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[2009-7-1]
 

1、系统需求分析 
近年来,随着网络在我国的普及和深化发展,企业的信息化建设不断深入,各行各业都加快了信息网络平台的建设,大多数单位已经或者正在铺设企业内部的计算机局域网;同时,网络也成为先进的新兴应用提供了一个良好的平台。在现代的企业管理中,由于安全防护要求的提高,监控系统扮演了越来越重要的角色,把已有和待建的网络系统与监控系统结合起来不光可以最大程度的减少工程的改造周期,同时避免了资金的重复投入和提高了网络资源的使用率。 
工厂厂区规模较大,生产及管理部门复杂,安全系数要求高。在众多的生产车间、机场跑道、特殊室外场所和职能部门实现现场监控和生产指挥调度的结合,将在很大程度上提高工厂的智能化管理水平。 
1.1 用户需求分析 
(1) 一个监控中心,完成对工厂内所有监控点的集中监控和管理; 
(2)整个监控系统采用二级管理方式,即监控中心和职能部门监控 
(3)监控设备能够将直接采集到的信号通过TCP/IP协议在局域网/广域网上传输; 
(4)部分摄象机和网络上的节点由于建筑和场地分布构成了相对独立的信息个体群; 
(5)监控中心能对选择的监控点在电视墙或投影机上进行实时视频显示、不间断的数字视频存 
储,用户能够根据时间对存储的历史图像数据进行检索和回放。 
(6)各监控点的摄象机可以根据不同的外界条件进行触发,实现报警和自启动进行现场录制以做 
到容灾备份。 
(7)整个系统根据工厂的特殊性需有完善的安全性能设制,严密的权限设制。 
(8)根据要求采用高性能的压缩算法,声音清晰流畅 
(9)充分的利用工厂原有的网络资源,合理的配置网络负载,最大限度的避免资金的重复投入。 
(10)保证现有的规划和建设具备良好的扩展性和可二次开发性。 
1.2系统要求 
系统的稳定性
工厂网络监控系统在企业现代化的管理过程中占据了重要的地位,所有的音视频数据、ERP数据信息和其他网络活动都要通过这一系统来完成,所以系统的安全稳定性非常重要,我们在方案设计阶段应该充分考虑这一系统要求,通过选购成熟稳定的网络产品、监控产品、各配套设备,严格规范的施工过程和科学的管理体系来对整个系统的稳定性进行保证。 
易维护性
一个系统的易维护性是系统的一项非常重要的指标,对于一个较大的系统,统一的规划,结构化的设计,设备、器材、软件尽可能统一采购,统一管理,选择合格的供应厂家是保证系统易维护性的关键。 
综合性
根据工厂的实际要求,目前的企业资源管理信息系统(ERP)已经通过计算机网络正常运行,现在要求实现的网络视频监控、安防报警等系统也需要利用工厂的计算机网络平台(可在现有基础上进行适当升级)。 
可扩展性
工厂的系统需求也是逐步完善的,这就要求系统的设计要留有充分的可扩展余地,在工厂需要对系统进行扩充或升级时可以方便地完成。 
安全性
该工厂作为特殊的企业,安全、保密工作是必须第一位考虑的。数据在网络中传输的过程,为防止信息被窃听或截获,必须将数据加密,同时我们还要考虑到网点内部的网络操作系统是否健全,能否保证有完善的用户安全机制及可防御来自内部和外部的恶意攻击。

2、监控系统选型 
2.1基于IP摄像机的监控系统的特点 
根据对工厂需求的分析,结合工厂的网络环境实际情况,我们推荐使用正达集团自主知识产权的网络数字摄像机进行网络视频监控、报警、录像的方案; 
网络数字摄像机为正达集团自主研发的高科技网络监控产品,该产品的软件,硬件均拥有自主知识产权,保密性好,可以直接利用综合布线在局域网中进行图像传输和利用公网进行广域传输,内部集成有拾音器,具有报警信号传感器的输入接口和连动报警输出接口,可以外接两路报警信号传感器和一路报警连动设备。 
2.2 IP数字摄象机的优势 
2.2.1系统先进,功能强大
利用综合布线网络和广域公众网络进行局域网和广域网的图像传输,并进行实时监控。系统所需的前端设备少,连线简洁;后端仅需一套软件系统即可。网络数字摄像机集成了图象声音采集模块、图象声音处理模块、图象声音压缩模块和以太网控制器的功能,将图像转换为基于TCP/IP标准的数据包,使摄像机所摄的画面通过以太网接口直接传送到网络上。通过网络即可远端监视画面。网络数字摄像机采用了最先进的图象声音传感器技术、图象声音处理技术、图象声音压缩技术、数据加密技术和网络传输技术,具有强大的功能。内置的系统软件能实现真正的即插即用,使用户免去了复杂的网络配置;内置的I/O端口和通讯口便于扩充外部周边设备如:全方位云台,三可变镜头和其它自定义控制设备等,一路RS232接口,可连接各种报警传感器、联动报警设备和其他扩展控制设备。 
2.2.2良好的性价比
所需设备极其简单,系统的控制全由后端的软件系统实现,省去了传统模拟监控系统中的大量设备,如昂贵的矩阵、画面分割器、切换器、视频转网络的主机等。由于图像的传输通过综合布线网络,省去了大量的视频同轴电缆,降低了费用。在传统的模拟监控系统中需要敷设大量视频同轴电缆,这对于施工和维护都将带来困难,传统的模拟监控系统的大量故障都是由于线路的原因造成的。而采用网络数字摄像机进行监控,所用的线缆为标准的计算机网络信息线路,可以为光缆或双绞线,网络数字摄像机只要插入标准的信息座即可以正常工作,标准的信息座除了可以连接网络数字摄像机外,还可以连接其他的网络设备,这样就可以在整个工厂采用综合布线系统实现终端、计算机网络系统、监控报警系统、电话系统、ERP等几乎所有信息系统的布线问题。 
2.2.3可扩展及延伸性好
监控点的增加和减少灵活方便,当需要增加监控点,监控主机时,只需要通过现有网络增加一台摄像机或PC机即可,而不需要对现有布线系统做任何改动。由于增加和减少监控点不需要重新敷设电缆,只需要将网络数字摄像机连接到标准的信息座,并进行相应的软件设置即可,这样就可以非常方便地进行系统变动,尤其适合工厂临时的室外大型活动和保密活动的进行。 
2.2.4数字化信息便于传输、储存和处理
采用网络数字摄像机进行监控,使整个系统的信息完全数字化,用户可以在网络的任何地方对任何监控点进行监看(只要有监看的权限),可以将监看到的监控点信息进行数字录像,可以对录像信息进行检索编辑处理等。 
2.2.5可靠性高
主要设备网络数字摄像机采用了嵌入式实时操作系统,所需设备简单,功能一体化,而图像的传输是通过综合布线网络实现的,系统的可靠性是相当高的 
2.2.6安全性好
系统设置了不同等级的使用者权限,仅有最高级权限的用户才可对整个系统进行设置或更改。没有权限的用户是接收不到图像的。图像数据的存储是专有的格式。 
2.3网络数字监控方案与其他方案比较
相对于传统的闭路电视监控系统:无须同轴电缆、无须庞大的视频分配器;软件实现NxN多对多(即多个观察员可同时看多个镜头画面);安装所需设备少,工程成本大幅降低(整个安装过程就是架设摄像机和在PC机上安装系统管理软件),大幅减少线材;充分利用网络资源,走宽带网络图像传输非常廉价,增强了监控范围的灵活性,可直接实现局域网内和通过广域网进行监控,软件升级可以通过在线方式进行。
相对于当前使用PC机监控系统:网络数字摄像机为功能一体化产品,监控现场无需PC机,无需软件维护;无须机房,可以避免因断电、病毒等原因所造成的死机、重新启动和根本无法监控的缺陷。这些是基于PC的数字监控系统无法比拟的。

3、建议方案描述 
3.1 网络结构的要求 
根据工厂信息多元化、建筑群相对分散及监控现场灵活多变的要求,建议采用千兆主干网 
对比内容
网络摄像机
模拟监控系统

系统配置
计算机完成全部监控任务,设备简洁,可靠性高
由监视器、录象机、视频转换器、画面分割器、矩阵控制器等组成。设备繁琐,可靠性低

系统安装
只需在计算机上安装软件,再连好网络摄象机即可。
要经过很多培训才可操作众多的电器设备

管理
可实现无人值守
需多人值守

信息存储
数字信息
模拟信号


传输
可以在任何数字网络上传输
单一传输方式

录制方式
自动设置各种录制方式:定时录制、报警触发录制等
单一机械录制方式

录制内容
有情况录,无情况则不录
录制大量无用信息定时更换录象带

存储介质
大容量硬盘自动循环存储
定时更换录象带

介质管理
光盘永久保存
录象带使用及耗费巨大

检索

多级随机检索,可根据文件类型、发生时间:年月日时分秒
无目标地顺序查找录象带及摄象机编号等快速找到所需的图象信息

回放

可单帧回放和连续回放
录象带顺序回放

编辑 
可对每一帧画面进行各种处理:最大程度还原,打印等 
不能修复、打印、编辑

访问记录
自动记录所有访问系统的人、时间及警报事件
无任何日志

警报系统
自动报警设置,可接入多路警报信号输入,多路控制信号输出 
只能录制报警后内容 


络,信息中心采用千兆交换机,各楼宇的二级交换机通过光纤与核心千兆交换机相连。各信息点和监控点通过百兆双绞线连接在二级交换机上,在一期工程中整个监控系统共有48个监控点,各个监控点可能分布在不同的楼宇和场地中。建议在综合布线的时,在同一楼宇中的IP摄象机应该通过双绞线直接连接在二级交换机上,同时要保证所有的二级交换机最低为百兆配置。建议采用3Com、 Cisco、Intel、Bay等著名厂商,其产品在高端领域的大型网络组建中应用较多,性能稳定,价格相对较高。如在某个建筑中使用10台IP摄象机可将其连接到该建筑的二级交换机上,然后通过光纤连接到监控中心的千兆核心交换机上,其他建筑的IP摄象机使用同样的方式与核心交换机相连,由于整个厂区的信息点很多,其中包括普通PC机信息点、IP摄象机和其他网络设备,所以应考虑尽可能的将IP摄象机与其他信息点搭配在一台交换机上,也就是要保证一台百兆交换机上的IP摄象机的数量要控制在10台左右,这样可以保证在多路并发的时候不会因为视频数据占据的带宽过大而影响其他网络活动。 

3.2 监控点的选择及设备配置 
鉴于工厂监控的全方位要求,IP摄象机的安放位置应考虑到多方面的因素,工厂中可能需要进行监控的部门和位置有会议室、财务室、仓库、各车间、飞机跑道、实验室、厂区主要通道、各大门口等,各位置的环境不同,对设备的要求和配置也不同,对于室内的监控点,可将设备固定安装在指定的位置,提供220VAC电源和RJ45的双绞线接口。室外监控点的摄像机应选配室外用防护罩及云台,注意密封防水和湿度调节,带旋转功能的摄像机需要安装云台和逻辑电源以保证可有较大的监控范围

特殊的部门和生产车间要对温度、湿度、烟感、入侵要有足够的敏感,可利用IP摄象机提供的RS-232 通用接口连接各种报警器;同时可以连动灯光、警号、锁具等动作设备,这使得它可以方便地组成一套功能强大的安全防范系统。对于工作场地较大的车间、仓库、飞机跑道等位置要考虑到监控现场无盲点,需在对角配备两台以上的IP摄象机并加装有云台和电动镜头,保证有较大的信号采集范围,对于某些对环境要求不高的现场只要一台装有固定镜头的IP摄象机即可满足需要了,从而避免资金的浪费。在生产车间有时需要和会议室同步观看和收听会议内容则必须在车间现场配备PC机并安装客户端软件,并配合有大屏幕的投影设备,在会议进行时可直接点播安装在会议室的IP摄象机,实现现场接受会议的音频信号。 并通过大屏幕投影同步观看会议视频。 
3.3监控中心的要求及配备 
本建议方案中采用了二级监控体系,即监控中心作为一级监控部门可对厂区内所有的监控点进行统一的管理和配置,厂长室、副厂长室、各部门主管作为二级监控可根据需要和权限对监控点进行全部和部分的监控。 
方案1:监控中心应和网络中心可处在同一房间和邻接的位置,我们推荐的方式是在监控中心配置多台监控计算机,每台计算机要保证有良好的性能,其中每台计算机负责监控9路左右的信号,例如48台计算机大约需要6台PC机即可完成对所有监控点全实时的管理和监控,这种方式的好处在于,可对所有的监控点分散管理,将损失降低到最小的程度,不至于由于某个核心设备的故障而导致所有的监控失败,影响工厂的安全管理。另外IP摄象机本身就是数字设备,其采集和传输的信号均为数字模式,如使用传统的模拟电视墙的解决方案就必然要涉及到数模转换的过程,这将会使画面质量大大的降低,延时明显,同时增加了系统的投资。同时在土建过程中可考虑将某个墙面设计成弧形,在设备摆放时依靠墙体形状放置,这样观察员便可选择圆心位置为办公地点,实现现场无盲点和全方位监看。 
方案2:通过一台监控计算机直接点播所有的监控信息点,把视频内容投影到大屏幕上,通过软件实现9-16画面的循环监控。 
二级监控的要求相对简单,只需配备一台性能较好的PC机安装客户端软件即可实现画面的监控和实时录制 。例如在厂长室,厂长作为最高管理者,无需长时间对所有监控点监看,需要时通过软件可点播任何一台IP摄象机即可,并能实现对监控现场的音视频信息的即时录制和保存。 
3.4数据录制的要求 
数据的保存主要是通过录象服务器(大硬盘PC机)完成,考虑到个别IP摄象机的监控点信息需要长时间不间断的录制,录象服务器必须有足够的硬盘空间,并尽可能使用多台录象服务器的和IP摄象机一样分散在不同的二级交换机上完成数据保存工作,这样可以避免在监控中心进行集中录制时数据汇集到主干网络和主交换机上导致系统负载过大,影响其他网络活动的正常进行,目前的IP摄象机在数据传输的过程中大约占据2.5兆的带宽,所以如果二级交换机为百兆的话,每台交换机上的IP摄象机的数量应控制在10台左右为最佳配置。 
3.5软件的具体功能和要求 
3.5.1系统结构
本系统是一个数码监控应用开发平台,可根据客户需要方便的实现二次开发及功能扩充。
本系统包含用户界面、功能模块、基于数据库的软件平台、底层驱动模块(控件)等部分,结构框图如下: 

3.5.2系统的特点
通用性。本系统的运行平台为Windows通用平台,不需要特殊的软硬件支持
支持视频、音频、以及各种传感器信号的采集与处理
数据库管理。系统运行数据、运行记录、参数设置等通过关系数据库进行管理,安全可靠
多网合一。系统运行在标准的TCP/IP网络环境上,可与办公、管理网络实现多网合一
分布式监控。授权的用户可在网络上任何一台计算机上运行授权的所有监控及管理功能
多点监看。多个用户可同时监看一台摄像机的音视频数据
完全数字录像及回放。录像可直接录制为磁盘文件,和普通计算机文件一样进行存储/传输,并通过计算机进行回放
完善的安全控制。多用户支持,可对用户、摄像机、功能模块进行全面的安全控制,保证信息的安全
集成性。系统采用亿格ERP的软件架构技术,可与已有的业务系统方便集成,也可在此系统上拓展开发各种业务管理应用
灵活的界面定制能力。可针对具体用户的应用功能灵活定制用户界面。 
3.5.3 功能说明 
3.5.3.1 摄象机数据管理
主要对整个系统的摄像机进行数据管理包括:
定义摄像机的相关数据:名称、位置等
增加、删除摄像机:可方便的在网络上添置新的摄像机或删除不用的摄像机
定义摄像机的各种附件信息:如云台、报警传感器、镜头属性等 
3.5.3.2摄像机权限管理 
管理用户对摄像机的使用权限,管理内容如下:
按角色进行权限管理,授权每个角色对哪些摄像机具有权限。通过对用户指定角色信息就可实现权限指定
摄像机权限细分:摄像机权限细分为:监看、操作、录像,监看权限表示用户可以监看摄像机音视频数据,操作表示用户可以操作摄像机的云台、镜头、输出喇叭等附属设备
多角色权限继承:用户可被赋予多个角色,并继承多个角色的权限 
3.5.3.3安全布防管理
安全布防以GIS的形式形象显示整个监控区域及监控区域内摄像机的状态,具有以下功能:
监控区域地图设置:可方便输入监控区域的地理位置图
地图联接缩放:根据需要可放大显示某监控区域的详细区域图,实现多层次的监控区域管理
所见即所得:以所见及所得的形式方便的在区域图上拖拽、增删监控摄像机实时报警:可在监控图上实时显示摄像机状态及报警信息,并可随时打开指定摄像机监看现场图像 
3.5.3.4 实时监看及评估 
实时监看摄像机的监控现场,分为4画面、9画面、16画面三种格式,具体功能如下:
循环监控:系统自动按照指定的时间间隔循环监控所有摄像机
指定监控:可通过鼠标方便的从摄像机列表中托拽指定的摄像机到任意监控器上进行监看
监看记录:可随时打开监看记录表填写监看记录,记录的项目可根据需要任意定制
遥控器:遥控器可实现对监控摄像机的全角度方位操纵,并可控制光圈、聚焦、变焦等操作
本地录像:可对监控的摄像机进行本地录像。系统自动记录录像日志,录像支持mpeg4及mjpeg静音/播音控制:可对监控的任意摄像机实现静音/播音控制
以上所有操作均需要授权 
3.5.3.5录像回放
对数字录像文件进行回放,包括:前进、暂停、变速(包括慢速、快速)、后退定位播放多种功能,并可捕捉特定的画面为BMP格式文件进行存放。 
3.5.3.5信息交互
信息交互是指多个在线用户之间可以通过文字或语音进行交流。语音交流必须双方均配置数码监控摄像机。交互可以与观看图像同时进行。 
3.5.3.6系统录像
系统录像实现对特定摄像机的自动录像功能,并在数据库中自动记录录像的相关信息,如监控点、时间等。具体功能如下:
录像策略定义:根据用户的实际需要定制录像策略,包括:指定要录像的摄像机,录像的启止时间—可按每天、每周、每月进行设置,可精确到秒,录像文件的存储位置,录像文件格式,录像机等 
自动录像机:打开录像机,将自动按照录像策略的定义进行录像
多录像机支持:每台计算机可运行多达9台自动录像机,并且录像机也可分布在多台计算机上。 
3.5.3.7资料检索回放
对于记录的音像信息、报警信息、交互信息等进行查询、检索、下载。
可以按时间、地点、摄像机等条件进行任意检索。
检索到的录像资料可以进行回放,支持前进、暂停、变速(包括慢速、快速)、后退定位播放多种功能 
3.5.3.8集中监控
通过集中管理,可在大屏幕上显示来自指定的被监控点的媒体流或来自媒体服务器的指定的媒体数据。
支持固定对应显示、任意对应显示、循环显示三种工作方式。循环显示方式包含任意定格功能与继续循环功能。
对应的显示单元上可叠加显示监控点的名称或其他信息。
支持多显示单元合成显示同一画面的功能。
支持帧数、画面质量动态调整。 
3.5.3.9摄像机导播
摄像机导播主要有以下功能:
频道管理:可以在网络上建立多个广播频道,并可任意指定/转换各个频道上播出的摄像机。频道可随时中止删除
网络接收机:可以接收观看网络上各个广播频道的音视频数据流,可方便切换频道 
3.5.3.10主控台
主控台用户控制网络上的所有摄像机,有以下功能:
打开/关闭摄像机
禁用/启用摄像机:禁用摄像机后,任何人都不能对摄像机进行操作,也不能进行监看。
设定摄像机参数:包括摄像机IP地址、端口等网络参数,帧频、画面大小等视频参数,画面大小目前支持320*200及640*480两种格式,帧频范围为1~30帧/秒
监控摄像机运行状态:动态显示摄像机的运行状态,打开、关闭、异常、禁用等 
3.5.3.11系统管理
系统管理对系统中的安全、系统数据等进行管理:
·日志管理
系统日志的检索和维护信息设置,系统可根据需要设置是否需要记录运行日志,运行日志包括操作员、时间、地点、运行模块等内容。
·用户管理
定义可以使用本系统的用户及其相关信息,并为用户设置运行权限,也可根据需要限制用户的登录地点。用户可增加删除。
定义用户组并分配组内用户。可对组进行功能授权,组内用户自动继承所属组的权限。用户可属于多个组。
·角色管理
增加删除角色,并为用户指派角色。角色用于对摄像机的授权。一个用户可具有多个角色,每个角色可赋予多个用户。
·用户功能模版管理
建立用户的功能模版。功能模版定义了用户的操作界面。每个用户必须具有功能模版,否则无法操作本系统的功能

4、系统运行环境 
4.1硬件环境 
·服务器
需要配置两种服务器:
数据库服务器及摄像机管理服务器:实现数据管理及监控摄像机的管理
媒体文件服务器:用于存储录像文件。
根据不同的录像数目要求,服务器配置可自由伸缩。
·终端计算机
终端计算机为通用的个人电脑,数量不受限制,最低配置要求为:
CPU:P4 2.4G以上
内存:512M
网卡:10/100M
显示器:1024*768
磁盘:20G以上 
·FD901数字网络IP摄象机
可以实时采集音视频信息并在以太网上传送数据的摄像机。
主要指标:最大图像分辨率为640×480,最大帧率为30fps(320×240模式),压缩模式为M-JPEG。音频采样率为8k,采样深度为8bit,压缩模式为ADPCM,10M以太网接口。
附加接口:可以接收外部开关量输入、数据信息输入(通过RS232接口)、音频输入;可以提供开关量输出、数据输出、音频输出。
可选用下列附件:各种报警传感器、可控云台、音频输出设备等。 
4.2软件环境
服务器:Windows2000 Server,Windows XP Server
客户机:Windows 2000/Windows XP。
支持数据库:SQL Server2000、Oracle8i、 Access(单机演示系统)。 

5、系统所需软硬件报价表 
产品选用及技术参数说明

监控前端设备

IP摄像机
FD901
5800
零工程、安装灵活,无其他设备

镜头
1/3 CS方式 自选

根据现场需要自行选择

室内云台
自选

室内型顶装或壁装云台,支架、云台一体化

室外云台
自选

铝合金材料密封防雨,耐高温、耐老化、抗腐蚀

室内防护罩
自选

室内小型防护罩

室外防护罩
自选

内置可调节摄像机安装板,雨刷自动停边设计,内置加热风扇自动温控电路

室外用支架
自选

室外型重载支架

摄象机电源
自选

不需云台12V/DC电源即可

逻辑电源

300
配合云台使用,提供摄象机、云台两路供电

报警装置
RS232接口

根据需要选择

监控中心设备

数据库服务器
P4-2.4G/512MB/80G

性能稳定、可扩展服务器

摄像机管理服务器
P4-2.4G/512MB/60G

性能稳定、可扩展的服务器

录象服务器
P4-2.4G/512MB/120G

性能稳定、有足够的扩展存储空间可为PC机

投影机及配套设备
自选

适合环境需要、高流明

监控中心计算机
P4-2.4G/512MB/120G

客户端监控计算机
P4-2.4G/512MB/120G

普通PC机即可,如监控多路画面建议选择大显示器

软件包
CS结构

包括数据库软件、应用服务软件、客户端软件


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