视频监控在校园安防中的设计与实现

刘小勤

引言：本文首先根据当前现状，分析了校园监控的意义。然后简单介绍了视频监控的发展。通过一实例给出了校园视频监控系统的设计与实现。阐述了系统整体解决方案，设计了系统网络拓扑图，并详细介绍了系统功能。最后指出了系统运行中需注意的问题。

校园安全，是全社会共同关注的一个永恒的话题。频繁出现的校园安全事件，使得各界人士都意识到校园安防的重要性和迫切性。特别是中小学、幼儿园，由于学生年龄相对较小，防范意识和防范能力相对较弱，校园安全问题就显得尤为突出。因此，通过安防手段，强化校园安全，就成为教育部门的必然选择。

视频监控技术目前已发展到第三代。第一代是以VCR为代表的传统监控系统，第二代是以DVR为代表的数字监控系统，第三代则是以是NVR为核心，基于Web的远程网络视频监控系统。随着视频监控技术的发展，视频监控系统的建设趋于成熟，已广泛应用于各行各业。

通过建设覆盖太原市直属中小学、幼儿园的视频监控系统，采用数字化、网络化的综合管理平台软件，将视频监控，移动报警，电子地图，视频录像、代理转发等功能全部集成，全天候监控校园的主要活动场所，达到充分保障校园安全的目的。

一、概述

太原市直属学校视频监控系统是基于教育城域网进行传输的系统，通过将太原市直属80所学校以及一个考场的监控系统进行联网，实现教育局指挥中心可以随时监看学校的监控图像并且在学校触发报警按钮报警的情况下，在指挥中心大屏幕的电子地图上及时弹出告警信息及图像，同时可以实现指挥中心与每个学校进行语音双向对讲以便于及时沟通，了解现场情况。指挥平台还可以实现对学校（幼儿园）巡检指挥和考试集中指挥功能。

系统共安装87台红外智能高速球、871台50米红外一体摄像机、393台25米红外一体摄像机、41台半球摄像机、130台嵌入式硬盘录像机。

二、系统整体解决方案

系统总体设计采用分布式架构，将视频监控和报警系统结合，实现系统内报警与视频监控系统的联动，提高校内的安防水平和快速反应能力。系统模式：为学校监控中心、教育局指挥中心的二级构架。监控中心可实时调度所辖学校的监控图像。同时公安局110指挥中心与指挥平台实现对接，公安局也可以实时调度所辖学校的监控图像。传输网络：学校与指挥中心通过百兆教育城域网连接；各校内监控设备与前端点之间采用视频直连方式连接。指挥平台系统：监控指挥平台能够实现对整个学校监控系统的管理、控制、图像的切换、调用。指挥中心系统：实现学校的图像通过数字解码矩阵直接上墙显示。学校校园视频监控系统：由前端设备、信号传输和监控室三部分组成。前端采取图像集中编码的方法，按自成系统、独立管理（含控制、存储）的要求来构成。前端系统能独立完成安防系统的所有基本功能。监控室实现对监控系统统一管理和控制，并负责视频图像的存储记录以及双向对讲、报警功能。监控室建设在学校的安保室。主要由硬盘录像机、监视器、音箱、麦克风、报警按钮组成。学校的视频监控图像通过视频电缆或者光纤进行传输。主要由视频电缆、光纤、光端机组成。学校信息中心的教育城域网通过网线或者光纤与保安室的硬盘录像机进行连接，每个硬盘录像机分配1个教育城域网IP地址。

三、监控系统网络拓扑图

图一 监控系统网络拓扑图

四、平台软件功能介绍

该软件平台主要由综合管理单元、监控控制单元、流媒体单元、存储管理单元、认证管理单元、GIS单元、告警管理单元、Web服务单元、存储单元、网络单元、操作单元和显示单元等软硬件构成。实际功能单元可通过多台服务器，以服务器集群挂载方式实现功能叠加。

（一）软件综合性能

统一的视频监控管理平台，可在监控终端上浏览前端视频信号，通过统一界面控制所有的摄像机、硬盘录像机、视频服务器等设备；采用中間件组件复用技术，在J2EE三层体系结构基础上构建的面向业务的四层体系架构模式，可确保新需求的增加无需改变软件核心模块；采用B/S和C/S相结合的架构，支持SOA面向服务体系架构，WEB服务基于Web2.0技术和XML协议标准，便于被上层B/S架构业务系统集成；使用Oracle9.0的企业级数据库软件，采用数据库代理、数据库中间件等数据库访问技术，保证数据库系统安全可靠；支持SSL协议等加密方式进行传输，保证身份认证的安全性；通过中间件服务器访问数据库，保证数据库访问的安全性，有效防止DOS攻击；各服务模块可安装在通用服务器硬件设备，支持分布式部署方式，可以根据业务发展要求分批部署，灵活扩充；支持热备或互备方式，防止单点故障，提升系统可靠性；采用模块化开发技术，支持设备快速接入，任何插件的修改升级不影响已经完成的功能模块，保证系统稳定性。具备自动连接功能，当网络中断后再复通，管理平台中的所有设备能够自动连接到监控系统并正常工作；安全开放式兼容国内外主流品牌的数字图像设备，支持主流嵌入式硬盘录像机、视频服务器、网络摄像机等数字编解码设备以及磁盘阵列等集中存储设备；支持标清/高清、模拟/数字等多种模式的图像采集压缩、混合显示、报警联动、前端控制、存储回放、远程管理等；支持扩展GIS地图定位、移动终端接入、智能视频分析等功能，构建一套完善的综合管理应用平台。

（二）平台整体架构

视频综合管理平台遵循多层体系结构模型和多业务交换技术要求，分为接入层、处理层、接口层、业务层四个功能层面。平台系统总体架构如下图所示：

图二 视频综合管理平台架构图

视频综合管理平台是松耦合可伸缩的分布式平台，各个功能层面之间采用标准通用协议接口，实现了各功能层之间的分离和协议的开放，使业务应用独立于具体接入设备，可以根据用户需求特征灵活自定义配置业务单元模块，系统运行效率更高。第一层为业务层：是面向于用户实际操作的客户端，通过对安全管理具体业务流程的归纳汇总而生成的各种专业个性化应用模块工具，是具体业务最终应用的展现窗口。通过组织业务模块可以支持不同的应用，例如为公安机关社会治安管理工作中的接处警、案件侦破、动态监管、重点区域动态预警、重点和暂住人口监管等业务提供完整的处置流程和辅助工具，并可扩展用于交通指挥系统、城管执法系统等。第二层为接口层：将处理层进行多种应用接口的封装，包括WebService接口、SIP协议接口、HTTP访问接口和RTSP访问接口等，便于业务层进行应用集成和用户定制配置，支持第三方业务应用系统的二次开发。例如接入治安卡口系统、无线车载监控系统、三台合一系统、单兵作战系统以及办公协同系统，实现公安业务的融合应用。第三层为处理层：是整个系统平台的核心中枢，基于开放高效的中间件应用服务、智能检索引擎和系统管理工具，为业务层提供基础服务、管理策略和方法手段，同时按照所需服务来管理、组织和调度各类设备和信息资源。处理层涉及模块包括：前端动作控制、视频流转发、信息存储检索、数字矩阵切换、全网资源管理、GIS地图定位、系统运行保障、设备时钟同步等。

第四层是接入层：将各类安防硬件设备与信息资源进行归纳抽象，屏蔽掉不同类产品的控制差别，并接入到平台进行管理，用户可对系统中的设备及信息资源进行统一组织调度，无需关注其具体位置和形态。接入层涉及模块包括：流媒体接入、模拟矩阵接入、数字矩阵接入、报警设备接入、通讯设备接入等。

（三）平台功能介绍

1.视频显示。支持主流显示技术和显示接口，支持高清视频解码。支持实时显示、回放显示、报警视频显示、本地显示、远程显示、多点同时显示、固定显示、自动轮巡显示、手动切换显示，根据系统处理能力均衡显示。采用私有处理线程队列技术，在多路显示时减低线程切换的开销。增强的网络自适应能力，对设备、网络造成的帧率不稳定、数据包丢失等现象，进行智能修正。

2.实时视频控制。支持远程实时控制，支持快捷键切换显示视频，支持PC键盘，可通过键盘鼠标进行PTZ、切换视频的操作。配备专业键盘，可兼容专业键盘进行PTZ、切换视频的操作。可控制云台转速，通过拖动标志条，可调节云台转动速度。可进行预置位设置/调用、变焦控制，使用放大或缩小按钮，以达到所需的场景、调节光圈，调节微焦。可通过界面按钮控制前端摄像机的外罩雨刷。可同时选中整个视图中的录像启动或停止录像。可手动启动或停止轮巡。客户端可以随时在录像回放和实时视频直接切换。可实时显示抓图，便于取证。可进行录像回放控制，快速回放，慢速回放，单帧前进，单帧倒退，进度条定位回放，可随意通过鼠标拖拽时间轴，轻易实现不同速率的录像正放和倒放，回放过程可进行抓图。

3.报警类型。支持移动侦测报警、视频丢失报警、录像故障报警、设备I/O报警等，可通过第三方硬件设备的报警信息进行报警联动，可接收第三方软件系统的报警信息进行报警联动。

4.系统管理。精细完善的系统管理框架使海量设备管理更简单，更稳健的设备驱动管理机制，可接入大量基于网络连接的安防设备。能实现跨服务器对前端设备按照不同的物理区域或者不同的逻辑区域进行分组。通过健全的心跳侦测和冗余机制，保障系统的稳定工作。支持对系统配置的批量导出导入，可远程管理，快速恢复系统正常运行。数据可跨服务器共享，如设备列表、声音文件、视图、地图、用户权限、录像索引等。细致的用户权限集中管理真正实现安保系统和业务管理的联系性。通过角色对用户权限进行设定，每个角色的权限可细致到对每台设备的不同操作进行授权。允许多个不同角色的用户同时登录系统，各司其职，如保安有权查看实时画面和录像，IT人员可以配置系统和分配保安的權限，而系统管理原有权访问所有功能。

此外，还具有操作控制、设备管理、权限管理、业务联动、联动视频、实时视频检索、数据存储等功能。

五、结束语

本系统依托原有的教育城域网，采用成熟的视频监控技术，建成了覆盖太原市直属学校的视频监控系统，为校园安全提供了有力保证。系统设计接入80所学校，目前已接入76所、1300余个监控点，系统运行情况良好，需要注意的是，在系统运行过程中，出现部分学校网络设备参数被修改，部分学校的监控室搬迁、部分学校由于电压不稳造成设备损坏等情况，导致视频监控无法正常使用，应通过建立严格的运行维护制度，确保系统的顺利运行。

参考文献

[1]俞海英，叶晓寅.基于校园网络的全数字视频监控系统设计与实现[J].中小企业管理与科技，2010（11）：320，322.

（作者单位：中国联通太原市分公司系统集成及数据业务发展中心）