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公安系统基于IP音视频多级联网解决方案

一.概述

由于数字化安防有着易于组网和远程传输、资源共享、便于存储和管理等诸多优势,同时网络的快速普及和网络带宽的日益增加以及计算机处理能力和存储容量的迅速提高,使得数字化安防的应用越来越广泛,而网络的优势使得多级联网的可能,但由于很多部门原来的监控系统是基于模拟系统,为了尽可能的利用已有的资源,采取了模拟、数字混和系统的解决方案。该方案利用了现有模拟监控系统的资源,在模拟视频信号从监控点引入监控中心以后再根据需要对该监控中心的视频进行数字化然后送入IP网,则可以达到多个监控中心视频联网的功能。

公安网采用千兆以太网技术,带宽充足,为数字视频的应用提供了网络基础。由此各级公安部门提出了市局、分局、派出所、区政府组成的多级网络视频监控系统,要求:

1 在网上任意一点都能调看其它地点的任意一路图像;
2 能够互相控制,不同型号矩阵之间也能互联互控;
3 完善的用户管理和权限控制;
4 派出所的图像能够上传到分局、区政府、市局,授权的图像能够随意切换和控制;
5 市局的图像能够传到市政府、分局、区政府、派出所,授权的图像可以随意切换和控制。

二.功能需求

1 提供录像、抓拍功能,能够进行回放及显示;

2 系统提供电子地图功能,可以选择不同的地图,地图上有对应的监控点的布局,可以点击打开监控图像窗口;

3 系统设置一台或者多台视频服务器,对摄像机、矩阵、用户、控制权限进行管理;
4 用户终端必须先登陆服务器进行身份确认,通过后方可调看图像和进行控制;多个用户控制同一台摄像机发生冲突时,服务器按照用户的权限和级别进行权限管理:权限高的可以抢占权限低的控制权,权限低的不能抢占权限高的控制权,权限高的放弃控制权后一定的时间后,权限低的可以获得控制权;同级别的采用抢占式,先控制的获得控制权,放弃控制权后一定的时间后,后控制的可以获得控制权;

5 网络管理终端,对设备配置和用户及权限进行设置和管理;可以在网上任意地方远程管理;可以对多台服务器进行管理;

6 客户端软件具有图像解码播放,随意切换,PTZ控制,电子地图等功能;

7 客户端软件登录后自动获取自己有权限的资源(摄像机、编码器等),并且能够实时了解资源的使用情况(使用的用户数、用户名、用户权限级别等);

8 客户端之间以及与网络管理终端之间能够有QQ功能,进行文字交流;

9 矩阵控制:可以采用专门的矩阵控制软件,对矩阵进行控制和设置,此时的控制也要经过视频服务器统一进行权限管理;也可以采用控制键盘上网的方式,把矩阵的控制键盘接上一个键盘上网控制器,键盘的控制就可以上网,纳入统一的权限管理机制;

10 通过管理软件对解码器进行设置和控制,任意一台解码器可以接收多台编码器中任意一路图像,还可以进行轮巡等,形成一个基于IP交换的软矩阵系统。

11 系统服务器自动进行管理,包括设备在线检测、连接管理、自我诊断、网络诊断等。

12 登录用户查询系统的使用和运用情况,如在线用户单、前端运行状态等。

三.网络拓扑图

目前国内公安系统的三级网络基本建设完成,四级网也正在建设当中,建设完成后公安系统的网络系统大致如下:

 

四.系统结构

公安系统是最早实现视频监控的系统之一,所有现在有些市公安局、分局或者派出所都有了完备的模拟监控系统。但由于模拟监控系统的对组网的局限性使得各个监控中心(公安局、分局或者派出所)各自为站,没有形成一个资源共享、便于管理的视频联网系统。同时各个监控中心在建设时有可能采用了不同厂家不同品牌的设备,所有在整个系统的视频联网中需要兼容整个系统的不同品牌设备,对其进行管理和控制。而对于用户也存在不同级别的用户,所有系统中需要一套CCSERVER服务器进行管理。以下为系统结构图。

该图为三个监控中心联网的示意图,其中一个监控中心没有矩阵,一个监控中心使用了MAXPRO1000矩阵,而另外一个则用了AD矩阵。系统中需要一台SQL Server的服务器记录系统不同设备和用户的信息,CCSERVER服务器和SQL Server服务器可以不在同一个网段。总控中心是每个监控中心进行矩阵切换和镜头控制的计算机,它需要运行矩阵控制软件。每个监控用户可以在个人的PC机上运行客户端软件做为一台视频工作站对整个系统授权的图象进行监控。在监控中心也可以把远程的数字视频解码并投放到电视墙或者大屏幕。

 

系统结构图

带视频解码器和画面分割器的监控中心的示意图如下:

带画面分割器和解码器监控中心示意图

视频引入监控中心以后,一般通过矩阵,画面分割器,然后送到电视墙,各个镜头的上下、左右运动、拉近拉远等控制由监控中心的总控中心控制或者。对原有的模拟视频通过矩阵后送入视频编码器编码,编码后的数字视频接入交换机传输到远端。同时,监控中心也可以把别的监控中心的数字视频信号通过解码器解码后投放到电视墙。有些指挥中心可以只有电视墙或者大屏和解码器,或者客户端软件。

五.系统特点

1.是新一代基于TCP/IP网络的数字化和网络化的视频监控管理系统。它具有传统模拟视频监控系统的所有管理和控制功能,并融合了最新的数字化、网络化、嵌入式等先进技术,将传统的模拟视频监控系统和最新的数字视频技术通过网络进行完美的结合,开创了视频监控系统数字化、网络化的新时代。

2.不同于简单的视频网络会议系统或视频网络传输系统,严格地遵循闭路电视监控系统的行业规范和特点进行设计和研发,继承了模拟视频监控系统分布式集中管理的控制模式,为网络时代的闭路电视监控系统提供了实现网络化和数字化的通用的解决方案,可以满足各种复杂应用需求。

3.可以方便地进行系统联网扩展,不存在系统联网规模的限制。可以很方便地将现有的模拟视频监控系统升级为网络视频监控系统,从而使原有模拟系统具备了网络连接和扩展能力,有效地保护用户的前期投资。

4.采用了与设备无关的设计思想,可以支持不同厂家的模拟或数字视频编解码设备。可以将传统的模拟视频监控系统通过TCP/IP网络连接组网,将目前各个相对独立的(甚至是不同品牌)模拟闭路电视监控系统升级为网络视频监控系统,实现互联互通互控。

5.可以有效地管理并控制数字视频编解码设备,在网络间构成多点对多点的数字视频网络切换系统,为不同带宽的用户提供切实可行的数字视频解决方案。

6.将模拟视频和数字视频集成在一个统一的平台上进行管理和控制,为用户提供闭路电视监控系统数字化、网络化的系统解决方案。

六.软件系统:

数字化网络视频系统是以网络视频编码器为核心,以四大软件功能模块为依托的数字化系统。这四大功能模块为:网络视频调度服务软件、网络视频管理控制软件、桌面用户视频控制客户端软件和监控中心视频控制客户端软件。

1.服务器端软件:(包括网络视频调度服务软件和网络视频管理控制软件)

1)网络视频调度服务软件(简称调度服务软件)

该软件是负责对用户、地图、设备等信息进行存储、管理,并向监控客户端软件实时发布用户及设备使用状态信息。

n每台调度服务器应支持200用户同时使用,通过增设服务器数量增加支持用户数。

n支持的矩阵有:MAXPROADNPELC等,可扩展。

2)网络视频管理控制软件(以下简称管理控制软件)

该软件是系统管理人员对调度服务器进行管理的工具,负责用户、地图及其他设备信息的添加、修改、删除,同时具有对在线用户进行管理,响应用户请求等功能。

n系统管理员可以在公安专网任意地方远程管理对设备配置和用户及权限进行设置和管理,可根据用户需求对用户权限进行临时提升(具有时间限制)、代切换(需客户与管理员对话)以及封用户、IP等功能。

n日志管理:调度服务器应对系统运行的情况及用户情况进行详细记录,并可通过管理控制软件调阅。

n电子地图管理:负责完成电子地图添加、修改、删除,并负责配置电子地图摄像机位置及其他信息的配置工作,摄像机的添加方式应简便易于操作。

n用户管理:用户的添加、修改、删除均由管理员完成,用户级别可分为1-99级,最高级为1级(系统管理员)。设备使用级别应分为可看可控、可看不可控、不可看不可控三种。系统管理员可根据用户需求分配不同的地图、编码器、解码器、摄像机以不同的级别和权限。

n设备管理:负责完成视频矩阵、编码器、解码器、摄像机等设备配置信息的添加、修改和删除。设备配置信息中应设置多个关键字,可以让管理者方便的了解该设备所属单位、与那张地图关联及其他设备间的关联关系,能够方便的进行排序和检索。??

2.客户端软件:(包括桌面用户视频控制客户端软件和监控中心视频控制客户端软件)

1)桌面用户视频控制客户端软件(桌面客户端软件)

该软件是用户通过计算机进行视频监控时使用的客户端软件,软件应具有以下基本功能:

n用户登录功能:用户使用系统前必须进行用户登录,调度服务器将根据用户的权限分配给其可以调看的电子地图、编码器等状态信息。同一用户名不能在系统中重复登录。用户登录系统后可在不退出的情况下方便的进行用户切换。

n用户界面功能定义:软件界面应采用Windows风格,界面美观大方、便于操作。视频窗口可实现多级大小变化及全屏显示,满屏时应具有边框菜单功能,从而实现图像的切换、控制等功能。监控客户端软件应设置有电子地图、编码器、摄像机的选择控件,从而方便用户随时切换监控视频。应设置有上下、左右、变焦、聚焦、光圈调整、旋转速度调节等控件组成的控制面板。界面中应有显示当前用户名称、用户级别、计算机时间及当前图像占用带宽等情况。

n轮循功能:一个矩阵输出端口轮循不同的输入端口,对不同监控地区的监控视频也可编排在一个组内进行轮循。用户可按需设置轮循的视频及时间间隔。

n电子地图功能:可实现多地图管理功能,电子地图能够进行多级缩放和托拽。电子地图可分为基础地图和组合地图两种,基础地图以每个派出所为单位,单独构成一张地图。组合地图可跨越派出所按需随意组成。在地图上可通过图标方式显示摄像机的具体位置,用户无权观看的摄像机,在电子地图中不显示该摄像机图标。用户可双击电子地图上摄像机图标快速切换到对应的监控视频,当无可用编码器时,系统提示无可用资源,当有可用编码器时,系统将弹出可用设备选择对话框,由用户自行选择。

n录像及抓拍功能:在用户界面中有开始录像和抓拍的按钮。用户可以方便的更改录像和图片的保存地址,长时间录像应每小时存储为一个文档。本地录像资料可以在监控端软件中进行回访,具有开始、暂停、停止、快进、快退等功能。可对录像资料进行检索,用户可以通过输入时间、摄像机名称方便的查找的所需录像资料。

n摄像机控制功能:可实现对摄像机(具备此功能的摄像机)的不同速控制和预置位功能。不同的预置位可定义不同名称。同时可用计算机键盘进行控制操作,键盘按键功能可自行定义。对摄像机的控制应连续、稳定。

n信息通信功能:客户端之间以及与网络管理终端之间能够有QQ功能,进行文字交流。

n摄像机检索功能:用户可根据摄像机名称进行检索,客户端程序自动切换到摄像机所在基础地图,如有可用编码器则直接播放,如无可用编码器则调出地图,并提示无可用资源。

n具备完善的系统提示功能,对用户可能进行的误操作及系统冲突进行提示。

n监控客户端软件开始播放和停止播放监控视频的功能。

2)监控中心视频控制客户端软件

该软件是用户在具有电视墙的监控中心、监控分中心、基层监控室使用的,可以对视频矩阵、多台解码器的输入输出进行管理和控制的软件,此套软件的使用将取代视频矩阵控制键盘,使视频矩阵输入输出及控制情况实时上传调度服务器,从而达到统一管理的目的。同时还可以通过解码器将其他单位的监控视频显示到本地电视墙上进行管理、控制。

n矩阵控制功能,系统能够通过添加驱动的方式控制不同型号矩阵。可以采用专门的矩阵控制软件,对矩阵进行控制和设置,此时的控制也要经过调度服务器统一进行权限管理。

n通过软件对解码器进行设置和控制,任意一台解码器可以接收多台编码器中任意一路图像,并将监控视频实时输出到电视墙上,形成一个基于IP交换的软矩阵系统。

n用户登录功能:用户使用系统前必须进行用户登录,调度服务器将根据用户的权限分配给其可以调看的电子地图、编码器等状态信息。同一用户名不能在系统中重复登录。用户登录系统后可在不退出的情况下方便的进行用户切换。

n软件界面定义:软件界面应采用Windows风格,界面美观大方、便于操作。视频窗口可实现多级大小变化及全屏显示,满屏时应具有边框菜单功能,从而实现图像的切换、控制等功能。界面中应将电视墙监视器使用图标方式进行显示,分别编号排列,与视频矩阵连接的监视器和与解码器连接的监视器应有明显区别。监视器数量、配置信息可以通过软件进行设置,当用户选中需使用监视器图标后,即可以进行操作,与视频矩阵连接的监视器只能调用本地基础地图,与解码器连接的监视器经授权后可调用所有地图。软件界面应设置有电子地图、编码器、摄像机的选择控件,从而方便用户随时切换监控视频。应设置有上下、左右、变焦、聚焦、光圈调整、旋转速度调节等控件组成的控制面板。显示当前用户名称、用户级别、计算机时间及当前图像占用带宽等情况。

n轮循功能:一个矩阵输出端口轮循不同的输入端口。可通过解码器对不同监控地区的监控视频也可编排在一个组内进行轮循。用户可按需设置轮循的图像及时间间隔。

n电子地图功能:可实现多地图管理功能,电子地图能够进行多级缩放和托拽。电子地图可分为基础地图和组合地图两种,基础地图以每个派出所为单位,单独构成一张地图。组合地图可跨越派出所按需随意组成。在地图上可通过图标方式显示摄像机的具体位置,用户无权观看的摄像机,在电子地图中不显示该摄像机图标。用户可双击电子地图上摄像机图标快速切换到对应的监控视频。当无可用编码器时,系统提示无可用资源,当有可用网编码器时,系统将弹出可用设备选择对话框,由用户自行选择。

n录像及抓拍功能:在用户界面中有开始录像和抓拍的按钮。用户可以方便的更改录像和图片的保存地址,长时间录像应每小时存储为一个文档。本地录像资料可以在监控端软件中进行回访,具有开始、暂停、停止、快进、快退等功能。可对录像资料进行检索,用户可以通过输入时间、摄像机名称方便的查找的所需录像资料。

n摄像机控制功能:可实现对摄像机(具备此功能的摄像机)的不同速控制和预置位功能。不同的预置位可定义不同名称。同时可用计算机键盘进行控制操作,键盘按键功能可自行定义。对摄像机的控制应连续、稳定。

n信息通信功能:客户端之间以及与网络管理终端之间能够有QQ功能,进行文字交流。

n摄像机检索功能:用户可根据摄像机名称进行检索,客户端程序自动切换到摄像机所在基础地图,如有可用编码器则直接播放,如无可用编码器则调出地图,并提示无可用资源。

n具备完善的系统提示功能,对用户可能进行的误操作及系统冲突进行提示。

服务器软件界面如下:

服务器(CCSERVER)软件界面

客户端软件界面如下:

 

客户端软件界面

管理软件界面:

管理软件界面

矩阵控制软件界面:


矩阵切换界面