林琪

摘要：數(shù)字化安防系統(tǒng)是當前安防工程中的發(fā)展趨勢。本文以上海市馬戲?qū)W校校園監(jiān)控系統(tǒng)建設方案為研究對象本文整體方案從安防業(yè)務的角度出發(fā)，詳細介紹各個模塊在校園技防系統(tǒng)中的應用。包含視頻監(jiān)控系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、智能化系統(tǒng)等。

關鍵詞：數(shù)字化安防系統(tǒng);智能建筑;視頻監(jiān)控系統(tǒng);校園安防

引言

從1978年改革開放之后，我國的經(jīng)濟和社會獲得了長足的發(fā)展和進步，使得人們的生活水平和質(zhì)量也得到質(zhì)的提高和飛躍，生活的方式也發(fā)生了很大的現(xiàn)代化和改變，城市中智能建筑數(shù)量有著明顯的提高，如酒店、小區(qū)等。在智能建筑中，需要使用大量現(xiàn)代化的安防子系統(tǒng)，而傳統(tǒng)的安防系統(tǒng)具有很多的弊端，如布線施工和電源線的量非常大。在目前的環(huán)境中，智能建筑采用的監(jiān)控點位，比以前增加了很多，同時，所需要的線材數(shù)量也直線增加，當弱電線纜過多，造成了不能通過建筑物弱電豎井。采用數(shù)字化安防系統(tǒng)，可以有效的避免這些問題。下面將結合實際案例來體現(xiàn)智能化安防系統(tǒng)在建筑智能化的運用。

1.上海市馬戲?qū)W校校園監(jiān)控系統(tǒng)建設方案

上海市馬戲?qū)W校目前擁有適合大型雜技班學生訓練的大型雜技練功廳1個、多功能小型雜技練功廳4個、舞蹈小型練功廳1個;多功能文化藝術階梯教室10個、多媒體階梯教室1個;擁有圖書室、籃球場、運動場等多項設施。為預防、震懾犯罪，進一步降低財產(chǎn)損失，維護教師和全體學生的財產(chǎn)和人身安全，優(yōu)化校園防控能力，通過本項目建立完善的校園技防體系，以校園安防可視化綜合管理平臺為基礎，實現(xiàn)對前端監(jiān)控攝像機、監(jiān)控視頻存儲、出入口抓拍、報警等系統(tǒng)的統(tǒng)一管理或預留相應的接口，并結合軟件業(yè)務系統(tǒng)進行聯(lián)動調(diào)度和應用。

本系統(tǒng)的建設需要服從以下原則：1、合理和可靠性;2、較強的實用性和優(yōu)秀的可擴展性;3、先進和實穩(wěn)定性，為許多用戶和學校提供了高質(zhì)量、高可靠和高穩(wěn)定的校園監(jiān)控服務，體現(xiàn)"平安校園"的核心價值。在這個系統(tǒng)中，為了確保其合理性，既需要確保設備配置的合理性，同時，還需要增強系統(tǒng)構成的合理性，因此，一定要實現(xiàn)該系統(tǒng)的全部功能，但必須符合本單位的實際狀況，并且還需要達到校園安全監(jiān)控系統(tǒng)工程的標準。為確保系統(tǒng)的應用，需要兼容和采用多個開放的軟件封裝接口，并且同時還要采用多個SDK的封裝接入，兼容其他品牌校園監(jiān)控設備的需要將SDK按照一定的標準再次進行封裝，消除產(chǎn)品質(zhì)量的差異性，穩(wěn)定、高效地將系統(tǒng)接入到校園監(jiān)控系統(tǒng)的平臺中。

在系統(tǒng)的建設中，選用國內(nèi)視頻監(jiān)控一線品牌大華的監(jiān)控視頻設備作為監(jiān)控系統(tǒng)的設備和處理系統(tǒng)，有利于提高和增強視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻圖像清晰度和質(zhì)量，還有利于處理能監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字化存在的問題，以及完善網(wǎng)絡化所造成的問題。系統(tǒng)在建設的過程中，首要考慮的原則為實用性，其次，再考慮系統(tǒng)的基本功能，如監(jiān)、控、存等，并且采用性能良好的硬件和軟件;然后，使用統(tǒng)一的系統(tǒng)標準，同時，還要使用統(tǒng)一的通信協(xié)議，最后，需要確保全部的子系統(tǒng)可以互聯(lián)互控。

在物聯(lián)網(wǎng)項目中，需要設計出合理的并且高可用性的解決方案，有利于更好的實現(xiàn)和滿足校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)應用項目的安全防范系統(tǒng)功能和需求。針對特定的應用場景，設計出了相應的安全防范系統(tǒng)解決方案，包括針對校園、教學樓、周界、出入口等各個重要位置的校園前端安全防范布控，以及校園保衛(wèi)值班室、機房、監(jiān)控管理中心的后端布控系統(tǒng)。本文整體方案從技防業(yè)務的角度出發(fā)，詳細介紹各個模塊在校園技防系統(tǒng)中的應用。包含視頻監(jiān)控系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、報警系統(tǒng)、智能化系統(tǒng)等。

2.系統(tǒng)整體結構拓撲設計

校園的監(jiān)控系統(tǒng)是在平安學校的網(wǎng)絡的基礎上建設的，采用了一種現(xiàn)代化的純網(wǎng)絡化的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)架構。在這里，將介紹該系統(tǒng)的構成：首先，使用了高清攝像頭，有利于獲得高質(zhì)量的圖像;其次，網(wǎng)絡交換機將被前端監(jiān)控點視頻信號進行連接，其連接的設備是1080P網(wǎng)絡攝像機，監(jiān)控中心服務器能夠提供數(shù)字化視頻傳輸系統(tǒng)，因為它采用了網(wǎng)絡技術，從而能使得授權用戶獲得穩(wěn)定高清的圖像信息。最后，后端集中存儲模式將被運用在該系統(tǒng)中，該模塊能夠提供多種優(yōu)秀的性能，如控制靈敏性、視頻圖像的管理性等，現(xiàn)在通過圖1來描述平安校園監(jiān)控系統(tǒng)。

日期：2020年5月

為了保證能夠有效使網(wǎng)絡監(jiān)控管理系統(tǒng)更加穩(wěn)定和快捷并更方便管理，將多個不同服務器的網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的子系統(tǒng)有機地組合成一套網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)軟件管理系統(tǒng)，由統(tǒng)一的服務器對其進行監(jiān)控管理。

監(jiān)控中心服務器可以對所有的圖像信息進行實時控制和瀏覽、云臺實時控制、錄像數(shù)據(jù)查詢和回放、錄像資料的下載。各個分控中心只有實時的監(jiān)控本地區(qū)域所有圖像的權限。在監(jiān)控中心網(wǎng)絡上的任何一臺監(jiān)控計算機只需經(jīng)過服務器管理員的授權直接登陸監(jiān)控中心服務器即可完成對現(xiàn)有網(wǎng)絡中各個前端監(jiān)控點的云臺控制及圖像實時瀏覽（包括分控中心或系統(tǒng)的客戶端），較之于傳統(tǒng)監(jiān)控而言，其優(yōu)點集中表現(xiàn)為：不要重復布線，可以快速完成擴展前端監(jiān)控點，在所有網(wǎng)絡區(qū)域均能夠安裝監(jiān)控點。

3.視頻監(jiān)控子系統(tǒng)設計

視頻監(jiān)控點前端子系統(tǒng)被視為是組建整個校園安全突發(fā)事件防范系統(tǒng)的重要技術核心。系統(tǒng)前端視頻監(jiān)控點設備的選擇直接地關系到整個系統(tǒng)的效果，直接地影響后續(xù)用戶對系統(tǒng)的使用。視頻監(jiān)控點前端圖像子系統(tǒng)接入校園監(jiān)控專網(wǎng)，由中心監(jiān)控機房對系統(tǒng)進行24小時實時的監(jiān)控和集中圖像存儲，全面地掌控實時校園治安的動態(tài)，并有效地保證在校園安全突發(fā)事件的發(fā)生時，保安管理部門人員能夠及時調(diào)用現(xiàn)場的實時監(jiān)控圖像對現(xiàn)場進行及時的指揮和調(diào)度。

攝像機的選型、選址與其安裝除了應當充分符合GB50348、GB50395的活動監(jiān)控相關技術要求，同時還應當充分符合以下的要求：公共的區(qū)域一定程度不得存在有活動監(jiān)控的盲區(qū)，需要進行全方位無死角的活動監(jiān)控，公共的區(qū)域如果存在有著較大的監(jiān)視面積，應當同時安裝多臺監(jiān)控攝像機，還應當具備轉動、變焦放大功能，在監(jiān)視屏中可以清晰地判定出監(jiān)視范圍涉及的所有人員進行活動的情況;學生宿舍走廊、辦公室通道等室內(nèi)關鍵地點應當安裝攝像機，要求對區(qū)域內(nèi)所有的人員具有的體貌特征輕易辨認，并且掌握其活動情況。對于十分關鍵、重要場所，其監(jiān)控圖像在管理過程中，實行相應的保密等級制度;食堂、計算機教室等公共場所工作人員應當通過攝像機的監(jiān)視屏清楚地可以了解所有工作人員的日?；顒忧闆r;主要是在通道內(nèi)出入口安裝的監(jiān)控攝像機，需要將其所在的通道出入口全部范圍覆蓋在內(nèi)，監(jiān)控的圖像可以對于監(jiān)控范圍內(nèi)的所有人員臉部特點做出清晰地呈現(xiàn);機動車、停車場等出入口的攝像頭的功能可以具備低照度、強光抑制作用，如自動光圈鏡頭等，要求對出入的所有人員臉部特點和車牌號清楚地識別;監(jiān)控的攝像機在通道內(nèi)安裝時，其高度在完全符合工作場所監(jiān)視目標現(xiàn)場的要求時，室內(nèi)、外與監(jiān)控地面的連接距離應當分別超過2.5m、3.5m;監(jiān)控攝像機在其安裝中，確保其角度應當可以減小監(jiān)控的圖像俯視度;室外的攝像機在其選取安裝立桿的方式進行其安裝時，要求其立桿應當具備較強的穩(wěn)定度與強度，可以充分適應攝像機的安裝和使用，能夠達到安裝場所設備要求的防護標準;攝像機在安裝過程中，最大限度降低逆光對監(jiān)控圖像造成的干擾;攝像機的最低照度需要適應環(huán)境。如果一些區(qū)域的環(huán)境照度不高，則需要利用低照度攝像機，亦或是利用補光措施，添加相應的輔助照明后，要求工作場所監(jiān)控的目標現(xiàn)場區(qū)域維持其最低照度范圍在3lx至5lx之間;另外如環(huán)境高低照度無法采取有效利用攝像機補光的措施，則一般建議選用于紅外攝像機;如果區(qū)域內(nèi)監(jiān)控環(huán)境高低照度的變化明顯時，一般建議使用寬動態(tài)的攝像機。

由于監(jiān)控區(qū)域存在較大的差異性，應當合理地選取一些清晰度極高的監(jiān)控攝像機設備來加以全程地監(jiān)控這些固定的區(qū)域，如高清紅外半球巡視攝像機等，這樣我們就可以將攝像機監(jiān)控與巡視的固定區(qū)域范圍加以擴展。

前端的設備其主要負責完成的采集處理功能主要是將所進入監(jiān)控區(qū)域的所有圖像信號的數(shù)據(jù)進行采集處理工作，將這些采集處理到的圖像數(shù)字信號通過無線網(wǎng)絡直接傳輸?shù)叫枰M行監(jiān)控的數(shù)據(jù)中心。安裝在前端的設備主要包含監(jiān)控攝像機、鏡頭、云臺及其他配套的監(jiān)控接線箱、電源轉換器等監(jiān)控周邊設備。

校園監(jiān)控存儲系統(tǒng)視為了構建一個健全的存儲平臺，它應當著當前最為成熟、先進的技術，具有極高的安全性與高效性，便于維護以及強大的擴展性等等，以便監(jiān)控應用系統(tǒng)提供優(yōu)質(zhì)全面、無間斷的服務。

視頻的監(jiān)控主要是運用了攝像點集中存儲和備份的形式來對數(shù)據(jù)完成了存儲，前端的攝像點全部都選取了網(wǎng)絡的攝像機系列，可是集中存儲無法完全確保攝像點達到了全天24小時的運行，所以監(jiān)控中心編碼后的圖像數(shù)據(jù)全部選取了攝像點集中的存儲。監(jiān)控數(shù)據(jù)中心將攝像點前端的視頻圖像數(shù)據(jù)網(wǎng)絡信號數(shù)據(jù)進行了全匯集，存儲的數(shù)據(jù)實現(xiàn)了7×24小時，全方位30天無間斷存儲。網(wǎng)絡攝像機、網(wǎng)絡球機達到了1080p。

本系列大學存儲解決方案可以很好地滿足和適應了大學數(shù)字化監(jiān)控的需求，并且全面地考慮了大學云計算監(jiān)控系統(tǒng)對于分布式存儲大學監(jiān)控系統(tǒng)高可靠、高性能、高可持續(xù)擴展性、易管理等多方面的實際應用需求，以更好地確保解決方案的可行性、可操作性、可維護性以及未來的可持續(xù)擴展性。

在北京大學校園遠程監(jiān)控系統(tǒng)管理中心的基礎上建立一套完整的社會治安數(shù)字視頻遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)數(shù)字視頻監(jiān)控遠程管理的平臺，能夠?qū)φ麄€監(jiān)控系統(tǒng)的圖像進行遠程監(jiān)控、管理、存儲、登錄認證、圖像的分發(fā)等，實現(xiàn)了全國最大規(guī)模的社會治安視頻遠程監(jiān)控，保證系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠。

4.系統(tǒng)網(wǎng)絡構架設計

校園監(jiān)控傳輸網(wǎng)絡支撐著整個視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信息通道，其核心是能夠提供滿足相應要求的傳輸帶寬，且具有路由冗余能力。校園網(wǎng)絡應該是功能層次分明的網(wǎng)絡，要求有靈活的擴展能力、升級能力、可管理性和很高的安全性。整個網(wǎng)絡的負載主要是有實時視頻流和存儲流決定的，各種控制指令及網(wǎng)絡管理信息不大，不過優(yōu)先級相對較高。目前校園網(wǎng)絡較常用的校園組網(wǎng)方式有兩種：三層組網(wǎng)和二層組網(wǎng)模式。本文根據(jù)校園監(jiān)控網(wǎng)絡的特點一般推薦用二層組網(wǎng)方式來構建學校的監(jiān)控專網(wǎng)。針對校園專網(wǎng)，二層組網(wǎng)有如下優(yōu)勢：網(wǎng)絡帶寬收斂;組網(wǎng)簡單、管理方便;節(jié)點減少的同時也減少了視音頻的延時;實現(xiàn)Qos更簡潔。下圖為校園二層網(wǎng)絡架構。

網(wǎng)絡的可靠性是指網(wǎng)絡系統(tǒng)應保持長時間穩(wěn)定運行，要有高平均無故障時間、低平均修復時間、高可用性和低平均故障率等指標。校園監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)的視頻數(shù)據(jù)處理和交換量非常巨大，而且是長時間不間斷的視頻流傳輸，不容許網(wǎng)絡有中斷，任何的短時斷網(wǎng)都會造成錄像的丟失和攝像頭的大規(guī)模離線，對校園的安保系統(tǒng)造成影響。可靠性在校園監(jiān)控系統(tǒng)中的重要性不言而喻，我司通過在重要的位置配置一定的冗余設備，建立備份系統(tǒng)，制定備份策略，做好網(wǎng)絡管理和規(guī)劃，建立故障應對策略，從平臺到存儲及交換機的各個網(wǎng)絡節(jié)點在滿足經(jīng)濟性的前提下使用冗余設計，大大降低網(wǎng)絡的單獨故障，主要是通過主控設備的冗余、交換設備的冗余、存儲設備的冗余、電源冗余、風扇冗余、多處理器等，在結構設計中，采用雙機熱備系統(tǒng);存儲系統(tǒng)采用大華高可靠的磁盤陣列技術;鏈路系統(tǒng)采用網(wǎng)絡負載均衡等;通過這些業(yè)界認可的以及大華獨有的技術來實現(xiàn)整個校園監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)主要包括實時視頻預覽及存儲數(shù)據(jù)流，這兩個流的數(shù)據(jù)量比較大，其它如音頻、控制數(shù)據(jù)流相對而言可以忽略。所以我們在計算網(wǎng)絡帶寬時，組要考慮的就是兩類視頻數(shù)據(jù)流的路徑、大小及數(shù)量規(guī)模。網(wǎng)絡帶寬分為接入帶寬、匯聚帶寬、和核心帶寬。校園的兩層網(wǎng)絡架構主要接入帶寬和核心帶寬。接入帶寬=接入路數(shù)*每路碼流，帶寬中還應考慮25-30%的網(wǎng)絡余量，用來傳輸其他數(shù)據(jù)等。核心的帶寬根據(jù)前端接入交換機的總容量來計算，還有考慮平臺存儲解碼等設備的帶寬消耗。

5.報警系統(tǒng)與安放智能化系統(tǒng)設計

智能監(jiān)控系統(tǒng)就像給視頻監(jiān)控系統(tǒng)裝上“大腦”，使其具備“人腦思維”，成功代替人對視頻畫面進行24小時全年無休的監(jiān)控和分析，并作出提前預警報警等動作。

與傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)相比，智能監(jiān)控技術優(yōu)勢非常明顯：

●不需要一直緊盯屏幕，值班人員只需要在系統(tǒng)告警時進行確認即可，防止值班人員眼睛長期頂著屏幕，出現(xiàn)視覺疲勞，影響注意力的集中，進一步提升了監(jiān)控效果，實現(xiàn)了全天候無死角監(jiān)控;

●智能監(jiān)控系統(tǒng)可以識別出人眼無法分辨的績效差異，當距離十分遠、光線微弱、對比度不高等狀態(tài)下，可以準確是被出入侵及各種威脅性行為;

●智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)z像機異常狀態(tài)進行檢測，如視頻線斷開、攝像機被破壞及攝像機被移動等;

●智能監(jiān)控系統(tǒng)的功能包含了事件后檢索，可以在最快的速度查找到系統(tǒng)內(nèi)中的視頻，對異常事件爆發(fā)的時間點做出定位。

基于服務器平臺的IVS智能視頻分析產(chǎn)品，采用視頻技術和智能視頻分析技術處于國內(nèi)外領先水平，完全符合國際數(shù)字圖像音/視頻壓縮標準。智能視頻分析為更多的事件提供了實時報警和預警，充分體現(xiàn)了智能產(chǎn)品在目前網(wǎng)絡視頻監(jiān)控的優(yōu)勢，而且該系統(tǒng)極大的發(fā)揮了網(wǎng)絡資源共享的優(yōu)勢，可根據(jù)不同級別的需要，實時調(diào)用所需圖像。系統(tǒng)對安全管理的功能做出了相應的強化，以便用戶運用數(shù)據(jù)更加具有安全性。

智能化圖像識別處理技術，對各種安全事件主動預警，如區(qū)域入侵、區(qū)域徘徊、滯留、物品丟失、場景變化、人數(shù)統(tǒng)計、人臉識別等進行自動分析判斷報警，產(chǎn)生報警信號進行相關聯(lián)動。

智能行為分析系統(tǒng)通過借鑒當前眾多先進技術和優(yōu)質(zhì)算法，如行為模式識別法、人工智能等，合理處理視頻輸入，通過視頻流來獲得監(jiān)控場景所保存的信息，如目標位置及尺寸、運動軌跡、目標類型等;用戶在客戶端設置報警規(guī)則，事件檢測模塊判斷是否有規(guī)定事件發(fā)生，若有事件發(fā)生則產(chǎn)生報警信號;當有報警發(fā)生時，報警處理模塊抓拍當前視頻的無損圖像，并且更新索引文件，無損圖像及索引文件被發(fā)送到客戶端，同時將無損報警圖像保存到磁盤。

智能監(jiān)控系統(tǒng)能實現(xiàn)適應多樣化環(huán)境，相應有多種設備，如有放置在前端的智能攝像機、智能分析盒，智能DVR/NVR，也有放置于監(jiān)控中心的智能服務器等，可根據(jù)實際情況靈活選用。

常見的智能視頻分析功能，主要有以下幾點：

1）拌線檢測

自動檢測從左到右或者從右到左方式穿越給定警戒線的行為。

2）穿越圍欄檢測

自動檢測從內(nèi)向外或從外向內(nèi)翻越圍欄警戒線的行為。

3）區(qū)域入侵檢測

進入離開區(qū)域檢測：自動檢測人或者車輛，進入或者離開指定的警戒區(qū)域的行為。

4）區(qū)域內(nèi)檢測

當警戒區(qū)域內(nèi)給定類型（人，車，物）的目標個數(shù)超過范圍的時候報警，并且顯示當前區(qū)域內(nèi)的目標個數(shù)。

5）徘徊/滯留檢測

檢測人員在目標警戒區(qū)域內(nèi)徘徊（在警戒區(qū)域中停留時間超過設定時間，并且存在運動）或者滯留（在警戒區(qū)域中停留時間超過設定時間，并且無運動）

結束語

隨著安防技術日新月異，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控技術根本無法適應監(jiān)控系統(tǒng)的變化所需，加上當前已經(jīng)在逐步加大了利用視頻智能分析技術，將傳統(tǒng)被動的視頻監(jiān)控變?yōu)橹鲃颖O(jiān)控，在某種程度上真正實現(xiàn)“人防+物防+技防”三防合一。本文結合筆者參與的項目對校園監(jiān)控系統(tǒng)進行設計，經(jīng)過項目實施后運行反饋，該系統(tǒng)滿足設計中最初的需求，能夠滿足監(jiān)控所達到的性能和功能。

參考文獻

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