计算机科学与技术专业毕业设计论文基于广电网络城市监控网络系统的设计.doc

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1、基于广电网络城市监控网络系统的设计摘要论述利用广电光纤网构建城市监控网络系统的可行性介绍有线电视HFC网结构、城市监控系统的设计需求、总体构架；控制与交换相分离，适合大规模扩展应用。控制、图像、存储等全部采用国际标准技术实现，便于互连互通，整体架构采用分层、开放设计，便于新技术新业务的引入及融和。IP智能监控架构，视频编、解码器，网络视频存储系统以及网络传输和关键技术。介绍监控系统的前端摄像设备, 图像信号传输网, 监控控制、管理、调度中心等各组成部分的结构特点。监控系统贯彻执行“ 实用、先进、经济”这一设计原则, 从实际出发, 系统由前台摄像设备、后台系统处理设备和传输部分构成, 前台取证是

2、系统的基础, 后台处理是系统的核心, 传输部分是实现系统实时功能的桥梁。关键词：监控系统 视频矩阵切换器 光端机 DVR 硬盘录像机Based on broad electric network city monitoring network systems designABSTRACTThe elaboration uses the broad electricity optical fiber net to construct the city monitoring network system the feasibleIntroduction cable TV HFC net struc

3、ture, the city supervisory system design demand, the over all skeleton. The control and the exchange separates, suits the large-scale expansion application. The control, the image, the memory and so on use the international standard technology realization completely, is advantageous for the intercon

4、nection intercommunication, the overall construction uses the lamination, the opening design, is advantageous for the new technical new service introduction and the fusion.The IP intelligence monitoring construction, the video frequency arranges the decoder, the network video frequency memory system

5、 as well as the network transmission and the key technologies. Introduction supervisory system front end pickup device, image signal transmission network, monitoring control, management, control center and so on each constituent unique feature.The supervisory system carries out practical, advanced,

6、the economy” this principle of design, embarks from the reality, the system by the onstage pickup device, the backstage system handling equipment and the transmission part constitution, the onstage evidence collection is the system foundation, the background processing is the system core, the transm

7、ission part realizes the system real-time function bridge.Key words: Supervisory system Video frequency matrix cut Light end machine DVR hard disk vide29目 录摘要IABSTRACTII绪 论1一.概 论1（一）广电网络构建城市监控网络系统的可行性1（二）基于广电网络城市监控网络系统总体设计原理1（三）监控系统的建设目标4（四）系统建设原则5二.智能监控系统总体设计构架5（一）传统监控联网建设模式分析5（二）IP智能监控架构7（三）视频监控特征

8、分析：8三.系统特点10（一）统一的监控平台10（二）先进的系统构架11四.系统设计内容简述11（一）系统前端设计11（二）图像采集设备12五.网络视频编、解码器12（一）视频编码器12（二）视频解码器13六.网络传输设计13（一）网络总体构架设计13（二）应用组播技术13（三）网络安全设计14七.存储设计14（一）需求分析及建设目标14（二）存储技术架构分析15（三）存储网络选择15（四）方案特点16八.中心管理平台设计17（一）视频监控管理功能17（二）视频存储管理功能20（三）监控客户端功能21（四）关键业务流程24九.原有矩阵系统接入设计26（一）互联互通的技术解决方法26十.告警联动

9、设计26（一）视频告警联动:26结 论27参考文献28后记29绪 论运用现代先进网络技术和科学手段，结合现有网络资源建设城市监控系统，利用千兆以太技术，保证信息交换高速无阻, 比传统的电话拨号快几十乃至上百倍。传输带宽大单位用户可选取仪带宽的端口专线, 建立自己的内部信息局域网, 可以满足图像视频等大容量数据的传输。特别城市监控系统视频在线传输。价格低廉广电网络覆盖面广, 业务多样, 运营成本平均费用低, 能做到以低廉价格提供高速传输通道业务运营。一. 概 论（一） 广电网络构建城市监控网络系统的可行性随着我国经济的快速发展, 城市化进程的加快, 农村劳动力大量涌入城市, 再加上就业压力加剧,

10、 闲散人员增多, 而城市建设步伐、管理制度相对滞后, 给城市治安管理工作带来很大压力。平安城市建立监控系统已成为城市化社会管理的重要手段之一。所谓监控系统就是通过在一些重点路段、重要场所、繁华商业街、要害部门、人流密集地方设置摄像设备, 用于跟踪可疑目标, 第一时间发现犯罪现场, 对突发紧急事件的取证、调查, 为侦破各类刑事案件提供第一手资料, 并在现场对犯罪分子起到强大的威慑作用，不仅如此，还可以为居民出行提供准确路况信息和景区概况等。由于城市监控系统监控点多面广, 地形复杂, 距离监控管理中心较远, 如何实时地、高质量地传输视频图像、控制数据, 传输方式是构建系统需要首先考虑的问题。大多数

11、城市监控系统的构建都依托在电信、移动等通信网或宽带互联网上, 由于视频图像信号传输具有数据量大, 传输实时性要求高等特点, 上述方案采用2m的E1 电接口或采用TCP/IP 协议( ADSL 线缆) 来传输视频数据信号, 受带宽及速率的限制, 在实际应用中其传输图像质量和实时性难以达到要求。由于光纤具有频带宽, 抗雷电、电磁干扰, 防腐蚀, 没有噪声及非线性失真的叠加, 传输距离远, 传输质量高, 稳定性好等特点, 采用光纤作为系统传输介质, 能达到很高的图像质量和实时性, 满足监控要求。依托广电先进的HFC 光纤网络, 充分利用光节点的备用光纤资源传输视频监控信号, 从而构建的城市监控网络系

12、统, 是切实可行的。（二） 基于广电网络城市监控网络系统总体设计原理 传统的有线电视系统是指采用邻频传输方式，只传输模拟电视节目的单向有线电视系统。任何有线电视系统无论其规模大小如何、繁简程度怎样，都可视为有信号源、前端、传输系统、用户分配网四个组成部分。图1：有线电视系统的物理模型 升级改造后的有线电视HFC网是一个一级光纤环形+星形自愈环网、二级星形光传输的先进宽带网。现代有线电视网络已经是一个庞大的完整体系，集电视、电话和计算机网络功能于一体。从提供的业务来说，既有基本业务，又有增值业务和扩展业务；从传输的信号类型来说，既有模拟电视信号，又有数字电视信号和IP数据信号。为了实现多种综合业

13、务，系统不再是自成一体的独立结构，而是通过上一级的数字光纤骨干环网和本地光纤骨干环网实现与其他各有线电视系统的联网。现已在市区各住宅小区、密集居民区地方共设置很多个光节点, 光节点全部采用单模光纤, 每个光节点有4 芯光纤, 其中1 芯用于下行接收电视信号, 1 芯用于上行回传信号, 两芯备用, 光节点分布密集, 备用的光纤资源为构建城市安防监控系统提供了条件图2：广播电视HFC网拓扑图根据监控场所的实际分布情况, 分别在各个监控点设置适当的摄像设备, 利用附近光节点的备用光纤, 把图像信号及控制信号传输到光节点所属分前端, 再依托环形+星形网汇总传输到总前端, 最后经总前端到城市监控管理中心

14、光缆汇总传输监控管理中心。监控管理中心利用多媒体计算机、视频矩阵、电视墙、DVR 硬盘录像机等先进设备集中对监控点进行监视、控制、调度、录像、取证。同时可通过公安内部局域网把图像、录像资料传送到派出所等各个下属单位, 便于基层单位及时了解本辖区状况。它是集图像信息收集、防犯突发事件、图像信息资源共享等方面为一体, 对城市治安问题多发点、治安区域、出入境港口等实施灵活监控, 并将监控到的画面图象实时汇接入监控指挥中心的系统, 起到对整个城市的突发事件及时、全盘指挥处理, 使治安监控不留死角, 为平安社会做出积极的贡献。城市监控系统主要由前端摄像设备, 图像信号传输网, 监控控制、管理、调度中心等

15、组成。由于系统的特殊性, 前端摄像设备的好坏将直接制约和影响系统的使用效果。一般要求前端摄像设备能全方位、24 小时摄像, 对监控距离在150 200m范围内能准确判断目标物体或嫌疑人, 在光线较暗时应能获得较清晰的图像, 并能快速跟踪( 如车牌、人脸等) 。对于车站、码头、商店、广场、人群密集地都应采用低照度、日夜转换、高解析度的高速快球, 云台机构必须适应于长时间运转并有预置位巡航功能, 同时高速快球应具有内置解码功能, 以便接收管理中心的控制信号。对于出入口、重点监控点应采用高分辨率、低照度的枪型摄像机及高档的镜头, 以便获得清晰的图象。图像信号传输网主要由光端机及光纤组成。光端机有视频

16、输入端( 有1、2、4、8 路) 及控制数据接口( RS- 232、RS422、RS485) 输出端, 控制数据接口一般使用RS485 接口, 输出由系统的控制中心通过光纤送来的RS485 控制信号, 用于控制高速快球的旋转和图像的远近、聚焦。由于光纤资源的宝贵, 应根据实际情况考虑使用具有多路图象、数据复合传输技术的数字光端机, 以便在一根光纤上传输多路高质量的图象及控制信号。同时光端机还应具备自动补偿增益、光纤灵敏度自动测试及防雷功能, 为设备的正常运行提供了可靠保障。光端机的图像、控制信号传输原理图如图: 图3：光端机的图像、控制信号传输原理图监控管理中心主要由视频矩阵切换主机、DVR

17、硬盘录像机、视频分配器、多媒体计算机、电视墙机及管理控制软件等组成。视频切换矩阵在系统中起着重要的作用, 主要作用是使单个监视器轮换显示多路图像; 任一路图像可同时送到多台监视器上显示; 可对任何图像任意组合显示; 可同时处理多路控制指令, 供多个使用者使用。选用时应注意要具有对图像、控制数据等信号进行交叉控制, 切换速度快, 可灵活交叉分组切换显示图像、资源共享、可联网并拥有多个操作优先级别等功能。DVR 硬盘录像机主要用于多个图像同时实时显示、录像、图像回放, 同时也发送RS485 控制信号, 用于控制高速快球的旋转和图像的远近、聚; 具有宽带接入功能, 可通过电话线、局域网及ADSL 宽

18、带网远程传输信号。应具有大容量、高稳定性, 图像质量清晰, 操作性好, 有可扩容接口。可根据视频监控点的数量、实时录像以每路每小时200m计算配置硬盘的容量及多台DVR。系统的实现主要是监控点到光节点和有线电视总前端到监控管理中心光缆的走线路由确定。要根据各监控点的实际位置选择科学合理、易于施工实施的走线路由。光缆路由应尽量短, 要充分利用现有线路或管道, 尽量避开不便于施工或协调难度较大的地方。由于各个监控点距离各光节点距离各不相同, 对于距离在200m 内的可直接敷设同轴电缆到光节点处, 对于距离超过200m的应再敷设光缆至光节点处, 对于是快球摄像机还需敷设多芯控制电缆。在利用光节点备用

19、光纤时, 应注意所使用的备用光纤不会影响今后光节点开展多功能业务, 确保有线电视业务不受影响。为了使信号传输到监控管理中心, 还需从总前端到监控管理中心敷设大芯数光缆( 其芯数可视监控点数量而定, 但要考虑备用, 以备以后扩容) 。图4：城市系统的光链路结构图（三） 监控系统的建设目标有一些监控系统，采用监控矩阵实现对厂区、出入口、重要位置的视频监控，但是部分设备已经老化，效果下降。建设智能视频监控系统不仅需要覆盖新增的监控点，同时还要接入原有的视频监控摄像机，实现对社区的实时视频监控、图像存储、历史图像查询、云台操作控制；实现监控网络和监控内容的广度覆盖，监控网络应全面覆盖重点地区，监控内容

20、应适应城市视频监控业务的需求；实现监控信息反馈的快速反应，确保信息的快速、高效和安全流动。（四） 系统建设原则城市监控系统的设计应该充分考虑系统的合理性、先进性、实用性、可靠性、稳定性和可扩展性的原则。1. 合理性原则为了保证整个系统从设备配置到系统构成的合理性，监控系统设计根据实际状况和建设监控系统的具体要求，充分满足在使用中的各项功能要求。为了保证系统的顺利使用以及与已建成系统集成的顺利进行，需要提供开放的软件接口，提供底层的API，从而为将来开发出实用而简易的集成软件，完成系统集成打好基础。2. 先进性原则当前，计算机及通信技术高速发展，使得系统的设计不但要考虑充分利用当前的最新技术，而

21、且还必须考虑随着技术的进一步发展，能在系统中不断溶入新技术，使系统始终充满活力，始终保持一定的先进性。城市监控系统的设计中，对所有设备和相应软件的设计中，应该选用先进的视频监控设备和系统，从而既保持传统监控系统图像质量高的特点，同时能够彻底解决监控系统数字化、网络化过程中的瓶颈问题。城市监控系统的设计采用数字视频方式，前端图像以模拟信号传输至接入点后，通过视频编码器将图像进行数字编码（D1分辨率）、存储，编码器支持双流的方式，数字实时图像通过解码器在监视器墙或者通过管理计算机在液晶电视墙显示，数字存储图像以iSCSI流的方式直接写入磁盘阵列。这一技术路线保证了系统具有良好的清晰度、较少的服务器

22、资源占用、完全实时、一流的网络功能等诸多特点，采用了先进的数字图像技术，为系统扩展应用打好基础，系统建成后在很长时间内不会被淘汰。3. 实用性原则基于广电网络城市监控系统的建设应以实用性为基本原则。系统功能必须满足治安动态监控和案件、事件倒查的基本要求，硬件和软件平台界面友好、易学易用、使用方便、图像清晰；采用统一的系统标准和通信协议，使整个系统中各个子系统间能互联互控，充分发挥作用。二. 智能监控系统总体设计构架（一） 传统监控联网建设模式分析1. 模拟视频监控系统模拟视频监控系统的发展较早，目前常被称为第一代监控系统。模拟监控系统是以视频矩阵、分割器、录像机为核心，辅以其他传感器的模拟信号

23、传输、控制、处理系统。模拟监控系统采用视频切换矩阵连网，多路数视频光端机上传视频图像。系统主要特点是：视频、音频信号的采集、传输、存储均为模拟形式，一定距离范围内图像质量保持得很好。传统的模拟视频监控系统有局限性。首先，模拟视频信号通常采用同轴电缆进行传输，在距离较远时，需要使用视频放大器对视频信号进行放大以补偿传输损耗，而这将导致信号信噪比的下降。在实际工程中，图像会产生明显失真；第二，模拟视频监控系统中所存储的视频图像信号是未经压缩的模拟信号，需要使用大量录像带，成本高、体积大且不易保存；第三，模拟视频监控系统在进行长延时录像时的图像质量较差，检索时需要在录像带上反复进退查找，难度大、不易

24、使用；第四，与信息系统无法交换数据，应用的灵活性较差，不易扩展。由于模拟视频监控系统这些自身难以克服的缺点，不能适应报警与监控系统信息共享的要求，在系统建设过程中需要逐步淘汰或者进行升级改造。2. 模数结合的视频监控系统数字硬盘录像机（DVR）应用到模拟监控系统中，将传统的模拟视频信号转换为数字信号，通过计算机网络来传输，这就形成了模数结合的监控系统，实现了视频/音频的数字化、系统的网络化、应用的多媒体化和管理的智能化。模数结合监控系统的报警信号和视音频信号的接入、图像的切换和前端设备的控制主要采用模拟切换矩阵；图像的记录采用数字方式；图像数字化后通过计算机网络传输。模数结合的视频监控系统存在

25、诸多问题：（1）“矩阵DVR”是两套系统组合。矩阵作为实时查看设备，起到控制、切换作用；DVR作为数字存储设备。两套系统之间没有相互控制、统一管理的机制，并且也不能同时控制前端摄像机，仅仅是两套系统的组合。（2）视频存储问题。在模数结合的视频监控系统中采用DVR作为存储介质，但是DVR没有采用RAID、不支持硬盘热插拔，使得DVR难以为视频监控的事后取证提供高可靠性、稳定性的存储系统，难以形成统一管理和视频数据综合利用，例如图像识别等应用。（3）IP智能监控系统的推出随着国民经济的发展和社会的进步，建设和谐社会、平安社会已经成为各级政府和各行各业的共同目标和人民群众的迫切需求，包含了损失预防与

26、犯罪预防的安全防范系统是实现这个目标的重要手段。安全防范系统又称监控系统，从广义的角度来说是指含扩了视频监控、防入侵报警、门禁监控、车辆出入管理、消防监控、环境设备监控、信息安全等诸多应用的综合安全系统。数字技术和以IP技术为核心的网络技术的发展，改变了包括监控系统在内的各种IT系统的架构，原本封闭的监控系统逐渐转向开放和标准。监控系统已经开始从模拟监控系统向数字监控、IP网络监控系统发展。当前监控系统的解决方案主要包括模拟数字技术相结合的模数方案和初级的网络监控方案两类。受限于系统架构和技术能力的局限性，这两类方案已经难以适应监控系统规模和范围越来越大、管理越来越复杂的需要。如何“化繁为简”

27、，利用最少的人力、物力资源有效的实现监控系统各种应用的融合和开放，已经成为各行各业使用单位面前的一个新课题。（二） IP智能监控架构图5：IP智能监控构架图1. 视频编、解码器编解码器支持H.264、MPEG2、MPEG4、MJPEG等多种标准编码格式，提供从单路到16路各种密度的规格，支持实时流和存储流双流设计，支持高至8Mbps的高清码流或低至128Kbps的标清码流并且可以根据用户需求任意调整，可以基于各种网络环境高质量、可靠的满足各类网络监控前端编码、存储和解码的需求。2. 网络视频存储系统IP存储技术和数据管理服务器构建的网络存储系统，存储资源可以根据需求分布式部属并加以统一资源管理

28、和调度，支持动态存储资源管理、在线部属，可以基于统一平台满足不同存储质量、容量和服务质量的客户需求，可以提供完善的备份和存储生命周期管理功能，同时支持NAS备份功能。3. 系统管理平台包括专用的视频管理服务器、数据管理服务器、客户端和流媒体服务器，视频管理服务器是用于集中认证、注册、配置、控制、报警转发控制的专用信令服务器，可以实现完善的视频编解码设备网络管理功能，支持多台信令管理服务器相互协同工作组建多级多域的管理平台。数据管理服务器主要功能为管理存储设备、存储资源和视频数据，支持对系统所有存储资源进行全方位的监控和管理，支持不间断的视频检索、回放等业务。客户端可以提供友好方便的人机界面功能

29、，包括监控对象的实时监视监听、查询、云台控制、接警处理，并集成了基本的GIS功能方便用户操作。4. 承载网络系统采用充分组播优化的交换机对前端视频编码器传输的数据进行接入、汇聚、交换。通过设备自身安全特性和防火墙等实现对边界安全接入的控制。同时可通过网络本身的设备、协议冗余实现整个监控网络的稳定性。当今监控系统的用户覆盖各行各业，但是其本质的需求都是一样的，都要求监控网络要提供“监，控，查”的功能。“监”就是实时监视，随时了解被监控点的实时状态，要求实时性强，需要实时存在。“控”指对摄像头控制灵活可靠，操作简便，迅捷。“查”对于指定的地点的监控数据要实时可靠的存贮，用于事后取证和调阅，实时性不

30、敏感但可靠性要求高。（三） 视频监控特征分析：监控的本质需求是为了满足用户的实战需要，如有效取证、事态控制和运营管理维护能力等，目前许多监控系统的设计开始走向一个误区，系统过于复杂，模拟的数字的、各种服务器、视频承载和信令混合、各种非标的异构的子系统堆积、各种不同功能的软件组合，看起来虽然实现了基本功能，但图像、存储、维护管理等系统性能往往无法满足基本实战需求，偏离了监控的本质。随着系统规模的不断扩大，这些问题也将逐步暴露出来，一切将变得无法控制。1. 监控图像实时性问题。大型监控网络的监控点可以达到成百上千，要求在任何时间都可以让网络的使用者可以无时延地看到想看到的图像，并且要求被监控点的码

31、流可调以满足高清，重点监控的目的。这就要求监控网络支持很高的图像传输收敛比，即把众多的网点的监控图像层层汇聚到一个或几个显示大屏幕。传统的监控网络只能提供一种基于UDP的实时监控码流，实时流在高收敛比的汇聚过程中被反复级联复用造成最终显示图像质量的下降，同时也会造成一定的图像延迟，不满足实时性要求。所以现有的监控网络很难在高质量高收敛比和实时性之间取得平衡。这就要求监控终端可以提供一种只需一次编码就可供全网使用的实时流，而且这种数据流不应因高收敛而造成图像质量下降。2. 监控图像高解析还原问题。不同的用户对监控的“存”与“看”的要求也不相同。有的用户需要高清晰的实时监控流，而为了节省存贮空间降

32、低成本可能会采用低分辨率的存贮码流或只存帧。反之，有的用户会关注高质量的存贮流已供事后调阅和取证，而对实时流不是很关注。现有的网络只是简单的提供实时流同时对实时流进行存贮，这样现有的单流网络很难在网络的性能和成本之间达到平衡。3. 监控图像可靠存贮问题。传统的实时数据流是一种面向非连接的UDP报文，数据一旦在传输中发生丢失，则在图像回放时就会产生马赛克和丢帧的情况。所以对于分出一份实时监控流存入本地硬盘以达到存贮的目的技术无法满足高可靠存贮的要求。我们需要监控终端能够提供除了基于UDP的实时流以外还可以提供基于面向可靠连接的存贮流以实现高可靠数据存贮。4. 监控图像管理问题。一个监控的网络需要

33、存贮的数据是海量的，如何有效的管理这些数据也是传统的技术需要面临的挑战。以全球眼技术为例，全球眼的存贮流每5分钟进行一次数据分割，分割后保以文件方式进行存贮。一个监控点一天就有288个存贮文件，如果数据保留90天那么文件数量会达到25920个。对于一个大型网络一天就会有数十万个文件产生。文件多直接导致文件的检索的困难和执行性能的低下。同时存贮文件众多也需要更多的服务器来进行管理，这又会引来文件服务器负载分担和备份的问题，以及多服务器的集群管理，文件共享等问题。这些问题都是传统的监控单流网络很难克服的问题。 图6：监控构建图综上所述，现有的监控网络简单的采用单一的基于非连接不可靠UDP协议的实时

34、流技术很难解决现在面临的问题。用户要求实时监控流和存储数据流可分别根据需求灵活地编码设置，并且互不影响单。此外还要控制灵活，对于只需要存贮不需要实时监测的网点要可以根据需要关闭实时流只发送存贮流以节省带宽。由此可见我们需要两种数据流，实时数据流和存储流来满足用户的需求。 实时流满足快速无延迟的实时监控要求，存贮流采用面向连接的ISCSI高可靠协议满足高清存贮的要求，并且以上两种数据流的码流可以分别灵活配置满。图7：系统总特结构设计图三. 系统特点（一） 统一的监控平台含扩编解码器、网络存储设备、网络系统和管理平台四大基础组件,通过对网络监控4大基础组件的相互融和，优化了系统架构，提高系统整体效

35、能、可靠性和性价比，同时可以真正有效满足用户的定制需求。相互分立的系统容易导致相互扯皮，因为任何一个组件都无法有效满足用户对整体系统提出的各项需求。（二） 先进的系统构架控制与交换相分离，由网络本身来承载交换存储流和实时流等业务码流，由管理服务器处理控制控制信息。适合大规模扩展应用。便于互连互通，整体架构采用分层、开放设计，便于新技术新业务的引入及融和。图8：分层系统构架图四. 系统设计内容简述1. 监控前端硬件建设摄像机安装及图像采集、视频编码设备、报警联动设备。2. 传输系统图像、控制信号传输、供电线路、IP网络传输。3. 总控中心建设存储系统、显示解码及显示系统、综合视频管理系统、报警联

36、动系统。4. 分控中心建设图像解码及显示系统、监控客户端控制。（一） 系统前端设计对于监控工程来说，前端产品的选型直接关系到整个系统的效果，直接影响到用户的最后使用，前端设备主要包含摄像机（如有音频包括拾音器）、立杆、支架护罩、云台及解码器、音视频编码器、防雷器（尤其在室外高处）、机箱(室外监控点)等。图9：系统前端设计图（二） 图像采集设备对于一套成熟的视频监控系统，前端配置主要包括摄象机（如有音频包括拾音器）、支架护罩、云台、解码器、音视频编码器（见编解码章节）、设备盒、等等。五. 网络视频编、解码器（一） 视频编码器前端监控点的视频编码器完成监控信号的视音频输入，把模拟的视频、音频信号（

37、如摄像机、麦克风等视音频源信号）进行数字化和压缩编码，形成IP 数据包，利用网络传送到指定的目的地址。作为大量前端监控点部署设备，视频编码器必须采用高性能设备：使用采用嵌入式结构设计，稳定可靠；具备工业防护设计，符合监控系统部署要求；提供强大的图像编码能力，保障高质量的图像效果；支持标准的通信协议和视频编码方式。图10：前端视频编码器组网示意图连接：摄像机连接：摄像机通过同轴电缆将视频信号传入视频编码器的视频输入接口；编码器控制接口通过控制线缆连接摄像机云台，实现云台控制信号。麦克风连接：麦克风通过同轴电缆将音频信号输入编码器报警连接：红外等报警设备通过双芯线将报警信号输入编码器的报警输入接口

38、。报警联动：编码器通过双芯线将报警输出信号输入警铃等报警联动设备。（二） 视频解码器视频解码器主要功能是从网络上获取视音频数据流，将数字信号转换还原为模拟信号，输出到监视器、电视墙、多媒体大屏幕、调音台、功放等模拟视音频设备。视频解码器作为后端各级监控中心的视频、音频信号输出设备，需要具备以下功能：自适应各种视音频编码方式；支持高码流视频解码能力；设备稳定可靠适合长时间运行；易管理，配置简单。图11：视频解码器连接示意图：六. 网络传输设计（一） 网络总体构架设计在中心机房部署一台核心交换机，用于连接接入交换机、网络视频存储设备、系统管理服务器、应用服务器等各个主控室分别接入交换机，用于连接视

39、频编码器、视频解码器、监控端以及办公PC等，通过单模千兆光纤上行连接到核心交换机。（二） 应用组播技术作为一种与单播和广播并列的通信方式，组播技术能够有效地解决单点发送多点接收的问题，从而实现了网络中点到多点的高效数据传送，能够大量节约网络带宽、降低网络负载。当多个用户（解码器或者PC客户端）同时访问同一个编码器终端时，如果采用单播方式，从编码器到各个接受端都需要有一路单播流，对网络的带宽造成很大压力，因此应进行相应的组播设置。（三） 网络安全设计从体系结构来看，安全体系应该是一个多层次、多方面的结构。通过对承载网络平台所面临的安全状况的分析，可将承载网络平台的安全性在总体结构上分为四个层次：

40、网络层安全、应用层安全、系统层安全和管理层安全。网络层安全是指在网络的下三层(物理层、链路层、网络层)采取各种安全措施来保障网络平台的安全；应用层安全是指通过利用各应用系统和数据库自身的安全机制，在应用层保证对网络上所承载的各种网络应用系统的信息访问合法性；系统层安全主要是通过对操作系统的安全设置，防止不法分子利用操作系统的安全漏洞对网络构成安全威胁；管理层安全主要是从网络所涉及的总控中心、分控中心各级网络用户内部安全管理和计算机病毒防范两方面来保障网络的安全。七. 存储设计（一） 需求分析及建设目标监控系统对不同的监控点存储时间长度不同,对于城市监控系统的存储平台模拟要求如下（1）要求监控控

41、制平台的数据库在纪录图像信息的同时，还应纪录与图像信息相关的检索信息，设备、通道、时间、报警信息等。平台应能存储音频信息并保持7天到15天；对于需要长期保存的信息可配置专用存储设备备份。（2）图像存储设备满足采用H.264或MPEG-4/2视频编码格式进行图像存储。跟进需要扩展，音频编解码器标准实现音频同步存储。（3）具有足够的扩展空间，存储的图像数据应保证具有FULL D1（720*576）以上的图像分辨率；（4）监控图像存储时间根据每个监控点要求进行设计，平均存储时间为2天，经过复合后的报警图像应按相应的报警处置规范做长期的保存。（5）应考虑对录像文件的采取防篡改或完整性检查措施；支持按图

42、像来源、纪录时间、报警事件类别等多种方式对存储的图像数据进行检索，支持多用户同时并发访问同一数据源；（6）支持图像纪录、网络回放的双工、双码流或多码流模式。（7）设备管理：要求平台内的存储系统，在同一的管理平台下，实现对所有存储软硬件资源的配置及查询，系统性能的实时监视，系统设备的故障报警监视、故障诊断、及定位分析、报警日志的创建及维护等。（8）安全认证：验证用户的访问权限和优先级，监测和纪录用户进行的访问和操作等；验证接入设备的合法性，并注册合法设备。（二） 存储技术架构分析海量集中存储存储架构分为以下三种：DAS、NAS、SAN （IP or FC SAN）DAS（Direct Attac

43、hed Storage，直接外挂存储）通过SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）等I/O总线连接存储设备和应用服务器的存储架构。该存储设备由应用服务器独享。SAN（Storage Area Network，存储区域网络）：通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储构架，对外提供块（block）级的存储数据共享。这个网络专用于主机和存储设备之间的互访，数据可以通过SAN在多个服务器和多个存储设备之间高速传输。NAS（Network Attached Storage，网络附加存储）一种文件共享服务，由专用的服务器通过专有文件系统管理存储空间，

44、对外通过NFS（Network File System，网络文件系统）或者CIFS（Common Internet File Service，公共因特网文件服务）等文件共享协议提供文件级的访问功能。NAS支持不同的操作系统共享同一个文件。SAN（Storage Area Storage，存储区域网）在流媒体应用的系统架构及扩展上，SAN及NAS系统优于DAS系统。SAN（Storage Area Storage，存储区域网）是一个高效的子网，构建存储区域网SAN的方式一般有两种，一种是用传统的Fibre Channel协议，叫做FC-SAN，目前主要工作在2Gbps速率上，逐步升级到4Gbps

45、。另一种是在以太网基础上，使用基于TCP/IP的iSCSI协议，叫做IP-SAN，目前主要工作在1Gbps速率，现全面升级到10Gbps. IP-SAN并不需要使用专门的iSCSI交换机，服务器端和存储端的软件或硬件协议将SCSI指令打包装入TCP/IP包，普通的以太网交换机即可传输。而已被业界淘汰的DAS直接连接的方式则更不能满足目前和将来的需求。使用DAS方式会导致设备管理、数据管理的大问题：设备的升级、扩容、调整、数据安全管理都非常困难，尤其是用户的数据已经放到存储设备中之后，业务又不允许中断，这样的管理几乎是不可能完成的任务。因此，当用户的应用和数据量到达一定的水平，就必须考虑将分散在

46、各种平台上的数据整合(consolidate）到一个统一的平台，进行统一管理。一方面提升数据和设备的使用效率，一方面大大降低维护和管理成本。（三） 存储网络选择存储技术的发展经历了SCSI、FC、IP三代技术过程：SCSI磁盘阵列为第一代存储设备，基于SCSI协议，是基于SCSI总线架构的存储设备，设备的容量一般为几TB级。目前仍在少量双机应用系统中采用。FC磁盘阵列为第二代存储设备，基于FC令牌环协议，是基于FC环路架构的存储设备，设备的容量一般为数十TB级。目前仍有广泛使用。IP存储为第三代存储设备，基于ISCSI协议，主要是基于IP全交换架构的存储设备，设备的容量可接近无限扩容，达到数千

47、TB级（PB级）。目前在大型数据中心中为主要有广泛使用。IP SAN是基于高速以太网的SAN架构，通过iSCSI（Internet SCSI，Internet小型计算机系统接口）协议来实现存储数据在服务器和存储设备之间高速传输。它继承了IP网络开放、高性能、高可靠性、易管理、可扩展性强、自适应性强的优点，实现存储网络与应用网络的无缝连接，并提供了优良的远程数据复制和容灾特性。 IP SAN 可以根据实际具体的监控录像存储保存期限和保密级别的要求，完成影像资料在不同的磁盘系统、磁带库、光盘等存储设备之间的实现多级归档与数据备份保护。（四） 方案特点前端采集的实时视频监控图像，通过在部署在指挥中心

48、的数据管理服务器（DM）进行视频数据的管理，实施监控数据写入过程，可完成视频数据实施存储和存储系统的动态监控。采用数据块指针纪录技术，实现历史影像资料的基于指针数据库的检索，检索效率相对基于影像基于文件检索速度从数十分钟提高秒级，同时指针数据库考虑对录像文件的采取防篡改或完整性检查措施；支持按图像来源、纪录时间、报警事件类别等多种方式对存储的图像数据进行检索，支持多用户同时并发访问同一数据源。存储的数据同时客户端的随时下载的，读取，当用户需要查看已保存的视频监控数据时，可通过授权的视频监控客户端直接点播相应位置的视频监控数据进行历史图像的查看。通过在总控中心安装管理服务器（）进行视频数据的管理，视频监控客户端（VC