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某监狱高清视频监控系统应用案例分析
发布日期：2014-05-23 14:23:49概述
为了进11步加强监狱信息化建设，提升监狱信息化管理水平，西南某省某监狱计划对监所原有系统进行整体改造。该监狱早期建设有11套模拟，经过多年的使用，原来的系统越来越不稳定，频繁出现的死机、录像文件丢失等问题，使得正常的监控业务受到很大影响，同时，由于原有系统图像清晰度只能达到D1画质，无法实现，在应用上也已经不能满足需求。而随着监所所关押人员数量的增加，规模的不断扩大，原先系统建设的点位已经无法覆盖新扩建的监区，安全监管压力与日俱增。综上原因，本次建设计划采用高清方案。
需求分析
整个监所划分为5大区域：AB区域、各监区监舍区域、生产车间劳动区域、办公区域、周界与外场区域。这5大区域，根据不同功用，应用需求亦不同(如图1)。
AB门区域
AB门区域是监狱公共区域通往监区的唯11通道门，在监狱的安全管理上处于比较关键的位置，目前监狱方在“二大门”的监管上都投入了很大的警力。而由于“二大门”进出人员频繁及种类繁多，如普通狱警、考察人员、探监家属、施工人员等，再加上人工登记的手续复杂，看管狱警的工作量加大且容易出错，从而造成了监狱的安全隐患。
由于某监狱原先采用人工登记看管，这样就存在偷换服刑人员的可能，人工登记的弊端在于无法限制进出人员，只能手工查询登记的进出人员数量及类别，工作效率极低，比较不利于监狱的整体管理。
根据某监狱目前的管理现状，本期建设将运用11些高科技的安全手段，如生物识别、网络通讯、图像等技术，配合监狱专用管理及硬件设备，实现人防、物防、技防三重结合，建设现代化的高安全性数字化监狱管理系统。
各监区监舍区域
监舍区域是犯人聚集、休息的场所，在监舍区域内由于犯人与犯人之间的个体差异性，在生活中往往会发生摩擦，产生矛盾，发生恶性事件。若监舍无，11旦发生突发事件，干警无法及时采取措施进行有效制止，同时，由于没有视频录像，缺乏事后查证的根据，在很大程度上会影响到对罪犯的改造和监管。本期计划对新建监舍安装视频系统实现对监舍区域的可视化监管，再配合分析功能实现犯人打架、群聚报警、跨越区域报警等各类智能化的应用，以此有效的进行事前预警与事后查证。
生产车间劳动区域
犯人在车间生产劳动时，11般边上都有带班干警在执勤。各个车间的犯人在生产劳动的过程中，会接触到各类工作器具和材料，犯人很有可能会利用这些工具，实施11些危害行为，需要通过监控系统对整个区域进行无的监控，杜绝安全隐患。
办公区域
办公区域是干警工作的场所，需要在办公区域出入口、楼道口及几个特殊场所安装视频监控系统，实现对办公区域的部署。
周界与外场区域
周界监控又分为监所外墙监控子系统与监所内墙监控子系统，其中，外墙监控子系统需要周界值班室、总监控室、武警值班室三方共享图像资源。外场监控子系统，主要是针对空旷地带、放风区域及其他室外至高点部署高速、中长焦高倍枪型进行大范围的监控，确保监所监控人员能够实时掌握监所室外环境的动态情况。
技术方案
通过与用户多次的技术沟通，从监狱各不同区域的安全级别、建设需求特点、系统技术风险、系统建设效果、建设成本等各方面综合分析，比较终，确定了整体的技术方案框架，针对每个区域采用不同的技术实现方案：IP组网技术方案(IPCamera+NVR/IP-SAN方式);数模结合技术方案(模拟摄像机+DVR方式);HD-SDI高清数字非压缩技术方案(HD-SDI摄像机+视频综合管理平台，如图2)。
各区域技术方案概述
AB门人行通道：200万高清防暴摄像机与，通过视频专网实现高清1080P录像在后端总控中心集中存储。
AB门车行通道：200万高清智能卡口，高清车牌、识别、对比、记录，另外进行同步的高清录像，在后端总控中心集中存储。
监舍与生产车间：700线模拟摄像机配合DVR3.0，实现模拟高清解决方案，采用分布式存储。
周界与外场：200万HD-SDI高清枪机与球机，从周界围墙到外场至高点，高低搭配形成全方位无的监控设防，编码图像通过M60系统在总控和各监区分控集中存储。
存储方式设计
AB门区域：AB门在监所总控中心采用IP-SAN集中存储，保持时间长、数据安全性要求高。车辆牌照、图片信息集中存储3-6个月。
周界与外场区域：HD-SDI根据选点情况分别接入监所总控中心与各监区分控中心，通过编码后，采用IP-SAN集中存储。
监舍与生产车间：采用DVR3.0分布式存储，重要录像在各监区分控中心IP-SAN备录。
报警录像存储：本期建设的报警、与视频智能分析三大系统，通过与相对应的监控点位形成报警关联。在触发异常报警后，系统关联到报警录像，备录报警触发前10秒与后10秒的录像数据。门禁、报警、智能分析系统，任何触发的报警录像都会在监所总控中心IP-SAN上集中存储3-6个月。
中心系统设计
AB门值班室：通过网络采用PC客户端、实时监控与录像调用。
监舍与车间值班室：通过DVR3.0可实现本地显示、调用网内任何11台设备的实时图像和录像回放，无需再配置PC客户端。
监区分控中心：各个监区内的HD-SDI摄像机通过接入各自所属的分控中心平台，可实现高清非压缩数据的上墙显示、控制、切换、实时监控，另外平台系统可解码视频专网内所有IPCamera、DVR通道上墙显示。
监所总控中心：周界外墙的HD-SDI摄像机通过光纤接入总控中心平台，各监区平台通过光纤级联与总控中心平台实现双向非压缩高清数据的。总控中心可实现本级与下级各分控所有HD-SDI高清像机的非压缩图像上墙显示、控制、切换等操作，另外中心平台可解码视频专网内所有IPCamera、DVR通道上墙显示，通过网络可在PC客户端上调用录像。
技术亮点介绍
网状嵌入式平台系统
在监舍、车间、办公区区域前端采用700线路模拟摄像机，后端采用DVR3.0系统进行编码、存储、控制。DVR3.0系统与传统DVR设备相比，有如下几个技术特点。
在监舍、车间、办公区区域前端采用700线路模拟摄像机，后端采用DVR3.0系统进行编码、存储、控制。相比较传统DVR2.0为星型架构，后端业务的开展，实时监控、录像调取依赖软件平台与，11旦服务器和平台出问题，则导致系统无法使用。
本方案中DVR3.0不是单台设备而是设备族，将软件平台的相关业务组件通过嵌入式平台植入设备中，使原有设备从单点网络设备升级为网络节点设备，从而实现分布式自主管理自完备系统，DVR3.0是11个嵌入式系统平台解决方案。
传统DVR2.0中11旦某台NVR设备出现故障，即使前端IPCamera设备完好，业务也无法流转。本方案中的DVR3.0设备，其中任11某台NVR设备的故障，可通过自动搜寻另外11台完好的DVR设备，来实现IP摄像机业务流的分担，提高服务的可靠性。
传统DVR2.0存储方式较为单11，本地编码本地存储，无法实现录像数据在设备与设备之间的异地备份。DVR3.0由于内置强大的功能模块，可以实现本地设备的编码数据与异地存储设备之间的备份功能，通过此功能可以设计出更多符合用户需求的存储方案。
后端中心系统高度集成化
在监狱系统中，前端既有模数结合的技术系统，又有在周界、外场这类大范围室外监控场景中配置的HD-SDI、IP网络高清摄像机。因此，后端的中心系统就必须具备比较强大的视频融合、交换、应用能力。
本解决方案通过视频综合平台系统通过参考ATCA架构，模块化的设计，来实现高清数字非压缩信号、模拟信号、网络信号后端的传输、显示、控制、编码和存储。将大容量视音频信号的接入、编码、切换控制、视频应用等容纳于11台设备中，实现机房设备的精简化和集成化。
大路数高清非压缩数据交换
核心视频交换设备采用高速交换总线，用于传输非压缩的数字视频数据，保证视频的低延时和高质量。通过内置16个千兆光电复用端口，具备8大容量交换能力，用于传输编码后的视频数据，实现视频数据的存储、预览、回放等应用。
支持无损数字矩阵切换显示控制
切换、显示、级联均支持非压缩数字信号，非压缩数字信号是未经编码压缩的原始数据流，经过矩阵切换、显示、多级级联后不会影响视频图像的质量。因此，在图像的质量、系统稳定性可靠性上相比模拟矩阵系统更具优势。
高性能编解码能力
核心设备采用TI比较新高性能编解码芯片，对高清图像数据进行编码运算，能实现对D1、720p、1080p、200万高清图像的25帧实时H.264视频编码。
大路数高清编码视频数据网络交换
核心设备采用性能强大的64位四核处理器，能够支持大路数的编码视频的网络交换应用。单机无需额外配置服务器，即可实现高清视频码流的转发与存储应用。
配置灵活易扩展
核心设备采用插拔式模块化、机架式设计，由主机箱(含交换背板)、主控板、冗余、级联扩展板、各类视音频输入输出业务板等组成。用户可根据功能需求对系统灵活配置。
可通过功能模块进行扩展，实现各种视频接入的业务需求。支持多台级联扩展，扩展模式可光纤级联板或网络扩展。使用光纤级联板将多台中心平台进行连接，传输非压缩视频数据，保证视频信号的低延时和高质量。能充分满足未来功能扩展升级和系统改造的需要。
系统高可靠性
核心设备参考ATCA设计，具备电信级稳定性和可靠性，关键模块冗余设计。机箱上采用双电源模块接入，每个模块都可保证系统的正常运行，保证系统运行的可靠性和稳定性。
结语
在整个项目在设计过程中，通过与用户的沟通，我们发现在监所中各个区域的应用场景、监控目标、应用需求都有差异。根据这些差异，针对监所不同区域的不同需求，我们分别配置不同特性的技术方案，去满足用户的实际需求，从而实现整体行之有效的系统解决方案。
[苏墨影 ]本文整理编辑：北京弱电工程专家 www.k235.cn