学校综合集中监控系统的功能及应用实现

 

1、概述

发展和谐社会，平安城市的理念，以及社会对教育的重视，近期又发生多起校园流血暴力事件，校园的安全不得不被重视起来，学校校园监控因为学校管理人员少，学生多，给学校的安全管理带来许多不便之处，为随时掌握学校动态，发现安全隐患，记录异常情况的视频影像，以便立即防范或作为事后分析处理的客观依据。因此，学校安装监控设施就成为了一种趋势。实践中，充分发挥计算机无人值日、全天候安全监控的功能，是一种节省人力物力的最佳辅助安全管理方案。

学校校园监控又可分为校园安全监控与上级综合集中监控，采用目前国际上最新的基于网络的第三代全数字视频分析监控系统产品，完全克服了传统的模拟监控系统的种种缺陷，并且在功能和性能上更胜一筹。本系统主要利用最新的计算机处理技术，将前端各个监控点的视音频信号编码压缩成数字信号通过网络传输到监控中心，再在监控中心将数字信号还原成视音频信号并显示。另外，还可以对重点区域进行智能分析报警处理，采用国际先进的视频智能分析设备，将能够事先预警，对不安全因素采取及时报警，能够有效的遏制校园暴力事件等犯罪事件的发生。

上级综合集中监控也采用数字网络监控系统，和校园安全监控同属于一个系统，但是上级教育部门对所辖区域所有学校的综合集中监控互，依靠先进的系统结构设计，将两个系统能够灵活完美的整合在一起，方便校园管理人员的使用，在安全防范上更上一个等级，真正的保障了学校的安全。

从区域上及功能上分为校园安全监控和上级综合监控两个部分，涉及的范围广，数量较多。无论在校园安全监控还是综合监控，所有的监控点都采用分布式部署的方法，整合到同一个专用监控网络中来，布线上作为一个物理网络处理，管理上二者即可集中管理，集中存储，又可实现分散管理。

2、系统介绍

校园安全监控系统包括前端图像信息采集系统，监控交换网络系统，数字视频图像管理系统，视频图像显示系统、图像存储系统及相应的众多的管理控制和应用软件。前端的图像信息采集系统主要包括：DVR硬盘录像机或者IPC网络摄像机等视频编码设备。

校园监控管理系统由视频采集系统、视频传输系统，中心管理系统组成。视频采集系统由前端的模拟球机或枪机和视频分析编码设备组成，视频传输系统：主要依靠光纤或者以太局域网的网络传输，而且还可以实现校园网的联网监控。中心管理系统主要由中心控制和报警服务器，存储服务器组成，实现后台数据的存储，视频的查看，报警的响应等;客户端也可安装在各个监控分点，如保卫监控点、校长办公室等，负责巡视各个监控点的情况各种网络来监看校园中各个监控点的实时视频。

整体校园教室监控仿真拓扑图如下图所示：

如上图所示，学校的每一个监控点，均安装摄像机，将视频线接到视频编码分析设备，视频编码分析设备将模拟信号转化为数字信号，将数字信号通过局域网，将视频发送到网络各个电脑，电脑通过专用的客户端就可以实现了视频的显示，存储，和信息控制和报警处理。

2.1数据采集部分

采集部分是监控系统的前沿部分，是整个系统的“眼睛”，它把监视的内容变为图像信号，传送控制中心的监视器上，采集部分的好坏及它产生的图像信号质量将影响整个系统的质量。

图像端监控系统主要由本系统的客户端提供实时图像监控。

录像存储部分是将按照用户的需要制定不同的计划，实现多种不同的录像的集中管理

报警联动部分是实现设备之间的报警联动视频，输出控制等。

数据管理系统是对该系统的登陆用户，设备的基本信息，各种类型的日志等的管理。

2.2数据传输层

数据传输层是将前端从摄像机采集到视频编码器进行编码，编码后传输到监控中心平台的整体过程。数据传输层涉及到网络负载、网络平衡，网络中转等诸多细节。

数据传输的目的是为了将监控采集的数据回传到用户监控平台，同时在校园网内，充分考虑到校园网络本身的网络带宽。

数据传输到中心平台的数据可进行存储、转发、解码等各种操作，最终可输出到电视墙上，可转发到internet，同时也可支持无线方式传输。

2.3监控中心管理平台系统

音视频监控管理软件平台负责整个系统的认证、配置、检测、控制指令转发、数据中转、存储等各种功能，其基本功能点如下：

一、图像监控部分

图像监控部分，主要由本系统中的客户端完成。

客户端登陆后，能够看到网络中任何设备的视频图像，并能够进行云台控制，录像的查询等操作，是整个监控系统的核心组成部分。

根据用户实际情况，本系统提供了更多人性化的设计，能够将设备和地图完美的结合在一起，更加直观方便的智能化监控，能够将两个区域分成两个地图。

二、录像存储部分

录像存储部分，按照存储位置可以分为：客户端本地存储，存储服务器存储，前端设备存储。这三种存储方式都可以实现统一分类管理。

客户端存储：当用户使用客户端视频监控的时候，能够随时手动的将监控的图像存储到本地客户端的硬盘上，还可以根据报警策略联动客户端实现报警联动录像的存储。

存储服务器存储：

存储服务器是视频监控系统的视频记录和重放装置，它要求可以记录的时间非常长，而存储服务器可以无限的拓展存储空间，能够满足客户的一个星期长达一个月的存储需求。

存储服务器具备自动维护功能，能够保持长期后台工作，性能稳定，提供了方便的查询功能和回放功能，支持16路图像同时回放，支持快进，慢放，暂停等功能，并且能够按照类型和时间方便检索，支持回放过程中的声音监听，和图像的截取，方便用户在日后取证的方便。

存储服务器还能与前端的带PTZ的网络摄像机协同工作，遇到报警后，能够联动录像，调整预置位，录下报警发生的时候需要的视频图像。

前端设备存储：

是指能够实现存储的前端视频采集编码设备，这要看具体工程中设备的是否支持设备的存储功能。

三、报警联动部分

报警联动部分主要核心部分是报警服务器来实现，辅助完成的模块有：存储服务器，客户端，数据库服务器，前端设备。

能够实现报警信息的记录，联动报警视频监控，联动报警录像，联动设备的探头输出等综合的报警策略。

四、数据管理部分

数据管理部分不是录像数据，而是包括登陆系统的用户和用户权限，设备的登陆基本信息，存储计划表，报警联动表，操作和报警日志等数据，是构成本系统的枢纽和基本。

数据管理部分核心是：数据库服务器，该服务器基于以高稳定性，高安全性，高可靠性，具有广泛的应用范围的SQL SERVER数据库基础上。上述所提到的数据将统一存储在数据库中，真正意义上实现了集中智能管理。

3、功能介绍

监控功能

通过校园网络，直接可以在监控中心电脑上看到学校各监控点的情景，也可以将各监控点的情况切换到电视墙上来观察。

画面分割显示

无须画面分割器、切换控制矩阵设备，通过中心管理服务器设定，就可以实现多视频画面同屏分割显示（1、4、9、16路）、多组画面轮巡显示。

校园监控

通过中心管理服务器设定，将学校重要区域各个的场景分别切换到电视墙上监视，或向前端发出控制指令，调整摄像机焦距或云台进行局部细节观察。

海量存储

可以对所有的场景进行实时或定时录像，或手工启停录像、报警触发录像，录像存储媒介为电脑硬盘、阵列、NAS等，录像的磁盘容量空间可设置，并具备自动覆盖功能。

智能化检索回放

可以按时间、摄像机号、报警事件等条件智能化快速检索回放记录的录像资料，回放有逐帧、慢放、常速、快速及放大/缩小等多种方式，并可以将任意一副回放图像存放成JPEG或BMP格式的图像，供数据交换使用或打印输出。

字符叠加

在每路视频上，可以实时叠加时间、监控点名称等信息，使调阅时一目了然。

场景抓拍

在区域监控中心主控电脑或校园网内各分控点电脑查看过程中，可以随时对窗口图像的突发场景图片抓拍保存。

网络广播

随时可通过网络进行英语听力语音的播放，防止校园广播突然损坏，以防突发事件对重要考试的影响

电子广播（公共广播）

可通过管理软件对远程指定的教室进行电子广播，通过电子广播能够对设定的范围进行语音广播。

权限管理

实行操作权限分级管理，按工作性质对每个用户赋予不同权限等级，系统登录、操作均进行权限查验，保证系统的安全性。

校长专控

校长通过监看客户端即可在屏幕上选看该学校任一监控点的情况。

远程网络巡考

各级教育管理部门都可通过校园网或广域网远程调看现场视频，随时把控全局

学校监控

具备所有传统监控的功能，报警处理、视频显示、录像存储、电子地图、语音对讲等等，其基于数字处理的技术，让转发也变得轻而易举

多媒体教学

无须增加任何成本，利用本系统可以提供远程教学示范功能。我们知道，为了推广优秀教师的先进教学经验，或者考察教师的教学水平，学校经常需要安排进行教学示范课，但是传统的教学示范是把听课人安排在授课进行的教室里，不仅限制了听课的人数，还对正常的授课造成影响，而且传统的教学示范也只能在本地进行，对于外地观摩的教师更是不便。本系统除了可以对教学示范课进行直播外，还可以进行实时录像，听教学示范课的人员不需要进入授课现场就可以看到教学示范的实况，异地的观摩教师可以通过互联网（或广域网）方便地观看整个教学示范课的情况。

4、系统设备选型和配置说明

4.1客户端配置要求

客户端作为实时监控及回放录像的终端设备，主要功能是解码及显示，因此，需要配置高性能的 CPU 、大容量的内存及高质量的显示卡。建议配置如下：

操作系统：Windows XP，Windows 2003

CPU：P4 2.8 以上

内存：512M

显示卡： ATI 显卡，64M以上显存，AGP 8速接口

网卡：10/100兆网卡

声卡

硬盘：最小配置，能装操作系统就可以，如果需要本地录像的情况下，建议越大的硬盘越佳

4.2数据库服务器配置要求

系统的数据库是使用的SQL SERVER的数据库，在SQL SERVER里面建立数据库。数据库服务器普通配置即可。建议配置如下：

操作系统：Windows XP，Windows 2003

CPU：P4 2.8G 以上或者专用服务器 CPU

显示卡：普通显卡

内存：1G

网卡：10/100兆网卡

硬盘：最小配置，能装操作系统就可以

4.3报警服务器配置要求

报警服务器是负责接收前端报警和对讲信息，写入数据库中，并将对讲和报警信息发送给相关联的客户端。因此报警服务器的配置主要是用较高性能的CPU，较好的网络。建议配置如下：

操作系统：Windows XP，Windows 2003

CPU：P4 2.8G 以上或者专用服务器 CPU

显示卡：普通显卡

内存：1G

网卡：10/100兆网卡

硬盘：最小配置，能装操作系统就可以

4.4存储服务器配置要求

存储服务器是负责从前端获取音视频数据并进行存储（写盘）并创建索引以提供远程客户端的调阅。因此存储服务器需要专用服务器设备，配置高性能的 CPU 及大容量内存。具体配置如下：

操作系统：Windows XP，Windows 2003

CPU：P4 2.8G 以上或者专用服务器 CPU

显示卡：普通显卡

内存：1G

网卡：双千兆网卡

高速硬盘：SCSI 接口，12000转，硬盘容量按照存储要求来配置

外接存储设备：可选择 RAID 或者 NAS（要求能够影射成物理盘），容量按照存储要求配置

5、系统设计方案依据和指导思想

5.1设计依据

主要依据教育行业的实际需求，以及本产品在教育系统多次应用过程中实际经验，各招标文件技术部分中所提出的整体建设目标、系统功能、技术性能指标等，在设计时着重参考《工业电视系统工程设计规范》、《MPEG4视音频编解码标准-视听对象的编码（6部分）》、《100BASE-TX快速以太网接口标准》、《电视监控工程程序与要求》等标准。

5.2设计指导思想

本解决方案以满足实际应用为出发点，在视频传输方面尽量利用校园现有的网络以求最大程度降低系统造价。

● 性能、功能先进：设备选型要保证技术领先，性能可靠，操作简便、实用，维护简单，性能价格比最优，并留有扩展余地。设备采用均采用目前领先技术和生产工艺制造，系统建成后，三至五年不会落后淘汰。

● 系统功能完善：可以实现各种实际应用中所需要的功能。

● 操作简单实用：采用高科技手段，进行智能化设计，尽量减少系统操作的复杂性。并作到系 统工作稳定可靠，维护简单。

● 外观效果美观：前端装置安装均考虑安全性、隐蔽性及美观性。

● 系统稳定性、可靠性 所选硬件均选用先进、成熟、可靠的产品，且具备良好运行业绩。

● 系统先进性：采用目前最先进的软硬件组合，使系统兼容性、升级、扩展更容易，并采取 模块结构维护简单化。

● 易操作性和实时性：所有操作均采用WINDOWS标准窗口操作，并使信号实时上传，真正做到实时性。

● 低维护性：通过模块化、层次化的设计可基本实现系统的免维护。

● 可扩容性：可根据需要方便地进行网络逐级汇接，增减各类前端设备等。

6、系统功能特点

6.1系统登录采用用户名+密码登录方式

Ø 具有单点登录功能，所有子系统和设备管理一次登录，即可根据授权进行相关操作;

Ø 系统所有用户按照所属区域、部门和职责分配用户角色，每个不同的角色定义不同的级别和操作权限，对应于不同的操作内容，包括可以查看的视频内容、可以播放的录像、对云台镜头的控制、可以编辑和修改的系统信息、对设备的设置和控制等。

Ø 系统管理员可以根据需要修改编辑角色和用户权限和内容;

6.2设备参数远程设置、状态巡检及控制功能

Ø 能够对前端DVR设备的参数进行远程配置

Ø 能够对前端设备的工作状态进行定时自动或手动远程巡检，对设备的工作状态进行统计管理，包括设备连接状态、硬盘出错信息、录像状态等，发现异常及时告警，便于值班人员掌握设备的运行情况，发现问题及时处理，防患于未然;

Ø 能够对前端设备进行远程重启、校时，可以手动控制

6.3电子地图显示及管理功能

Ø 采用网络地图，实现网内所有用户共享地图资料和数据库;

Ø 报警时能够在电子地图上直观显示报警位置;

Ø 所有监控点都可以在电子地图上标注，只需要点击地图上的标志就可以非常方便的获取该监控点的视频图像，也可以查询和播放该监控点的录像资料;

Ø 能够实现电子地图的缩放，采用多级电子地图管理，按区域分层显示。

6.4智能视频分析功能

Ø 入侵检测分析

可以对特殊监控点实现智能分析，包括入侵检测支持三种检测模式运动行为模式：当有人或交通工具侵入监控防区时自动发出报警，绊网穿越模式：当人或交通工具穿越绊线时自动发出报警，围栏入侵模式：专为检测攀越（或穿越）周界和围栏等行为所提供的快速配置模式

Ø 自动PTZ跟踪

可以使摄像机对自身的云台和变焦镜头进行自主PTZ驱动，并自动控制PTZ摄像机的进行云台全方位旋转和镜头缩放，针对被锁定的运动目标进行视觉导向的自动跟踪，以确保跟踪目标持续以放大特写画面出现在镜头中央，这样警卫人员可以更清晰的看到信息，同时还可以用于事后取证。

手工锁定模式：通过监控软件手工锁定运动目标

自动锁定模式：在各个预置位之间进行巡视，当检测到入侵时自动锁定运动目标

接力锁定模式：当某个摄像机检测到入侵后，通知其它PTZ摄像机来锁定运动目标

Ø 联动报警

配合报警服务器进行报警联动输出，联动视频弹出，联动110按钮。

6.5综合智能的报警策略管理及视频联动功能

Ø 通过报警事件服务器实现对技按钮和探头报警、门禁报警、视频移动侦测报警、视频丢失报警、设备状态报警等所有报警进行统一的管理;

Ø 可以定义报警源、报警类型、报警级别、联动规则及处警预案，通过报警引擎自动关联实时视频和启动录像，启动现场声、光、门等设备，并将不同的报警发送给不同的责任用户;

Ø 监控中心和其它用户客户端按照用户自己定义报警转发规则接收显示相应的报警信息，自动切换显示报警点关联的实时视频图像。

6.6视频监控

Ø 远程实时视频监控功能

Ø 能够在客户端支持16画面分割显示（需要硬件较高配置）;

Ø 可以对监控点预先分组和画面组合，实现多画面分组自动切换和轮巡。

Ø 支持多画面同步显示和轮巡显示，支持多个预先定义的轮巡预案;

Ø 对于某些特定的监控画面，可以设定隐私遮挡功能（需DVR设备支持），遮挡区域将不能被查看显示。

6.7录像策略管理与录像资料检索回放功能

Ø 可以设定不同的录像方式，如定时录像、报警触发录像，移动录像等。报警触发录像能够对报警发生前30秒的图像进行录像，便于日后分析和取证;

Ø 可以对前端DVR和集中存储的录像资料按通道、时间和报警事件检索，支持快放、慢放、时间条拖动播放和定义时间点播放。可以对监控图像和录像画面进行抓拍，并保存为各种标准的图片格式;

Ø 集中存储服务器设定永久保存区和清盘策略，磁盘满后按照该策略自动清盘，永久保存区则不会被清盘。

Ø 录像剪辑及远程备份功能

Ø 可以对前端DVR录像资料远程备份和剪辑;

6.8远程监听与双向对讲功能

Ø 通过视频编码分析设备输入通道实现对现场声音和实时监听和视频音频同步录像录音;

通过视频编码分析设备的双向对讲接口，实现与监控考点的现场人员的远程双向对讲，并实时录音。

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