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1 引 言 高校作為社會(huì )的一個(gè)重要組成部分，安全穩定與否直接關(guān)系到社會(huì )的穩定，校園安全防范單靠人防、物防已經(jīng)不能滿(mǎn)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，必須建立校園監控系統。隨著(zhù)計算機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，監控系統正朝著(zhù)視頻的數字化、監控系統的網(wǎng)絡(luò )化和管理的智能化方向發(fā)展，遠程異地監控已成為可能。充分利用校園網(wǎng)資源，建立基于校園網(wǎng)數字監控系統可以大大減少建設工作量，提高系統使用的方便性，做到實(shí)時(shí)監視可視區域，快速控制現場(chǎng)，減少各類(lèi)案件的發(fā)生，便于管理者及時(shí)應對、處理突發(fā)事件。 2 系統設計思想 建立校園安全防范監控系統，在滿(mǎn)足安全防范需要的同時(shí)，必須充分利用學(xué)校的現有資源，從而提高資源的利用率，降低建設成本。 2.1 系統設計方向 校園面積大、治安環(huán)境錯綜復雜、為了加強學(xué)校安全防范整體力量，有效保護學(xué)校財產(chǎn)安全，監控公共場(chǎng)合秩序，維護公共安全，必須建立一個(gè)既有利于大家生活、學(xué)習，又能夠對校園安全進(jìn)行實(shí)時(shí)監控的校園安全防范監控系統。教育部校園網(wǎng)工程使得高校利用校園局域網(wǎng)絡(luò )構建一個(gè)大容量、高質(zhì)量、監控方式靈活、可靠性高和具有易于擴展的校園網(wǎng)數字監控系統成為可能�；诰W(wǎng)絡(luò )的數字監控系統：一是能利用現有校園局域網(wǎng)進(jìn)行圖像的傳輸，降低系統建設成本；二是適合跨校區遠程實(shí)時(shí)傳輸，在信號傳輸中，數字信號抗干擾能力強，不易受傳輸線(xiàn)路信號衰減的影響；三是便于靈活增減監控點(diǎn)。 2.2 系統設計目標 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(mǎn)足系統的實(shí)用性、先進(jìn)性、開(kāi)放性、安全性和經(jīng)濟性的要求，真正實(shí)現信息共享、資源共享的科學(xué)管理目標；以多元信息采集、傳輸、監控、記錄、管理以及一體化集成等高新技術(shù)，構建安全防范監控系統。 2.3 系統覆蓋范圍 數字監控系統是對校園的全方位監控，一是對學(xué)校教學(xué)樓、實(shí)驗樓、計算機樓、體育館、圖書(shū)館、停車(chē)場(chǎng)、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；二是對學(xué)生經(jīng)常性集中的場(chǎng)所如食堂、運動(dòng)場(chǎng)所、廣場(chǎng)安裝攝像機；三是對學(xué)校主干道、各大門(mén)口和家屬區各樓出口安裝攝像機；四是對南校區大門(mén)、宿舍樓、綜合樓、主要路口安裝攝像機。 3 系統設計總體方案 以校園網(wǎng)資源作為監控信息的傳送與管理平臺，將分散在校園各個(gè)建筑物的視頻監控單元網(wǎng)絡(luò )在一起，并且利用媒體服務(wù)器、計算機系統等設備對監控單元所提供的視頻進(jìn)行管理、對監控環(huán)境進(jìn)行跟蹤監視�；谛@網(wǎng)的數字視頻監控系統主要由：媒體服務(wù)器、存儲監控數字視頻信息的磁盤(pán)陣列、數字視頻管理與播放軟件、專(zhuān)用VLAN、視頻服務(wù)器、環(huán)境監控點(diǎn)視頻采集系統、監控中心服務(wù)器與顯示屏、報警系統等部分組成。其系統網(wǎng)絡(luò )拓撲結構見(jiàn)圖1。 通過(guò)環(huán)境監控點(diǎn)攝像機獲取環(huán)境視頻信號，視頻服務(wù)器將視頻信號轉換成數字視頻信號本地儲存并通過(guò)校園網(wǎng)及時(shí)傳送到設在網(wǎng)絡(luò )中心的媒體服務(wù)器，媒體服務(wù)器對數字視頻信息進(jìn)行管理，并存儲在磁盤(pán)陣列上，監控中的監控服務(wù)器從媒體服務(wù)器上獲取數字視頻信息并以多畫(huà)面的形式在電視屏幕或顯示器上即時(shí)播放，對需要跟蹤的監控點(diǎn)，通過(guò)監控服務(wù)器與該點(diǎn)視頻服務(wù)器建立直接連接，對云臺和攝像機進(jìn)行跟蹤控制和數字視頻播放。 4 系統功能與實(shí)現 基于校園網(wǎng)的數字視頻監控系統無(wú)需為監控系統建設專(zhuān)門(mén)的信號傳送網(wǎng)絡(luò )，信號傳輸主要通過(guò)校園網(wǎng)，安裝運行后，能夠在監控中心實(shí)時(shí)顯示所有10～18個(gè)環(huán)境監控點(diǎn)場(chǎng)景的視頻，監視效果完全能滿(mǎn)足要求。同時(shí)在監控中心通過(guò)發(fā)出指令控制前端設備，使得安裝在室外的一體化高速智能球攝像機，可任意迅速定位及連續追蹤掃描，實(shí)現真正意義上的全方位、無(wú)盲點(diǎn)監視。系統在對目標范圍實(shí)時(shí)監控的同時(shí)，可對圖像進(jìn)行數字化壓縮及前后端混合式存儲；如果需要還可以根據報警信號的發(fā)生自動(dòng)的實(shí)時(shí)記錄現場(chǎng)情況，事后可從系統數據中查詢(xún)相應的資料�？缧^遠程實(shí)時(shí)監控，擁有訪(fǎng)問(wèn)權限的用戶(hù)可以通過(guò)校園網(wǎng)，在本地安裝了監控軟件的計算機上，觀(guān)看所管轄防區的監控畫(huà)面并進(jìn)行控制。監控系統擴展僅需增加云臺、攝像頭和視頻服務(wù)器，無(wú)需對整個(gè)系統設備進(jìn)行更換或擴展。在日常維護和使用校園網(wǎng)數字安防監控系統時(shí)，一旦出現問(wèn)題，用戶(hù)只需對局部進(jìn)行更換或者維修，能保證長(cháng)期不間斷使用。 本系統設計從校園實(shí)際出發(fā)，采用成熟、先進(jìn)的技術(shù)和設備，較好地滿(mǎn)足了校園安全防范、安全管理中的宏觀(guān)動(dòng)態(tài)監控、微觀(guān)取證等工作需求，通過(guò)校園網(wǎng)數字監控系統不僅可以保障學(xué)校財產(chǎn)、師生的人身安全以及家庭財產(chǎn)安全不受侵犯，同時(shí)也將校園人防、物防、技防有機結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工作上新臺階。 4.1 網(wǎng)管中心設計 網(wǎng)管中心設于學(xué)校信息中心內。網(wǎng)管中心增加媒體服務(wù)器、磁盤(pán)陣列和網(wǎng)絡(luò )視頻管理軟件。媒體服務(wù)器占用1U機架和1個(gè)主交換機1 000 Mb／s端口；磁盤(pán)陣列占用4U機架，安裝10塊146 GB硬盤(pán)，提供1 460 GB硬盤(pán)空間；媒體服務(wù)器采用IBMx336；磁盤(pán)陣列選擇IBM ESP400，它采用UItra320SCSI技術(shù)，擁有14個(gè)超簿HDD槽位，可以容納最大2 TB的存儲量，為了提高可靠性，EXP400支持HDD和自身風(fēng)扇的PFA(預測性故障分析)；EXP400有內置的LED指示器，能夠預先對故障、溫度超標和其他異常發(fā)出警告。 媒體服務(wù)器連接到1 000 Mb／s校園局域網(wǎng)主交換機的端口上，可充分利用網(wǎng)絡(luò )數據帶寬，以保證多路高清晰(D1格式)數字視頻圖像的并發(fā)傳輸，需占用1個(gè)主交換機端口。磁盤(pán)陣列通過(guò)SCSI接口與媒體服務(wù)器相連，為多路實(shí)時(shí)視頻數據存儲提供便捷條件，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704×576，視頻圖像存儲采用MPEG-4標準，每小時(shí)每路視頻須保存200 MB的數據，為了節省存儲空間，可采用移動(dòng)偵測方式進(jìn)行數據存儲，剔除靜止畫(huà)面。 4.2 監控中心設計 監控中心與網(wǎng)管中心分離，通過(guò)校園網(wǎng)與信息中心的主交換機交換數據。采用D1視頻模式，分辨率704×576，畫(huà)面分割通過(guò)媒體服務(wù)器實(shí)現，一路視頻圖像占有512 kb／s左右的數據寬帶，為保證多路路高清晰數字視頻圖的實(shí)時(shí)性，通過(guò)1 000 Mb／s帶寬的光纜直接接入網(wǎng)絡(luò )住交換機。監控中心安裝有2塊42英寸等離子顯示屏，分別由2臺[email=IBM@server206]IBM@server206[/email]系列8482管理，每屏進(jìn)行9畫(huà)面分割顯示最多可以同時(shí)顯示18個(gè)環(huán)境監控點(diǎn)的視頻圖像。另設管理電腦一臺，可單獨顯示、跟蹤一路視頻監控圖像。 4.3 網(wǎng)絡(luò )接入設計 寬帶接入，監控視頻圖像可通過(guò)校園網(wǎng)在各個(gè)樓宇設置的交換機接入，由于是單路視頻，有512 kb／s的數據帶寬夠用了。為保證信號質(zhì)量，視頻服務(wù)器安裝在就近的樓層配線(xiàn)房。路端環(huán)境監控點(diǎn)監控球的模擬視頻信號，經(jīng)視頻服務(wù)器調制成MPEG-4標準的數字視頻流。通過(guò)樓層交換機接入校園網(wǎng)，通過(guò)校園內區域交換機與主交換機相連，占用交換機的1個(gè)端口。媒體服務(wù)器占用一個(gè)1 000 Mb／s端口和主交換機下相連，監控中心交換機通過(guò)光纜和主交換機相連，以保證監控信號的實(shí)時(shí)性。為保證系統的健壯性，所有監控設備劃分在一個(gè)專(zhuān)用的 VLAN內。 無(wú)線(xiàn)接入，在校園內出現樓房或布控點(diǎn)無(wú)樓層交換機時(shí)，則監控數字視頻流通過(guò)BreezeNET無(wú)線(xiàn)網(wǎng)接入校園網(wǎng)�？蛻�(hù)端網(wǎng)橋定向接入基站，基站全向收發(fā)客戶(hù)端網(wǎng)橋的信息，空間通信速率達11 Mb／s。每臺基站可同時(shí)與3臺客戶(hù)端網(wǎng)橋對接，實(shí)現Full D1模式的實(shí)時(shí)監控圖像傳輸�；景惭b點(diǎn)選擇與客戶(hù)端網(wǎng)橋相互可視。天線(xiàn)安裝于建筑物頂端，方向對準基站網(wǎng)橋。防雷借用建筑防雷設施，如高度不夠，則在防雷網(wǎng)上焊接避雷針�？蛻�(hù)端網(wǎng)橋采用奧維通SU-56-BD，空間通信速率達11 Mb／s，傳送距離可達10 km�；揪W(wǎng)橋采用奧維通AU-120-VL，可同時(shí)接收3路客戶(hù)端網(wǎng)橋發(fā)來(lái)的Full D1模式的實(shí)時(shí)監控圖像信息。室內單元提供電源和數據到室外單元帶有接口和遠端射頻子系統，這種設計可減少使用昂貴的射頻電纜，并使網(wǎng)橋可使用距離更長(cháng)，FCC標準可超過(guò)25 m，ETSI可達成10 km。在室內單元和室外單元間的電纜可達90 m，在實(shí)際應用中，最長(cháng)可將87 km兩端的校園連接起來(lái)。 4.4 數字監控設計 模擬視頻信號的采集，視頻信號的采集設備是監控系統的前沿部分，是整個(gè)系統的“眼睛”，它將監視的內容變?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)系統的質(zhì)量。前端設備室外安裝采用一體化高速智能球形彩色攝像機，其配置了自帶變焦鏡頭的高性能數字信號處理(DSP)攝像機，內置云臺和數字解碼器，可任意迅速定位及連續追蹤掃描，有效獲取監視現場(chǎng)圖像，強光保護，自動(dòng)翻轉使球體至底部時(shí)進(jìn)行180°旋轉，可兼容AD，Philips，Vicon，DM等通訊協(xié)議，可設置64個(gè)預置位，每個(gè)預置位帶有20個(gè)字符標志，內置高清晰彩色22倍光學(xué)變焦，8倍電子變焦鏡頭攝像機，0.5 s快門(mén)速度，7個(gè)報警輸入，內部具有浪涌保護和雷電保護，變速旋轉水平MAX：250°／s，垂直MAX：100°／s，自帶移動(dòng)探測功能；室內安裝固定槍式攝像機，安裝地點(diǎn)位于大樓入口處，主要監控人員進(jìn)出大門(mén)的情況，在光線(xiàn)不理想的情況下彩色黑白自動(dòng)轉換，以達到較好的采集效果，采用有防水外殼，防暴設計，480線(xiàn)／420線(xiàn)可選，0.1Lux，1／3"SONY CCD，配置3.5～8 mm自動(dòng)光圈手動(dòng)變焦鏡頭，電源：DC12 V。 視頻信號的數字化，現場(chǎng)監控設備，各類(lèi)模擬攝像機采集的模擬視頻信號，數字轉換器將模擬信號轉換為數字信號，經(jīng)過(guò)視頻服務(wù)器12 h循環(huán)存儲和及時(shí)按照D1模式轉換為數字視頻流接入以太網(wǎng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸至后端媒體服務(wù)器和監控中心。在監控中心安裝有解碼服務(wù)器，將數字信號還原為模擬視頻信號并按序輪切到監控中心的顯示器上。并且視頻服務(wù)器，后端媒體服務(wù)器雙重保存數字視頻信號，以防網(wǎng)絡(luò )不通造成監控信息的丟失。 4.5 視頻播放與監控軟件網(wǎng)絡(luò )視頻管理軟件 安裝于媒體服務(wù)器上，負責管理網(wǎng)絡(luò )中所有的視頻服務(wù)器，主要完成設備管理、設置網(wǎng)絡(luò )和視頻、設置PTZ、錄像設置、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、視頻丟失報警與報警處理功能、建立日志和提供數據存儲、瀏覽、畫(huà)面分割等工作；視頻服務(wù)器具有IE瀏覽功能，網(wǎng)絡(luò )視頻監控軟件安裝在監控中心的監控服務(wù)器或授權用戶(hù)的計算機上實(shí)現校園環(huán)境全部監控點(diǎn)的實(shí)時(shí)監控，提供實(shí)時(shí)圖像播放、環(huán)境監控攝像機控制、圖像抓拍等功能；攝像機控制采用圖形化控制界面，利用鼠標控制云臺、燈光、攝像頭動(dòng)作。 5 結語(yǔ) 校園網(wǎng)的數字視頻監控系統適宜于校園安全監控使用，具有建設成本相對低廉、使用方便、擴展靈活等的優(yōu)點(diǎn)；但該系統對網(wǎng)絡(luò )的依賴(lài)度很高，所以校園網(wǎng)必須是一個(gè)健壯的網(wǎng)絡(luò )。 |
