Axis港口視頻監控聯網系統解決方案

　　摘 要：按照港口數字化視頻網系統的總體規劃和設計要求，建立和完善港區各作業區域，錨地、航道、泊位、堆場、門衛、公安交通、環境監測等數字化視頻監控系統。在碼頭各作業區域建立視頻監控系統的基礎上，為海關、港口公安局、海事局、邊防等其他協作單位，提供監控點及相應的控制手段，與以上單位建立統一和共享的視頻監控網絡，逐步完成港口的數字化視頻網建設。

　　關鍵字：港口監控 視頻監控 聯網系統 港口管理

　　 第一章用戶需求分析

　　 1.1項目背景

　　 隨著全球一體化進程的加快和國際經濟活動的日趨頻繁以及供應鏈管理思想的興起，現代港口特別是大型樞紐港的地位越來越突出，港口碼頭的運作和管理逐漸與整個交通運輸和倉儲配送的大鏈條融合在一起。作為開展現代物流服務的推進器與連接器，港口處于陸運和水運兩大基本運輸方式的聯結點，現代客流、物流活動所要求的全過程、全方位系統跟蹤管理已成為現代港口的主要服務內容，涉及到口岸功能，多式聯運功能，監管進出境的運輸工具、貨物、行李物品、郵遞物品和其他物品，征收關稅和其他稅、費，查緝走私，并編制海關統計和辦理其他海關業務；貨物集散、中轉、倉儲功能，貨代和船代功能，集裝箱CY和CFS功能，管理信息系統及EDI應用功能，生產、生活輔助服務功能等等。

　　 按照港口數字化視頻網系統的總體規劃和設計要求，建立和完善港區各作業區域，錨地、航道、泊位、堆場、門衛、公安交通、環境監測等數字化視頻監控系統。在碼頭各作業區域建立視頻監控系統的基礎上，為海關、港口公安局、海事局、邊防等其他協作單位，提供監控點及相應的控制手段，與以上單位建立統一和共享的視頻監控網絡，逐步完成港口的數字化視頻網建設。

　　 為提高港口海關的工作效率，更好地實施“依法行政，為國把關，服務經濟，促進發展”的方針，進一步滿足社會經濟發展與人們文明生活的高標準要求，創造一個安全、方便、快捷、高效的港口與營運環境。

　　 1.2需求分析

　　 全國港口管理部門的行政體系架構總體上分為：部、各省級港口管理部門、地市級港口管理部門和各碼頭企業四級管理體系。其中部、各省級港口管理部門和各地市級港口管理部門現還沒有建設監控系統，不能對前端碼頭企業監控進行統一管理和部署。而大部分碼頭企業單位都已經建有視頻監控系統：分為模擬監控與數字監控兩大類。

　　 1、采用傳統的模擬矩陣+鍵盤控制器+顯示設備+DVR的系統控制架構
　　 2、DVR數字組網方式（嵌入式或PC式DVR）或DVS全數字組網方式
　　 3、DVR或DVS的典型應用+局域網傳輸視頻信號方式，形成多個DVR或DVS的視頻信號匯集到一個總控室內統一管理的情況，其組網方式和第2種類似，但其應用的技術方式跟2中的港口碼頭采用的方式比較先進、新異，但是該架構融入統一平臺的方式與第二項無太大區別。

　　 1.3建設目標

　　 第二章 聯網系統結構設計

　　 2.1總體構架

　　 全國港口視頻監控系統按縱向劃分由部監控中心、各省級港口管理中心、各地市港口管理中心、各港口企業監控中心和前端接入點共5級結構組成。部具有最高的管理權限。各省和地市能夠實現對自己轄區內的監控圖像進行統一管理和控制。各港口企業單位監控中心和前端監控點為已建設系統，包含模擬監控與數字監控兩種架構。各港口監控中心能夠把前端監控圖像傳輸到市局管理中心，并且能對自己轄區內的監控圖像進行管理和控制。

　　 聯網系統總體結構如圖所示：

聯網系統總體結構圖

　　 2.2系統構成

　　 視頻監控系統主要由三個部分組成：港口現場設備、監控中心設備（部級，省級，市級和港口碼頭視頻監控中心）、承載傳輸網絡（主要由現有通信專網提供）等構成。視頻監控中心主要實現信令控制、媒體交換、業務管理、用戶管理、設備管理、網絡管理、認證鑒權等方面的功能。監控中心由管理服務器、流媒體轉發服務器、數字矩陣、磁盤陣列、電視墻顯示設備、智能分析系統和應急指揮系統組成等組成。

　　 管理服務器和數據庫主要完成業務管理、用戶管理、設備管理、網絡管理、認證鑒權等方面的功能;流媒體轉發服務器和磁盤陣列共同完成媒體信令控制、媒體調度、存儲、分發等功能。

　　 港口現場設備負責使用攝像機采集視頻流、使用麥克風采集音頻流、使用控制口采集報警信息、對攝像機云臺鏡頭進行操作和存儲本地圖像信息等功能。

　　 監控客戶端軟件負責將前端設備采集到的視頻流、音頻流、報警信息通過監控平臺提交給監控用戶，并根據監控用戶要求操縱前端監控設備，如云臺、鏡頭等。監控客戶端可再細分為集中式監控客戶端(如電視墻）、單監控客戶端(如PC機上安裝的客戶端軟件）。

　　 第三章聯網系統功能要求

　　 3.1概述

　　 3.2管理功能

　　 ·全中文統一界面
　　 系統具有統一的管理界面，可對下級監控系統、圖像調度設備、存儲設備、編碼器、解碼器等設備進行全方位統一的管理和控制功能；

　　 ·設備管理
　　 支持設備管理功能，包括添加設備、配置設備、刪除設備、管理設備等；支持設備分組管理，能夠以樹狀結構方式進行設備組管理；

　　 ·用戶管理
　　 系統具備用戶管理功能，包括添加用戶、配置用戶、刪除用戶、管理用戶等；

　　 ·權限管理
　　 系統具備權限管理功能，可對不同用戶進行不同級別的授權，不同權限的用戶可對不同的資源進行操作；支持多級權限管理，在多級級聯的情況也可實現權限管理功能；當不同用戶具有相同權限的時候，系統應能夠對優先使用權進行設置和管理；

　　 ·日志管理
　　 為了方便管理員維護和管理系統，系統具有日志管理功能，日志應能夠詳細跟蹤用戶的操作過程，發現管理員的誤操作，并能準確定位圖像調度時出現的網絡問題；日志具有分類、分級功能，可根據不同類別和級別對日志進行查詢；系統中存儲的日志內容可在不需要時從系統中刪除；

　　 ·校時功能
　　 根據國家電臺發布的北京時間，對監控中心系統、前端主機系統進行自動校時，確保錄像時間準確。

　　 3.3圖像調度功能

　　 ·支持大量用戶并發查看和點播
　　 系統具有流媒體轉發功能，支持大量并發用戶同時查看某監控點圖像的功能，在多個用戶并發查看某監控點圖像時，從前端圖像采集點只上傳一路圖像，即只占用一路帶寬；

　　 ·具有大規模圖像接入能力
　　 系統支持多級級聯，以及對用戶權限和媒體流的分級管理和統一調度，實現多級視頻的實時監控和控制;單臺設備不能滿足時可進行系統集群來達到系統的擴容，并不增加系統的使用復雜度，具有統一的界面管理；

　　 ·按需傳送，節省大量網絡帶寬
　　 為了節省網絡資源，系統具有嚴格的帶寬管理機制，視頻圖像應按照按需傳送的原 則在網絡中進行傳輸，沒有進行調度的監控圖像不應占用網絡資源。

　　 ·支持多種網絡監控點接入方式
　　 支持不同網絡環境監控點的統一接入，前端監控圖像可以以不同速率接入系統；

　　 ·支持云臺PTZ控制功能
　　 可以通過管理界面對遠程控制攝像頭云臺，包括方向、焦距進行控制；

　　 3.4圖像存儲功能

　　 ·前端存儲為主，集中存儲為輔
　　 系統支持前端本地存儲與集中存儲相結合的分級存儲模式。編碼器河數字硬盤錄像機等內置存儲模塊，大量監控資源在前端進行存儲，對關鍵、重要地點的圖像同時在監控中心進行存儲，這樣既在網絡出現故障或擁塞等情況時，保證本地數據存儲，避免有效數據丟失，又可以對重要監控資源進行雙備份，同時也可以起到上級監督下級工作的作用。

　　 ·分布式存儲，統一檢索和點播
　　 存儲數據是分布在整個網絡上的，為了方便進行圖像文件檢索，在監控中心數據庫中具備統一的文件索引記錄，索引內容包括前端存儲數據的文件記錄和監控中心存儲數據的文件記錄；通過管理中心WEB管理界面和視頻監控客戶端軟件，能夠對異地存儲的圖像資源實現輸出回放，并將需要回放的圖像顯示在輸出顯示設備上；

　　 ·支持多種存儲方式，使用靈活
　　 從存儲的觸發條件上看，支持定時存儲，報警存儲和手動存儲；從存儲的地點分類，支持中心存儲和本地存儲等等。

　　 ·采用先進存儲技術，穩定可靠
　　 監控平臺支持iSCSI/SCSI/FCSCSI/RAID5等多種存儲技術，用戶可以根據自己需求進行選擇和擴展。RAID其是一種成熟、伸縮性好的存儲解決方案，具有較高的性價比，應用非常普遍，可以適用于不同規模的圖像信息接入管理平臺；iSCSI/SCSI/FCSCSI都是大型的存儲解決方案，容量大，擴展性好，性能優越，適用于大型圖像信息管理平臺。

　　 3.5圖像顯示功能

　　 支持各種多路AV輸出顯示
　　 采用集群功能，支持大規模監控點圖像功能
　　 支持每幅畫面的手動或自動輪巡，輪巡間隔可設置
　　 顯示支持多路畫面任意拼接顯示功能
　　 VGA輸出支持2，3，4，5＋1，3+4，7＋1，9，8+2，12+1，16等分屏模式

　　 3.6報警聯動功能

　　 ·支持多種報警探頭接入

　　 系統支持包括各種報警信息和探頭的接入，包括溫度探測器，紅外探測器，煙桿探測器等；獲取報警源發送過來的報警信息，根據監控中心報警設置，將報警信息分發給相應的系統、設備進行處理。報警源可以是連接于前端設備的報警器/報警子系統、監控設備的視頻移動偵測輸出或現有電話報警系統的聯動輸出。

　　 ·支持各種報警聯動規則

　　 視頻編碼器支持報警輸入，放置在各個監控點的視頻編碼器接收到報警后,首先根據本地的攝像頭報警聯動設置對攝像頭進行聯動,同時把數字的報警信息上傳到歸屬的監控中心,監控中心獲取報警信息后可根據用戶配置自動進行相應的報警聯動處理；根據報警級別,向上級監控中心上傳報警信息；自動調度顯示相應的圖像和聲音；自動啟動存儲；可遠程調整目標圖像的云臺轉動、及攝像機的焦距等。

　　 ·詳細的記錄報警信息

　　 當發生報警時，監控中心應記錄報警的詳細信息，如報警地址、報警所屬組織、報警級別、報警類型、報警時間等。

　　 3.7音頻通信

　　 ·雙向對講

　　 監控中心可以實現和任意的前端編碼器實現點對點的通話，即監控中心通過配備的遠程視頻監控客戶端軟件對需要下達指令的前端編碼器發送聲音指令,監控點前端編碼器通過揚聲器能夠聽到指揮中心的聲音指令。

　　 ·廣播喊話

　　 監控中心可以實現對所有或者部分監控點的廣播，即監控中心通過配備的遠程視頻監控客戶端軟件對全部或部分前端編碼器發送聲音指令,監控點前端編碼器都可以通過揚聲器能夠聽到指揮中心的聲音指令。

　　 3.8電子地圖功能

　　 ·系統內置電子位圖功能

　　 支持電子位圖功能,將監控點的地理坐標嵌入到電子地圖中，當前端某一監控點出現報警時，監控指揮中就能自動地在電子地圖中搜索到報警地點的精確位置，采取最快的應急措施，也可在電子地圖中迅速定位監控點的位置，并執行調閱圖像、遠程控制的操作。

　　 ·支持與大型電子地圖功能集成的接口

　　 系統建設完成之后，將由部監控中心、各省級港口管理監控中心、各地市港口管理監控中心、各碼頭企業單位及前端監控點共5級組成，4級為監控中心。部具有最高的管理權限，通過部設立的監控平臺，部能夠實現對全國港口監控圖像的統一調閱和管理。而通過在各省和地市設立的監控平臺，各省和地市能夠實現對自己轄區內的監控圖像進行統一管理和控制，能夠把自己轄區內的監控圖像調閱到監控中心進行大屏幕顯示和集中存儲。 　　 3.9集裝箱圖像遠程檢測

　　 通過網絡視頻聯網平臺的傳輸，可以把港口集裝箱檢測系統的實時的檢測視頻圖像傳輸調度到監控指揮中心，便于遠程對重點港口的監督和案件的偵破。

港口視頻監控

監控結果

　　 3.10智能分析功能

　　 對于重要的地點通過視頻視頻智能分析功能達到進行事前報警,事前預防的目的.其基本原理圖如下,通過建設的監控平臺把重要監控場所的圖像調度到監控中心智能分析系統,通過智能分析系統對前端的達到事前報警預防。

系統原理圖

　　 基本職能分析功能

　　 1.物體移動監測：監測用戶定義區域內的移動目標。可顯示場景中移動物體的移動軌跡。
　　 2.物體滯留監測：跟蹤滯留在固定位置超過用戶設定時間的車輛或其他目標。用于監測被遺棄的物體、違規停車等。
　　 3.突然出現監測：監測突然闖入用戶定義區域的任何目標。適用于室內場景和室外重點位置的監測。
　　 4.移動路徑監測：監測從一個區域進入另一個區域的移動物體。用于監測車輛違章轉向、掉頭或其他違規越境行為。
　　 5.移走物體監測：監控目標物被移走或替代。用于貴重物品的防盜。
　　 6.物體起動監測：監測場景目標開始移動。用于車輛防盜，貴重設備或展品防盜等。
　　 7.定向移動監測：監測行進方向錯誤的車輛或朝禁區邊界移動的入侵者。
　　 8.移動速度監測：監測場景中物體的移動速度。用于監測車輛超速等。
　　 9.目標徘徊監測：監測場景中目標徘徊逗留的時間。用于監測敏感場所的可疑行跡。

􀂄室外設備區的防護

　　 對安放主變壓器、避雷器群、斷路器、接地刀閘等室外設備的區域設置周界防護，禁止未經允許的人員靠近這些區域，以免發生危險。　

室外設備的防護

非法目標入侵報警

　　 對視頻畫面設置禁止區域，并應用“物體移動監測”。若有非法目標進入此禁止區域， 系統立即顯示出目標的輪廓，及行跡。保安人員應迅速對此事件進行處理，及時防止危險發生。

　　非法目標侵入報警

　　 破壞設備報警

　　 對視頻畫面中電氣設備進行重點保護，應用“物體起動監測”和“物體滯留監測” 及時發現對設備的破壞盜竊行為，并預防設備周圍出現不明遺留物

　　 3.11應急指揮功能

　　 ·需求分析

　　 1、在突發事件現場或其他重要場合，攝像員的實時圖像、現場聲音可以通過無線通信的方式傳送到一定距離外的指揮車；指揮車一方面可以實時監控現場影音，另一方面再通過無線信道將影音傳送到上級指揮中心或臨時指揮中心。
　　 2、根據突發事件現場業務中圖像的分析、存儲等應用需要，現場圖像傳輸應具備高質量：圖像的數字編解碼應達到720*576或720*468分辨；無線信道速率應大于4Mbps；圖像傳輸延時應小于3幀/秒。
　　 3、突發事件現場或其他重要場合所發生的環境復雜，在城區建筑物群中阻擋嚴重，無法或很難找到“通視”的路由，所以從拍攝的現場到指揮車，指揮車到上級/臨時指揮中心的無線圖像傳輸必須具備“繞射”“穿透”的效果，應可以采用全向發、全向收模式，才能滿足特殊業務靈活、機動、便捷、快速的應用要求。
　　 4、攝像員一端的無線圖像發射設備應體積小、重量輕，可直接掛扣在攝像機上或背負使用，采用全向發射天線，功率不超過500mw，通視環境下傳輸距離不小于3公里，阻擋環境下傳輸300-800米；指揮車一端的無線圖像發射設備應便于車輛安裝，適應裝車條件下使用，采用全向發射天線，功率2-5w，通視環境下傳輸距離不小于20公里，阻擋環境下傳輸500米-15公里。
　　 5、在臨時指揮中心的無線圖像接收端，因其地理位置不確定，所以接收端設備必須便于安裝、架設；具備“一發多收”的能力。
　　 6、攝像員可與指揮車進行全雙工或半雙工通話，接收現場指揮。

　　 ·技術體制分析及設備選型建議

　　 1、技術體制選型分析

　　 目前，無線圖像傳輸的技術體制可大致分為：模擬傳輸、數字/網絡電臺、GSM/GPRS、CDMA、數字微波、擴頻微波、無線網、COFDM（正交頻分復用）等。應該說各種體制均有自身的優勢。大體上：
　　 模擬傳輸為淘汰的技術，其優勢是價格低廉，但其為單載波技術，僅僅在通視環境下應用，不能在阻擋環境中和移動中使用。
　　 數字/網絡電臺價格低，很多采用跳頻技術，但本質上為單載波調制；有效傳輸速率有限，一般在100-300Kbps，無法傳輸高質量圖像（大于2Mbps）。
　　 GSM/GPRS、CDMA為移動通信公網技術，很成熟，但傳輸速率有限，一般在100Kbps級，無法傳輸高質量圖像（大于2Mbps）；保密機制不健全，如建設專用網，其小區制覆蓋將意味著天價建設成本。
　　 數字微波、擴頻微波可以提供高速率鏈路，但均為單載波調制技術體制，僅僅在通視環境下應用，不能在阻擋環境中和移動中使用。

　　 無線網技術發展很快。802.11FHSS（跳頻調制）、802.11（b）DSSS（直序擴頻）可以提供約1-5Mbps凈速率，但因它們的單載波調制體制，僅僅在通視環境下應用，不能在阻擋環境中和移動中使用。802.11a（52載波）、802.11g在物理層采用了OFDM多載波調制，但載波數量較少，如802.11a為52個子載波，實際應用中對比802.11FHSS表現出少量的“繞射”能力；它們一般應用于辦公室內無線局域網，用于室外需配置定向天線。

　　 COFDM（正交頻分復用）調制技術是最新的無線傳輸技術，它是真正的多載波技術，子載波數量達到1704載波（2K模式），甚至8K模式，同時也真正在實際使用中實現了“抗阻擋”、“非視距”、“動中通”的高速數據傳輸（2-20Mbps），表現出卓越的“繞射”、“穿透”性能。

　　 根據需求分析，港口、刑偵、消防、電力、水利、礦山等業務中的無線圖像必須實現城區阻擋環境下的傳輸，這種城區阻擋環境復雜，包括了建筑物房間內—建筑物外、地下停車場—地上、不同樓層之間、跨越建筑物阻擋、跨越街區阻擋等不同形式的阻擋模式。第二，必須提供高質量圖像傳輸。第三，圖像發射端、接收端必須機動靈活，移動中也能可靠傳輸，可以采用全向收發天線，安裝便捷。

　　 通過對以上業務要求的分析，我們認為，僅有COFDM技術體制的設備能滿足突發事件圖像傳輸的需求。

圖像現場實時傳輸建議方案

　　圖像現場傳輸方案

　　 第四章聯網系統優勢和特點　　

　　 4.1減輕前端港口企業資金重復建設壓力；最大限度的重復利用資源

　　 4.2節省投資，便于信息共享-數字化，網絡化

　　 基于TCP/IP并且采用中心監控管理平臺，媒體流轉發技術的數字聯網解決方案，符合視頻監控系統建設數字化，網絡化的技術發展方向，用戶的圖像資源可以方便的傳輸調度，滿足遠程指揮、檢查、督導等要求；

　　 4.3系統穩定可靠-嵌入式和硬件結構設計

　　 整個系統的核心監控平臺采用嵌入式操作系統和硬件結構設計，免受網絡惡意攻擊和病毒干擾，比采用windows結構設計的軟件監控平臺方案具有穩定可靠的優勢；并且系統設備集成度高，結構簡單清晰。

　　 4.4統一管理，集中調度

　　 監控平臺支持統一管理方式，無需直接管理多個數字硬盤錄像機或者前端網絡視頻服務器，大大簡化了管理，提高效率，使用戶對整個系統設備，圖像資源權限的管理和規劃成為可能。

　　 4.5分級存儲，集中檢索

　　 監控平臺支持前端存儲，集中存儲和分級存儲等多種存儲方案，支持IPSAN，SCSI和FCSCSI等多種存儲技術，容量擴展方便，用戶可以根據自身實際情況進行存儲設備的選擇；

　　 4.6支持突發事件大量并發點播-流媒體轉發技術

　　 系統具有流媒體轉發功能，支持大量并發用戶同時查看某監控點圖像的功能，在多個用戶并發查看某監控點圖像時，從前端圖像采集點只上傳一路圖像，即只占用一路帶寬。

　　 4.7圖像質量清晰流暢-一次編解碼技術

　　 監控平臺采用先進的H.264/Mpeg4編解碼技術，流媒體轉發服務器不進行二次編解碼，任何點看到的解碼圖像均只進行了一次編解碼處理，圖像質量清晰，流暢。

　　 4.8系統擴展性好-支持多種組網方式

　　 系統支持單級組網，集群組網和級聯組網等多種組網方式，便于用戶系統的擴展。
　　 4.9系統結構設計開放，接口靈活，便于用戶定制化需求
　　 系統監控平臺支持多種應用擴展和接口：
　　 包括對各種報警信號的接入(溫度探測器，紅外探測器，煙桿探測器等);
　　 支持對門禁系統的互聯互通,可以通過平臺控制門禁系統;
　　 支持SCSI，FCSAN和IPSAN等多種存儲方式，便于針對于用戶不同的需求進行不同的選擇和擴展;
　　 支持主流的嵌入式DVR設備,可以保護用戶的投資和便于未來系統擴展;
　　 支持專業的電子地圖和簡單的電子位圖功能,滿足用戶對GIS的需求;
　　 支持對視頻會議數字對接的功能擴展,可以把監控應急圖像接入到H.323視頻會議系統中;
　　 支持和智能視頻分析的整合,以便進行人流統計,行為分析,周界防范等職能應用。