火车站视频监控系统的结构组成、功能及应用设计

系统概述

火车站作为人员密集汇聚区，由于其使用功能的特殊性，其安全性就显得格外重要；同时，为满足现代化管理的需要，保证区域内人员及众多财物设施和重要资料的安全，并对突发性、群体性事件做到及时有效的控制处理是本次建设的需要考虑的问题。所以建立行之有效的安防体系是智能安全防范的重要基础，视频监控系统是安防系统改造的重要组成部分，也是智能化管理的体现，并极大提高现代化管理层次，为建设和谐社会的重要组成部分。

本次建设的视频监控系统设计以数字网络架构为基础，应用基于计算机网络的多媒体控制管理技术，将监控视频图像的控制、储存、传输、查询纳入计算机网络的统一管理，两者互为补充、相辅相成，共同构建实用、效率、快速的安防监控系统体系。为安防监控系统提供先进的技术手段，以保障整个区域的安全。利用技防手段建立起一套功能完善、强大的技术防范体系，满足客户的安防监控要求，同时配合安保人员管理，实现人防与技防的统一与协调，以达到安全、高效管理的目的。

系统设计

1、系统概述

火车站视频监控系统主要功能是辅助保卫系统对于整个区域内外的现场实况进行监视。它使管理人员在控制室内能观察到区域内外所有重要地点的情况，为各种设备运行和人员活动提供了监视手段，是整个区域安全体系最重要的部分。系统前端全部采用高清网络摄像机为，通过网络传输到安保中心。中心部分通过管理平台和高清数字矩阵实现图像的控制操作显示。

2、需求分析

根据沟通交流及专业的设计经验，充分考虑了本系统高度的可靠性、先进性、灵活性、可扩充性、易管理性及性能价格比高等特点，并根据实际情况及未来的发展趋势，结合产品的性能特点、专业的技术设计经验等因素，本次建设推荐高清网络系统架构，供业主方参考选择采用。

3、系统拓扑图

设计说明：

◆ 整个视频监控系统使用数字IP架构形式；

◆ 前端摄像机配置200万像素高清网络摄像机，根据环境地点不同采用相应的红外高清网络球机、高清网络枪式摄像机等；

◆ 前端网络摄像机采集信号编码压缩成数字IP信号，通过网络传送到安保中心，视频信号采用H.264编码后由磁盘阵列存储，实现中心对前端监控点的集中管理和数字录像；

◆ 中心配置综合管理平台及高清数字矩阵，高清数字矩阵支持混合信号输入：HDMI/DVI/VGA/AV/SDI/IP等不同接口的视频信号同时接入，输出到大屏可进行拼接、漫游、叠加、透明度调整等功能操作；

◆ 中心配置平台服务器，搭建综合视频管理平台，对设备、客户端、访问权限等进行有效管理：

◆ 各报警子系统的报警信号输入到中心报警接口箱，与高清数字矩阵实现报警联动输出报警对应视频；

◆ 网络交换机根据实际需求不同选配百兆或千兆交换机，以实现网络数据的传输冗余交换。

4、系统组成

本系统主要由前端摄像机、传输链路、中心控制/显示部分组成。各监控点的摄像机通过网络把视频图像信号发送给监控中心，通过IP-SAN网络进行存储，计算机都可以通过客户端对监控视频录像等数据进行查询服务；另一方面通过通过在控制中心设置的显示单元把多路监控图像实时的显示在值班人员的面前。

1）前端视频采集系统

前端视频采集系统其功能为观察、收集信息。前端监控设备可根据用户实际需求，采用基于标准的H.264算法的高清网络摄像机。高清网络摄像机采集压缩后的分辨率达1980X1280，由于高清网络摄像机的显示比例为标准的16：9宽屏显示比例，具有比传统模拟视频更大的可视范围，而且由于有效像素和分辨率更高，所得到的视频画面比传统模拟摄像机更清晰地效果。

2）视频传输系统

视频的传输专网是要保证视频流的通畅，就类似于人体的“血脉”，需要保证不被堵塞。主要的设备包括：接入交换机、光纤收发器、汇聚交换机、核心交换机，主干传输光缆，视频接入选用超五类（六类）非屏蔽双绞线。视频传输专网的建设需要考虑带宽、包转发率、背板带宽和组播及QoS技术。视频传输网络如果要求外网访问功能，需要做好安全防病毒措施，在专网系统中还需要增加防火墙。依照客户的要求建设数字视频专网，承载视频图像等数据。

对于监控的视频质量和接入带宽相对关系来讲，上行384Kbps的带宽，可以传送清晰流畅的CIF分辨率图像，上行512Kbps，可以传送清晰流畅的2CIF分辨率图像，在上行1.5Mbps，可以传送清晰流畅的D1分辨率图像。本次选用高清1080P传输的视频带宽约为8Mbps来算。根据实际相机的数量及带宽选用不同的交换机进行交换传输。

3）中心管理控制系统

监控中心是整个系统的核心，汇接各类监控资源，并进行相应的管理、存储、调用与显示，主要目的是提高安全防范和各级领导决策、指挥调度、取证提供集中应用场所。本系统中心控制设计由三部分组成：

⑴控制部分

系统的控制部分主要平台管理软件及高清数字矩阵组成，综合管理平台是整个网络视频监控的核心，主要负责前端接入设备、客户端用户接入的认证与管理，媒体调度和视频转发，中心存储及网络管理和其他应用接口服务等。高清数字矩阵用于高清/标清、数字/模拟等多种视频控制切换上墙的专用设备，控制视频分割、缩放、叠加、拼接等图像处理显示功能。

平台管理配置平台服务器，搭建数字视频管理平台，软件模块包括：

◆ 系统管理服务器软件：实现对远程数字视频设备的机构、人员、设备、任务、报警、日志等的配置、设备巡检和实时访问权限控制等管理；

◆ 监控中心主控软件：C/S架构下的监控中心客户端主控软件，可以在系统管理服务器认证下访问监控所有现场设备；

◆ 流媒体服务器软件：视频转发管理，网络传输控制管理和内外网交换控制管理；

◆ 网络存储管理服务器软件：集中存储备份管理被监控设备的实时图像和历史录像，并提供集中检索服务；

◆ 报警转发服务器软件：为系统管理的监控设备提供报警接收转发服务；

⑵网络存储部分

视频的存储是为了保证历史报警事件的查询，做好事后取证的重要作用。所以图像的分辨率至关重要，后端视频存储的设备配置IPSAN网络存储设备，实现对前端监控点的集中管理和数字录像。设备的稳定性决定系统整体性能，图像的分辨率必须达到1080P（1980×1080）以上，保证录像回放细节的清晰度。由于需要二地分别存储调阅，故存储设备要一式两套。

◆ 单套视频容量存储计算

按单路1080P画质、8M/S码流、视频存储30天计算：

单路容量＝3600（秒）×24（小时）×30（天）×1（路）×8M÷1024÷1024÷8=2.47T

170路容量=2.47T×170（路）=419.9T，再留有硬盘冗余量及RAID5等；

总容量=558T

⑶显示部分

图像显示单元配置中间为3×4的46寸DID拼接屏，每块显示屏均具有单画面显示、4画面显示、轮循功能等。

系统特点

1）数字矩阵特点

◆ 是纯硬件非压缩嵌入式的高清数字矩阵，视频无损耗，无延时；

◆ 模块化结构并支持多业务单板混合任意组合，系统灵活；后期扩展升级便捷；

◆ 支持支持HDMI/DVI/VGA/AV/SDI/IP等不同接口的视频信号可同时接入混合信号的任意切换；

◆ 具有图形处理的功能，支持视频的显示、分割等功能；

◆ 专用控制软件或用户可二次开发的SDK，方便用户系统集成。

◆ 配置专用控制键盘，考虑使用习惯及现场硬件环境，键盘功能上要做到集中、全面、操作简捷，键盘摇杆中心应配备图像抓拍按钮，实时对动态画面进行瞬间抓拍。其中矩阵提供的输入输出接口数量须进行实地勘测，并充分考虑后期的接入系统的扩展应用。

2）平台集成度高

本系统采用主流的视频监控平台产品，专业的视频应用技术，完整实现了安保监控的各项基本功能要求，在此基础上，通过应用“系统组网”的设计思路，采用成熟的网络视频管理平台产品，完美实现了视频联网的功能，同时满足了本项目在图像资源的可复用性、系统的可扩展性、异质设备的兼容能力等方面的需求。

3）兼容性强

历史原因和竞争需要，在同一个网络视频管理系统中，往往会使用不同厂家和不同编码格式的编解码设备。 从设计和需求上看，用户也需要不同的编解码设备，用户需要开放体系的视频管理系统，满足灵活应用并高度稳定。

系统支持一类新的数字设备需要实现新的驱动，而不需要更改设计和复杂定制开发，已成功的实现对海康、博康、大华、DVMUX等多个厂家的数字设备支持，可在同一系统中支持不同类型的数字设备混用。并支持不同厂家不同型号报警主机和矩阵的快速互联。

4）可靠的录像

本系统采用专业的的存储产品，单机可并发录像同时并发点播，支持防错冗余，在多个大型项目中成功应用。

系统采用先进的存储方案，比早期存储体系具备更高的性能价格比，支持RAID5、热插拔、电源冗余，可保证录像数据的稳定，提供完备的存储管理软件，可实现大型存储系统的各项功能。

5）海量流媒体分发

本项目应用的一个特点，是需要支持大容量数字图像的多级转发和并发录像，在技术基础上，要求平台软件具备大容量稳定的流媒体服务能力。

流媒体（Streaming Media）是指在数据网络上按时间先后次序传输和播放的连续音/视频数据流，具有连续性（Continuous）、实时性（Real-Time）和时序性（Continuation）的特点。为保证流媒体的质量，需要应用专业技术，解决从编码缓存、网络传输、网络接收、并发访问等一系列问题。

本系统集成了在IPTV领域已成熟应用的流媒体服务器技术，可在千兆网上实现最大700M的可用带宽，视频转发服务器单机最大可实现高达250路的并发能力，可充分满足用户需要。

6）强大网管功能

多子系统的安防系统体系需要实现多个子系统的互联，初次安装调试可能会需要进行几千甚至上万参数的配置，实际运行中也经常需要新增设备或进行参数调整，这些工作已无法通过简单的命令行语句来完成，依托开发人员来完成系统设置和维护将导致系统实施成本剧增并无法完成向业主的交接。

系统提供专业的配置管理软件、维护管理软件和网管软件，通过全网一致的图形和表格把相关概念集中起来，使得复杂的配置网管和维护管理变得简单可行。

系统通过程序探测所有数字设备的地址，并且能够直接通过网络进行配置管理和控制，所有管理功能，都能够在任意远端通过网络进行。数字设备具备即插即用的功能，只需要接入以太网分配IP地址，连接摄影机就可以随时观察远程图像；通过软件可监控所有编解码器的状态，方便定位故障设备，在系统运行状态下可以对各编解码器进行维护、检修、升级，而不会影响整个系统。

7）报警信息的集成管理

在视频系统中，报警系统可作为独立的设备，也可被纳入到统一的平台管理下，用户不需要再另外购买独立的报警软件，视频管理控制服务器可通过RS232/485或IP网络直接接收报警主机的传送的各类报警信号，实现本地的报警联动功能，并可将报警信号转发至核心平台的管理控制系统进行集中处理，可在指定的PC客户端显示报警输入输出等信息列表，可设定报警显示次序，并支持报警联动工作表和报警参数设置。

8）后期扩展功能

安防行业的发展是高清化、智能化，而传统的监控设备都是基于控制并与内容无关的处理设备，而在分析了行业发展趋势后认为，监控数字化后将必然要求监控设备具备更多的视频智能化处理能力。

因此，数字矩阵采用了高性能的可编程视频处理芯片，可以对视频进行像素级的分析和处理，为智能化处理提供了优异的平台；为安防领域日益增加的诸如行为分析、内容智能化索引和人脸识别等需求提供了可行性平台。

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