亨吉利世界名表中心连锁集团监控系统方案

    一、 概述
 
    随着社会经济的发展和人们生活水平的不断提高，人们对生活和工作环境的要求也不断提高，视频监控已应用到了各行各业，发挥了维护社会治安和重要作用。企业为了更好的管理和保障其内部资源、财产安全和生产运营的顺利进行，也迫切需要利用视频监控等现代的技术和手段来提高企业内部的管理和效益。在企业各重要部位和场所安装视频摄像设备，与其它监控设备集成为现“高生产力，一个有效的安防监控体系，使其整个防控系统形成“集中监控、集中管理”的系统结构，可实低运营成本，高安全性”的效益。 企业视频监控系统是以管理和安全预防为目的，以期全面提升企业的管理力度和生产率。企业管理员可以通过电脑、监视器来监控，调用和管理企业内的任何视频监控点的现场实时图像，直观地了解和掌握监控区域的企业生产动态，对紧急事件做出快速反应，有助于提高企业的综合管理水平。
 
    企业视频监控系统建设的目标是要利用先进的电子和通信信息技术与网络，提高企业的综合管理能力和安全防范措施，系统建设的核心是要实时监控设立在企业中的各个监控点，便捷提供报警手段等，以达到在远端监控中心的管理者随时的了解下面企业的生产动态，并通过此方式可以随时做出指挥，实现企业生产和管理的一体化结合，从而达到远程监控和企业管理的智能化和自动化。

    二、 方案设计依据
 
    系统设计所涉及的设计标准和规范主要有：
    GA/T75-94 安全防范工程程序与要求
    GA/T 74-1994 安全防范系统通用图形与符号
    GA/T 70-94 安全防范工程费用概算编制办法
    GB/T 16677-1996 报警图像信号有线传输装置
    GBJ 115-87 工业电视系统工程设计规范
    GB 50198-94 民用闭路监控电视系统工程技术规范
    GB 8566-88 计算机软件开发规范
    其它相关的标准和要求

    三、 需求分析 

    深圳市亨吉利世界名表中心有限公司是是专业从事世界名表经销和服务的连锁集团，公司在中国及亚太地区已经建立庞大的世界名表连锁网络。目前公司已与众多世界顶级钟表品牌建立了紧密的合作关系，营销网络遍布全国，市场占有率位居全国名表零售业前列。 

    由于深圳市亨吉利世界名表中心有限公司销售的都是价值不菲的世界名表，所以公司内部需要实施更周密的管控；同时，在顾客光临专店购表过程中，也容易发生一些不可控因素。所以，我们力图建设一种系统，可以在总部实时监控全国各连锁专店的经营情况。我们需要控制摄像前端，实时查看图像以及采集数据存档，同时可实施指挥调度。集团企业管理者需要在远程的总办公室（监控中心）和部门办公室对下属企业进行远程监控，及时地了解专店内的动态情况并实施全局指挥调度。

    四、 系统设计
 
    本系统的基本需求是：数字化、网络化视频监控，两级监控中心，任何地点任何时候可监视到任意点和录像。有完整的管理系统，包括录像回放管理。 客户需求有如下明显特点： 
    
    实时监控要求高，要求全程录像；因此可以使用性能更好的视频服务器而不是布线复杂、独立的DVR。 
    
    每个监控点的访问权限不同，每个人的监控权限不同；因此对管理系统的细节有要求。 
    
    监控中心不要求通过网络同时监控所有前端；这样可以减轻对网络带宽的需求。 
    
    根据调查发现，视频监控点分布在不同城市，其中大中型城市分布较集中，因此可以因地制宜，对分布集中的地方可采用网络管理功能强的多路DVR/DVS。 
    
    作为一个网络工程，重要的是选择一个好的平台。我们采用自主开发的综合监控平台完全消化了目前国外顶尖几个主流平台的核心技术，在此基础上加入了本土化特色，这个全新的平台健壮、高效、实用，是一个值得业界信赖的支撑软件。 
 
    根据视频监控的普遍原则和本系统特点，决定选用性价比高、功能强大的数字视频管理系统及其相关设备，组成强有力的视音频监控系统，实现网络视音频监控，并将报警系统与之无缝连接。数字视频和安防前端系列产品皆自主研发，采用国际标准的编解码和精心定制的嵌入式操作系统，品质高、性能稳定，没有死机和病毒的问题产生。而且在视音频压缩码流的储存速度、分辨率及画质上都有很大的改善，以高性价比、实用可靠为特点，在国际同行中居领先地位。其综合监控软件平台和应用子系统流媒体服务器、录像服务器、虚拟矩阵、协议网关等具有底层健壮、接口规范、组合灵活、系统开放、逻辑清晰、大格局架构、兼容性强、界面友好等众多优点。

    综合监控平台SCC 2000系列的功能基本涵盖了所有需求，性能稳定可靠。该平台具有大规模系统格局，支持各种模拟和数字视音频设备、报警系统、周界系统、门禁系统、对讲系统及无线系统。综合监控平台SCC2000 系列具有以下优点满足本系统的总体要求：控制工业的核心支撑软件，覆盖安防、建筑、工控、家居等多个领域； 兼容国内外数字/模拟视音频、报警、门禁、周界、对讲、无线系统； 智能识别，互联互控，连锁反应；数字与模拟互补，前端与监控中心互补，网络主机/PC/嵌入式互补；电子地图、自由组态、面向对像、虚拟设备、远程热机备份；前端独立工作/中心调度监控/网络资源共享；网络分布式文件管理；于网络、面向监控的综合平台；国内外优秀系统结构和解决方案的组合和集成；基于核心技术、基于底层、基于现有设备；一体化技术责任，解决根本性技术问题； 大格局架构，分布式跨平台系统，支持B/S、C/S；并行处理，网络均衡，流媒体服务；稳定可靠，高可用性；运行和报警详细记录；客户化定制。 

图1 综合视频监控系统

    五、 系统架构
 
    根据客户需要以及实际操作的可行性，组成多层分布式系统架构模式，即底层监控子网-一底层监控中心一最高层总控中心，从下而上分级传输，从上而下分级控制。
 
    监控子网处于整个监控网络结构的底层，在这一层根据需求设置视频监控点，用于采集满足需要的高清晰或基本的图像和音频信号。监控子网通过网络设备与底层监控中心网络相连，将所采集的视音频信号传送到底层监控中心以及最高层总控中心。
 
    底层监控中心由于处于整个分布体系的底层位置，设置存储服务器，流媒体服务器，设置存储服务器的目的是录像，在系统靠前位置存储可以减轻网络的压力。提供对所监控的信号进行实时无损的高质量24小时连续录像的能力，并可以通过刻录等手段进行定期备份。设置流媒体服务器的目的是保护视频前端，转发视频流媒体，承受网络视频访问的所有压力。监控主机用于管理底层监控中心内部视频网络，对监控子网中各个视频编码器所采集到的视音频信号进行设置、控制，包括视频质量、音频质量、云台的控制以及录像的没置等操作。监控电脑用于领导的日常巡视，配备无线的笔记本电脑作为移动监控点。
 
    最高层至底层电视墙通过与视频解码器即1P网络视频监控系统和视频监控点相连接，将其所监控到的视频画面通过电视墙显示，可应用于日常监控以及突发情况下召开紧急现场会议及实行现场指挥。
 
    底层监控中心通过本地网连接监控设备，最高层、总监控中心通过互联网或宽带网的若干路由与底层网络互连。
 
    总监控中心是整个分布式监控系统中的核心，处于整个网络结构的核心层，总监控中心与底层监控中心相比，增加了中心管理服务器，中心管理服务器所负责所有监控服务器和监控点的分配，即每个底层或一级监控服务器负责哪几路视音频编码器上传的，而每个监控点又从哪个监控编解码器来获取所需要获得监控的视音频信号。
 
    通过多层分布式的管理架构和流媒体服务器组网，将网络带宽的需求降到最底，即每个监控点并不是直接到视频编码器获取视音频，而是直接从管理服务器所分配的流媒体服务器上去获取，这样就避免了当发生多个监控点同时获取一个视频编码器所采集的信号时，对此视频编码器的上行网络带宽要求非常高的局面，只需在最底层视频监控服务器的上行带宽进行一定保障即可。本方案系统结构可以保障在广域网络瘫痪的情况下，系统仍有基本监控能力。整个网络的结构图如下： 

图2 数字视频监控网络拓扑图

    1、监控中心
    最高层监控中心主要设备如下：
    流媒体服务器：采用SCS 762H , 支持200个监控客户端连接；
    录像服务器：采用DVMS 900R，每一台服务器支持32路同时录像；
    视频工作站：采用DVMS 900，每一个工作站支持16路画面监控选择；
    虚拟矩阵：采用VIS 3200，支持4-256路电视墙；
    数据采集工作站：一台PC运行数据采集软件；
    其它配套设备：如数据库，管理工作站等，与现有网络管理设备复用。 

图3 总控中心网络拓扑图

    2、分控中心
    底层监控中心主要设备如下：
    流媒体服务器：采用SCS 762H , 支持200个监控客户端连接；
    录像服务器：采用DVMS 900R，每一台服务器支持32路同时录像和回放；
    视频工作站：采用DVMS 900，每一个工作站支持16路画面监控选择；
    虚拟矩阵：采用VIS 3200，支持4-256路电视墙；
    数据采集工作站：一台PC运行数据采集软件；
    编解码器群：将模拟视频与数字视频转换，可根据实际情况选择路数，如本方案的16路；
    DVR：对分布集中的视频监控点（摄像机/云台），可以采用SDVR系列和嵌入式DVR系列，路数为4，6，8，16，32；
    视频服务器：对分布分散的视频监控点（摄像机/云台），可以采用视频服务器系列，路数任选；
    其它配套设备：如数据库，管理工作站等，与现有网络管理设备复用。 

图4 分控中心网络拓扑图

    3、功能监控点
    根据总体设计，在本地/城域网/INTERNET的任意点，经过授权和配置可以成为视频和数据的监控点，对设备没有特殊的要求。

    方案的核心特点
 
    1、全数字网络视频监控
 
    20多年来，视频监控系统经历了从第一代百分之百的模拟系统（VCR），到第二代部分数字化的系统（DVR/NVR），再到第三代完全数字化的系统（网络摄像机、视频服务器、DVX）三个阶段的发展演变。第三代数字视频监控系统以视频压缩、传输、存储和播放为核心，以网络为拓扑，以智能实用的图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命，受到了学术界，产业界和社会的高度重视。全数字网络视频监控系统以全新的视频编码技术和网络控制技术为核心，使得长期以来困扰大多数用户的远程监控等关键性问题得以解决。
 
    本方案采用的技术是全数字网络监控技术。以数字模拟兼容，视频服务器，网络存储，虚拟矩阵，流媒体服务器等为主要设备，监控范围不受区域限制，数量不受限制，结构灵活，更加实用。 

    2、先进的标准视频编解码方式
 
    基于远距离的网络视频监控一个重要的难题就是视频码流的大小，过去监视系统之所以不能实现远距离监视，就是监控的视频码流较大，需投入大量的金钱用于网络的改造，现在，基于H.264/MPEG4视频服务器和DVR，DVX，DVMS采用最先进的视频编码技术解决了该问题。 

    IP网络视频监控系统对视频的存储及传输压缩方式采用先进的H.264视频压缩技术。压缩比和帧率可调，图像压缩比率400-900：1，传输质量非常理想(最高可达30帧／秒，分辨率为DVD级（704*576），每通道只占据32K-2M带宽，还可以通过降低帧数来减小网络带宽——当每秒传输为5帧时，带宽只占用60K。这种很高的图像压缩比可以适应于在窄带上的传送。
 
    无论是与同族的视频压缩算法MPEGl和MPEG2相比，或是与ITU的H.263算法相比，H.264／MPEG4算法对视频数据的压缩率都占有明显优势，这对于有效节省视频监控中宝贵的IP带宽资源具有巨大的优势。ITU(国际电信联盟)最近刚刚推出了MPEG4/H.264的图像编解码标准。在同样图像质量的情况下，MPEG4/H.264编码数据量仅为H.263的50％左右，而且对网络传输具有更好的支持功能，MPEG4 /H.264能适应于不同网络中的视频传输，支持不同网络资源下的分级编码传输，从而获得平稳的图像质量。H.264不仅可以应用在窄带上(带宽小于64Kbps)，还可以灵活的扩展到高质量、高清晰度的宽带卜。这就保证可以满足不同用户的需求。随着网络技术的不断发展，MPEG4 /H.264的应用已经越来越普遍，成为了视频编码了最新标准。
 
    本系统选择MPEG4 /H.264编码作为首选方式。监控系统的视频编码采用H.264方式，保证较小带宽下非常好的动态视频效果，并攻克了网络不稳定下画面的流畅播发这一业界公认的技术难题。 

    3、分布式结构体系
 
    全数字化技术是构成分布式系统的根本所在，正是由于全数字化的技术的全面使用，使整个监控系统的体系结构发生了根本性变化，从编码器开始，到流媒体服务器。系统监控平台，已经从传统的一个复杂而庞大的信号传输、控制、矩阵、存储等系统转变为标准的IP网络，稳定且具有管理特性的计算机网络，使得整个监控网络数字化、网络化、模块化、标准化。