大型園區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)控制軟件技術設計方案

1、大型園區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)控制軟件技術設計方案系統(tǒng)框架設計本監(jiān)控系統(tǒng)方案以小平島為例，該島3000多個監(jiān)控網(wǎng)點做一個統(tǒng)籌規(guī)劃設計。本案將監(jiān)控系統(tǒng)設計為垂直管理、平行職能按區(qū)域規(guī)劃的兩層結構。監(jiān)控系統(tǒng)分為前端采集接入；接入點數(shù)字化、網(wǎng)絡化處理，本區(qū)域控制、集中錄像、監(jiān)視；監(jiān)控中心集中管理、監(jiān)控等三個部分。設置“區(qū)域監(jiān)控分中心”、“監(jiān)控中心”兩級監(jiān)控單位，配置相應的功能服務器和監(jiān)控控制端?；陧憫⒊接脩粢蟮睦砟?，提供從前端采集、監(jiān)控站視頻綜合處理、監(jiān)控中心系統(tǒng)管理、控制、服務的全套涉及軟硬件的無縫解決方案。我們提供全D1畫質實時視頻監(jiān)控和回放，監(jiān)控延時小于300ms；基于C/S架構的軟件系統(tǒng)，在一個控

2、制席上便能完成所有監(jiān)控操作；基于區(qū)域的管理垂直管理模式，保證系統(tǒng)安全、有序運行，又明確各崗位的職責；靈活細致的聯(lián)動，與報警子系統(tǒng)有機結合，在有警情發(fā)生時，自動進行圖像的切換、錄像，報警的提示、記錄等處理，實現(xiàn)更智能化的視頻監(jiān)控；強大的網(wǎng)管功能，可在監(jiān)控中心實現(xiàn)對所有用戶、設備的管理和維護。系統(tǒng)結構圖如下：圖1 系統(tǒng)結構圖 監(jiān)控中心作為整個監(jiān)控系統(tǒng)的管理核心，具備系統(tǒng)功能配置、管理，系統(tǒng)用戶權限分配、管理，系統(tǒng)設備配置、管理的權限，在監(jiān)控中心配置“管理服務器”、“流媒體服務器”、“存儲服務器”、“解碼服務器”、“監(jiān)控客戶端”等功能服務軟件及其配套硬件服務器和PC。 監(jiān)控分中心實現(xiàn)采集信號的匯總、

3、接入、處理、傳輸、壓縮、監(jiān)視等功能，配置“DVR”、“解碼服務器”、“監(jiān)控客戶端”等服務軟件及其配套硬件設施。監(jiān)控系統(tǒng)詳細結構圖：圖2 監(jiān)控系統(tǒng)詳細結構圖如監(jiān)控系統(tǒng)總體框架規(guī)劃中設計，本案設1個監(jiān)控中心和5個監(jiān)控分中心，監(jiān)控中心和監(jiān)控分中心在本地建設局域網(wǎng)，進行內部聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控；各監(jiān)控管理中心之間通過監(jiān)控專用網(wǎng)絡相連接。監(jiān)控分中心放置DVR（網(wǎng)絡硬盤錄像機），實現(xiàn)對前端采集的模擬信號的接入。前端放置拾音器拾取音頻信號，進行音頻監(jiān)聽和記錄；放置攝像機攝取視頻信號，進行實時視頻監(jiān)視和記錄，以進行實時遠程監(jiān)視和事后調看；放置報警探測設備，對異常警情進行探測，將探測信息以信號量的方式，送入DVR進行數(shù)字化

4、處理，供管理中心進行警情管理；放置報警輸出設備，對警情、異常等情況進行報警提示，通知處理。DVR對接入的模擬數(shù)據(jù)進行數(shù)字化處理，將視音頻數(shù)據(jù)壓縮后進行本地存儲，本地配備足夠容量的硬盤進行視音頻分散存儲。以D1碼流1.5Mbps計算，一路一天24小時錄像約需13GB的硬盤空間。DVR提供網(wǎng)絡傳輸功能，將壓縮碼流通過分控中心局域網(wǎng)和監(jiān)控網(wǎng)絡傳輸給監(jiān)控分中心及監(jiān)控中心的各功能服務器進行解碼上墻、客戶端監(jiān)控和集中存儲。DVR發(fā)送反向控制命令，控制前端攝像機的角度、焦距，根據(jù)需要調用預置點、軌跡等，實現(xiàn)按需監(jiān)控。分控中心的控制客戶端，從總控中心的管理服務器上獲取自己的監(jiān)控權限和功能服務器使用權限，對轄區(qū)

5、內的監(jiān)控點進行遠程監(jiān)控和控制，并控制解碼服務器，實現(xiàn)壓縮后視頻流的解碼上電視墻顯示。分控中心解碼服務器，提供數(shù)字信號解碼成模擬信號的反向解碼服務，接收分控客戶度端的控制命令，進行監(jiān)控視音頻的解碼顯示、監(jiān)聽。根據(jù)需求，本案中設計的解碼服務器具有同時解碼20路D1碼流的能力?？偪刂行脑O置管理服務器，對監(jiān)控系統(tǒng)內的所有用戶、設備進行配置和管理；設置流媒體轉發(fā)服務器，對監(jiān)控中心局域網(wǎng)網(wǎng)內的監(jiān)控需求和各功能服務器的碼流獲取需求進行響應，代為建立視音頻連接，進行視音頻的復制、分發(fā)；設置集中存儲服務器，對重要的視音頻進行中心集中存儲記錄，如對報警聯(lián)動視頻、人工切換的重點監(jiān)控視頻（如需調看上電視墻的視頻）進行

6、集中存儲錄像，并提供記錄的視頻的VOD點播服務，響應其他客戶端的查看需求?？偪刂行脑O置的電視墻服務器和控制客戶端實現(xiàn)的功能與分控中心相同服務器的功能保持一致。1. 軟件總體結構視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)軟件基于C/S架構設計，系統(tǒng)功能采用模塊化設計。圖3是總體結構示意圖。視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)軟件分管理中心（Server Control）、監(jiān)控中心（Control Center）與控制中心三部分。監(jiān)控中心提供視頻安放監(jiān)控系統(tǒng)的功能服務，包含集中存儲服務、電視墻服務、流媒體服務等。控制中心是一個用戶進行監(jiān)控交互的客戶端軟件。管理中心包含一個服務程序和一個數(shù)據(jù)庫，對各監(jiān)控中心服務模塊、控制中心用戶、前端設備（硬盤

7、錄像機、視頻編碼器）實施有效管理，管理數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中。視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)軟件支持分布式組網(wǎng)，可組建多個監(jiān)控中心，監(jiān)控中心之間可形成一個樹形結構，最高級別的監(jiān)控中心可以管理各個分監(jiān)控中心，上級監(jiān)控中心可以按權限實時監(jiān)看下級監(jiān)控中心管理的監(jiān)控點。 2. 管理中心軟件結構 圖4是管理中心模塊示意圖。用戶管理：對每個控制中心的操作用戶做添加、刪除和配置等管理，用戶管理分管理員、超級用戶、普通用戶等3個級別?？刂浦行墓芾恚簩λ锌刂浦行牡奶砑?、刪除和配置。服務器管理：對電視墻服務器、集中存儲服務器、流媒體服務器等各類功能服務器的添加、刪除和配置。設備管理：對所有前端設備（硬盤錄像機、視頻編碼器等編碼設

8、備）的添加、刪除和配置。日志管理：記錄用戶對管理中心的操作日志等。網(wǎng)絡傳輸：接收控制中心發(fā)送過來的驗證請求、網(wǎng)絡報文以及通過這個模塊于各個控制中心保持心跳。數(shù)據(jù)庫：讀寫用戶以及控制中心等數(shù)據(jù)。3. 控制中心軟件結構Control Center 主要是于前端的設置做直接的操作交互包括預覽、錄像、回放、遠程配置等操作，以及配置控制區(qū)域、預覽通道、日志管理以及電子地圖，同時與Server Control保持心跳。圖5是控制中心軟件結構示意圖。中間件客戶端抽象層：是中間件抽象出來的與視頻編碼設備交互的接口，應用層通過這一層控制設備。獲取碼流：主要有兩種模式，一種直連一種是通過流媒體。錄像：應用實現(xiàn)管理

9、的所有通道的錄像計劃，調用集中存儲中間件提供的接口給存儲服務器發(fā)命令控制集中存儲服務器以及硬盤錄像機的錄像。解碼：包括預覽模塊的軟解碼和硬解碼兩種模式，其中硬解碼上電視墻調用電視墻抽象層封裝的接口控制前端的電視墻服務器。參數(shù)控制：設置預覽的視頻參數(shù)（亮度、對比度等）以及控制預覽畫面前端的云臺（包括聚焦等）。遠程配置：調用客戶端抽象層接口配置設備的所有參數(shù)（包括網(wǎng)絡、通道、串口、報警、用戶等）。報警：在control center 啟動監(jiān)聽被動接收前端服務器上傳的所有報警信息，并且在這個模塊中將所有的報警信息做脈沖過濾處理。消息聯(lián)動：對過濾過的報警信息建立聯(lián)動關系并且觸發(fā)所有相關的聯(lián)動動作啟動。

10、設備管理：編碼設備通道的添加、刪除及配置的管理，包括各種組合的配置（組的畫面分割、組中通道的添加等等）。日志管理：記錄、查詢control center所有的操作和報警日志。網(wǎng)絡傳輸：向上級Control Center 或 Server 發(fā)送報警、操作信息，并且上傳該control center的運行情況。第三章 系統(tǒng)功能描述1. 功能概述系統(tǒng)功能主要由功能服務模塊來實現(xiàn)，主要功能包括：l 系統(tǒng)管理l 電視墻功能l 錄像功能l 報警聯(lián)動l 流媒體服務2. 系統(tǒng)管理2.1系統(tǒng)管理概述 系統(tǒng)管理由管理中心實現(xiàn)。管理中心是整個系統(tǒng)的核心，各監(jiān)控中心必須得到管理中心的授權才可以接入系統(tǒng)，同時，管理中心

11、還對監(jiān)控中心的各類服務器（電視墻服務器，存儲服務器，流媒體服務器）、接入的前端編碼設備（硬盤錄像機、視頻編碼器）、控制中心的操作用戶進行管理。圖6是管理中心主界面。圖6 管理中心主界面管理中心負責對設備的工作狀態(tài)進行監(jiān)控，在出現(xiàn)設備掉線/死機的情況下會發(fā)出報警并通知相關的監(jiān)控中心進行處理；管理中心負責接收前端設備的各種報警信號（移動報警/遮蔽報警/IO報警/系統(tǒng)報警等），對這些報警進行過濾后，發(fā)送給相關的監(jiān)控中心進行處理。2.2 接入與狀態(tài)管理圖7是監(jiān)控中心各類服務器接入系統(tǒng)（系統(tǒng)登錄）及?；睿üぷ鳡顟B(tài)管理）流程圖圖7 監(jiān)控中心登錄及保活流程圖2.3 監(jiān)控中心信息查詢 圖8是監(jiān)控中心信息查詢流

12、程圖。圖8 監(jiān)控中心信息查詢流程圖 查詢的信息主要包括操作、報警等日志信息，編碼設備、攝像機等狀態(tài)信息。2.4 巡檢及事故通知對前端編碼設備（硬盤錄像機、視頻編碼器）進行巡檢，若發(fā)現(xiàn)設備故障，管理中心進行事故通知，由監(jiān)控中心對事故進行處理。圖9是巡檢及事故通知流程圖。圖9 巡檢及事故通知流程圖當監(jiān)控中心收到事故通知時，如硬盤錄像機故障，那么，監(jiān)控中心啟動存儲備份任務，及時將故障硬盤錄像機的監(jiān)控點圖像，熱切換到視頻編碼器進行傳輸，集中存儲服務器啟動這些監(jiān)控點的錄像。如故障硬盤錄像機修復，當管理中心獲取其狀態(tài)改變，即通知監(jiān)控中心停止備份錄像。2.5 報警布防及報警通知圖10是報警布防及報警通知流程

13、圖。圖10 報警布防及報警通知流程圖報警源來自前端編碼設備（視頻編碼器），管理中心負責對報警信息進行過濾處理，以減少操作人員的工作量，同時避免報警信息占用網(wǎng)絡帶寬資源、管理中心服務器系統(tǒng)資源。管理中心只負責接警，處警由監(jiān)控中心完成。3. 電視墻功能3.1 電視墻功能概述電視墻功能由管理中心、視頻解碼服務器（以下簡稱解碼器）、控制中心共同完成，PTZ控制可以由控制中心完成。本系統(tǒng)中監(jiān)控分中心電視墻規(guī)模為18個監(jiān)視器，鑒于電視墻規(guī)模較大，為便于值班人員進行有效監(jiān)視，監(jiān)視器選擇單畫面顯示方式。 多功能大屏幕可做如下用途：顯示手動切換的重要圖像；顯示自動切換的報警畫面；顯示回放畫面； 電視墻顯示的圖像

14、來源于解碼器，所以，要進行正常工作，首先要啟動相關解碼器。管理中心添加解碼器，控制中心從管理中心獲取服務器列表。確認解碼器啟動后，控制中心就可通過網(wǎng)絡對解碼器發(fā)送配置、控制等命令。在預覽模式（顯示實時圖像）下，控制中心通過網(wǎng)絡向解碼器發(fā)送命令，控制某個解碼通道到設備獲取圖像數(shù)據(jù)，并且顯示指定的監(jiān)控點實時圖像；在回放模式（回放歷史圖像）下，控制中心將指定監(jiān)控點的視頻圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至解碼器并顯示圖像。控制中心可發(fā)送命令，控制電視墻在視頻圖像上顯示關聯(lián)解碼通道的序號，方便使用者靈活地進行手動切換控制。當視頻編碼器發(fā)生故障，監(jiān)控中心將相關監(jiān)控點圖像軟切換到硬盤錄像機對應圖像通道，直到故障排除。3.2 啟

15、動解碼器控制中心將顯示已添加的解碼器及當前選中解碼器的解碼通道數(shù)。圖11是啟動解碼器的工作流程圖。圖11 啟動解碼器的工作流程圖 圖12是解碼器主界面。圖12 解碼器主界面3.3 顯示實時圖像 由控制中心進行實時圖像的顯示控制，圖13是控制中心的主界面。圖13 控制中心的主界面在主界面上彈出解碼服務器配置窗口，顯示當前選中解碼服務器的解碼路數(shù)，如圖14所示。通過拖動主界面樹上的監(jiān)控點、組、序列、組序列至電視墻界面的窗口來指定電視墻對應窗口顯示的監(jiān)控點實時圖像及切換模式。圖14 解碼輸出通道切換模式包括：l 拖動通道到電視墻的詳細配置界面的通道中顯示該通道圖像。l 拖動組，播放組中配置的所有通道

16、圖像。l 拖動序列，實現(xiàn)序列中配置的通道單畫面輪循。l 拖動組列表，實現(xiàn)列表按照輪巡時間循環(huán)顯示列表下的組。通過控制中心或控制鍵盤可控制當前選中通道的前端云臺。 圖15是電視墻顯示實時圖像的工作流程圖。圖15 電視墻顯示實時圖像的工作流程圖3.4 視頻編碼器故障處理當管理中心巡檢到視頻編碼器故障，通知監(jiān)控中心，監(jiān)控中心將通過相應的DVR（硬盤錄像機）視頻通道代替故障視頻編碼器的相應通道，從而不影響電視墻顯示圖像。圖16是視頻編碼器故障處理流程。圖16是視頻編碼器故障處理流程3.5 回放歷史圖像回放是控制中心模塊去存儲服務器或硬盤錄像機上獲取符合查詢條件的視頻數(shù)據(jù)進行播放，可以在電腦屏幕播放，也

17、可以上電視墻。在控制中心主界面中拖動歷史圖像至電視墻界面的某個窗口（如圖17所示），若該窗口正在預覽將停止預覽，但不影響其它窗口的圖像顯示及切換。圖18是回放歷史圖像的工作流程圖。圖17 電視墻回放歷史圖像控制界面圖18 回放歷史圖像的工作流程圖4. 錄像功能4.1 錄像功能概述采用各監(jiān)控分中心分散存儲和監(jiān)控中心控制室集中存儲同時進行的冗余錄像模式。前端監(jiān)控分中心所有硬盤錄像機采用724小時定時錄像，配置相應容量的硬盤空間使錄像資料保存周期滿足要求；監(jiān)控中心控制室的集中存儲服務器可根據(jù)需要選擇進行報警聯(lián)動錄像、電視墻顯示圖像的錄像、前端硬盤錄像機故障時的備份錄像。所有錄像采用循環(huán)覆蓋方式。硬盤

18、錄像機的分散存儲主要記錄所有監(jiān)控點的錄像，監(jiān)控中心控制室的集中存儲主要記錄報警等事件的錄像，實際上是通過網(wǎng)絡實現(xiàn)了錄像的備份，并且通過網(wǎng)絡實現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)的回放功能。在軟件中有一個存儲服務器模塊，所有的數(shù)據(jù)都是通過網(wǎng)絡發(fā)命令給存儲服務器，服務器接收到命令，通過解析后由網(wǎng)絡去視頻編碼器或者硬盤錄像機上獲取視頻數(shù)據(jù)并進行存儲。在存儲的同時存儲服務器會建立相關的索引文件以及在數(shù)據(jù)庫中保存相關的錄像記錄。圖19是存儲服務器模塊的基本軟件框架示意圖。圖19是存儲服務器模塊的基本軟件框架示意圖存儲服務器的基本功能包括：l 支持對磁盤分區(qū)進行分組，采用磁盤預分配技術對錄像數(shù)據(jù)進行管理。l 支持對服務器的基本運行

19、參數(shù)進行調整。l 支持以半小時為單位設置錄像計劃。l 提供完整錄像計劃管理界面。l 內建VOD服務器，支持錄像數(shù)據(jù)的遠程查詢和點播功能。l 支持遠程設置錄像計劃、啟動服務器、停止服務器、實時啟停錄像等。圖20是存儲服務器的主界面。圖20 存儲服務器的主界面整個軟件主要的存儲功能包括：l 計劃錄像l 電視墻圖像錄像l 報警聯(lián)動錄像l 硬盤錄像機故障時的熱備份錄像l 回放歷史圖像4.2 計劃錄像 在控制中心上可以設置對前端的任一通道做存儲服務器上的計劃錄像，并且可以配置其錄像計劃。圖21是錄像計劃配置界面。圖21 錄像計劃配置界面啟動了存儲服務器后，服務器就會根據(jù)設置好的計劃去前端的視頻服務器（D

20、VR/DVS）獲取實時碼流，將碼流存儲到當前存儲服務器上。圖22是計劃錄像的工作流程。圖22 計劃錄像的工作流程4.3 電視墻圖像錄像 在控制中心切換圖像時給配置好的存儲服務器也發(fā)相應的開始對該監(jiān)控點進行遠程網(wǎng)絡存儲的命令，存儲服務器則會去遠程的視頻編碼器上獲取實時碼流做存儲。圖23是電視墻圖像錄像的工作流程。圖23 電視墻圖像錄像的工作流程4.4 報警聯(lián)動錄像 控制中心一旦收到來自管理中心通知的報警，那么控制中心從前端視頻編碼器獲取聯(lián)動通道的實時碼流，發(fā)送命令給存儲服務器啟動該通道的錄像。4.5 硬盤錄像機故障時的熱備份錄像 控制中心一旦收到硬盤錄像機故障等類似報警后，控制中心就開始查找其對應的視頻編碼器信息，并且立即發(fā)送命令給存儲服務器要求存儲服務器對相應視頻編碼器的通道圖像做遠程網(wǎng)絡存儲。圖24是具體的工作流程。圖24硬盤錄像機故障時的熱備份錄像工作流程4.6 回放歷史圖像 控制中心可以根據(jù)時間檢索條件自動去存儲服務器或前端硬盤錄像機上獲取歷史圖像進行回放，并且可以將圖像數(shù)據(jù)推給解碼器控制回放上電視墻。通過拖動主界面樹上（圖17）的監(jiān)控點至回放界面（圖25所示）的窗口來顯示該監(jiān)控點在指定時間內有錄像文件的時間段，并可通過回放狀態(tài)條來定位回放錄像的時間，圖26是具體的工作流程。