平安校園安防監(jiān)控系統(tǒng)需求分析及解決方案

顧建偉

（南通大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)中心，江蘇 南通 226001）

平安校園安防監(jiān)控系統(tǒng)需求分析及解決方案

顧建偉

（南通大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)中心，江蘇 南通 226001）

近年來,安防監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展迅速,安防產(chǎn)品已形成一個(gè)較為成熟的產(chǎn)業(yè)。本文通過詳細(xì)描述平安校園安防監(jiān)控系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備特點(diǎn)、選型要求、設(shè)計(jì)理念等方面，從南通大學(xué)平安校園安防監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)實(shí)踐出發(fā)，總結(jié)平安校園安防監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中的經(jīng)驗(yàn)與創(chuàng)新。

平安校園；安防監(jiān)控；需求分析；解決方案

1．引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，安防行業(yè)化需求明顯。近幾年校園安全事故頻發(fā)，引起了政府和老百姓的極大關(guān)注。校園監(jiān)管面積大，治安形勢(shì)錯(cuò)綜復(fù)雜，為了加強(qiáng)學(xué)校安全管理、保證學(xué)校及全校師生的財(cái)產(chǎn)和人身安全，創(chuàng)造一個(gè)安全、文明、舒適、溫馨、和諧的校園，提高現(xiàn)代化的管理手段，有必要建立智能化的安防監(jiān)控系統(tǒng)來達(dá)到建設(shè)平安校園的目的。

2．平安校園安防監(jiān)控需求及現(xiàn)狀分析

2．1 需求分析

平安校園系統(tǒng)是包括了數(shù)據(jù)通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字音視頻技術(shù)和報(bào)警管理技術(shù)等高科技手段，實(shí)現(xiàn)以人為本、平安為先，打造平安校園，優(yōu)化育人環(huán)境的一套綜合性應(yīng)用系統(tǒng)。從系統(tǒng)應(yīng)用構(gòu)成的主體類型上可分為監(jiān)控資源、傳輸網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控中心和用戶終端的媒介，監(jiān)控中心是系統(tǒng)的信息管理和共享平臺(tái)，用戶終端是系統(tǒng)的信息服務(wù)對(duì)象。作為管理者的教育部門和校方，對(duì)校園安防監(jiān)控有如下需求：

(1)監(jiān)控點(diǎn)多：學(xué)校人員密集，要求監(jiān)控到校區(qū)的每一個(gè)角落。因此需要在學(xué)校內(nèi)每棟宿舍的走廊、樓道、停車場(chǎng)、操場(chǎng)、圍墻等處都裝有攝像頭，但監(jiān)控范圍不包括宿舍內(nèi)部，避免侵犯學(xué)生隱私。

(2)監(jiān)控面積大：學(xué)校的校園面積一般較大，監(jiān)控點(diǎn)多。要求系統(tǒng)支持多種布線方式，最好可利用現(xiàn)成線路，或允許多個(gè)子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，方便施工及維護(hù)。

(3)在各類考試中考生的違紀(jì)舞弊行為越來越多，采用的手段越來越先進(jìn)，光靠監(jiān)考老師根本照顧不過來。安裝一套學(xué)校電子考場(chǎng)監(jiān)考系統(tǒng)能夠更好地維護(hù)考場(chǎng)紀(jì)律和考生的自身權(quán)益。

(4)校園失竊現(xiàn)象頻繁發(fā)生，讓很多學(xué)校的師生都感到有加強(qiáng)治安監(jiān)控的必要，尤其是加強(qiáng)課間休息、放學(xué)無人時(shí)的視頻監(jiān)控。

(5)可防止校園暴力：當(dāng)校園暴力事件發(fā)生或可能發(fā)生時(shí)，各級(jí)人員均可觸動(dòng)緊急按鈕，向110報(bào)警中心報(bào)警，預(yù)防或制止校園暴力事件發(fā)生。

(6)遠(yuǎn)程報(bào)警：當(dāng)師生離校后，可啟動(dòng)遠(yuǎn)程移動(dòng)報(bào)警，各監(jiān)控點(diǎn)發(fā)生人員侵入，可通過網(wǎng)絡(luò)將警情上傳至網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心，并將圖像自動(dòng)切換至現(xiàn)場(chǎng)，并自動(dòng)錄像，便于及時(shí)采取措施。

(7)為了提高教學(xué)質(zhì)量、監(jiān)督教師教學(xué)水平，相關(guān)上級(jí)主管部門及校領(lǐng)導(dǎo)需要及時(shí)快捷了解教室教學(xué)的實(shí)際情況，在教室安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，有利于解決這個(gè)問題，同時(shí)，安防監(jiān)控系統(tǒng)要與學(xué)校日常工作相結(jié)合，最大限度地發(fā)揮作用。

基于以上特點(diǎn)，校園安防監(jiān)控系統(tǒng)主要由數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安防報(bào)警系統(tǒng)、巡邏管理系統(tǒng)幾部分組成，可以根據(jù)需要建設(shè)多級(jí)架構(gòu)的安防監(jiān)控中心，在安防監(jiān)控中心對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行控制管理及遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過安防監(jiān)控中心將各子系統(tǒng)有機(jī)聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)完整的數(shù)字化校園安防監(jiān)控功能。

2．2 存在的問題分析

目前監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了各個(gè)校區(qū)的出入口、主干道路、區(qū)域樓宇出入口等部位的監(jiān)控，也實(shí)現(xiàn)了視頻信號(hào)的統(tǒng)一管理，但仍存在以下問題：

(1)視頻終端密度不夠

目前學(xué)生公寓和辦公區(qū)樓宇內(nèi)部基本沒有監(jiān)控，在盜竊事件后，無法提供有效的技術(shù)手段進(jìn)行破案，因此，需要增加視頻終端。

(2)視頻信號(hào)解碼上墻

由于監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)存在多種品牌的視頻編碼和錄像設(shè)備，各個(gè)品牌所采用的協(xié)議不盡相同，目前已經(jīng)通過SDK包開放的形式實(shí)現(xiàn)了視頻統(tǒng)一到一個(gè)平臺(tái)中，最終要通過解碼設(shè)備將信號(hào)輸出到電視墻上，目前通過東方網(wǎng)力的平臺(tái)，僅能夠?qū)|方網(wǎng)力設(shè)備中的視頻信號(hào)解碼上墻，而其它品牌設(shè)備中的信號(hào)只能在電腦中通過東方網(wǎng)力的設(shè)備進(jìn)行查看，這給安防監(jiān)控的管理人員帶來不便，因此，必須更新設(shè)備以實(shí)現(xiàn)所有信號(hào)能夠解碼上墻。

(3)部分設(shè)備使用年限較長(zhǎng)，存在安全隱患

在安防監(jiān)控整合過程中，由于經(jīng)費(fèi)原因，最大限度地保留了當(dāng)時(shí)仍然可用的硬盤錄像機(jī)等設(shè)備，到現(xiàn)在該部分設(shè)備使用已經(jīng)超過五年，并且，這些設(shè)備仍是傳統(tǒng)的模擬的硬盤錄像機(jī)，已經(jīng)無法適應(yīng)目前數(shù)字環(huán)境下的安防監(jiān)控系統(tǒng)，因此，要對(duì)該部分設(shè)備進(jìn)行更新。

3．系統(tǒng)建設(shè)方案

在建設(shè)整個(gè)系統(tǒng)時(shí)，秉承技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、可擴(kuò)展性作為基本原則進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)架。

3．1 前端技術(shù)特點(diǎn)

(1)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，簡(jiǎn)稱IP C（IP Camera），在近幾年得益于網(wǎng)絡(luò)帶寬、芯片技術(shù)、編碼算法、存儲(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步而得到大力發(fā)展。IP C的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在“IP”上，即支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的攝像機(jī)，IP C可以看成是模擬攝像機(jī)與視頻編碼器的結(jié)合體，從圖像質(zhì)量指標(biāo)上講，又可以實(shí)現(xiàn)高于兩者的效果。IP C是新一代網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的核心硬件設(shè)備，通常采用嵌入式架構(gòu)、集成了視頻音頻采集、信號(hào)處理、編碼壓縮、智能分析、緩沖存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)榷喾N功能，再結(jié)合網(wǎng)絡(luò)視頻存儲(chǔ)錄像系統(tǒng)及管理平臺(tái)軟件，就可以構(gòu)成大規(guī)模、分布式的智能網(wǎng)絡(luò)安防監(jiān)控系統(tǒng)。

圖1 安防監(jiān)控概略圖

(2)監(jiān)控點(diǎn)的選擇

安防監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端攝像機(jī)組成，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同的環(huán)境和應(yīng)用選用不同的攝像機(jī)，在出入口選擇紅外攝像機(jī)及快速球機(jī)，在樓梯口和走廊設(shè)置紅外槍式攝像機(jī)，在周界可以選用紅外攝像機(jī)和快速球機(jī)，在校園室外開闊區(qū)域選用室外球型攝像機(jī)等。應(yīng)按圖2描述來進(jìn)行確定基本設(shè)置及類型選擇。

圖2 監(jiān)控點(diǎn)布置

校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用定焦與全向相結(jié)合的方式配置監(jiān)控點(diǎn)攝像機(jī)，根據(jù)監(jiān)控目標(biāo)的不同又分為重點(diǎn)監(jiān)控區(qū)域和一般監(jiān)控區(qū)域，根據(jù)預(yù)算情況配置相應(yīng)數(shù)量的攝像機(jī)，做到校園監(jiān)控區(qū)域內(nèi)無盲區(qū)。

3．2 傳輸部分技術(shù)特點(diǎn)

(1)以太網(wǎng)交換機(jī)

以太網(wǎng)交換機(jī)是最普遍和便宜的，它的檔次比較齊全，應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛，在大大小小的局域網(wǎng)都可以見到它們的蹤影。以太網(wǎng)包括三種網(wǎng)絡(luò)接口：RJ-45、BN C和AUI，所用的傳輸介質(zhì)分別為：雙絞線、細(xì)同軸電纜和粗同軸電纜。

(2)全網(wǎng)絡(luò)傳輸

選用全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)方式傳輸，采用以太網(wǎng)快速交換技術(shù)，即攝像部分的圖像信號(hào)、聲音信號(hào)及控制信號(hào)通過帶光纖模塊的以太網(wǎng)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

(3)網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬

在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)存儲(chǔ)空間容量的大小需求是與畫面質(zhì)量的高低及視頻線路等都有很大關(guān)系。

比特率是指每秒傳送的比特（bit）數(shù)。單位為bps（Bit Per Second），比特率越高，傳送的數(shù)據(jù)越大。比特率越高，音視頻的質(zhì)量就越好，但編碼后的文件就越大。

碼流（Data Rate）是指視頻文件在單位時(shí)間內(nèi)使用的數(shù)據(jù)流量，也叫碼率，是視頻編碼中畫面質(zhì)量控制中最重要的部分。同樣分辨率下，視頻文件的碼流越大，壓縮比就越小，畫面質(zhì)量就越高。

上行帶寬就是本地上傳信息到網(wǎng)絡(luò)上的帶寬。上行速率是指用戶電腦向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸速率。

下行帶寬就是從網(wǎng)絡(luò)上下載信息的帶寬。下行速率是指用戶電腦從網(wǎng)絡(luò)下載信息時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸速率。

不同格式的比特率和碼流的大小定義如表1：

表1 不同格式的比特率和碼流的大小

傳輸帶寬計(jì)算：比特率大小*攝像機(jī)的路數(shù)=網(wǎng)絡(luò)帶寬的至少大小

3．3 網(wǎng)絡(luò)化磁盤陣列（IPSAN）存儲(chǔ)技術(shù)

隨著高校信息化水平的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)成幾何級(jí)數(shù)急劇膨脹，海量數(shù)據(jù)的存取要求數(shù)據(jù)中心具有更高的數(shù)據(jù)吞吐量、更快的I/O傳輸速率和很高的安全性能。傳統(tǒng)的以服務(wù)器為中心的分散式存儲(chǔ)系統(tǒng)在管理方式、容量和擴(kuò)展性以及數(shù)據(jù)保護(hù)方面已很難支持急速增長(zhǎng)的信息服務(wù)需求，基于IP的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Storage Area Network，簡(jiǎn)稱SAN）逐漸成為發(fā)展方向。

3．3．1 IPSAN的優(yōu)勢(shì)

(1)價(jià)格合理的存儲(chǔ)合并功能與更為簡(jiǎn)化的集中數(shù)據(jù)管理功能實(shí)現(xiàn)過程簡(jiǎn)單；

(2)IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相當(dāng)成熟，IPSAN減少了配置、維護(hù)、管理的復(fù)雜程度，企業(yè)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)管理人員就可以完成日常的管理與維護(hù)工作；

(3)因?yàn)槭腔贗P網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，所以數(shù)據(jù)遷移和遠(yuǎn)程鏡像非常容易，只要網(wǎng)絡(luò)帶寬支持，基本沒有距離限制，更好地支持異地容災(zāi)。和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)融合，支持跨平臺(tái)數(shù)據(jù)共享；

(4)IPSAN有三個(gè)無限：基于以太網(wǎng)沒有速度限制；沒有距離限制，可無縫連接，實(shí)現(xiàn)低價(jià)格的遠(yuǎn)程容災(zāi)；沒有容量限制基于IP網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，以傳統(tǒng)以太網(wǎng)的價(jià)格實(shí)現(xiàn)同等于光纖網(wǎng)絡(luò)的性能，實(shí)現(xiàn)真正的即插即用Plug&Play，無需客戶端軟硬件升級(jí)、零維護(hù)成本、使用人員無需技術(shù)培訓(xùn)，降低企業(yè)的擁有成本與維護(hù)成本，而且升級(jí)擴(kuò)容簡(jiǎn)單方便。

圖3 IPSAN原理圖

3．3．2 存儲(chǔ)空間計(jì)算

按照1M碼流大?。▎挝唬簁b/s；即比特率/8）*3600（單位：秒；1小時(shí)的秒數(shù)）*24（單位：小時(shí)；一天的時(shí)長(zhǎng)）*30（保存的天數(shù)）*84（監(jiān)控點(diǎn)要保存的攝像機(jī)錄像總數(shù)）/0.9（磁盤格式化的損失10%空間）=所需存儲(chǔ)空間的大?。ㄗⅲ捍鎯?chǔ)單位換算1TB=1024GB；1GB=1024 MB；1 MB=1024KB）。

一般按照所有監(jiān)控點(diǎn)錄像文件保存不少于30天配置存儲(chǔ)硬盤。錄像系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)、動(dòng)態(tài)錄像的功能，具有自動(dòng)溢出循環(huán)存儲(chǔ)的功能。

3．4 DID拼接顯示技術(shù)特點(diǎn)

數(shù)字液晶拼接墻是由多個(gè)專業(yè)液晶屏為顯示單位以矩陣排列（例如3×5，4×4以及更大的自由無限拼接）組成一個(gè)大L CD DID屏幕顯示屏；每個(gè)子屏幕顯示大圖像的一部分，共同顯示一個(gè)大的圖像，也可分屏顯示不同圖像。

圖4 液晶拼接屏

DID液晶屏具有高亮度、高對(duì)比度、更好的彩色飽和度、更寬的視角、可靠性更好、超薄窄邊設(shè)計(jì)、亮度均勻、影像穩(wěn)定不閃爍、拼接方式任意選擇等優(yōu)點(diǎn)。

3．5 管理平臺(tái)技術(shù)特點(diǎn)

3．5．1 視頻管理功能模塊

本地監(jiān)控終端視頻調(diào)用：用戶直接操作本地網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控終端，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控、錄像、語音對(duì)講、報(bào)警聯(lián)動(dòng)等功能。

本級(jí)平臺(tái)視頻調(diào)用：當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)向平臺(tái)請(qǐng)求同一視頻流時(shí)，流媒體服務(wù)器向前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)發(fā)出視頻請(qǐng)求，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)將一路采樣、量化、編碼后的視頻流發(fā)送至平臺(tái)流媒體服務(wù)器，流媒體服務(wù)器再將網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)送來的視頻流復(fù)制成多份，分別送往請(qǐng)求該路視頻的客戶端，以滿足要求。

流媒體服務(wù)功能模塊：流媒體服務(wù)器是系統(tǒng)的視頻轉(zhuǎn)移分發(fā)單元，可以根據(jù)管理策略，向客戶端轉(zhuǎn)發(fā)和分發(fā)視頻功能；可以制定分發(fā)策略對(duì)帶寬進(jìn)行管理，同時(shí)還可被級(jí)聯(lián)使用。流媒體服務(wù)器可以完成視頻的多路輸入，多路輸出。

3．5．2 報(bào)警服務(wù)功能模塊

涵蓋結(jié)合地理信息系統(tǒng)的報(bào)警源管理、智能分析、報(bào)警管理、報(bào)警圖像顯示、報(bào)警聯(lián)動(dòng)等功能。

3．5．3 存儲(chǔ)管理功能模塊

存儲(chǔ)通過系統(tǒng)的存儲(chǔ)子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。保存在中心存儲(chǔ)的錄像數(shù)據(jù)都可通過系統(tǒng)客戶端實(shí)現(xiàn)查詢和回放調(diào)用。

3．5．4 顯示功能模塊

系統(tǒng)中心大屏幕顯示系統(tǒng)主要由電視墻、電視墻服務(wù)器組成。數(shù)字視頻信號(hào)通過監(jiān)控中心電視墻服務(wù)器以硬件解碼方式，將數(shù)字音視頻流直接送入電視墻顯示。電視墻可根據(jù)電視墻服務(wù)器的配置由任意多臺(tái)監(jiān)視器和液晶電視組成，每臺(tái)監(jiān)視器可按輪巡、報(bào)警聯(lián)動(dòng)等多種顯示方式。

4．校園安防監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)施要求

在工程實(shí)施前進(jìn)行調(diào)研，經(jīng)反復(fù)論證，本著“實(shí)事求是、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、運(yùn)行可靠、技術(shù)先進(jìn)”的原則，對(duì)校區(qū)、新建樓宇及周邊安防監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，經(jīng)過工程實(shí)施并通過專家驗(yàn)收。

校園安防監(jiān)控系統(tǒng)要求：

(1)遵循國(guó)家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，按照招、投標(biāo)文件，結(jié)合校園規(guī)劃、建筑特點(diǎn)、滿足監(jiān)控系統(tǒng)功能要求進(jìn)行方案設(shè)計(jì)；

(2)設(shè)備選用秉承技術(shù)先進(jìn)、擴(kuò)展性、系統(tǒng)實(shí)用、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠性作為基本原則進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)架；

(3)安防監(jiān)控系統(tǒng)具有監(jiān)控圖像信號(hào)采集、傳輸、顯示、信號(hào)處理、實(shí)時(shí)記錄、查詢、檢索、匯總等功能，24小時(shí)全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控，圖像記錄存儲(chǔ)時(shí)間至少30天；

(4)在光線不足的場(chǎng)所選用紅外線一體攝像機(jī)；低照度情況下攝像機(jī)安裝大功率紅外燈；

(5)監(jiān)控中心、分控中心設(shè)備、前端攝像機(jī)在無市電情況下采用不間斷電源供電，保證不低于2小時(shí)的不間斷供電；

(6)校園安防監(jiān)控中心與各分控中心形成獨(dú)立的光纖網(wǎng)絡(luò)，在監(jiān)控中心對(duì)所有圖像信息統(tǒng)一管理，為今后校園建設(shè)、安防系統(tǒng)擴(kuò)建預(yù)留接口，系統(tǒng)具有兼容性、可擴(kuò)展性。

圖5 校園安防監(jiān)控總平面圖

5．結(jié)語

平安校園的安防監(jiān)控系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)管理方的便捷管理，網(wǎng)絡(luò)化是基礎(chǔ)，數(shù)字化和智能化是其方向。校園安防監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具有智能視頻分析的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)“可疑人員徘徊檢測(cè)報(bào)警”及“可疑人員自動(dòng)跟蹤功能”，應(yīng)能實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備及系統(tǒng)的直聯(lián)、互通、直控，實(shí)現(xiàn)音視頻及報(bào)警信息的采集、傳輸/轉(zhuǎn)換、顯示/存儲(chǔ)、控制；進(jìn)行身份認(rèn)證和權(quán)限管理，保證信息的安全；應(yīng)能與報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，宜提供與其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。

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NeedsAnalysis and Solutions of Safe Campus Security Monitoring System

Gu Jianwei
( Modern Education Technology Center,Nantong University,Nantong 226001,Jiangsu)

In recent years,security monitoring system technology is developing rapidly.Security product has become a more mature industry.This paper describes the equipment features,selection requirement and design concepts of the safe campus security monitoring systems.Taking the construction of safe campus security monitoring system in Nantong university as an example,it summarizes the construction experience and innovation.

safe campus;security monitoring;needs analysis;solutions

顧建偉，男，江蘇南通人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用及圖像處理。