網(wǎng)絡(luò)攝像機城市道路監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案

一、系統(tǒng)概述：
本項目為某城市城區(qū)道路監(jiān)控系統(tǒng)，為了進一步加強城市主要道路交通的安全管理，以及監(jiān)視各路口的交通情況，實施科技強警戰(zhàn)略，充分發(fā)揮城市報警與監(jiān)控系統(tǒng)在社會治安打防管控工作中的重要作用，提高社會治安防控體系的技術(shù)支撐能力，根據(jù)用戶提出的建設(shè)需求，特定制出一套完整的網(wǎng)絡(luò)攝像機城市道路監(jiān)控系統(tǒng)方案。
城市道路監(jiān)控系統(tǒng)的主要目標(biāo)是適應(yīng)動態(tài)交通狀況的變化，充分利用采集到的交通路口和重要場所的信息，獲得最優(yōu)化的交通控制解決方案，把城市道路監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)落實、到位，以便合理地調(diào)配警力，更好地解決城市交通管理以及安全管理方面的難題。
二、設(shè)計原則和依據(jù)
本項目方案設(shè)計遵循技術(shù)先進、功能齊全、性能穩(wěn)定、節(jié)約成本的原則。并綜合考慮施工、維護及操作因素，并將為今后的發(fā)展、擴建、改造等因素留有擴充的余地。
1、先進性：以先進、成熟的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)進行組網(wǎng)，支持圖像和數(shù)據(jù)的實況傳輸及多路多點隨時隨地監(jiān)控。
2、標(biāo)準(zhǔn)化和開放性：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采用符合ISO及其他標(biāo)準(zhǔn)，如：TCP/IP、HTTP 等標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，采用遵從國際和國家標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
3、可靠性和可用性：選用高效可靠的監(jiān)控模塊和編碼、解碼技術(shù)，充分考慮監(jiān)控系統(tǒng)在運行時的應(yīng)變能力和糾錯能力，采取硬件防死機技術(shù)、斷網(wǎng)緩存處理等手段確保整個監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠。
4、安全性和保密性：采用嵌入式LINUX作為操作系統(tǒng)，防止病毒入侵；采用用戶權(quán)限設(shè)定來增強系統(tǒng)保密性和安全級別，減少人為因素影響。
5、可管理性：系統(tǒng)利用圖形化的管理界面、簡潔的操作方式以及合理的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃策略，提供強大的網(wǎng)絡(luò)管理以及監(jiān)控功能。一體化的網(wǎng)絡(luò)管理使網(wǎng)絡(luò)日常的維護和操作變得直觀，便捷和高效。
6、實用性和經(jīng)濟性：從實用性和經(jīng)濟性出發(fā)，著眼于近期目標(biāo)和長期的發(fā)展趨勢，選用適合于客戶的監(jiān)控方式，利用有限的投資構(gòu)造一個性能最佳的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。
7、靈活性和兼容性：系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)具備可靠性強、方便擴展和可平滑升級等特點
三、項目需求　
該城市道路沿線情況各異,各路段的交通量與交通運行狀況也各不相同。而道路監(jiān)控系統(tǒng)需要處在野外高溫/低溫、潮濕、電磁、灰塵、振動等復(fù)雜的環(huán)境條件下不間斷、長時間地穩(wěn)定運行，商用 PC機顯然難以適應(yīng)如此條件，要想確保監(jiān)控系統(tǒng)切實履行自己的管制功能，只能選用工控機進行系統(tǒng)控制。
對于城市道路上的交通流是否平滑,交通是否暢通,是否出現(xiàn)交通擁堵,是否出現(xiàn)交通異常狀況,這些信息往往是運營管理者最想直接了解的信息。如何及時、直觀地了解高速公路沿線各路段的交通運行實況,成為高速公路運營管理者的迫切需求。安創(chuàng)對此成功推出了AC-N98XX系列百萬像素高清網(wǎng)絡(luò)攝像機產(chǎn)品,為助力城市道路全程視頻監(jiān)控項目提供最佳的解決方案。
四、 監(jiān)控方案介紹
根據(jù)以上設(shè)計思路分析，本套視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要分為以下幾個部分：
l  前端視頻采集部分
l  視頻及控制信號的傳輸部分
l  各派出所本地存儲部分
l  公安分局控制中心二級備份存儲
l  中央監(jiān)控管理平臺
l  公安分局控制中心大屏幕顯示部分
4.1、前端視頻采集部分：
根據(jù)用戶提出的建設(shè)需求，共設(shè)計安裝560個監(jiān)控點，用于監(jiān)看各個道路口的交通情況；其中有380個監(jiān)控點采用動點安裝；180個監(jiān)控點采用定點安裝。
以下是監(jiān)控點的具體安裝位置以及設(shè)備選型和數(shù)量（略）
由于道路監(jiān)控的特殊性，要求監(jiān)看范圍廣，圖像清晰度高，可以分辨出各車輛的類型及車牌號碼，為了滿足此要求，全部選用安創(chuàng)/Kingvee百萬像素的高清網(wǎng)絡(luò)攝像機，有效像素130萬，支持1280x960的分辨率輸出，為彩色轉(zhuǎn)黑白，屬于高清晰、低照度網(wǎng)絡(luò)攝像機，一改以往模擬時代的產(chǎn)品清晰度不夠高，放大后出現(xiàn)馬賽克的問題，完全可以滿足道路監(jiān)控的需求。
安創(chuàng)網(wǎng)絡(luò)攝像機內(nèi)置高靈敏度、高信噪比SONY百萬像素CCD傳感器，選用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，具有優(yōu)化的H.264 Main Profile@Level 3壓縮算法，對CCD采集到的視頻信號進行壓縮處理，直接以網(wǎng)絡(luò)數(shù)字信號輸出，具備圖像清晰流暢，視頻的存儲占用空間小，實時性好等優(yōu)勢。
網(wǎng)絡(luò)攝像機支持TCP/IP，UDP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以直接設(shè)置靜態(tài)IP地址，使用RJ45接口與網(wǎng)絡(luò)相連。提供RS232、RS485接口，可供解碼器和變量采集模塊使用，提供開關(guān)量輸入輸出接口，可接入各種探頭以及緊急按鈕等報警裝置。
根據(jù)各個監(jiān)控點的實際需求情況，產(chǎn)品最終選型為：
安創(chuàng)網(wǎng)絡(luò)槍機AC-N9800/CM
安創(chuàng)網(wǎng)絡(luò)高速球AC-N9803/CM
兩款攝像機，所有的定點選用網(wǎng)絡(luò)槍機，所有的動點選用網(wǎng)絡(luò)高速球。
總之，攝像機就相當(dāng)于整個監(jiān)控系統(tǒng)的眼睛，它被安裝到合適的位置，用于實時采集現(xiàn)場的圖像，通過傳輸部分傳回到監(jiān)控室，再進行存儲或切換上墻顯示等。
4.2、視頻及控制信號的傳輸部分：
由于前端各點均為網(wǎng)絡(luò)攝像機，攝像機輸出的直接為數(shù)字信號，通過網(wǎng)絡(luò)可以直接傳輸，所以說視頻及控制信號的傳輸部分實際就是一個大型的局域網(wǎng)組建部分。
前端各點都是百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機，采集到的視頻占用資源比較大，為了保證視頻信號的流暢以及傳輸質(zhì)量，這就需要在各個監(jiān)控點到就近派出所以及公安分局之間鋪設(shè)一條千兆的局域網(wǎng)絡(luò)。
作為城市的道路監(jiān)控，主要監(jiān)看各個到路口以及人行道等部位，各監(jiān)控點距離派出所或公安分局都比較遠(yuǎn)，需要鋪設(shè)光纜到各個監(jiān)控點，然后接入各個網(wǎng)絡(luò)攝像機，以保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和足夠的帶寬。要嚴(yán)格安裝以上要求規(guī)范施工，保證其故障間隔達(dá)到10年，使用壽命達(dá)到25年。
為了節(jié)約成本，各個監(jiān)控點到就近派出所之間采用光纜+光纖收發(fā)器模式組成千兆的局域網(wǎng)；另外在各個派出所和公安分局各放置一臺48口的帶光纖模塊的千兆交換機，通過光纜直連，這樣可以保證公安分局與各派出所之間數(shù)據(jù)調(diào)用暢通。
以下是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的連接示意圖：

所有前端攝像機的供電部分采取就近取電原則，在各個監(jiān)控點旁邊都放置一各防水箱，用來放置各個攝像機的電源模塊，以及光纜的終端盒、光纖收發(fā)器等設(shè)備。
另外考慮到各個攝像機的安全問題，為了避免遭受雷擊，在攝像機的供電部分都增加一個電源防雷模塊，另外在立桿的同時，增加防雷裝置，從而保證了攝像機長期安全穩(wěn)定的運行。
4.3、各派出所本地存儲部分：
    各個監(jiān)控點均為安創(chuàng)Kingvee百萬像素網(wǎng)絡(luò)攝像機，采集到的視頻占用資源比較大，本身自帶的存儲功能不能滿足用戶的需求，需要通過存儲設(shè)備集中存儲。為了減輕公安分局控制中心通信傳輸線路負(fù)擔(dān)，實時的視頻圖像及抓拍圖片實行就近存儲（以就近的派出所為主），根據(jù)用戶的要求，視頻資料的保存時間需要在15天左右。
    另外，為了方便對網(wǎng)絡(luò)磁盤陣列及前端視頻進行管理，各個派出所分別配置一臺存儲管理服務(wù)器，具有一定權(quán)限的人員，可以通過此服務(wù)器，管理各磁盤陣列或轄區(qū)內(nèi)各個監(jiān)控點的視頻圖像，也可以回放及下載存儲的視頻資料等。當(dāng)遇到確認(rèn)有警情發(fā)生的視頻資料時，還可以實時存儲或備份存儲到公安分局的專用磁盤陣列，以防止此類重要的視頻資料被自動覆蓋。
同時，這臺存儲管理服務(wù)器還可以作為網(wǎng)絡(luò)視頻管理平臺上的一個客戶端使用，具有一定權(quán)限的人員可以登錄目錄服務(wù)器，查看各個監(jiān)控點的實時畫面，并且可以控制云臺的上下左右以及鏡頭的遠(yuǎn)近燈。
各派出所網(wǎng)絡(luò)磁盤陣列存儲系統(tǒng)圖如下:

4.4、公安分局控制中心二級備份存儲部分：
所有的視頻信號傳回到就近的派出所存儲之后，還要實現(xiàn)各個派出所的視頻資源共享，在各個派出所到公安分局之間鋪設(shè)一條光纜，兩端分別選用帶光模塊的千兆交換機，就相當(dāng)于各個派出所和公安分局組成一個大的千兆局域網(wǎng)。
為了防止各個派出所因系統(tǒng)出錯，或者人為的更改或刪除以及誤操作等原因，造成視頻資料丟失，設(shè)計在公安分局的控制中心設(shè)置一套備份存儲系統(tǒng)，從而保證視頻資料的安全性，完整性。
控制中心的二級備份分為兩部分：一是將所有前端各個監(jiān)控點的視頻資料除了在各個派出所存儲外，還全部傳輸?shù)焦卜志值目刂浦行倪M行備份存儲，存儲時間和各個派出所一樣，控制中心的磁盤空間為各派出所磁盤空間之和，即5臺16盤位的磁盤陣列。
另外一部分備份存儲為具有警情案件的視頻資料專用存儲，其視頻資料的來源為各值班人員發(fā)現(xiàn)具有警情案件的實時圖像，或者錄像資料，通過轉(zhuǎn)存的方式備份過來。這部分存儲業(yè)設(shè)計采用一臺16盤位的磁盤陣列，按具有警情案件的視頻資料占全部視頻資料的3%來估算，此臺網(wǎng)絡(luò)磁盤陣列可以保存具有警情案件的視頻資料3個月以上。同樣，如果運行當(dāng)中，感覺空間不夠用的話，隨時可以增加磁盤陣列，不會影響到其它系統(tǒng)。
為了保證警情案件視頻資料的安全性，本臺磁盤陣列不設(shè)置自動覆蓋功能，采取磁盤空間滿時，以聲音方式報警，以提醒值班人員。而且對此磁盤陣列的操作采取專人管理，包括對視頻資料的回放、導(dǎo)出以及刪除等操作。
4.5、中央監(jiān)控管理平臺部分
網(wǎng)絡(luò)環(huán)境搭建起來之后，要實現(xiàn)對前端各個設(shè)備以及各個用戶的權(quán)限管理，還需要一套管理平臺軟件為基礎(chǔ)，這套管理平臺軟件就是整套網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的核心。
  它主要分為以下幾個模塊：
l   目錄服務(wù)器軟件
l   應(yīng)用服務(wù)器軟件
l   客戶端軟件
4.5.1目錄服務(wù)器軟件：
目錄服務(wù)器軟件應(yīng)用于多服務(wù)器監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，綜合管理系統(tǒng)中所有的應(yīng)用服務(wù)器、客戶端和視頻設(shè)備，為所有使用和訪問監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的用戶提供統(tǒng)一的入口。它的系統(tǒng)服務(wù)包括：系統(tǒng)中所有設(shè)備的索引，系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)的索引，系統(tǒng)中所有客戶端的權(quán)限和接入，系統(tǒng)中各個層級電子地圖的管理，以及擴展的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和錄像功能。
它實際上也是整套系統(tǒng)的一個認(rèn)證服務(wù)器，任何人員或設(shè)備只有通過認(rèn)證之后，才能接入到系統(tǒng)，從而保證了系統(tǒng)的安全性。
4.5.2應(yīng)用服務(wù)器軟件：
應(yīng)用服務(wù)器軟件安裝于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)的服務(wù)器端，配置和管理整個網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的各個設(shè)備參數(shù)以及客戶端的各種信息。
它包括配置管理服務(wù)器、流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器、報警服務(wù)器、電子地圖服務(wù)器等多個模塊，可以根據(jù)實際需要進行選擇。
4.5.3客戶端軟件：
客戶端軟件是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)配套的客戶端工具，可作為監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的分控端應(yīng)用程序，與應(yīng)用服務(wù)器程序配合，可以監(jiān)視和控制網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)管理的所有設(shè)備。
客戶端并不局限于控制中心，任何一臺網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的PC機器都可以安裝客戶端軟件，具有相應(yīng)權(quán)限的人員通過安裝客戶端軟件的PC機，通過目錄服務(wù)器進行驗證后，便可以進行相應(yīng)的操作了。
4.6、公安分局控制中心大屏幕顯示部分：
為了更加方便直觀的了解城市各個道路口的現(xiàn)場情況，還特別設(shè)計了一套大屏幕切換系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)管理平臺軟件，可以自由的將各個前端的視頻圖像切換到大屏幕顯示。
根據(jù)現(xiàn)場的實際情況和尺寸，設(shè)計采用7x3的一套拼接屏，即長度采用7塊屏，高度采用3塊屏，共計21塊屏。本套拼接屏配合拼接控制器，可以顯示21路視頻圖像，或者在任意多塊屏上顯示一路圖像，甚至可以利用疊加技術(shù)，使得多路圖像出現(xiàn)疊加效果，輸出控制方便。
根據(jù)客戶需求及產(chǎn)品的使用壽命等多方面分析，設(shè)計選用46寸的液晶屏為拼接單元，其單屏尺寸為1025.7mm(寬)×579.8mm(高)，單元厚度為450mm，按7x3的格式拼起來的整屏尺寸為1025.7mm(寬)×7×579.8mm(高)×3=7179.9mm (寬) ×1739.4mm (高)。
底座設(shè)計高度為600mm，在拼接屏上部設(shè)計一條和拼接屏同寬度，高300mm的LED屏，這樣整面拼接墻的高度約為2650mm。
單塊液晶屏的分辨率可以達(dá)到1366x768以上，背光燈的壽命可達(dá)到50000小時，體積輕薄，各塊屏的色彩一致，當(dāng)多屏組合顯示一個畫面的時候，效果最好。但是由于液晶屏的背光部分在屏幕的側(cè)面，導(dǎo)致拼接接縫最小可以做到6.7mm。
所有前端傳回的百萬像素高清網(wǎng)絡(luò)視頻信號，均可通過數(shù)字矩陣服務(wù)器和配套的高清解碼器，還原為高清的RGB視頻信號，接入到拼接控制器，通過拼接控制器，可以單屏、拼接或疊加顯示到21個拼接單元組成的電視墻上。