用戶需求分析

第一章

    為了響應中央對區人民政府網絡數字化、正規化建設的要求，提升規格、提高工作效率、提升應急反應能力實現網絡遠程數字化多媒體管理，以配合城市網絡視頻安全監控管理的建設需要。西城區政府急需將現有各區派出所的部分重點數字化監控視頻信號及控制信號傳輸到區應急指揮中心，以便區應急指揮中心、各轄區街道辦事處、其它分控點也能隨時掌握現場信息方便區政府各部門的信息共享、溝通及協同管理。實現高效辦公、減少人員開支，提高應急反應能力及協同作戰能力。滿足遠距離的相互交流的需要，加快信息交流速度。為今后逐步實現系統內部全面數字視頻網絡化管理提供安全、便利和快捷的技術基礎。

1.1 用戶網絡現狀

    各派出所已經將遠端不同轄區街道的若干個視頻及控制信號傳輸到本轄區派出所的監控中心，并通過數字硬盤錄像機錄像。派出所與街道辦事處、區政府及其它分控中心之間都已經建立有政府光纖網絡。

1.2 用戶需求

    將各個派出所轄區的若干路重點網絡視頻信號及控制信號通過現有政府專網傳輸到區應急指揮中心數字視頻管理轉發服務器上。各街道辦及其它在政府網內的分控中心通過政府光纖網絡訪問設在區應急指揮中心的數字視頻管理轉發服務器，就可同時看到與各轄區派出所同樣的視頻畫面及擁有同樣的控制云臺、鏡頭等權限。可以隨時調取整個系統任何地方任意圖像。

第二章 系統建設原則

2.1 總體建設目標

    本系統的建立，能實現派出所與轄區街道辦事處、區應急指揮中心、各分控中心之間的視頻圖像及控制信號的共享，便于對重點區域隨時監管及提高處理突發事件的協調能力。系統建成后將成為各轄區街道辦與區應急指揮中心、分控中心等其它政府部門加強溝通提高工作效率的有效手段。

2.2 方案設計原則

2.2.1 先進性原則

  采用最新的網絡視頻服務器，具有極佳的傳輸效果及數字信號的傳輸反應速度，高壓縮率及高容錯能力。完全實時、一流的網傳功能等諸多特點，系統建成后在較長的一段時間里不會被淘汰是數字化、網絡化的第三代產品。無論在任何情況下都能夠達到“任意調用、任意組合”、“分散監控、集中管理”的效果，這些是以往傳統監控所不能夠達到的。同時與其它現有設備。都有很好的兼容性。

    網絡視頻服務器是完全脫離傳統的模擬視頻監控系統。采用最新的MPEG4/H.264 視頻壓縮算法和嵌入式操作系統平臺，具有極佳的清晰度、較小的系統容量占用、完全實時、一流的網傳功能等諸多特點，系統建成后在較長的一段時間里不會被淘汰是數字化、網絡化的第三代監控管理系統DVS（digital video server）。它的突出特是利用現有的計算機網絡傳輸視頻圖像。

    本系統采用的設備能與不同廠家的計算機網絡設備廣泛的結合兼容，各個子系統相對獨立工作，但又有機的被組合在一起互不影響，協同工作。同時還可隨時插入其它系統，達到共同整合的目的。

2.2.2 可擴展性原則

    本方案采取模塊化組合的方法，擴容能力強，在計算機網絡帶寬允許的條件下可以無限擴容。真正打到了隨意組合，隨意增減。

2.2.3 高可靠性原則

  本系統設備是將模擬信號轉化為數字信號，提高了系統的容錯能力及抗干擾能力。確保系統運行的可靠性和穩定性，使系統達到最大的平均無故障時間。網絡視頻服務器是采用32Bit RISC 32M SDRAM watchdog嵌入式硬件系統，是將系統軟件直接寫入硬件存儲器，無須其它的操作系統支持，不會造成系統死機現象。由于是相對封閉式系統所以不會被感染網絡計算機病毒。系統內置多重密碼保護功能，能根據不同的客戶設置不同的權限。大大提高了系統的安全性、可靠性。

2.2.4 可管理性原則

    系統運用設備都為國際標準接口管理維護方便，可直觀方便地對系統實現全程網管，大大減輕維護難度。管理員可隨時直觀了解設備運行狀況。網絡視頻服務器的管理是由在網絡上的任何一臺終端計算機上的SUNPONY MANAGER管理軟件通過計算機網絡對多個網絡攝像機及視頻服務器進行有效的云臺、鏡頭、錄像、報警、回放等操作的管理。無須特定的計算機或特定的維護工具。在前端的網絡視頻服務器由于是嵌入式系統只要在第一次使用時正確的設置使用，在不斷電的情況下是連續自動運行的，無須重新啟動硬件系統。維護起來十分簡便，只要有計算機及網絡的基礎知識就可以輕松的管理維護。對于管理一定大數量視頻的管理人員來說大大減輕了他們的工作量。

2.2.5 經濟性原則

    在傳統的監控系統中除了前端的攝像機和后端的監視器以外布線是最煩瑣、也是投入資金最大的一項。同時傳統的監控是無法達到遠程監控的目的。本系統工作原理是利用現有的計算機及其光纖網絡傳輸視頻圖象，無須大量布線節省了線材及施工費用。不受地域和空間的限制。

2.2.6 標準化原則：

    網絡視頻服務器在軟件上提供了國際通用標準的TCP/IP UDP、ARP、TELNET、ICMP、HTTP、SMTP通訊協議，支持不同版本的WINDOWS以WEB形式打開，完全與現有計算機網絡無縫連接。視頻壓縮也是采用國際最新標準的壓縮格式。在硬件上采用了計算機以太網絡標準的RJ45 10/100網絡接口。在云臺、鏡頭控制上采用了監控標準的RS-485/RS-232通訊接口。完全與現有的計算機網絡同步。

系統方案結構和功能總體描述

總體架構描述：

  將多個轄區街道派出所的若干路重點監控模擬視頻信號及控制信號通過大型模擬切換矩陣和數字網絡視頻服務器轉化為數字信號通過安裝在各派出所的政府專網傳輸到區應急指揮中心的數字視頻管理轉發服務器上并顯示在大屏幕上。在遇到緊急情況時其它街道辦、分控中心可通過訪問區應急指揮中心的數字視頻管理轉發服務器隨時調取整個系統內任何地點現場圖像。通過設在區應急指揮中心的數字網絡集中管理轉發服務器，對整個系統中的各個分控點進行權限設置來決定各個分控點的權限范圍。實現網絡化多級視頻管理系統。

大型系統管理應用軟件平臺介紹

    本方案采用世界最先進的網絡通訊技術、視頻壓縮H.264技術、數字網絡IP視頻矩陣技術、以及模塊化等世界最先進技術，具有智能化發現違規操作、違規操作記錄、遠程調用文件、遠程錄像、語音雙向對講、IE瀏覽、網絡報警、簡單視頻會議等功能，是目前網絡視頻行業最先進的應急指揮系統。

    SUNPONY第三代網絡視頻與安防監控管理平臺軟件是一種全數字化、基于網絡和高度集中管理的新一代安防管理平臺軟件.可以對現場DVS和網絡攝象機等數字圖象設備、報警設備等其它設備的集中管理，除了傳統網絡視頻監控功能外，增加中心集中配置、權限實時認證、流媒體轉發、集中存儲備份和WEB訪問等網絡專用軟件，構建完整大型網絡視頻與報警管理平臺。采用了J2EE、微核心加插件、WEB SERVICE、WEB2.0、O/R MAPPING、AOP、LDAP、SSO等先進技術和架構，軟件更加穩定、安全、健壯、開放，能夠滿足當前公安系統的跨區域大中型網絡視頻與安防監控領域的各種需求和未來集成到行業大信息管理系統中的需求。

    網絡遠程視頻監控系統的突出優點在于遠距離的信息傳輸和控制等方面，遠程視頻監控系統已從傳統的圖像應用系統發展成為網絡、數字媒介的綜合應用。隨著IP視頻技術及網絡技術的發展，選擇當年成熟的和先進的編、解碼技術和網絡傳輸技術集成遠程監控系統，使之區別于以往的本地監控系統。并能夠與信息管理系統和辦公自動化系統融合在一起，更好的為管理服務，提高管理水平和效率。

1）中心主控

  區應急指揮中心至少配置1臺主控工作站，安裝SUNPONY監控中心主控軟件，該主控軟件可以實現實現對網絡內所有數字圖象設備的網絡監視、控制、查詢、瀏覽、刻錄、電子地圖報警等功能。

2）中心分控

  中心根據需要選配多臺分控工作站，均安裝SUNPONY監控中心分控軟件許可證，該軟件相當于C/S分控端，基本功能同主控軟件.。

中心網絡數字矩陣和液晶大屏幕控制

  中心根據需要可以配置網絡數字矩陣主機，內置SUNPONY網絡數字矩陣軟件，該軟件可以接收遠程DVS傳送過來的網絡音視頻壓縮數據流，多畫面圖象數據到本機顯示器和外接液晶顯示大屏幕上。
4）中心系統管理服務
  
    中心必須配置系統管理服務器，安裝SUNPONY中心系統管理服務器軟件，軟件模塊可以對整個系統的人員、遠程數字圖象設備、遠程報警設備、遠程接入服務器的各種采樣參數、聯動策略設置、電子地圖進行集中配置管理，同時實現對所有客戶端（包括C/S和B/S方式）實時訪問的權限控制和管理。

5）中心流媒體轉發服務

  當中心與現場網絡帶寬有限時，為了滿足中心或其他遠程客戶同時對遠程監控場所設備的訪問，中心還需要配置流媒體轉發服務器，內置SUNPONY流媒體轉發服務器軟件用于流媒體轉發。設置流媒體轉發服務器的目的在于緩解網絡帶寬緊張的區域，對該區域內的視頻服務器的訪問全部通過流媒體轉發服務器軟件模塊來進行轉發，使得該視頻服務器的視頻服務只占一個通道。流媒體管理軟件模塊的多級設置可提高響應訪問的效率，可以合理規劃流媒體轉發服務器軟件模塊的設置，以求更少的時間代價換取更高的帶寬利用率。根據實際情況也可以在監控現場安裝二級流媒體轉發服務器和軟件，實現二級流媒體數據轉發功能，支持雙網卡和跨網段應用環境，捆綁中心流媒體轉發服務器軟件使用。

6）中心網絡存儲管理服務

    為了保障數據安全，中心還可以配置網絡存儲服務器，內置SUNPONY網絡存儲管理服務器軟件，實現遠程所有圖象的實時錄象、報警錄象、中心集中備份和事后檢索查詢，存儲的媒介可以是普通硬盤，也可以是磁盤陣列或磁帶庫。

1．平臺體系結構

    SUNPONY軟件平臺體系結構分為三個層次，最低下一層是硬件抽象層，目的是給不同的DVS和其他設備提供相應設備類的統一接口，為系統整體管理、配置、檢索所有的設備提供統一的標準；在其上面的一層是平臺，平臺部分包括兩部分，一部分是基本的服務，另一部分是基于這些服務的設計工具。最上面一層是構架在平臺之上的應用，這些應用使用平臺的基本服務一致、可靠、高效、靈活地完成功能，而平臺提供的工具可以讓用戶自定義、自創建、自組合很多和用戶特定業務相關的業務功能和流程。

    層次的劃分可以說任何一個復雜的、經過良好設計的軟件系統最基本的體系結構模型，諸如操作系統和網絡層次模型、目前市場上主流的中間件和應用服務器莫不如此。這些體系結構在國內一些優秀的大型IT軟件中有所采用，但在國內的絕大多數監控領域的軟件并沒有這樣去做，究其原因：首先傳統監控軟件開發單位不能站在一個結合業務的全局角度來看待產品設計，另外是一般這些單位都不具備大型IT軟件系統抽象總結的能力，最后還有涉及到各種網絡、視頻、集群、分析模式、人工智能以及語言解析等方面技術的掌握和融合問題，太陽駒通過自身及其合作伙伴的努力，在NVMP中已經掌握了構架這樣一個系統架構的相關技術。

    另外需要說明的是，平臺和系統提供的所有功能都通過Web Service的國際標準提供對外接口，這可以在異種操作系統、異種語言之間進行交互，也是和其他IT和業務應用程序集成的最好方法。

    如上文所說，平臺采用標準的J2EE構架，系統的服務都是由三層結構的中間層提供的服務對象。系統的任何行為都需要經過管理中心的認證，系統提供基于角色的存取控制模型提供了強大而靈活的安全保證。一旦管理中心修改了某些存取權限，這些改變將即時反映到任何用戶的任何一次操作中。系統中所有組成部分的行為規范、策略也是在銀行管理中心定義的，這就意味著你可以在一個地方改變整個系統的任何行為。
系統三層體系結構圖如下：

2．系統功能

（1）遠程調用歷史資料。

    監控中心可以通過專用軟件查看、調用下級網點的任意圖像，可以對任意視頻進行云臺的上、下、左、右控制，可以對視頻進行遠程錄像。

（2）超大視音頻管理功能
系統可同時連接上下級百個前端設備網絡視頻服務器、網絡攝像機，可控制前端設備連接的全部攝像機信息，可自由選擇發送任意一路攝像機到任意一個監視器或電視墻上。

（3）電視墻功能（可選）

  系統可同時連接發送多個前端設備，將接收的音、視頻圖像發送到任意一個監視器或液晶大屏幕上 ，輸出數量遠遠超過模擬矩陣。可以很容易的切換下一級的視頻。系統可選擇將任意視頻服務器的幾路攝像機圖象進行輪換顯示，輪換時間為1-60秒可選；

（4）用戶權限管理：

  本系統具有多用戶權限管理功能，可以設置不同等級權限，允許多個具有不同權限的工作人員進入系統，在自己權限的范圍內進行監視管理工作。網絡數字矩陣提供了用戶帳號的開戶、修改、刪除、密碼修改等維護操作；對于每個用戶可以指定他有權進行操作（包括瀏覽/控制/管理）的監控點集合。對于用戶，他只需要登陸數字矩陣即可以對給予他授權的所有設備進行操作。

（5）遠程錄像功能

    本系統可進行遠程錄像計劃設置，通過報警錄像、實時錄像、移動錄像等計劃設置，完成對前端網絡視頻服務器任一或全部攝像機監視工作的時間、任務類型的設置。視頻/音頻錄像每路120~300M/小時。

    錄像以文件形式保存，錄像文件名可任意設置，系統自動附加上時間，以達到按時間、錄像機檢索功能。

    每路都可按時間和通道檢索，可以8、4、2、1、1/2、1/4、1/8、1/16速度回放，可以局部放大，畫面優化，抓拍等功能。

    硬盤壓縮錄像算法符合國際標的算法MPEG4、MJPEG、H.264的算法，并能調節壓縮比率，可以使用Windows 軟件播放已錄像的文件。

（6）資料查詢管理

遠程系統日志查詢：

系統可對前端設備依時間、操作員、操作類型進行系統日志查詢。

遠程工作記錄查詢：

系統可對前端設備依時間、操作員、操作類型進行工作日志查詢。

本地管理：

系統提供本系統參數的設置、工作記錄添加、工作記錄查詢、系統操作日志查詢等功能。

（7）碼流管理

碼流控制

    本系統對輸出碼流帶寬的穩定性做了較大改進，比如，設置某一路的輸出帶寬為300K（最大300K），則其輸出碼流一般在150K～250K之間抖動，這樣在視頻業務和其它業務共有傳輸通道時，視頻業務不會對其它業務產生沖擊；同時考慮到實際使用中網絡帶寬的不穩定性（可能時網絡帶寬本身的不穩定，也可能時其它業務對視頻業務的帶寬沖擊），系統增加了自適應帶寬調整功能，在網絡擁塞時，采集工作站會自動降低數據輸出速率，保證數據可以比較連貫的不丟包傳輸，當系統檢測到網絡擁塞解除時會自動將輸出速率調整到原有水平。

并發流控制：

    一般情況下，前端的監控點數目多于網絡可傳輸的路數，比如A處有20路視頻信號，而假設從A到中心的可用傳輸帶寬為2M，則按每路視頻信號512K計算，只可以同時傳輸4路視頻信號。在原有模式下，對中心監看前端的并發連接數并沒有限制，當中心有多人同時監看前端的監控點大于4時，由于網絡擁塞必然會影響所有人的服務質量。

    在本系統中，我們在網絡服務器可以設置到某個方向的最大并發連接數，比如設置到A的最大并發連接數為4，則最多只允許同時監控A的4個監控點（可以是許多人同時監控這4個監控點，由服務器完成數據轉發），如果有新的用戶請求看新的監控點時，采用下面的策略實現控制：如果新用戶的權限比已建立連接的某些用戶權限高，則剝奪低權限用戶的連接，讓高權限用戶建立連接并通知被剝奪用戶，他可以在已有的4個監控點中選擇一個進行監看；如果新用戶的權限小于等于已建立連接的用戶權限，則系統會通知他在已有的4個監控點中選擇一個進行監看。

帶寬管理

  對于整個多級遠程監控系統，網絡的帶寬瓶頸在各級之間的2M線路，中心管理到下屬網絡的專線帶寬，當市級控制中心需要訪問下級網絡服務器的視頻時：

若中心已有該視頻，就直接將視頻傳送給申請者；

    若中心沒有該視頻，視頻服務器就會自動查看目前已占用的帶寬，若帶寬允許則允許建立視頻的連接；若帶寬已飽和，系統會自動計算降低已有的比申請者級別低的用戶的連接帶寬，或關閉已有的比申請者級別低的用戶連接，若能夠騰出帶寬則允許連接并實施降低或關閉操作。

（8）遠程錄像回放抓拍

    系統可進行遠程錄像回放抓拍，即可在遠程錄像回放時對特殊場景以位圖格式進行圖像抓拍，便于日后查詢。

（9）鎖定功能

系統具有自動及手動鎖功能，可進行系統鎖定，防止管理人員不在現場時，其他人沒對系統的非法使用。

（10）副控功能

系統可連接多個副控，副控可根據權限調看矩陣系統連接上的前端設備的攝像機圖像，并可進行遠程控制。

（11）獨特強大的WEB管理功能

     組織機構管理

包括建立一個組織體系及各組織機構的管轄范圍等。

用戶權限管理

    用戶權限的管理主要體現在其管轄的區域范圍和所具有的職能（是否允許對系統整體或者部分功能進行操作）兩個方面上，在我們的系統監控系統中主要通過機構管理和角色管理來實現。

設備管理及遠程維護

負責對前端設備參數的改動維護。

設備狀態巡監

    對于一個龐大的系統，我們無法做到時刻關注每個設備的每個視頻、報警通道的工作狀態，我們只需要對這個系統中整體設備的運行狀態有所了解，對于突發狀況（發生報警）的設備我們需要調用相關視頻通道信息即可。

錄象文件檢索與回放

遠程回放相關通道的錄象資料。

菜單個性化設置

根據權限的不同，屏蔽無效菜單，將面向用戶的界面簡單化、直觀化。
日志管理

查詢系統運行日志。

網絡視頻服務器主要設備性能指標

4.1 SUNPONY網絡視頻服務器

    SPY-DVS9004系列數字視頻服務器是由太陽駒（北京）科技發展有限公司研發生產的音視頻編碼和解碼產品，是通過網絡遠距離傳輸高清晰的監控視頻和音頻的音視頻設備。同時，通過SPY-DVS9004系列視頻服務器，用戶能夠遠程控制云臺、鏡頭及其它監控報警設備，監視、傳輸和存儲遠程監控的音視頻數據。

    SPY-DVS9004系列數字視頻服務器的設計充分考慮到金融、電力、公安、環保、電信機房、城市安全、水利、煤炭等行業遠程監控系統的需求特點，利用現有的網絡資源（局域網和互聯網等），結合最新的視頻編碼技術和網絡技術，為用戶提供專業的、高性價比的遠程視頻監控解決方案。

    數字視頻服務器的主要作用是將模擬音視頻信號進行數字化變換、編碼、壓縮、傳輸。數字視頻服務器按照編碼、解碼的功能劃分為兩類：音視頻編碼器、音視頻解碼器。

    數字視頻服務器由三部分組成：視音頻編解碼系統、報警控制系統、串行接口系統。

音視頻編解碼系統

    音視頻編碼器對輸入的視頻、音頻模擬信號進行數字化采樣、量化、編碼、壓縮，以及視音頻同步，將模擬視音頻信號變換成標準的IP數據包，發送到設定的網絡地址。

    音視頻解碼器接收來自編碼器的數字化音視頻信號，將其進行解碼和模擬轉換輸出。

報警控制系統

    接受探測器、門磁、緊急按鈕等前端設備傳來的報警信號，通過設備的網絡接口傳輸報警信號到設置的報警控制中心；接受報警控制中心的指令，輸出報警信號，驅動前端的警燈、警號等設備。

串行接口系統

    數字視頻服務器配置了RS-422/485 、RS-232兩種串行接口，RS-422/485用來控制云臺轉動，電動鏡頭的光圈、變焦、聚焦動作，RS-232接口可以外接矩陣、畫面分割器、云臺控制器等設備，控制圖像的切換；也可做通明串口，用以傳輸數據。