小区高空抛物视频监控解决方案剖析.doc

小区高空抛物视频监控解决方案2013-08-15目 录1. 概述32. 总体设计思路32.1. 项目建设内容42.2. 系统建设内容52.3. 系统点位52.4. 系统功能实现62.5. 高清视频监控系统效果实例73. 数字网络监控系统的可行性方案83.1. 系统拓扑图83.2. 系统规划描述83.2.1. 图像的采集83.2.2. 图像的传输93.2.3. 图像的存储103.2.4. 图像的显示113.2.5. 系统的管理114. 数字网络视频监控系统功能实现124.1. 监控管理124.2. 设备管理和设置124.3. 日志管理134.4. 移动侦测134.5. 系统巡检134.6. 数据备份134.7. Smart Search智能视频检索145. 系统设备141. 概述高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”， 一直以来高空抛物行为倍受关注，作为城市不文明的行为的同时，它所带来的社会危害也很大。由于其不文明行为的实施场所多为高空楼层，少有目击者，抛物时间短，甚至有人在抛物时故意隐去身影，使得执法部门很难追究抛物者的法律责任，此类事件屡见不鲜、屡禁不止。数年前“抛砖砸死女婴”事件经媒体报道后引起社会广泛关注。也将有关城市高空抛物威胁人们“头顶安全”的社会问题再次引起社会的热议。高空抛物、作为居民住宅小区管理的通病，其管理整治关系着社会治安稳定和群众的生命安全，然而仅依靠传统思想道德宣传仍无法达到非常良好的效果，特别在高楼层的居民楼内，居民为了贪图一时方便，对外抛物的危害更大，有数据表明：一个30克的蛋从4楼抛下来就会让人起肿包；从8楼抛下来就可以让人头皮破损；从18楼高甩下来就可以砸破行人的头骨；从25楼抛下可使人当场死亡。在此情况下，为了进一步的对高空抛物这种危害极大的不文明行为进行制止，我们需要建设一套全数字高清化的视频监控系统。通过以文明行为宣传为主，监控管理为辅的方式，有效的对高空抛物这一不文明行为进行制止，同时也能够在抛物事件发生后，做到事后取证并追究相关人员的法律责任。2. 总体设计思路根据本次系统建设的框架和建设的思路，本次视频监控系统建设覆盖小区内两幢28层高的居民住宅楼，覆盖两幢大楼的歌3个能够发生高空抛物的监控面。建成后的智能高清视频监控系统将能够对住宅楼外立面进行实时监控及分析，形成统一的监控网络，实现对大楼高空抛物事件的重点监管。我们规划建设一套完整的数字化、高清化的视频监控系统，利用当今成熟的数字视频压缩技术、多媒体技术、光缆传输技术、电视监控技术、网络技术等，构建一套适合于整个项目的高空抛物防控体系。2.1. 项目建设内容根据建设的思路，系统建成后将能够实时监管楼内居民抛物情况，在整个监控区域形成一个统一、封闭的监控网络。系统根据用户的要求为了建造一个图像清晰连贯，集中管理的系统特点，所以本次视频监控系统以网络为载体，为安全监视、管理运行提供有效的技术手段。系统将涉及到包括从前端实时图像信息的采集、信息的传输交换、实时监视到信息的数字化、相关的联动应用和庞大的信息管理等多项环节，包括对各前端视频信息的采集、传输、监视、存储、处理、发布、回放、流转、备份等管理。2.2. 系统建设内容 对视频监控系统进行数字化网络化建设，总计12路高清摄像机，摄像机根据实际现场情况，选择最适当焦距的镜头，保证最佳的图像观察效果。 后端存储采用网络视频存储录像机集中存储方式，存储分辨率分别为720P， 24小时实时录像，25帧/秒。录像保存容量满后，自动清除最早的资料。 系统通过独立的专用监控网络传输，系统接口需留有一定余量，保证当系统需要扩容时，整个监控具有一定的扩展能力并且扩展简便。 整个监控系统具有后期视频资料分析功能，能够快速查询有关资料。以最少的人力和最快的速度找到需要的录像。 建设一个监控中心，所有视频图像传输至监控中心，监控中心配置视频监控管理系统进行对整个视频监控系统内设备的集中管理，实现安防层面的集成。2.3. 系统点位我们预计在每幢大楼的一个立面设置两台摄像机，共计12台。具体的摄像机位置统计如下：2.4. 系统功能实现1. 日常视频监控任务安防视频监控系统是一个主动的实时视频系统，该系统能够在无人干预的情况下，对监控范围内各监控现场的实时情况进行24小时实时视频监控和操作管理。当前端发生异常或需要进行事后事件追踪时，能够通过操作监控系统管理软件，进行快速准备的视频录像回放，同时具有视频快照和视频录像下载备份功能，及时进行事件的追述和资料的保存。2. 系统参数设置和设备管理系统监控管理平台能够实现对各监控系统设备的设置及控制，能够对系统设备、网络进行管理和各项参数的设置和修改，监测网络内设备的运行情况，实现设备时钟同步功能。管理平台具有日志功能，能够记录并查询系统内设备状态信息和主要操作情况。3. 智能回放场景平台加载智能搜索模块能够方便快速查询追踪事件发生，举例来说：下午2：00安保人员发现有人抛掷垃圾，但当时已经无法找到抛掷人员，于是安保人员就通过监控寻求帮助。按照系统建设的要求，在该建筑立面安装了摄像机正好监控了物体放置的区域，安保人员立即对该监控点的视频资料进行录像查询并启动了监控系统的智能搜索引擎，他在物体出现区域画了一个框，搜索引擎马上提供给几段录像，即所有目标进出该区域的录像资料。很快他就找出在中午，有人在楼上抛掷垃圾，整个查询过程只花了短短的几分钟。4. 系统巡检系统能够对所有摄像机、网络视频存储录像机进行自动巡检功能（网络状态、通道状态等）并进行提示，使安保人时刻了解监控系统运作情况。同时支持性能监测，监控系统客户端工作站的CPU使用情况和网络带宽监测，监控网络上下行占用情况。5. 数据备份本次网络数字安防视频监控系统具有数据迁移功能，提高监控系统视频数据的安全性，当数字网络摄像机与后端的网络视频存储录像机之间出现网络异常时，数字网络摄像机会自动将视频数据暂存在内置的SD卡中，当系统网络恢复正常之后，摄像机会将视频数据上传回后端存储设备。保证网络异常的时间内的视频数据不丢失，提升系统的可靠性。2.5. 高清视频监控系统效果实例大门实景效果2大楼入口实景3. 数字网络监控系统的可行性方案3.1. 系统拓扑图3.2. 系统规划描述3.2.1. 图像的采集系统初步预计安装12个监控点位，在两幢大楼总计六个立面各安装2个720P高清摄像机，对住户高空抛物进行监控。为了保证图像的质量，我们建议采用1080P高清数字摄像机，这样能够使得我们在事件发生时，获得更多的有效信息，例如人脸特征等。数字高清网络摄像机采用嵌入式系统，具有多码率的编码、传输并具有双码流输出，方便浏览和存储各取所需。摄像机能够经由网络在监控中心进行集中管理，通过监控管理平台进行对前端摄像机进行参数设置，图像设置，时间同步和日志查询。软件安全性上，具有OSD字符叠加、设备认证功能、防篡改功能及加密传输能力保证设备的使用安全。数字网络摄像机直接通过网线/光缆进行传输、存储，实现系统的统一管理和操作,为保证前端设备电源不受电路开关影响，供电应合理配置，同时设置UPS机保障系统供电。 摄像机安装地点应设置在适合监控的地区，安装需配置支架及防护罩，露天场地需加装立杆,室外部分应考虑防雷。摄像机宜安装在监视目标附近不易受到外界损伤的地方，安装位置不应影响现场设备运行和人员正常活动。 摄像机的监控画面应充分利用数字网络摄像机视角范围大的优点，除了能够看清监控场景的情况之外，还应兼顾周边可能发生的情况，能够基本看清事件发生的情况，如有可能还应兼顾其细节。 摄像机应采用合适的镜头，并根据实际现场情况及安装位置和用途，选择最适当焦距的镜头，保证最佳的图像观察效果。 摄像机的安装建议能够结合灯光布点来设置，建议增强监控点的夜间照度。这样既有效的利用了资源，又能够保障断面监控的实际效果。3.2.2. 图像的传输安防系统网络系统采用的 IP 网络技术，采用星型拓扑结构，在网络层次上，本次视频安防监控系统采用二层交换网络。1）视频监控系统采用全数字分布式网络方案，前端数字网络摄像机直接通过网线/光缆传输至前端一级交换机连接至监控网络。2）监控中心部署二级交换机，二级交换机与各前端一级交换机通过双以太千兆端口互联。网络视频存储录像机配置在二级网络层，一端通过双以太千兆端口连接到二级交换机。4）视频图像实时显示、回放时及控制信息则通过以二级交换机连接摄像机或通过网络视频存储录像机进行视频转发，通过连接在二级交换机的服务器工作站进行显示、回放和相关的管理操作。传输方法可根据不同的现场环境来进行灵活调整，使得整个监控系统结构变化更为灵活、方便。 系统需网管型交换机，不采用桌面型网络交换设备，并经专业网管人员对系统中所有设备的网络端口予以管理和绑定；当监控系统需要与外网相连接时，应用网管人员做好网络防火墙和病毒入侵检测，以此保证网络通信的安全性。系统同种普通地区摄像机采用POE供电所以，所以交换机需采用POE端口供电方式，交换机本身通过UPS集中供电至弱电间。 一级交换机每个接入端口带宽100M，不超过24个接入端口，且具有 2个1000M以太网端口；二级交换机每个接入端口带宽应1000M，支持网络管理功能。 由于网线存在其最大传输距离，单一网线的传输距离应不超过75米，设备与设备之间的传输距离超过这一距离可能造成信号的误差，应使用光缆进行传输。 网络交换设备选择上应考虑到其自身的交换能力，选用合适的以太网交换机，已确保网络传输的稳定性，所有网络传输节点的实际使用带宽应传输带宽的45%。 在选择以太网交换机是可以适当留出一定的接口，为以后系统拓展提供方便。3.2.3. 图像的存储在图像存储上，所有摄像机图像通过网络存储录像机配置进行存储，网络视频存储录像机接入前端视频图像后进行24小时图像存储和查询，为系统提供更稳定、更可高的存储模式。网络视频存储录像机集成了对影像资料的管理、存储码流的分配、对前端设备的管理与设置、用户权限认证与管理、支持多种方式对存储数据进行检索，具有流媒体转发功能满足多用户同时访问同一数据资源。网络视频存储录像机具有均衡负载，保证视频图像的安全。设备能够通过监控中心集中管理，进行视频参数设置，工作表设置，录像配置、时间同步、日志等功能。另外视频监控系统具有数据迁移功能，能够在系统管理平台出现异常时保证存储系统的正常运行，用户可以通过客户端查看实时图像和录像回放，网络视频存储录像机也不会中断对视频的记录存储，所有数据都将完整保留。在存储结构方式方面所有网络视频存储录像机通过网络连接交换机即可完成对所有前端视频图像的视频图像存储。在后期进行设备扩建时只需要添加网络视频存储录像机进入网络就可以完成视频存储系统的扩容和前端图像的接入。视频监控系统可支持本地、分散和集中存储多种存储方式，可根据系统架构和今后的升级及扩展情况进行灵活变动。摄像机每路每小时的文件大小约等于平均码流（bit）/8 x 3600。720P格式每路每小时的平均文件大小为：3Mbit/8 x 3600 =1.3Gbyte。根据系统对于监控录像保存时间要求至少30天的存储要求：系统以12路720P视频录像保存30天计算平均需要的硬盘容量如下： （12路x 1.3G） x 24小时x 30天 11TB3.2.4. 图像的显示在图像显示方面，监控中心通过视频管理主机实现对视频图像的切换。视频管理主机通过高清视频数据线连接终端显示屏进行视频的浏览、切换显示进行多画面轮巡显示、单画面切换显示。 显示终端设备的输出接口需要支持HDMI高清输出。 解码设备、显示终端设备的分辨率指标应与前端摄像机的分辨率相适配。 选用HDMI数据线进行连接时，由于一般的HDMI数据线最长连接距离只有10米左右。在设置高清视频解码器与高清显示器时，需要将两者距离考虑在内。3.2.5. 系统的管理监控中心视频监控系统通过视频管理主机进行统一的系统管理，实现用户在相关权限许可的情况下，使用数字视频网络监控系统的监控操作终端设备（网络摄像机、存储设备、解码器）完成对系统内设备的手动或编程图像切换，和对整个数字视频监控系统视频资源的统一访问。视频管理主机提供对系统设备的管理，IP网络高清服务器的图像调整、远程码流设置、图像质量设置、权限管理设定、系统设备运行监测及系统配置参数，对系统所有设备进行统一集中的管理和控制。具有日志功能，能够将系统内设备运行情况和操作情况进行有效的记录保存。提供存储设备的系统参数管理设置，对视频图像进行本地录像设置，录像文件保存路径可以预配置，控制录像开始和结束。设置存储策略如当本地存储空间用完时是停止录像还是循环覆盖老的录像，配置本地录像计划，可以配置告警触发录像等。设置多种录像方式：手动录像、定时录像、报警触发录像。提供录像检索服务，方便进行联合查询。视频管理主机加载智能搜索Smart Search模块，方便安保人员快速反应进行录像锁定。支持录像回放，回放提供快快进快退、暂停、抓拍、多文件连播控制，可以全屏回放、逐帧回放。4. 数字网络视频监控系统功能实现4.1. 监控管理 实时监控前端摄像机监控画面，可支持1，4，9，16分屏实时视频监控，可以将任一监控点的视频画面放大到全屏进行显示。 设置监控组，在监控组内轮询显示各监控点的视频，轮询时间间隔可以配置。 具有完善的视频切换功能。视频显示方式可以采用顺序自动切换和分组自动切换，也可以手动在监控组进行切换等。 可进行视频参数如传输帧率、图像分辨率、码流速率，图像编码方式和图像质量级别的设置，可以调整图像对比度，色度，饱和度，和亮度等。 可以对每一路摄像机视频图像进行OSD字符配置、配置文字注释，叠加字符可在浏览窗口进行调整。 可以对监控点的画面进行抓拍，抓拍文件保存路径可以预配置，文件可以保存。 具有灵活录像功能，用户可以制定录像计划由系统自动来执行。可以根据日期、时间等查询和下载相关的历史视频，并且对历史视频进行播放控制。 支持监控客户端通过授权，实时观看各前端摄像机的历史视频。 视频回放可以支持回放中随意拖放播放进度条进行在线播放的定位。 支持回放中抓拍图像；支持逐帧播放、回退。 支持回放中暂停，然后重新播放，中间无断点。 支持透明通道功能。 支持前端视频服务器日志查询功能。4.2. 设备管理和设置 支持添加、查看、修改、删除视频监控系统设备，设置系统设备参数，对系统设备进行校时，管理的视频信息包括设备名称、IP地址、通道配置等。 系统采用树形图显示，可显示所有的系统设备，如数字网络摄像机、存储服务器、视频编码器等。可察看设备的配置信息和状态。 支持自动时间同步功能。 支持网络存储录像机管理。可以添加、查看、修改、删除网络存储服务器，管理的网络存储录像机信息包括名称、存储容量、IP地址、通道配置等。 支持平台设备性能检测，如CPU/内存利用率等。 实时采集前端设备的存储状态信息。4.3. 日志管理 系统具备完善的日志管理，记录包括运行日志和操作日志，运行日志应记录系统内设备启动、自检、异常、故障、回复、关闭等状态信息及发生时间；操作日志能记录操作人员进入、退出系统的时间和主要操作情况；同时支持日志信息查询和报表制作等功能。 平台具有日志备份功能，对存储系统配置参数、系统管理日志、用户管理数据、报警文件等重要信息进行自动备份；并支持与对应图像数据的同步更新。；支持形式多样的告警及日志报表生成、分析及导出功能。4.4. 移动侦测移动侦测功能用于保护和检测敏感区域，一旦设定的监控区域发生变化，即刻告警。每个监控的图像画面，均可划分为若干的矩形小区域，并选定其中的任何一个或多个视频区域进行移动检测分析。一旦设定的检测区域内发生图像画面变化，就会触发告警。为保证告警的可靠性和准确度，对检测区域提供了多级的敏感度设置，通过调整设置合适的敏感度参数，可以有效减少误报或漏报的情况。4.5. 系统巡检能够对所有摄像机、网络存储录像机进行自动巡检功能（网络状态、存储状态、录像状态、通道状态等），能将检测系统正常或故障信号传至平台，并进行告警提示。 支持数据备份和恢复，可以人工对数据恢复。 支持对系统设备运行状态进行检测。 支持性能监测，监控系统客户端工作站的CPU使用情况。 支持网络带宽监测，监控系统网络上下行占用情况。4.6. 数据备份数字网络摄像机还具有其特有的数据迁移功能，当数字网络摄像机与后端的网络存储服务器之间出现网络异常时，数字网络摄像机会自动将视频数据暂存在内置的SD卡中，当系统网络恢复正常之后，摄像机会将视频数据上传回后端存储设备。4.7. Smart Search智能视频检索Smart Search智能搜索引擎是上海皓维自主研发的视频录像检索系统，通过使用Smart Search智能搜索使得原本对于视频录像查询的繁琐工作变得轻松自如。本次系统我们在数字高清摄像机加载帧索引模块，视频管理主机配备Smart Search智能搜索模块，在进行视频检索时通过专门针对视频录像搜索所算法，用户不需要知道视频录像的具体时间和类型，只需要在目标物或区域点画框，引擎便会在几秒钟之内列出所需要查看的视频录像。5. 系统设备采集设备皓维ST-N9000HD系列 数字高清网络枪型摄像机（720P）传输设备网线 光缆 以太网交换机 光纤收发器存储设备皓维ST-NVRC300EHD系列 网络视频存储录像机显示管理设备高清显示终端皓维ST-V9.0视频管理主机ST-N9000HD系列室内外高清网络摄像机产品概述基于标准H.264的百万像素级高清网络摄像机，采用百万像素的逐行扫描图像传感器，广播级图像画质，支持双码流实时编码，支持常用视频播放软件直接播放，无需安装插件。产品特色 百万像素、逐行扫描图像传感器 720P图像垂直/水平分辨力达700线 True ISO标准H.264压缩算法，编码效率更高 低照度、宽动态 720P(1280x720/25fps)全实时高清视频流 支持实时双码流，浏览和存储互不影响 3A控制（自动白平衡、自动增益控制、自动曝光控制） 支持SD卡方式本地存储 支持数据迁移功能（网络不稳定时将录像暂存于SD卡，恢复正常后上传至NVR） 标准RJ45接口，10M/100M自适应以太网 支持720P（1280x720）、D1（704x576）、CIF（352x288）分辨率 支持自动光圈工作模式 支持视频帧索引 支持日夜智能模式控制 支持红外日夜切换（IRCut）功能 内置WEB Server，支持WEB方式的浏览和管理 提供视频运动侦测及传感联动等多种可选报警联动方式 提供标准开关量报警输入、输出，双向音频和模拟视频输出接口 支持UPnP协议，轻松检索管理网络摄像机规格参数摄像机与镜头成像器件百万像素CMOS传感器扫描模式逐行扫描视频分辨率（水平x垂直）1280x720(25fps)+704x576(25fps)镜头接口类型C/CS 接口自动光圈直流(DC)驱动 白平衡AWB/增益控制AGC/曝光控制AEC自动信噪比>50db音视频规格视频压缩标准标准H.264音频压缩标准G.711AC压缩分辨率720P(1280x720)、D1(704x576)、CIF(352x288) *50HZ为25帧/秒，60HZ为30帧/秒网络协议TCP/IP,HTTP, ARP,Static IP,RTSP,RTMP网络接口1个RJ45接口，10/100BASE-T自适应，兼容PoE(IEEE802.3af)输入输出接口模拟视频输出BNC模拟输出SD卡插槽支持SD卡 音频输入/输出1个输入接口、1个输出接口RS4851个报警报警接口1个ALM IN，1个ALM OUT报警检测移动侦测、视频丢失、传感器联动报警功能SD卡、客户端警示、联动云台其它参数电源DC 12V:500MA/AC:24V 250MADC 12V:500MA /POE(IEEE802.3af, *选配模块POE)功率6W工作环境温度-20+50工作环境湿度<90%(无冷凝)尺寸(长x宽x高)122x80x65mm(不含镜头,以出货时为准)净重约0.4kg（不含镜头）ST-NVRC300EHD系列网络视频录像服务器产品概述皓维ST-NVRC3400EHD系列网络视频录像服务器，LINUX 操作系统，稳定性更高，有效抵御病毒入侵，防止黑客攻击，具有较强的网络安全性；集成了影像资料的管理、存储码流分配、对摄像机管理配置、报警联动、用户权限认证管理、WEB 流媒体视频点播服务等多种功能，操作简单、稳定可靠、使用寿命长、长期管理、维护费用低，是专业数字化录像控制设备。支持RAID冗余备份，保证了在整个存储局域网内存储访问策略的制定和执行，有效防止了不同服务器间的数据混乱。产品特色嵌入式操作系统 采用Linux系统，有效保护硬盘，抵御病毒入侵系统安全保证 在非正常断电情况下不会损坏操作系统高清录像可接入高达1080P（1920*1080/25fps）或720P（1280*720/25fps）分辨率的高清IP Camera数字录像信号，支持720P+D1双码流接入个性化工作表设置 支持个性化录像工作表的编制和执行视频资料的智能检索 Howell独创的Smart Search搜索引擎在历史视频资料的检索中快速锁定监控木标，过滤无关的视频信息，节省检索时间智能识别IP Camera 设备自动检索识别IP Camera，以及IP Camera的批量分配管理超强网络吞吐能力 集成千兆网络交换，高码流情况下保证稳定的网络吞吐流量图像移动侦测 区域设置：每画面可设置多个检测区域；检测灵敏度可设置：区域可设置多级灵敏度报警联动功能 支持报警信号的采集、排队、提示、联动、告警、检索、查看、保存等报警业务超强权限设置功能 用户和用户组策略管理，优先级自定义，具有多级权限设置功能，所有的操作功能均可以灵活配置，不同的操作人员具有不同的浏览回放及操作权限IP Camera的远程设置功能远程参数配置、维护、软件升级通道状态显示 可以在通道画面上显示通道名称、录像状态、视频连接状态、动态检测状态等系统设备诊断功能 系统具有设备自诊断功能，能够实时监测设备工作状态、网络连接状态等校时功能 提供IP Camera设备的校时管理服务支持流媒体视频转发服务 实时视频、历史视频、控制信号与报警信号的转发，带宽的优化与分配规格参数产品型号ST-NVRC3400EHD操作系统Linux操作系统视频标准标准H.264音频标准G.711AC存储格式1080P(1920x1080)、720P(1280x720)、D1(704x576)、CIF(352x288)多种格式可选视频帧率PAL为25帧/秒，NTSC为30帧/秒视频码率1080P(5Mbps9Mbps) 、720P(2Mbps4Mbps)、D1（1.5Mbps-2Mbps）音频码率8Kbps64Kbps硬盘接口8个SATA接口硬盘容量最大支持3TB硬盘视频接入路数 16路网络接口2个RJ45接口，10/100/1000BASE-T自适应网络协议TCP/IP, UDP, HTTP, UPnP, ARP, RTSP,RTMP*视频输出1个VGA接口（可选）工作电压AC 220V±10%，50Hz最大功耗200W工作环境温度-10+50工作环境湿度90%（无冷凝）安装标准2U机架式安装外形尺寸（长x宽x高）440x560x88mm重量13kg（不含硬盘）