平台具备集中存储功能可以在录像服务器上对上传来得高速公路图像进行存储,详实记录所有得事件经过,以便于日后查对与取证工作,确保总队监控中心对道路监控与收费站监控得情况进行全面有效得掌控,当出现意外情况时可以及时通知有关人员到现场进行妥善处理。
数字化之后得视频图像数据接入到集成平台后,不仅可以让在总队内部网上得各级管理部门任意电脑在授权范围内在线监控各相关实时图像,而且通过在总队监控中心部署 WEB 服务器,让相关上级领导在总队办公网以外得任何地点与时间也可以方便地通过身边得笔记本接入互联网,在线监控各实况图像,从而使相关职能管理人员得监管工作更加方便、快捷、准确,对突发事件能做出迅速及时得反应,进一步提高了高速公路监管工作得力度与效率。
本方案主要网络示意图如下: 1.5.1
视频传输设计
本方案我们设计总队中心与各个二级中心(高速集团零点信息中心、文化东路高速股份监控中心与济南交警支队监控中心)通模拟光纤网络连接,各个二级中心矩阵输出端选取若干模拟视频经过光端机传到总队中心;根据需求与思路,我们在此次方案中采用本公司得点对点型光端机、节点(级联)式 8/10/16 路平台光端机。所有光端机都采用了本公司开发得网管软件,通过对传输设备得各个信号接口得监测,来实现对其它连接设备工作状态得监控与管理。
卡口系统得视频经过我司得编码器数字化后通过光纤收发器上传到总队中心,在传输链路得选择上,主要就是以点对点得方式进行传输,具体得传输介质根据传输距离得远近依次选择单模光纤、多模光纤或同轴电缆。
6 台移动指挥车与 12 路固定监控点得视频信号采用无线视频传输方式,高速无线视频监控采用 4 个 CDMA(1X/EVDO)模块捆绑传输,待 3G 网络覆盖完善后,再更换传输模块。建立无线视频流媒体服务器(外网得流媒体服务器),利用总队无线安全接入平台,接入 18 路无线视频监控信号。
1.5.2
高速集团零点 监控 中心 接入
高速集团零点监控中心负责接入德州至济南段与泰安枣庄段得高速公路视频,同时利用总队与高速集团零点信息中心已建立得光纤直连链路,通过视频光端机(选取 4 路视频上传)实现与高速集团零点信息中心视频矩阵(AD168)得连接。
我们计划在高速集团零点监控中心得模拟矩阵输出端选取 4 个端口得视频通过光端机上传至总队中心,选用具有一路反向数据得光端机,用于连接二级中心模拟矩阵与总队中心集成平台服务器得串口,集成平台负责集成高速集团零点监控中心得模拟矩阵通信协议,用户通过集成平台便控制二级中心矩阵切换视频上传,由于二级中心不就是每路图像都要上传至总队监控中心,而通过矩阵输出信号切换可以减少所增加得光端机得数量与光纤资源,改造成本比较低。
集成平台需要集成得高速集团零点监控中心得模拟矩阵包括:美国 AD168 矩阵与广州美电贝尔矩阵,需要这两个厂家提供矩阵得通信接口协议说明书与对应得 SDK 开发包给我们公司集成到平台中。
1.5.3
高速股份监控中心 接入
高速股份监控中心负责接入济青高速潍坊段得高速公路视频,由于该中心接入得就是经过数字编码化得视频信号,而不就是模拟视频信号,所以如果集成平台调瞧及控制这段高速公路得视频,则必须要集成前端视频编码设备,但就是由于该段高速路得监控编码设备得通用性较低,集成难度比较高,所以根据客户得要求只需要在解码器得输出口增加视频分配器,将解码器还原成得模拟视频一分为二,其一继续接入原有得电视墙系统,其二则接入光端机并选取 6 路模拟视频信号,利用总队与高速股份监控中心已建立得光纤直连链路,将视频上传至总队监控中心。这段高速公路得视频只需要上传至总队监控中心便可以,不需要集成平台集成并控制解码器视频切换输出。
1.5.4
济南交警支队监控 中心接入
济南交警支队监控中心负责接入济南绕城公路得模拟视频,该中心与总队也已建立得光纤直连链路,视频接入方式与高速集团零点监控中心相似。
同样我们计划在济南交警支队监控中心得模拟矩阵输出端选取 4 个端口得视频通过光端机上传至总队中心,选用具有一路反向数据得光端机,用于连接二级中心模拟矩阵与总队中心集成平台服务器得串口,集成平台负责济南交警支队中心得模拟矩阵通信协议,用户通过集成平台便控制二级中心矩阵切换视频上传。
集成平台需要集成得济南交警支队中心得模拟矩阵主要就是:BOSCH 公司得 8800 矩阵,同样需要 BOSCH 公司提供矩阵得通信接口协议说明书与对应得 SDK 开发包给我们公司集成到平台中。
1.5.5
无线视频接入
本次项得无线视频部份主要包括:6 台移动指挥车与 12 路固定监控点得视频信号。
由于这部份视频前端也采用编码器数字编码化得视频信号传回监控中心,高速无线视频监控采用4个CDMA(1X/EVDO)模块捆绑传输,如果集成平台需要调瞧及控制这些无线视频,则必须要集成前端无线视频编码设备,我们计划在总队中心部署一台流媒体转发服务器,服务器安装我们得视频转发软件,该软件集成了无线视频编码器得协议,可以直接读取无线视频编码器视频并转发给授权得监控客户端与录像存储服务器,这样可以缓解对无线监控点全部录像时对网络产生得压力。
为了能集成平台控制与调瞧无线视频,无线视频编解码器得供应商必须提供编解码器得通信接口协议说明书与对应得 SDK 开发包给我们公司集成到平台中。
1.5.6
卡口视频接入
卡口可视指挥系统前端信号通过音视频编码器进行数字化编码(编码设备具有双向视频、音频传送功能),经本地光纤将卡口得音视频图像传送到公安网络。在总队中心可将视频流信息通过解码器还原为模拟信号,在现有大屏或监视器上进行显示。
由于这部份视频前端也采用编码器数字编码化得视频信号传回监控中心,同样如果集成平台需要调瞧及控制这些视频,则必须要集成前端视频编码设备,我们同样利用总队中心得流媒体转发服务器来转发这部份视频,服务器安装我们得视频转发软件,该软件集成了卡口视频编码器得协议,可以直接读取卡口视频编码器视频并转发给授权得监控客户端与录像存储服务器,这样可以缓解对卡口监控点全部录像时对网络产生得压力。
为了能集成平台控制与调瞧卡口视频,卡口视频编解码器得供应商必须提供编解码器得通信接口协议说明书与对应得 SDK 开发包给我们公司集成到平台中。平台除了完成卡口视频监控信号得管理外,通过系统控制,完成对卡口点得远程可视化指挥。并可作为视频会议使用,实现可视化得语音双向交流与指挥调度。
1.5.7
总队 监控中心设计
总队监控中心主要就是对全省得多条高速公路进行全面监控,它负责汇聚各个二级监控中心(高速集团零点信息中心、文化东路高速股份监控中心与济南交警支队监控中心)、移动指挥车、卡口监控点传送过来得模拟或数字监控图像,可全天候对多种交通事件、事故进行快速录像,并可以实时查瞧路面上得车流量。特别就是在恶劣天气下,监控心工作人员坐在指挥中心,便可在第一时间进行调度,指挥交通。遇到重特大交通事故,相关负责人也可在指挥中心实时查瞧事故现场情况,指挥抢险救援。
总队监控中心跟这些二级监控中心都就是采用光纤直连线路,上传过来得得模拟视频图像采用数字视频压缩方式,目前较为先进得数字视频压缩技术就是 H、264 编码方式,该技术同样采用 DPCM 加变换编码得混合编码模式,保留了以往 MPEG2、MPEG4、H.263 等压缩技术得优点与精华,又具有其她压缩技术无法比拟得许多优点。H、264 提出了一个新得概念:在视频编码层(Video Coding Layer,VCL)与网络提取层(Network Abstraction Layer,NAL)之间进行概念性分割,前者就是视频内容得核心压缩内容表述,后者就是通过特定类型网络进行递送得表述,这样得结构便于信息得封装与对信息进行更好得优先级控制。H.264 具有低码流 250k~4M 均有令人满意得表现、图像高质量、容错能力强、网络适应性强得优点。
我们在总队中心部署得集成平台软件可以集成中心得 AB80-80 模拟矩阵,用户可在集成平台向 AB80-80 矩阵发送视频切换命令,通过矩阵在电视墙上控制、显示,确保对中心管理员能对整条高速公路情况进行全面有效得掌控,当出现意外情况时可以及时通知有关人员到现场进行妥善处理。
我们计划在总队监控中心配置一台中心管理服务器,机器安装有我们得视频集成平台管理软件,它集成了前端各种编解码设备,可以对这些设备统一控制、资源统一调度与管理,包括成业务调度、系统级联等功能;完成设备得入网、配置与管理,并进行前端得接入认证、调度与管理;完成视频流接入认证与鉴权。集成平台可以集成总队监控中心现有电子地图平台,可以在现有 ARCGIS 平台上完成接入视频点得标注,实现对监控信号源得信息查询、视频点播、图像控制、图像切换、语音对讲、违法抓拍与录放像等管理功能。
集成平台可以直接向监控中心现在得存储服务器中写入录像文件,平台支持向基于iSCSI 标准得磁盘阵列系统存取录像数据,以便实现对高速公路全程路况得实时监控,全天候对多种交通事件、事故进行自动检测、快速自动报警与录像。当有交通事故发生时,系统自动将现场画面及时切换至主监视器,并为监控系统应用软件提供交通事件性质、级别等相关信息,根据交通事故级别自动生成可选择得处理预案,经监控人员确认后实施。监控系统可实现多部门得联动,能够第一时间将信息传达给最近得急救、路政、交警、养护等相关单位予以处置。
本方案中设计在总队监控中心配置一台流媒体服务器,机器上安装有我们得流媒体服务软件,它负责视频分发,流媒体级联。主要减轻前端设备得访问瓶颈,解决视频流量,网络互连问题。所有监控点得图像可通过流媒体转发服务器转发到公安网。
1.5.8
流媒体转发 设计
在本方案中,我们在各级高速公路中心都配置有流媒体服务器,机器上安装有我司研发得数字视频转发软件,我司得视频转发服务器来实现视频数据流得缓存、转发,并合理解决多用户环境下得视音频并发流对网络造成得局部拥塞,提供网络负载均衡管理;实现网络视频服务器得集中管理;并同时实现与其她网络得隔离。
我司得视频转发服务器软件提供了一个高管理性、高扩展性、高安全性得实用、先进得分布式视频转发解决方案。使得大规模得网络监控系统能够在提供复杂功能得同时尽可能得节约网络资源与管理成本。监控中心数字视频转发系统软件与网络视频服务器监视点之间通过多级数字视频转发系统软件联网,数字视频转发系统软件得级数无限制,监控中心管理员可使用计算机与登录密码接入任何一台数字视频转发系统软件实现集中监控管理,消息流支持批量处理。数字视频转发系统软件可以通过保障消息流与数据流得唯一性,以及不同得优先级设置节省网络带宽,保证网络得通畅。明确而高效得用户权限验证方式保证了权限得唯一性,方便用户管理得同时也提高了系统得安全性。
1.5.9
视频 矩阵 设计
由于集成平台得视频都就是数字化编码得,所以必须部署我司得数字矩阵服务器,同时在监控客户端电脑上安装我司研发得电视墙控制软件,我们得电视墙控制软件具有基于 IP 技术得视频传输控制功能。
我们得数字矩阵能够接入 IP 网络,将数字化得网络上前端图像还原为模拟图像,输出到监控中心得模拟显示设备上(电视墙)。我们得数字矩阵主要具有如下功能: 具有视频切换功能,能将操作人员指定得视频切换到指定得显示设备上,具有手工切换、分组切换、自动轮巡切换等视频切换功能。
同时配置与其相对应得视频控制键盘。操作员可以通过该键盘实现对前端摄像头得控制与图像切换功能。
1.6
系统总体功能 (1)建立统一得视频监控信息化管理平台,有效管理全省高速公路各路段得视频监控信号与全省警务工作站得可视指挥调度视频信号。同时,与目前 17 地市交警支队已上传得视频、控制信号相兼容。
(2)提供 B/S 与 C/S 两种访问方式。
(3)支持多用户同时访问控制,所有用户访问及中心录像得视频流均由流媒体服务器分发,避免多用户访问前端编码器造成得末端流量压力。
(4)支持单播与组播方式。
(5)系统采用开放式结构,方便与其它设备联接或通讯;模块化设计,在基本配置得基础上增减相应模块实现不同得功能。
(6)系统具备扩展能力,加入部分新得监控图像,不需追加软件模块与改变系统配置。
(7)充分考虑到将来带宽得扩容。网络带宽扩容后,在保持原有基础设备得基础上,不需增加投资便能得到更佳显示效果。
(8)经视频编解码得图像要求图像质量良好,网络时延小,而且具有智能码流控制功能,在标准算法(Mpeg-4、H、264)得基础上,通过视频分析控制静态码流。
(9)平台管理软件要兼容目前总队 GIS 上已有得监控信号,新建与已有得视频信号需要集成到已有得 GIS 平台上。
(10)提供网管功能及全局(服务器、编码器、数字硬盘录像机)得时间同步。
(11)具有良好得兼容性,可控制主流得模拟视频矩阵切换器。
1.7
系统设计依据 我们根据本次项目得实际需求与具体条件,充分发挥自身得产品与技术优势,提出目前阶段系统得建设方案,参考了招标文件与中华人民共与国相关条例与规范,包括: 《安全防范工程技术规范》GB50348-2004 《安全防范系统验收规则》GA308-2001 《安全防范系统通用图形符号》GA/T74-2000 《安全防范工程程序与要求》GA/T75-1994 《安全防范工程费用预算编制办法》GA/T70-2004 《报警传输系统串行数据接口得信息格式与协议》GA/T379、1～379、10-2002 《视频安防监控系统
变速球型摄像机》GA/T645–2006 《视频安防监控系统
矩阵切换设备通用技术要求》GA/T646–2006 《视频安防监控系统
前端设备控制协议 V1、0》GA/T647–2006 《社会治安动态监控系统通用技术要求》GA/T669–2006 《安全防范系统雷电浪涌防护技术要求》GA/T670–2006 《防盗报警中心控制台》GB/T16572-1996 《视频安防监控系统技术要求》GA/T367-2001 《报警图像信号有线传输装置》GB/T16677-1996 《民用闭路电视系统工程技术规范》GB50198-94 《民用闭路监控电视系统工程技术规范》GB02198-94 《计算机软件开发规范》GB8566-88 《电子计算机机房设计规范》GB50174-93 《中国电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232-90、92 《建筑物防雷设计规范》GB50057-94 《以太网 10BASE-T 标准》IEEE802、3 《以太网 100BASE-T 标准》IEEE802、3U 《安防系统工程质量检验实施细则(试行稿)》 《用电通信网光纤数据传输系统工程施工及验收暂行技术规范》 《道路交通科技发展九五计划与 2010 年规划》 《交通管理信息系统建设框架》 《1:500、1:1000、1:2000 地形图数字规范》(GB/T17160-1997) 《地球空间数据交换格式》(GB/T17798-1999) 《计算机信息系统安全保护等级划分准则》(GB17859-1999) 《信息技术包过滤网闸安全技术要求》(GB/T18019-1999) 《民用闭路监控电视系统工程技术规范》(GB50198-1994 ) 《计算机信息系统安全等级保护管理要求》(GAT388-2002B ) 《城市地理空间框架数据标准》(CJJ103-2004) 《安全防盗报警设备安全要求与试验方法》(GB 16796); 《入侵报警系统技术要求》(GA/T 368); 《报警传输系统串行数据接口得信息格式与协议》(GA/T 379、1-10); 《有线电视系统工程技术规范》 GB50200 《MPEG4 视音频编解码标准-视听对象得编码(6 部分)》 ISO/IEC14496-2 《计算机网络实时监控系统》 Q/SBK005-2001 《公路车辆智能检测自动记录系统》 GA/T497-2004 《工业自动化仪表工程施工及验收规范》 GBJ93 《道路交通标志线》 GBJ5768 《建筑电气设计技术规范》 GBJ16 《彩色电视图像质量主观评价方法》 GB7401-87 《中华人民共与国公共安全行业标准》 GA/75-94 《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》 CESC89:97 《中华人民共与国道路交通安全法》 《中华人民共与国道路交通安全法实施条例》 《公路交通安全设施设计技术规范》 JTJ 074-2003 《民用闭路电视系统工程技术规范》 GB50198-94 《安防视频监控系统技术要求》 GA/T 367-2001 《中华人民共与国公共安全行业标准》 GA38-92 《中国电气装置安装工程施工及验收规范》 GBJ232-90、92 《道路交通标志与标线》GB5768 《安全防范系统验收规则》 GA 308-2001 《民用建筑电气设计规范》 JBJ/T16-92 《建筑及建筑群综合布线系统工程设计规范》 GB/T 50311-2000 《建筑及建筑群综合布线系统工程施工及验收规范》 GB/T 50312-2000 《屏蔽双绞线系统现场测试传输性能规范》 EIA/TIATSB67 《电气装置安装工程施工及验收规范》 GBJ120-88 《建筑物防雷设计规范》 GB50057 《闭路电视监控系统工程规范》 GB50198-94 《电视接收机确保与电缆分配系统兼容得技术要求》 GB12323 《10BASE-T,100BASE-TX 标准》 IEEE802、3,IEEE802、3U 《中华人民共与国通信行业标准》 YD/T926 第 第2 章
监控平台设计 2.1
监控平台概述 ATV 系列高速公路视频监控平台就是安防科技在多媒体处理与多业务通信领域多年得技术积累与实践经验基础上推出得新一代视频监控产品,可以为高速公路管理提供数字化、网络化与智能化相融合得道路监控系统解决方案;可以为各种应用规模较大、要求高可靠海量存储、定制与集成需求繁多得行业(专业)市场推出得网络视频监控解决方案。整个 ATV 管理平台得所有业务数据都就是存放在数据库中(可以兼容大型数据库 sql server、oracle),所以它可管理得监控点就是无限得,适应局域网、广域网、VPN 与多级多域扩容联网等多种组网方式,满足不同客户灵活组网需求。
2.2
平台架构设计 平台按照功能可分为设备资源层、设备接口层、调度管理层、业务支撑层与用户接入层,通过标准控制信令进行面向设备得控制,实现一个技术先进得软件平台。
2.2.1
设备资源层
设备资源层得设备主要包括摄像机设备、控制解码器、云台、报警发生器、网络视频编码器……等。它就是整个系统得信号源,由它产生模拟得视频信号,然后通过铜轴电缆、光端机,或者在现场直接转换称为 H、264 数字信号通过无线网桥传输。
2.2.2
设备接口层
设备接口层负责完成音视频信息、告警信息得采集、缓存、编码、存储及发送等功能,并可接受来自调度管理层得控制指令。该层主要包括:设备接入 OCX 插件。
设备接入 OCX 插件:主要目得就是给不同得 DVR 与 DVS 提供相应设备类得统一接口,为系统整体管理、配置、检索所有得设备提供统一得标准。
2.2.3
调度管理层
调度管理层负责视频转分发、视频存储、报警转发、矩阵解码控制、设备控制信令转发,以完成对前端设备得操作。调度管理层主要包括流媒体服务器、存储服务器、消息服务器、矩阵服务器。
1) 流媒体服务器 流媒体服务器主要就是用来接收来自多台编码器或 DVR 传输过来得实时视频图像,并转发给多个客户端、集中存储服务器、数字矩阵服务器进行实时图像浏览,避免客户端直接访问前端摄像机,降低网络流量,降低数据对网络得占用,实现在不同网络带宽条件下大规模视频流媒体传输得优化管理。单台服务器对单路 CIF 视频可提供 300 路得转发,对单路 D1 得视频可提供 100 路得转发。
2) 存储服务器 存储服务器提供对数字化视频监控系统得录像集中存储服务,实现对多台编码器传输过来得实时视频图像在监控中心进行集中录像功能得综合管理,保障大规模长时间视频存储系统得可靠性与稳定性,支持中心专业存储设备(如 IP SAN 磁盘阵列机)视频流写入。
存储服务器能对所有得图像按照 D1(或根据实际情况采用 4CIF)得格式进行 24 小时录像保存,也可以根据需要进行定时录像、报警启动录像、移动侦测录像,时段可分别定义;每台摄像机每天可设定多个时段进行录像。单台存储服务器对单路 CIF 视频可提供300 路得存储,对单路 D1 得视频可提供 100 路得存储。
3) 消息服务器 主要用于接收前端 DVR、DVS、门禁主机、报警主机得报警信息、事件内容、状态变化等信息,对不同类型得前端设备发出操作指令与控制信息,兼容各个子系统不同类型得通信方式与多种通信格式,它相当于翻译得角色。通过建立起一套统一得消息体系,利用先进得 XML 语言,在各个前端采集设备(DVR/DVS、门禁主机、报警主机)得响应之间建立起一座互连互通得桥梁。各个前端采集设备按照统一得标准接口通过消息服务器与中心平台进行信息交换与控制信令交换。
4) 矩阵服务器 单台数字矩阵服务器可实现 1 至 16 路 D1 信号输出,同时提供手动切换、自动切换、分组切换、定时切换等多种切换方式,并且可以输出多画面分割图像。不仅满足用户对电视墙监瞧得需求,同时降低系统造价。
2.2.4
业务支撑层
业务支撑层承担事物处理得中间环节,负责与控制数据库操作,接受与处理客户端请求,负责系统得业务逻辑处理以及提供各类应用服务。应用层主要包括了中心管理服务器、WEB 服务器。
1) 中心管理服务 器
中心管理服务器实现整个安防平台得站点架构、用户管理、设备配置、存储设置、信息查询等功能,提供用户管理与权限管理双向模式、界面得一站式管理、全面得权限管理,满足多级别组织中架构管理、权限分配、设备定义、设备配置、录像设置、报警记录、用户操作、录像查询等管理功能,并提供 WEB 方式通过 IE 浏览器实现远程配置与管理。
同时它具有电子地图管理功能: 电子地图采用 WGS-84 经纬度坐标系,矢量地图数据应反映当地实际情况得相对比例地图。
电子地图得信息应分层提供; 电子地图应能够逐级放大及缩小地图显示。
2) WEB 服务 器
WEB 服务器主要就是给公安网外部用户提供更为方便快捷得访问方式,用户无需安装任何监控软件,即可实现 IE 浏览器方式得实时远程监控,可将分布在不同地点得摄像机集中管理,分散在网络中不同地点、不同使用权限得用户可同时监控同一现场,也可以任意选择其她监控现场,各用户监控不受影响,在 Web 浏览方式下,同样能控制摄象机与云台等控制对象,也可以同时实时监控多个图像管理子系统得图像。
2.2.5
用户接入层
用户接入层就是客户端软件,提供给用户交互操作接口,供用户访问系统。用户接入层针对不同得用户提供了不同得用户应用界面,主要包括:系统配置端、报警联动端、监控回放端、电视墙控制端,从表现形式上,包括了 C/S 应用及 B/S 应用。
1) 系统配置客户端 系统配置客户端主要就是对系统中所有硬件设备以及认证用户进行集中管理,包括添加/修改前端主控设备、设置/更改设备工作参数、配置/更改设备所属关系、添加/修改系统用户、设置/更改系统用户、配置/更改用户操作权限等。用户通过系统配置客户端,可同时管理硬盘录像机(DVR)、编/解码器(DVS)、报警主机等前端主控设备,支持这些设备得混合组网,方便用户根据具体需求选取合适设备。
2) 报警联动客户端 报警联动客户端主要就是给用户提供报警联动策略制定界面,以及接警处理界面,接收消息服务器转发过来得前端设备(DVR/DVS、报警主机)得不同类型报警、事件或状态信息,报警联动客户端从中心平台服务器中读取联动策略,触发对前端设备得报警联动控制,如打开相关得视频,控制门点得开关、触发警号等。
报警联动客户端还可以通过电子地图显示方式实现设备信息及报警事件得综合管理,支持 GIS 系统矢量电子地图操作,以及静态图片(JPG、BMP、GIF)等格式得平面电子地图,实现多种设备在同一张电子地图上得集中管理,提供报警警情、事件信息、视频监控等联动管理功能,支持与监控回放客户端得关联视频播放。
3) 监控回放客户端 监控回放客户端主要就是给用户提供视频监控操作界面,,实现对编码器、DVR、IP摄像机得图像浏览、实时控制、录像存储、历史查询,并能通过流媒体服务器得转发功能实现在广域网上得大范围视频播放,接收消息服务器得不同类型报警、事件或状态信息,支持与报警联动客户端得视频联动操作,支持 1、4、6、9、16 画面切换监控,支持多画面与视频组轮巡,支持云台与镜头控制,提供方便得录像检索、查询手段,可根据时间、地点等信息检索并回放图像,回放时可实现播放、快放、慢放、拖曳、暂停等功能 4) 电视墙客户端 电视墙客户端主要就是为用户提供电视墙操作界面,用户通过电视墙客户端可以向矩阵服务器发送控制指令,用户可以根据图像监控重点得需要,在电视墙上进行如循环切换、预制位调用等多种编程显示,可自动或手动将指定得一路或几路视频信号同时显示在某台或某几台监视器上。
2.3
关键技术应用 2.3.1
软件开发框架
平台采用基于、NET 开发体系得 B/A/S 架构实现,、NET 定义得组件与系统功能相映射,提高内聚,降低耦合,以功能为中心得组件之间通过规范得接口通信,实现组件之间相互独立,有序联系,加大了并行开发得可行度,提高了系统得开发速度。由于各组件能够独立得进行更新与取代,新功能也可通过简单得更新或加入组件来实现,所以简化了对系统得维护与部署。
、NET 容器提供了性能支持组件,如事务处理、数据库链接、生命周期管理等,使得开发人员可以将精力集中在业务逻辑得开发中,减少了底层得开发工作,提高系统得稳定性。、NET 平台提供了大量用来访问现有信息系统得符合工业化标准得 API,在这些 API得支持下,开发人员可以利用、NET 做更多得事情。、NET 作为标准,得到国内外 IT 业界得广泛支持,从应用服务器到开发调试工具,采用、NET 作为核心技术得开发组织可有众多得选择。
2.3.2
数据 库 环境
我们提供得监控管理平台可根据客户需求选择多种产品,数据库系统可采用免费得系统如 mySQL,Access 等,其她开放源代码如 IIS 应用服务器也可采用。也支持大型网络数据库 SQL SERVER 与 Oracle 数据库系统。本次监控管理平台推荐使用 SQL SERVER 数据库系统。
MS SQL Server 使用简单,价格也不贵,而且其具有丰富得数据类型,提供多种开放式接口,支持多种讯问方式,其中 ODBC 方式可以为其她各种系统软件或应用软件提供讯问数据库得手段,作为系统功能得扩展提供充分条件。支持多种网络拓扑结构,支持常见得网络协议以及混合网络协议,方便了网络结构得重建与拓展。Microsoft SQL Server 就是基于服务器/客户机结构得数据库管理系统。在客户机/服务器结构得应用中,服务器端软件用于存储数据、处理数据请求、维护数据完整性,而客户端软件用于处理用户界面、生成数据请求、将返回结果显示给用户。这种结构使得该系统能够在服务器与客户机之间平衡负载,在整体性能上与传统得基于文件共享方式数据库管理系统相比有大幅度得提高。有利于与监控总中心得联网与数据交换。
Microsoft SQL Server 具有以下特点: Windows NT 上最快得数据库(由保持记录得 TPC－C 基准程序所证明),包括减少了得检查交互工作、更快得排序与索引性能、更好得吞吐量与响应时间、性能完备得系统监控。
Microsoft Back Office 集成; 异种数据复制,允许 SQL Server 数据自动复制到非 SQL Server 得系统中; 超大型数据库支持,允许管理 100－200GB 范围得数据库; 数据仓库得优化; 简单易用得数据库管理工具; 数据安全性;提供系统用户身份验证与数据讯问权限控制功能; 数据可靠性;充分利用了硬件与操作系统得容错能力,自动执行得数据库镜像与数据库备份确保了系统得可靠运行; 支持语名优化,智能化得、基于成本得查询优化器,可以快速确定地获取数据得最佳方法; 开...
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