省高速公路视频联网数字化监控方案.doc

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1、省高速公路视频联网数字监控项目2007-5第 27 页第一章 概述11 项目背景12 项目需求23 方案导读2第二章 总体设计方案31 系统设计依据32 系统设计原则43 系统总体构架5 原有基础6 渐进实施方案7 方案描述74 系统功能12 功能构成图12 其他功能13第三章 系统软件151 数据库服务器182 中心服务器（CMS）183 视频分发服务器（VTDU）194 存储管理服务器（NRU）205 视频监控工作站21第四章 系统设备231 嵌入式编码器232 服务器硬件243 工作站硬件254 解码工作站26第五章 设备清单和列表27第一章 概述1 项目背景随着我国高速公路建设里程不断

2、增长，对高速公路视频监控系统建设需求越来越大。高速公路视频监控系统建设主要用于收费监控与道路监控。收费监控系统主要是对收费站车道、收费广场、收费亭收费情况，对收费车道通过车辆类型、收费员操作过程以及收费过程中突发事件与特殊事件进行观察与记录，实施有效监督。道路监控系统主要是对高速公路干线、互通立交、隧道等高速公路重点路段进行监视，掌握高速公路交通状况，及时发现交通阻塞路段、违章车辆，及时给予引导，保证高速公路安全通畅。与高速公路机电部分其它部分一样，视频联网监控系统最终目是便于高速公路管理。因此，视频联网监控系统各层次设备配置应是及监控，收费系统管理层次相对应。省高速公路采用是省监控中心片区(

3、路段)中心收费站三级管理模式。片区中心负责对环城高速公路与太祁线收费站与路段进行统一管理与监控，未来还要增加新路段与收费站，想比其它片区中心，需要管理站点众多，路段繁忙。片区中心视频监控系统负责接入各个收费站视频，在中心控制室进行集中监控，同时将关键视频上传给省中心。在片区中心建设联网视频监控系统将帮助中心对各个分站进行集中实时监控，加大管理力度，减少管理层次，提高管理效率。 2 项目需求本项目是为解决减少片区中心原有系统升级费用，建设数字监控联网模式目标而设立，包括原有模拟视频升级为新数字视频联网建空系统；实现远程监控模式（上一级机构监控室能够实现功能及基层监控室所具有功能基本一样，不仅可任

4、一选择需要显示图像，还可完成对遥控摄像机控制）；视频资料定期存储与回放；对各种用户控制权限进行区分，解决访问权限冲突；对多个用户同时监视需求；将视频监控资料接入到业务网中，在桌面进行系统实时监看与调阅。3 方案导读本方案主要由以下几个方面内容组成：l 概述l 总体技术方案l 系统软件设计l 系统设备描述l 技术支持与服务l 设备清单与列表第二章 总体设计方案1 系统设计依据安全监控信息系统设计要符合监控系统设计要求，且符合国家有关国家标准与行业规范。本系统还需依据如下国家与社会安全行业标准:GA/T70-94中华人民共与国公共行业标准GA/T74-2000安全防范系统通用图形符号GA/T75-

5、94安全方法工程程序要求GA/T269-2001黑白可视对讲系统GA/308-2001安全防范系统验收规则GA/367-2001视频安防监控系统技术要求GA/368-2001入侵报警系统技术要求GA/T379.1-2002/IEC60839-7-1:2001GA/379.10报警传输系统窜心态数据接口信息格式与协议 第一部分第十部分GA/T394-2002出入口控制系统技术要求GBT42-81工业企业通用设计规范GB12663-2001防盗报警控制其通用技术条件GB17565-1998防盗安全门通用技术条件GB/T16677-1996报警图像信号有线传输装置GB50198-94民用闭路监视电视

6、系统工程技术规范GJ232电气装置安装工程施工及验收规范GJT16-92民用工业建筑电气设计规范CCTR RECOMMENDATION 472-3电视系统视频指标- 国家技术监督局测量、控制与试验室用电气设备安全要求；- 国家技术监督局信息技术设备安全；除上述规范以外，应遵循国家现行规范与标准要求。2 系统设计原则根据整个系统目标定位与用户需求特点，我们按照如下原则建设系统： 整体性系统设计之初就充分考虑高速公路业务特点，系统具有高度灵活性与实用性，功能完善，方便管理，满足高速公路实际情况，从而提高整体系统能力。 可扩展性系统能够在数据、业务、服务等多个级别上任意扩展，能够满足未来业务发展需要

7、。 安全性整个系统设计之初就考虑了完整安全方案，以保证系统组成网络安全、服务器安全、用户安全、应用程序与服务安全、数据安全等多个部分，从而实现整个应用系统安全。 经济性系统在设计之初，充分考虑了整体方案经济性，设备与软件选用都价廉物美。 复用性系统在设计之初，充分考虑了原有软、硬件设备可重用性，达到保护已有技术投资效果。 先进性系统采用一系列业界领先技术与体系结构：系统采用了多级体系结构，实现了数据及业务分离，采用多种领先技术，并结合已有成功经验，确保系统先进性及实际应用情况相结合。 开放性系统全面遵循各种国际标准，能够及现有系统进行完美衔接及互操作。 可伸缩性系统模块之间是松耦合，绝大多数模

8、块可以独立安装与运行，具有良好可靠性与可伸缩性。 可管理性系统在设计之初，就针对系统架构、模块、用户管理、系统管理及应用系统使用界面进行了良好设计，从而实现真正可管理性及实用性相结合。3 系统总体构架3.1 原有基础本项目主要用于片区中心数字视频联网建设，目前片区中心采用是模拟视频联网监控系统。收费站将广场、车道与互通视频信号传回收费站监控室，然后接入到视频矩阵AB8050，通过码转换器将广场与主干线云台控制信号接入到矩阵中，矩阵切换输出4路车道视频信号与两路主干线信号，或者两路广场信号通过光端机远距离传输给片区中心，同时连接一条数据通路到片区中心中心矩阵与片区中心矩阵进行级联。片区中心将收费

9、站输入4-8路信号输入到本地AB8080矩阵，矩阵切换输出分为两组信号A与B，分中心提供A组切换输出给数字视频编码器，通过IP网络传给省中心解码器，然后输出到省中心大屏幕上，同时本地输出B组信号到本地监视器上，进行显示。在这种联网系统使用过程中，产生了几个问题，一是系统升级与扩容成本较高，每次升级需要购买新矩阵输入输出设备模块，重新配置矩阵切换输出方案，软件与硬件成本很高，在视频容量到达一定阶段时，需要整体更换矩阵主机系统，相当于重新建设一套新模拟视频监控系统。由于不同厂家视频控制矩阵之间兼容性较差，各厂家产品兼容问题影响整个闭路电视系统联网控制功能地实现，因此在后续升级过程中必须采用同一品牌

10、产品，造成了设备与系统封闭性与垄断，开放性很差，不便于与其它系统进行集成。3.2 渐进实施方案片区中心视频监控联网系统建设应建设在原有收费站联网基础之上，逐步渐进实施，不应该所有都进行否定与重建。因此考虑实施三步方案：一是进行中心系统建设，中心系统是整个联网系统核心部分，大部分真正需要访问与管理视频资源都在于此，在中心建设服务器系统，既可以使用原有模拟方式接入现有各个收费站视频，又可以为省中心提供数字编码后视频，这是整个高速公路视频联网改造第一步；二是在省中心对各个已经实现数字化视频联网建设片区中心进行集中，进行各个系统互联互通；最后是进行前端收费站到中心网络建设与收费站数字视频改造；3.3

11、方案描述1 收费站上传方式（保持不变）：新建设系统中，收费站仍然采用光端机传输多路视频信号与矩阵控制信号到片区中心光端机。2 视频传输方式（分配为两路，原有系统与现有系统并存）：片区中心光端机输出视频信号进入分配器后，其中一路输出给新配置视频编码器，视频编码器对视频信号进行数字编码，然后通过网络交换机输出给视频转发服务器，视频转发服务器转发给对应存储服务器或者网络上用户访问终端进行实时直播与点播。3 控制信号传输方式（尽量采用原有设备与连接方式）：控制信号仍然采用原有矩阵连接方式，收费站上传矩阵控制信号接入到片区中心矩阵，为了避免及原有矩阵控制冲突，中心配备专用矩阵协议转换主机，一端连接片区中

12、心矩阵控制接口，一端连接视频编码器串口(通过RS485方式串联，接收云镜控制命令与收费站矩阵切换命令)；用户通过转发服务器将控制命令转发给视频编码器，翻译成协议码，通过视频编码器串口与串行数据控制线，输出控制命令给矩阵协议转换主机，主机再转发给中心矩阵，通过片区中心与收费站之间光端机，传输给再通过光缆传输给收费站矩阵设备，收费站矩阵设备根据控制码输出到本地码转换器，对前端云台与镜头进行控制。4 省中心用户访问方式：中心配备服务器系统，管理片区中心服务器，片区中心将所有管理节点报告与注册到省中心服务器，并实时更新节点状态；省中心办公网内用户通过Web页面或者客户端连接本地服务器，进行实时视频调阅

13、与历史资料查询，中心服务器将指令翻译并传输给片区中心服务器，从片区中心接入需要视频资料与历史资料，然后转发给用户；省中心控制中心配备解码工作站，将中心服务器上转发过来视频解码转换成模拟信号，与原有解码器输出同时输出到视频矩阵中，视频矩阵根据控制室人员切换命令选取视频输出到大屏上。5 与原有模拟控制信号之间共享与冲突：矩阵增加连接串口，接入数字控制信号，采用先来先服务方式，可以利用矩阵中锁定功能，在控制之前先锁定矩阵操作，再进行云台动作，操作完成后，结束锁定。这种方式需要对原有模拟控制方式进行改动，需要原有系统进行配合。6 数字控制信号之间共享与冲突：本系统采用了多级交叉权限控制机制。系统为每个

14、用户对每个通道配置访问权限，权限分255个等级；系统采用了权限冲突检测机制：高优先权用户夺取低优先权用户控制权；同一优先权用户控制权冲突时，保持一定锁定时间后大家再次竞争控制权；如果较高级优先权用户设定锁定后，低优先权用户无法控制；例如：在控制前端摄像头时，两个用户同时控制，高优先级能够控制并且可以抢占低优先级用户控制权力。图 1 片区中心数字化联网拓扑图 2 省中心访问方式4 系统功能4.1 功能构成图图 3系统功能构成n 自动报警n 报警联动n 状态巡检n 实时远程调用n 历史资料远程调用n 电视墙轮巡画面n 语音对讲n 矢量电子地图n 模拟键盘控制n 安全管理n 系统管理4.2 其他功能

15、n 认证：支持简单认证、数字证书认证n 数据加密：根据需要可对视频及控制信息进行加密传送，保证系统安全。n 审核与报告：多种报告模板包括活动、异常、事故与使用汇总n 用户管理：用户帐号开户、修改、删除、密码修改等维护操作；n 权限管理：对于每个用户可以指定他有权进行操作（包括浏览/控制/管理）监控点集合。n 设备组管理：设备组创建、修改、删除等维护操作；n 系统数据库管理：系统相关数据库建立、修改服务；n 订阅报警：用户可以选择需要接收报警类型；n 报警联动：报警时推出报警信息，报警点信息，报警点关联视频，播放报警声音，触发警铃，警灯设备；n 网络预览：最多预览25路监控图像；n 云台控制：对

16、网络视频编码器各监控通道所连接云台及镜头进行控制；n 调整视频参数：调整预览图像亮度，对比度，饱与度，色调值；n 语音对讲：及前端监控点进行双向语音对讲。n 调整视频参数：调整预览图像亮度，对比度，饱与度，色调值；n 音量调整n 播放控制：播放、停止、暂停、快放、慢放、缩放、静音、循环播放、定位等功能。n 硬盘满报警、移动侦测报警、视频丢失报警n 自动联动录像、声音报警、推报警画面、推报警点信息、报警推电子地图、报警声音定制n 压缩算法：支持MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.263、H.264等；n 报警预录功能、手动录像、计划录像、动态侦测录像、报警录像、硬盘上文件可以选择覆盖式

17、循环记录与非循环记录n 网络回放n 查询录像信息、报警信息n 并且回放或下载保存相关资料；n 声音控制；n 播放控制：播放、停止、暂停、快放、慢放、缩放、静音、循环播放、定位等功能。第三章 系统软件监控平台软件最重要部分是系统核心层，它包括了以下若干个主要模块：状态巡检、用户认证与权限管理、设备注册与管理服务、目录服务、视频转发服务、视频点播服务、存储服务、报警联动服务、支持B/S结构界面模块、以及支撑服务器平台mysql数据库系统软件与Apache Web服务器软件。图 4系统软件结构图图 5系统功能模块图n 实时监控视频流传输流程前提：用户已经通过系统身份认证 用户发送视频监控请求到视频管

18、理服务器 视频管理服务器验证并检查用户请求合法性， 如果用户请求合法，视频管理服务器将通过目录服务查询用户请求视频设备网络接口信息，并将结果返回给用户 用户根据视频设备接口信息连接到视频流服务器请求视频流 视频流服务器检查当前系统存在实时视频流，如果已经存在用户点播设备视频流，那么它将直接将此视频流发送给用户；否则视频转发服务将向采集层相应NVE设备请求视频流，并将此视频流发送给用户n 录像文件点播传输流程前提：用户已经通过系统身份认证 用户发送视频点播请求到视频管理服务器 视频管理服务器验证并检查用户请求合法性， 如果用户请求合法，视频管理服务器将通过目录服务查询能提供录像文件视频流服务器接

19、口，并将正确信息返回给用户 用户收到应答后连接到正确视频流服务器并请求点播录像文件，视频流服务器收到请求后，从录像存储数据库中查询录像机资料，如果该录像资料存在，既可发送视频流给请求用户；如果该资料不存在，相应会发送查询无此录像信息给请求用户n 报警处理流程前提：前端网络视频编码器已经通过系统身份认证，网络视频编码器报警设置为“报警上传中心” 网络视频编码器将报警发送到视频管理服务器 视频管理服务器收到报警后，将报警记录到数据库系统报警日志 视频管理服务器查询数据库获取报警联动配置，并通过报警联动服务对报警进行联动处理，若报警联动规则设置了服务器存储，则报警联动服务激活存储服务，将当前视频流保

20、存到存储服务器上。 视频管理服务器查询有权限接收此报警信息所有用户，并将报警发送给这些用户n 前端状态巡检工作流程前提：用户已经通过系统身份认证 用户发送定时/手动设备状态巡检请求到视频管理服务器 视频管理服务器验证用户请求有效性 如果用户请求合法，视频管理服务器通过设备巡检模块向指定前端设备发送巡检请求信息 前端设备响应巡检命令，并将结果上报视频管理服务器 视频管理服务器收到应答后，发送巡检报告给请求用户1 数据库服务器数据库服务器提供全系统用户数据、设备数据与状态、访问日志与配置数据集中存储，采用健壮服务器结构，保证系统数据可靠存储与访问。2 中心服务器（CMS）中心服务器系统软件支持多场

21、所中央监控与分级监控，只要及前端有网络连接，它就可以工作，不管他们是否在同一网段或同一地区；中心服务器主要负责用户认证，设备接入，服务器管理，设备管理，系统维护等功能。以下是中心服务器主要特点： 采用Linux Server操作系统与严格用户权限管理，保证系统性能及可靠性； 数据库支持，方便视频监控信息管理； 采用全数字视频技术，实现视频信号真正网络传送； 可跨网段将地理分布广泛、类型不同监控场所连接起来，构成统一数字视频监控网络； 采用先进视频代理技术，实现监控点视频一路连接多向分发，满足视频资源网络交换及共享； 系统可将不同监控场所、不同监控点视频同时汇聚到同一监控终端上并可进行控制，提供

22、了系统灵活性； 系统可连接多种监控场所，如：固定监控场所、车辆监控、移动办公等，并可级联成多级系统； 系统处理能力可根据服务器硬件配置进行升级；3 视频分发服务器（VTDU）视频分发服务器负责实时视频流转发，用于为用户与存储管理服务器提供视频流信息。它主要特点包括： 系统视频流服务能力可以通过扩展视频流服务器来进行无缝提升，即系统支持流服务器机群； 系统支持宽带连续视频传送及窄带非连续视频(抽帧)传送； 系统网络视频连接能力不依赖于视频转换与传送设备，只受限于连接视频网络带宽； 系统支持主流工业监控数字视频标准，如：MPEG-1、MPEG-4、H.263、H.264等； 根据需要可对视频及控制

23、信息进行加密传送，保证系统安全。4 存储管理服务器（NRU）由于视频录像资料具有事后取证、现场保存重要作用，因此它是视频监控系统很重要一个功能。我们监控平台软件提供了多种灵活资料存储方式：整个系统支持NVE与DVR两种模式前端采集点，DVR本机可以存储一定时间视频资料，NVE挂接硬盘也可以存储视频资料。监控点软件系统均提供了本机存储各种必须配置与控制，如：定时录制、手工录制、报警触发录制、存储路径、硬盘容量检测、循环覆盖等。服务器支持直播同步存储与异步转储两种方式将视频数据存储到服务器存储介质上（可以是磁盘阵列、NAS等）。定时同步存储是在指定时间断内启动/停止实时接收前端视频数据，它是以流方

24、式进行，与实时监看性质一样。同步存储方式要求必要要有足够网络带宽，比如说某路视频设置网络输出带宽未512K，服务器要想同步存储此路视频，则到前端视频网络带宽必须要有512K。5 视频监控工作站视频监控工作站主要向管理员提供对管辖区域内设备管理、状态监视以及告警管理。视频监控工作站各种数据均是从中心服务器获取，中心服务器主要负责数据收集、存储、转发，视频监控工作站负责数据处理与可视化显示。视频监控工作站可以同屏16路监控前端任意采集工作站任何多路视音频，通过授权可以控制前端云台与镜头；NVE/PRODUCER发生报警会实时传送到相应视频监控工作站，视频监控工作站会以声光与短信方式通知管理人员；视

25、频监控工作站还可以与多个前端交互点进行音视频交互，领导可以向前端工作人员下达命令。实时监控：同时接收网络中任何16个监控点音视频数据并解码显示，可实现1、4、9、16画面分割多画面监看；可以对监控点编组自动轮巡查看；监控工作站与视频监控工作站可以是一对一、一对多、多对一、多对多；远程控制：经过权限认证能控制任何一个被授权监控点云台及镜头。支持异构网络：支持能够承载IP数据各种网络（电信网、互联网、数据专线、卫星、无线），支持跨路由器远程实时监看、远程检索查看历史资料、远程控制；支持组播功能。多种显示模式：1、4、9、16画面分割多画面监看，可以所有路或单路全屏显示，可以接大屏幕投影或背投。节点

26、树状导航：采用树形结构组织各监控点，操作方便；具有良好可扩放性，不受监控点数目限制。电子地图导航：用户可以通过电子地图方便检索监控视频与告警。集中报警处理：下属监控工作站报警信息自动接收，并以声光与手机短信方式提示管理员。远程配置：对下属监控工作站进行远程参数配置、系统重启动等维护操作。状态监测：能够实时检测下属监控工作站在线情况，动态检测连接通道网络带宽。手动存储：对于实时监控任意多路音视频数据可以手动存储在服务器。第四章 系统设备1 嵌入式编码器 中央处理器TI DSP操作系统实时操作系统（RTOS）视频端口4路PAL/NTSC复合视频输入，1Vpp 75欧，BNC接口音频端口4路麦克风信

27、号输入视频压缩H264 simple profile音频压缩图像调整色调、对比度、饱与度与亮度独立调整图像分辨率 60HZ NTSC制式 352x240(CIF)、176x120(QCIF)50HZ PAL 制式 352x288(CIF)、176x144(QCIF) 最大帧速率 CIF 100帧/秒；D1 30帧/秒视频压缩率16Kbps-2Mbps，支持VBR、CBR模式网络协议TCP/IP、UDP，HTTP，T，RTP，IGMP网络接口RJ45接口 100/10BASE-TX以太网 控制接口RS232/RS485 报警接口4路报警输入，4路报警输出保存参数系统缺省设置参数可修改并保存软件升

28、级通过网络升级，或通过串口升级电源 DC 12V /3A外接电源工作环境温度：0oC - 50oC（40-125oF），湿度：20-80% RHG保存环境温度：-20oC - 60oC（40-125oF）,湿度：20 - 95% RHG看门狗监视DSP、视频通道、网络控制器及电源状态，异常时自动使系统复位电磁兼容性GB 9254、FCC Class A、CE EN 55022/1987, EN50082- 1/1992安全性EN 60950, UL, CSA2 服务器硬件全新级别性能与可靠性IBM x346 适用于关键业务型应用程序，性能卓越，是数据密集型环境最佳选择。对双核 Intel Xe

29、on 处理器支持有助于保护客户投资、实现出色性能与可靠性。以下功能也增强了服务器性能：Intel Xeon 处理器，前端总线速度为800MHz 可支持 16GB DDR2 内存，有助于提升性能 通过支持 PCI-Express（PCI 适配器一个新标准）获得更快 I/O 速度产品特性集成可用性功能使系统即使在进行维护时也能够保持联机状态 通过防止内部组件过热，调整向量冷却技术有助于维持系统正常运行 集成管理工具使系统易于部署、管理与维护，有助于减少维护成本与维护时间 借助远程管理适配器 II 选件，集成 IPMI 管理处理器与最佳升级方式能够改善系统管理 并且无需 PCI 插槽硬件概要2U、2

30、 路服务器为高要求应用程序提供了极高性能与可用性 最多 2 个 Intel Xeon 处理器（最高 3.80GHz）与最多 2 个双核 Intel Xeon 处理器（2.8GHz） 使用 8 个 DIMM 插槽时最大可支持 16GB DDR II 内存，具有更强内存可用性功能 4 个 PCI（2 x PCI-X）插槽与可升级到 PCI-Express I/O 最多可支持 6 个热插拔 SCSI 硬盘驱动器与可用内部磁带备份选项，以便获得存储灵活性 集成 RAID-0、RAID-1，可通过 ServeRAID-7k 升级到 RAID-5 并且无需 PCI 插槽 热插拔冗余冷却装置、电源与硬盘驱动

31、器，实现高可用性3 工作站硬件总控工作站采用DELL产品。主要配置如下：CPU:2.8GC(800MHz FSB)RAM: 256MB DDR333硬盘：60GB 7200RPM显卡：Nvdia QUADRO NVS280 64M,(支持双显)CD-ROM: 48X显示器：17“CRT集成网卡，键盘鼠标4 解码工作站将网络传来数字压缩图像还原成模拟图像，分别显示在监视器或大屏幕上,每路视音频参数可以完全独立设置。符合PCI 2.1规范；支持WINDOWS NT、WINDOWS 2000；每个DSP能解码一路压缩码流；能输出标准PAL或NTSC制式视频信号以及音频信号；系统支持多路压缩码流解码，

32、并支持多路输出；支持计算机显示器与监视器同步显示；支持文件、网络播放；支持音量调整；提供统计参数：总时间、总帧数、当前帧帧号、当前时间等；支持播放图像捕捉或某时间段转存新文件功能；提供播放时（部分为文件方式专有）操作有：播放、停止、暂停、快放、慢放、缩放、静音、循环播放、定位等功能。第五章 设备清单与列表片区中心设备明细设备规格及型号数量单位备 注中心管理软件CMS1套片区中心视频服务器，可提供视频接入转发、网络管理等服务接入服务器软件VTDU网络存储软件NRU网管服务器软件NM管理客户端软件NMClient1套总控工作站软件Controller1套告警工作站软件WarnTerminal1套矩

33、阵协议转换软件Converter1套接入授权License200路普通客户端WebClient10套服务器硬件IBM2台可安装数据库、网络管理服务、接入转发服务等软件视频编码器Encoder40台4路编码器工作站硬件DELL2台系统后台管理工作站解码工作站ST1008D1台8路解码协议转换工作站DELL1台安装矩阵协议转换软件省中心设备明细设备规格及型号数量单位备 注中心管理软件CMS1套片区中心视频服务器，可提供视频接入转发、网络管理等服务接入服务器软件VTDU网络存储软件NRU网管服务器软件NM管理客户端软件NMClient1套总控工作站软件Controller1套告警工作站软件WarnTerminal1套普通客户端WebClient10套服务器硬件IBM2台可安装数据库、网络管理服务、接入转发服务等软件工作站硬件DELL2台系统后台管理工作站解码工作站ST1008D1台8路解码矩阵AB1台16路进8路出