1、1.1 项目概述1.1.1 项目背景视频管理系统依托通信网络，整合图像信息资源，形成协调有序、反应快速、指挥畅通的应急指挥、通信体系，建设三级图像监控架构。通过集中管理、分散存储，实现关区图像信息的网络化和一体化，实现图像信息共享和实时查询，充分满足业务需求，如：音视频监控、调度指挥、信息显示等各个方面。视频管理系统的建设，通过将业务数据与监控视频相关联，可以强化监控管理，及时掌握监控区域的进出货物、人员、车流等情况，并将监控现场的视频图像和人、车、物流量状况及时传回监控中心，使监控中心可以根据上述数据判断现状，预测发展趋势，制定勤务方案，对现场实时进行引导和控制，从而达到提高能力，减少事故，
2、提高快速反应能力。此系统还可以通过有效的视频监控，及时发现监控地域发生的突发事件，各级领导可以通过传回的视频图像在监控中心或办公室内及时对上述事件实施调度指挥，并对各单位的执行情况及执行结果进行实时监督，及时调整方案。另外录像系统可对所监控的区域图像进行实时记录，对事后的事件处理提供必要的证据支持，从而起到有效监管的作用。1.1.2 项目需求基于现有网络环境以及各隶属单位现有视频平台，统一构建监控指挥中心集成平台。充分利用现有环境及投资，避免浪费，基础功能需求如下：1) 网络化 实时图像浏览 历史图像回放 摄像机控制（摄像机有云台且开放 SDK） 集成原有视频会议系统 集成现有监控系统2) 数
3、字化 视频文件检索 视频选择存储（根据需要有选择性的对视频流进行存储） 标准 API 接口（供其它程序或系统调用） 视频图像解码输出3) 智能化 视频质量诊断（对视频图像出现的模糊、偏色、增益失衡等摄像头故障进行报警） 业务数据与视频数据相融合 视频云计算 权限智能分配和管理（两级权限管理，和各隶属）1.1.3 系统建设目标本次视频管理系统建设采用先进的视频采集与传输技术、智能视频分析技术、统一通信技术，配置边缘融合显示系统，建设的视频监控、分析、指挥系统，实现业务监控指挥的集中化、网络化、数字化和智能化。1.1.4 设计原则视频管理系统总体结构设计和建设遵循“统一规划、统一规范、分布实施、注
4、重实效、安全可靠”的方针。同时，为了使系统可靠稳定地运行，适应特殊的使用环境的要求，并有效的降低系统造价，本系统设计该坚持以下原则：1) 先进性采用先进的概念、技术和方法，系统不但应反映当今的先进水平，而且具有发展潜力，保证在未来若干年内占主导地位。做到系统的总体设计有一定的超前性，系统的体系结构及其软硬件环境应采用国际上先进与主流的技术或产品。2) 实用性始终贯彻面向应用、注重实效的原则，紧紧围绕的功用特点与实际需要，从实用、经济与安全出发，以满足“管理信息化”这一特定使用功能，最大限度地满足现在规模和未来发展的需求，确保耐久实用。此外，系统具有良好的人机交互界面，以方便实际操作与使用。3)
5、 开放性满足国际上对开放式系统具有互操作性、可伸缩性和可移植性的要求，系统还应具备与外部网络互连的能力，以扩大信息源。4) 集成性与可扩展性充分考虑系统所涉及的各子系统的集成和信息共享，保证系统总体上的先进性与合理性，采用集中管理、分散控制的模式。总体结构应具有兼容性和可扩展性，既可以包容不同厂家类型的先进产品，又便于升级、换代，使系统可以随着科学技术的发展与进步，不断得到充实、完善、改进和提高。5) 安全性与可靠性充分保证系统高度的安全性、可靠性和稳定性。6) 标准化与模块化采用代表当今较新科技水平，具有标准化与模块的技术或产品，来设计系统，以满足系统的总体技术要求。7) 服务性与便利性适应
6、的需求，具备对各种信息进行收集、处理、存储、传输、检索，为的管理者提供有效的管理手段。8) 经济性在实现先进性和可靠性的前提下，达到较高的性能价格比以及经济的优化设计。1.1.5 系统设计依据1) 安防视频监控系统设计方面： 中华人民共和国公安部行业标准 （GA70-94） 视频安防监控系统技术要求 （GA/T367-2001） 民用闭路监视电视系统工程技术规范(GB50198-94) 工业电视系统工程设计规范 （GBJ115-87） 安全防范系统通用图形符号 （GA/T75-2000） 道路交通安全违法行为图像取证技术规范 （GA/T 8322009） 机动车号牌图像自动识别技术规范 （GA
7、/833-2009） 闯红灯自动记录系统通用技术条件GA/T496-2009 建筑及建筑群综合布线工程设计规范 （GB/T50311-2000 ） 公安部警用地理信息系统系列标准规范2) 视频监控图像质量方面： 电视视频通道测试方法 （GB3659-83） 彩色电视图像质量主观评价方法 （GB7401-1987 ）3) 视频系统网络设计方面： 信息技术开放系统互连网络层安全协议 （GB/T 17963） 计算机信息系统安全 （GA 216.11999） 计算机软件开发规范 （GB8566-88）4) 视频系统工程建设方面 安全防范工程程序与要求 （GA/T75-94） 安全防范工程技术规范(G
8、B 50348-2004) 电子计算机机房设计规范(GB50174-93） 建筑物防雷设计规范(GB50057-94) 建筑物电子信息系统防雷技术规范(GB50343-2004) 安全防范系统雷电浪涌防护技术要求(GA/T670-2006) 民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92)5) 视频系统工程验收方面： 公安交通电视监视系统验收规范 （GA/T509） 安全防范系统验收规则 （GA308/2001） 中国电气装置安装工程施工及验收规范 （GBJ232-90.92） 建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范 (GB/T50312-2000)1.2 系统详细设计方案1.2.1 系统整体功能说
9、明我司监控集中管理软件，为大型监控项目、项目升级改造等提供一个业界最大兼容性、高稳定性、扩展灵活、操作简单、功能强大、维护简单符合协议规范的管理系统，区别于一般单机软件，首先，在设备的兼容性上，我们做到业界最大兼容性，支持绝大部分主流厂商的硬件。在集中管理方面，对用户、组、权限进行集中管理，统一认证，将设备进行统一管理、逻辑划分，实现不同用户组使用不同的逻辑树结构视图，同时，将不同用户、组进行地域或逻辑结构划分，配置不同的地图，根据组不同，无须单独配置，直接自动下载地图使用。在报警及日志管理上，采用前端采集接受，统一上传到管理服务器，由 C/S 方式实现日志及报警查询，同时实时转发到信息交流/
10、共享平台，从而构成一个有机的，互动的协调的整体。我们使用流媒体技术，彻底解决两地低带宽的限制，解决前端设备单路并发流的限制。通过集中存储服务模块，解决前端无盘编码器的统一存储和管理。1.2.2 系统架构根据实际项目需求，整体的系统架构如下图：1.2.3 视频采集系统1.2.3.1 隶属视频资源隶属已建有视频管理系统，汇聚辖区内的前端监控视频图像，实现对辖区内的视频图像进行存储、监控、抓拍、紧急情况查看处理等。可通过对隶属视频管理系统的二次开发或增加流媒体服务器的方式，将之统一接入视频管理系统，实现总控中心与分控中心的协同控制。1.2.3.2 社会视频资源社会投资建设的视频信息资源经由公网（互联
11、网）传输，如直接接入多媒体专网，势必带来安全隐患。因此为保证网络安全性及视频质量，做如下方案设计：1) 通过安全设备隔离技术，设备网络边界防护。2) 将社会资源平台转发的视频流通过解码器，解码为模拟信号，此步可丢弃非视频数据，提高网络安全性。3) 生成的模拟信号无法远距离传输，因此再通过一台编码器重新编码为网络数字信号后，接入多媒体专网传输。1.2.4 多媒体专网1.2.4.1 概述在各种组网方式中，MPLS VPN 具有网络部署灵活简便、一次性投资较小、管理和维护成本低的优势。MPLS VPN 组网能以较低的价格充分利用路由器的快速转发能力和巨大的传输带宽，满足用户较高带宽的应用要求，如视频
12、、话音与数据的一体化传输。因此 MPLS VPN 特别适合那些对安全和 QoS 有特殊要求的在中高速率（2M 以上）专网组建。由于MPLS VPN 组网可以实现用户专网的物理隔离且 QoS 保证较好，因此特别适合金融机构、党政机关企事业等对安全性要求较高且有高带宽需求的专网组建。与其它网络架构相比，MPLSVPN 网络具有以下特点：1) 多个业务系统的数据只由一张骨干网络承载，网络结构更加清晰，维护简单。2) 安全措施部署简单，业务系统可以进行更加安全的隔离和可控的互访。3) 网络扩展性好，当增加新业务系统时不需要建设新的网络，只需增加一个 VPN 即可；不需要针对某个业务系统单独扩容网络带宽
13、，只有当骨干网络平台总带宽不足时才考虑进行扩容。4) 各业务系统统计复用骨干网总带宽，也可以根据各业务系统实际的流量分配带宽，从而合理地使用网络资源，网络资源利用率高。1.2.4.2 网络架构建立一个统一的 MPLS 骨干网络来承载所有内部业务，不同的业务系统通过划分 VPN来实现互访与隔离。管理网 管理网运行网多媒体专网运行网多媒体专网1.2.5 媒体专网安全防护防火墙技术是重要的网络安全技术，是确保安全的一道坚固的屏障，其主要作用是在网络入口处检查网络通讯数据，根据网络管理员的设定的安全规则，在保护内部网络安全的前提下，保障内外网络的正常通信。所有来自外部网络的访问请求都有通过防火墙的检查
14、，内部网络的安全有了很大的提高，部署的防火墙功能如下：1) 首先定好各隶属视频系统内的合法主机，通过源地址过滤，拒绝非法 IP 地址，有效的避免网络上越权访问；2) 通过对各汇聚点防火墙制定访问策略，只允许已经定义的视频流量进入，其他未定的所有流量全部拒绝，从而保证拒绝非法流量于网络之外3) 同时，所有防火墙可以全面监视外部网络对内部网络的访问活动，并进行详细的记录，通过分析可以得出可疑的攻击行为；并形成日志。4) 防火墙可以只保留所需要的服务，将不需要的服务关闭，这样可以将系统受攻击的可能性降低到最低，使攻击者无机可乘；5) 合理优化防火墙上的长连接与半连接时间与数量参数，以降低攻击的可能性
15、。核心防火墙配置热备策略，以保证核心的高可用性。在核心防火墙上同时也需要做相应策略，允许合法视频和管理流量通过。其他所有流量全部拒绝。1.2.6 中心管理系统视频监控系统的中心管理系统由中心管理服务器、流媒体转发服务器、认证管理服务器、存储服务器、存储设备以及监控客户端组成。根据摄像机数量以及转发的要求配置中心管理服务器、并支持双机热备，支持以流媒体的方式提供对视频的直播及转分发服务。对视频检索即时回放提供后台支持，并提供录像的持久化保存及回放支持。系统架构设计上，具备应对大容量流媒体业务的多种可靠性机制。兼容及管理主流 DVR 厂家设备，纳入系统统一管理。具备对海量存储单元的合理使用机制，减
16、少故障率及能耗。1.2.6.1 中心管理服务器的主要功能管理服务管理服务是系统的控制中心，保障系统中所有设备、各种资源安全有效地运行与共享，包括应用管理、设备管理、服务器间连接与切换、用户管理、日志管理、心跳管理、客户端在线管理等。目录服务系统支持多目录、多中心服务，轻松实现海量设备的管理、支持多中心数据同步和相互备份，保障了数据的完整性。相应的实时性和系统的稳定性，避免了信息孤立和垃圾信息产生。1.2.6.2 流媒体服务器流媒体服务器支持集群工作模式，集群中任何一台故障时，均能够由冗余服务器自动接管，在本次设计中，1 台服务器配备 1 台热备机器。流媒体存储转发服务器主要功能:转发服务系统采
17、用的分布式多转发中心架构，最大限度地分摊网络负担，避免网络瓶颈和拥塞。配合中继（Relay）转发模式，支持应用层路由优化，限制无效网络流量的产生。存储服务支持 DAS、NAS、SAN 存储设备。系统采用的分布式存储模式，降低存储成本和存储风险，同时支持音视频数据和行业数据的关联存储和检索。1.2.6.3 服务器的体系架构要求1.2.6.4 客户端的架构要求1.2.7 时钟同步系统1.2.7.1 系统概述视频监控网络由一级平台、隶属二级平台、业务现场前端采集点等多个单元组成，网络内网络设备和服务器数目众多，无法保证所有设备时间同步，因为这些时钟每天会产生数秒、甚至数分钟的误差。经过长期运行，时间
18、差会越来越大，这种偏差在普通应用中影响不太大，但对视频监控却可能会引发意想不到的问题。在视频管理系统中，尤其是分布式的多级架构，OSD 信息、历史图像时间索引、回放检索等都要求系统具有准确一致的时钟信息。因此监控网络中的大量服务器和终端设备都需要进行时钟同步，而手工同步在精度上和工作量上显然不能满足需要，因此一个健壮可靠的监控系统必须配备完善的时钟同步机制，以使网络设备之间传递的信息能够在时间上保持高度一致。1.2.7.2 工作原理正常工作时，NTP 网络时间服务器通过网络接口提供 NTP 对时信号，所有网内设备可以将校时地址指向母钟，通过网络连接得到精确时间。可通过网络内任意一台计算机上运行
19、的网管及监控软件完成对时钟系统设备的监测管理。1.2.7.3 NTP 的通信模式NTP（Network Time Protocol）是用来在整个网络内发布精确时间的 TCP/IP 协议，其本身的传输基于 UDP，它可以使计算机对其服务器或时钟源进行同步，提供高精度的时间校正（LAN 上与标准间相差 110 毫秒，WAN 上几十毫秒） 。时钟同步服务器与其他设备的 NTP 访问以客户机和服务器方式进行通信。每次通信共计两个包。客户机发送一个请求数据包，服务器接收后回送一个应答数据包。两个数据包都带有时间戳。NTP 根据这两个数据包代的时间戳确定时间误差，并通过一系列算法来消除网络传输的不确定性的
20、影响。NTP 要求的资源开销和通信带宽很小。NTP 采用 UDP 协议，端口号设定为 123。UDP占用很小的网络带宽，在众多客户机和少许服务器通信时有利于避免拥塞。NTP 数据包的净长度在 V3 下为 64 个字节，V4 下为 72 个字节；在 IP 层分别为 76 和 84 个字节。时钟服务器和其他作为客户机的设备采取点对点的通讯方式，自动通信间隔将在指定的范围内变化（一般是 64 秒到 1024 秒） ，同步情况越好，间隔就越长。另外，也可以在客户机通过手动随时进行通讯。1.2.7.4 时钟同步系统设计时钟同步网络以分层主从结构模式运行，本项目中时钟同步服务器在时钟同步网络系统中的最高层
21、，为所有的低层设备提供同步信息。时钟同步网络理论上根据其精确度和重要性一般分为从 015 的共 16 个级别。级别编码越低，精确度和重要性越高。时间的分配自级别编码小的层次向较大的层次进行，即由第 0 级向第 15 级分配渗透。1.2.7.5 时钟同步系统的架构该系统结构由两台时间服务器、交换机、网络和客户端组成，每台服务器配置 4 个物理隔离的 NTP 网口，分别同步多个子网。两台时间服务器互为热备，时间服务器 1 作为“主用”时间服务器，时间服务器 2 作为“备用”时间服务器。当“主用”时间服务器（时间服务器 1）的信号接收单元发生故障时，自动切换至“备用”时间服务器（时间服务器 2）的信
22、号接收单元接收到的时间基准信号，从而保证系统的可靠性。当“主用”时间服务器（时间服务器 1）的信号接收单元恢复正常后，该时间服务器自动切换回正常工作状态。当时间服务器都接收不到两路外部时间基准信号时，切换到内部授时，保持一定的走时准确度；当外部时间基准信号接收恢复时，自动切换回接收外部时间基准信号的工作状态。1.2.8 视频诊断系统1.2.8.1 系统概述随着视频监控网络的建设，监控系统的规模越来越大。大量监控摄像头的部署极大提升了业务能力。但另一方面，面对成千上万摄像头，监控系统也面临着日益增大的运行维护压力。视频画面携带着监控系统的最核心信息。无论是现场的实时监看，或者案发后的录像回放，摄
23、像头故障或画面质量下降会对监控系统的正常工作和有效信息利用造成严重影响。面对大量的摄像头，如何及时而有效的发现故障、找到故障的原因，快速处理、对故障进行分析总结，是目前已有监控系统亟需解决的问题。目前已有质量检测与保障系统功能不完善。系统具备了基本的网络检测与视频丢失等检测功能，但检测项目不充分。为了保证画面质量，多数采用人工巡查的方式检测摄像头画面质量，工作量大，工作效率低。投入人力、时间、成本高，维护效率低。另一方面，系统管理功能不完善，提供信息不充分。视频质量诊断系统是一种智能化视频故障分析与预警系统，对视频图像出现的雪花、滚屏、模糊、偏色、画面冻结、增益失衡、云台失控、视频信号丢失等等
24、多种摄像头故障、视频信号干扰、视频质量下降进行准确分析、判断和报警。系统按照诊断预案自动对摄像头进行检测，并记录所有的检测结果。用户通过 Web 网页对系统运行情况进行监控，接收、处理报警，查询历史信息，并可根据摄像头所在区域、品牌、故障类型、故障严重程度等不同属性进行多种统计分析。利用视频质量诊断系统，能够有效预防因视频采集设备、视频传输等环节导致的图像质量问题及所带来的损失，并及时发现破坏监控系统的不法行为。在设备、传输发生问题后，可以迅速进行处理，保障监控系统有效运行。系统亦有利于帮助快速掌握前端设备运行情况，高效维护视频监控系统。1.2.8.2 系统结构设计系统采用“监控 诊断 维修”
25、的闭环应用设计。已有监控系统按照自身设计正常运行；诊断系统与监控系统建立数据传输通道，从监控系统中获取视频进行分析，并且不干扰监控系统的正常运行；对于诊断系统发现的问题，维护人员进行逐项处理修复，保障监控系统的完好性。系统采用分布式结构。从监控网络获取视频信号后，系统利用视频诊断服务器完成视频诊断功能，利用 Web 服务器完成用户交互，利用数据库服务器存储诊断结果和系统配置。依据用户网络状况和部署规模、需求，上述各个服务可以采用一台或多台服务器实现，可以集中部署在监控中心，或分布在各个分中心。视频诊断服务器将诊断结果通过 Web 服务器发送给用户，并在数据库服务器中记录有关信息。用户可以通过
26、Web 页面监控系统状态，进行信息查询、统计，设置诊断预案，维护设备信息，进行系统管理等各种操作。系统结构图1.2.8.3 模块设计系统模块框图系统采用高度模块化设计，对视频质量诊断分析过程、业务处理应用和系统管理进行功能划分，设计各个功能模块。系统包含用户交互层、业务逻辑层和视频数据源三层。用户交互层实现各种用户交互操作，包括用户登录、系统管理、摄像头管理、信息分析查询、视频诊断管理、故障处理等多个模块。业务逻辑层实现视频质量诊断，业务逻辑控制、视频数据接入、分析结果存储、Web 服务等功能，包括 Web 服务、中央控制、逻辑控制模块、视频质量诊断模块、视频切换模块、数据库等。视频数据源提供
27、用于进行视频质量诊断的视频数据。1.2.8.4 视频诊断检测项目系统利用先进的视频质量数值化计算技术，实现视频故障/异常诊断、故障/ 异常严重性评判。视频质量数值化计算技术示例如下。利用对图像特征的分析，系统对画面模糊程度进行测量，并给出测量分数。分数区间从 0 至 100。分值越小表示图像越模糊。反之分值越大表示图像质量越理想。分数 72 分数 62 分数 46视频故障的典型示例如下。对焦发生异常 增益过高或过低偏色 亮度过高噪声、偏色、刺状复合干扰 雪花干扰折叠带滚屏干扰 画面抖动1.2.8.5 系统应用1.2.8.5.1 信息导入项目 内容1.1 设备导入 将监控系统的设备列表导入视频质
28、量诊断系统，保持数据一致1.2 分组导入 将监控系统的设备分组信息导入视频质量诊断系统，保持数据一致1.3 设备信息 可以设置设备基本信息，包括设备名称、所属区域、设备位置（GPS信息）、设备类型、设备型号、设备序列号、供应商、供应商联系方式、生成厂家、设备配置信息、保修条款等1.2.8.5.2 用户权限管理项目 内容2.1 角色/用户创建修改创建/修改/删除一个新角色，并为该角色分配权限；创建/修改/删除一个新用户，并将该用户添加为某角色的成员。系统可以根据需要，灵活创建不同的角色，例如管理员、维护人员、管理人员等等。权限的管理包括对操作权限的管理、访问不同区域设备权限的管理等（即可以支持分
29、权分域管理）。1.2.8.5.3 任务管理项目 内容3.1 任务的创建 创建一个新任务，设置计划信息，检测项目信息以及需要检测的设备信息。可以根据区域、设备、时间、周期、巡检次数、检测项目、设备优先级等要素设置预案，系统依据预案自动巡检摄像头。可以手动选择某些摄像头，立即执行质量检测。可以开启/关闭某个任务。3.2 任务的修改与删除可以对任务进行修改、删除操作。3.3 任务的执行 任务可以按照预设条件自动激活执行，或者手动进行控制。运行中的任务可以暂停、取消。暂停的任务可以恢复运行。1.2.8.5.4 诊断标准管理项目 内容4.1 诊断标准创建/修改/删除系统可以创建/修改/删除诊断标准。系统
30、支持将诊断标准应用在某一组或某一个单独设备上。可以开启/关闭某个诊断标准。可以对诊断标准命名、进行注释。对于一个诊断标准，可以依据时间设置不同的诊断分数。1.2.8.5.5 设备状态查看与处理项目 内容5.1 设备状态查询 按照条件查询设备最新诊断状态。查询条件包括：设备名称、所属区域、设备编号、维护状态、诊断时间、诊断结果等。可以针对某一个检测项目进行结果查询。5.2 设备状态处理 可以对设备状态进行人工确认、二次检测、挂起/启用设备、调整诊断标准，关联标签。5.3 报表统计与输出结合各类信息，按照需求进行各类数据统计分析。支持折线图、条形图、柱形图、饼图、三维饼图、圆环图、分离型圆环图等不
31、同类型分析图表的绘制。支持提供季报、月报、周报、日报等不同报表。报表可以定期自动生成。可以导出为 Excel 格式文件。支持以设备名称、设备编号、所属区域、维护状态、标签名称、诊断结果为条件搜索到的诊断结果用 Excel 文件导出。导出文件中可包含摄像头拍摄画面的截图。可以根据需要加入不同分析维度，为系统发展与规划提供数据依据。1.2.8.5.6 结果查询与处理项目 内容6.1 诊断结果查询 按照条件查询历史诊断结果。查询条件包括：设备名称、所属区域、设备编号、任务名称、诊断时间、诊断结果等。可以针对某一个检测项目进行结果查询。6.2 诊断结果处理 可以对诊断结果进行人工确认、二次检测、调整诊
32、断标准，关联标签。6.3 输出 支持以设备名称、设备编号、所属区域、任务名称、诊断时间，诊断结果为条件搜索到的诊断结果用 Excel 文件导出。导出文件中可包含摄像头拍摄画面的截图。1.2.8.5.7 标签管理项目 内容7.1 标签创建/修改/删除系统可以创建/修改/删除标签。可以对标签命名、进行注释。7.2 标签的使用 可将属于同一种或多种属性的设备贴上相同标签，方便对设备进行归类、查询、跟踪、导出。如可创建标签：待修设备，我负责的设备，近期需要密切关注的设备等等。每个设备可以贴多个标签。7.3 标签的查询/导出结果可根据标签名称，查询、导出属于该标签的设备名称、设备编号、设备综合评分以及各
33、诊断项的诊断评分等。1.2.8.5.8 日志项目 内容8.1 用户操作日志 对用户操作进行日志记录，并可以进行查询、管理和导出。8.2 系统运行日志 对系统运行进行日志记录，并可以进行查询、管理和导出。1.2.8.5.9 系统管理项目 内容9.1 查看服务运行状态 查看当前运行的诊断服务数量和状态。查看当前将要进行诊断的设备数量。9.2 管理分析服务器 可以添加/暂停/删除诊断服务。9.3 查看系统资源 查看各个分析服务器的 CPU、内存、磁盘、网卡使用率。1.2.9 视频输出显示系统视频监控系统采用视频上墙推送系统，与解码主机的输出与大屏控制器相连，并通过大屏控制软件进行显示控制。因此视频矩
34、阵解码主机的输出与大屏控制器相连，通过大屏控制器将视频图像输出到大屏幕显示系统。包括虚拟矩阵解码主机与控制中心服务器。大屏幕显示系统的主要功能如下：画面轮询、报警显示、电子地图显示、支持三维键盘控制等。1.2.10 视频文件数据库应用程序标准接口本次视频管理系统建设采用数据库方式进行视频信息存储管理。与传统的 DVR 等设备存储相比，数据库管理方式取代了常规的文件管理方式，在视频文件数据库中可快速建立各种视频信息索引，实现视频快速定位与检索。数据库（Database）是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和存储，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和
35、易扩展性，并可为各种用户共享。数据库有很多种类型，从最简单的存储有各种数据的表格到能够进行海量数据存储的大型数据库系统都在各个方面得到了广泛的应用。1.2.10.1 数据库管理优点传统的视频监控系统通过 DVR 等设备存储视频文件，采用基于文件的管理方式。与数据文件管理方式相比较，数据库管理有许多优越性。这些优越性来自数据库特有的数据结构和数据存储方式。1.2.10.1.1 查询迅速、准确数据库系统能根据给定的条件自动地按一定途径以毫秒级速度进行扫描查找，可以在瞬间将符合要求的数据一一用表格或其他方式显示出来，还可以自动地打印出来或通过网络传输到指定地址，而且不会出现错误。1.2.10.1.2
36、 数据结构化且统一管理在数据库中，数据按逻辑结构组织起来，而按物理结构存放在磁盘介质中，并且由数据库管理系统统一管理，既考虑了数据本身的特点，也考虑了数据之间以及文件之间的联系，数据的查询、检索和处理很方便。而在传统的视频监控文件系统中，尽管记录内部存在某种结构，但视频记录之间没有联系，数据的查询、检索和处理十分烦琐、困难。实现数据的整体结构化管理，是数据库的主要特征之一，也是数据库系统与文件系统的本质区别。1.2.10.1.3 数据一致性高在文件系统中，为了满足一个应用对数据的需要，常常在不同地方重复存放同一个或同一组数据。这样一来，如果一个多处存放的数据出现错误，就必须同时修改几个地方，否
37、则将造成数据之间的不一致性。在数据库系统中，数据不仅可以面向某个局部应用而且可以面向整体应用，从而大大减少数据冗余，节约了存储空间，有效地避免了数据之间的不一致性。1.2.10.1.4 具有较高的数据独立性数据独立性是指用户应用程序与存储在数据库中数据的相互独立性。当应用程序调用数据库进行数据处理时，只涉及数据的逻辑结构，而不涉及其存储方式和物理结构。而当数据的物理存储方式和结构改变时，数据库管理系统将自动处理这种改变，而应用程序不必改变。数据独立性是数据库的重要特征和优点，它有利于在数据库结构修改时保持应用程序的稳定性，可以大大减少应用程序员的软件开发工作量。1.2.10.1.5 数据的共享
38、性好数据库的共享性包括系统内部共享性和外部共享性两种，这是数据库管理方式区别于文件管理方式的最本质的特征和优点。系统内部的共享性是指同一个(组)数据在一次处理中可以多次被调用的性能，而系统外部的共享性是指同一个(组)数据可以同时供多个用户调用。这两种共享性的原理是一致的，它使得多种作业、多种语言、多种用户可以相互覆盖地使用数据集合。内部共享性有效地降低了数据的冗余度，系统很容易进行维护和扩充，而且能够使应用程序的编写更加方便。系统外部共享性能够促进并实现信息社会化服务，可以充分发挥信息的价值。1.2.10.2 API 标准接口优势视频数据库可向外部提供标准 API 接口，外部设备可通过对此接口
39、调用获取视频资源。API 应用程序接口（API：application programming interface）是一组定义、程序及协议的集合，通过 API 接口实现计算机软件之间的相互通信。API 的一个主要功能是提供通用功能集。程序员通过使用 API 函数开发应用程序，从而可以避免编写无用程序，以减轻编程任务。API 同时也是一种中间件，为各种不同平台提供数据共享。视频数据库提供一组 API，供业务应用使用。业务应用根据自己的需求，填写相应的参数，通过调用 API 可以直接从视频数据库那里获得及时、最新的数据。这种方式有以下优点：1) 复杂的数据质量保证工作是在视频数据库处理。这也是最适
40、合保证数据质量的地方，在合适的地方做合适的事情，符合跨系统设计的规范，把风险降低到最小。2) 实现 Data On-Demand 的需求，无缝集成多个系统，及时、准确地获取最新数据。3) 业务应用无需额外配置人力、物力来保证系统的数据质量，只需专注于自身的业务实现即可。4) 业务应用和视频数据库是完全的松耦合方式集成，只要 API 接口不变，双方可以根据自身的业务需求变化而变化，而对对方不产生任何的影响。即时由于某些特定需求，需要更改 API 接口，也可以通过升级 API 接口版本，也不会对已有客户的系统产生任何影响。1.2.10.3 实现方式对于视频管理系统而言，视频文件的管理功能，包括视频
41、存储，视频和视频回放是最重要方面。因此视频数据库需满足如下要求：1) 视频设备的独立性和视频编解码格式的无关性：视频数据库必须有能力来管理各种视频数据，而与设备类型或视频编解码格式无关。为此我们需要一个统一的抽象模型来描述各种视频设备和各种视频文件格式。2) 大规模视频数据存储能力：视频数据库提供集中视频存储，即一个存储服务器可以存储多达多个录像机长时间所录制的视频数据，这需要一个有效的海量视频数据存储机制。3) 有效的视频数据的索引：为了从特定的视频数据库中快速查询用户所需的视频数据，我们需要一个快捷有效的视频索引的策略。基于上述要求，我们对视频文件数据库作如下设计：1) 视频文件数据库以分
42、布式数据库模式存放视频文件，文件的记录时间作为起始时间索引。采用索引优化，以防止索引结构在系统当机时遭到破坏，使数据可恢复，索引节点还可以实现自动删除以避免数据库不可控的增大。2) 视频文件表以双向链表的结构组织，便于用户向前或者向后查找，视频文件数据库还可支持事务操作以同步数据库状态。视频数据库是视频管理系统的重要组成部分，它的建立为实现网络化、数字化、智能化的用户需求提供坚实的底层基础。1.2.11 视频监控系统模块设计视频监控系统作为一个高效的视频监控系统，采用分层模块化设计，系统由以下层次与模块组成：设备控制模块该模块是系统的设备驱动层，整个系统通过该模块完成与编解码器的通信。应用层的
43、设备无关指令通过该模块翻译成设备相关指令，通过网络传输层，完成对设备的各种控制与交互。媒体控制模块该模块是整个视频监控系统的核心，用以完成对大容量媒体流以及透明数据的管理。媒体流包括两个方面的内容：一是实时的视音频流、一是文件流。数据管理包含两个方面的内容：存储和转发。通过一套高效和强壮的流处理机制完成存储和转发的统一资源调度，从而使得系统的处理能力得到极大的提高。连接管理模块连接管理接口是媒体控制接口的核心。每个连接由源和目的唯一标识。一个连接表示了一个数据传输通道。系统为每个连接创建专门的处理任务。连接相互独立，有效的避免了系统故障的扩散。每个连接可以附加一个存储请求和若干的转发请求。存储
44、和转发共享数据，独立运行。数据的共享可以节约网络带宽。数据的并行处理保障了系统的效率和强壮性。认证管理模块所有客户端和服务器的通信都要经过该模块的认证和处理。通过该接口，客户端和服务器可以完成各种控制信令的交互。客户端管理接口又可以细分为如下的几个模块： 权限管理：用户、角色和权限的管理 认证管理：身份的认证 呼叫管理：客户端各种请求的响应：包括连接的建立和删除，设备的参数请求等等服务器管理模块系统采用分布式多叉树服务器架构，以分担整个系统的网络和计算压力。服务器管理模块负责在各个服务器之间传递和同步服务器状态，协调各个服务器的工作上下文。系统诊断模块该模块是包括如下一些组成部分： 日志管理：
45、负责记录系统内发生的事件，并且在第一时间将要发布的日志发布到相应的客户端上。这样，可以减轻系统管理员对整个系统的维护工作量。 设备巡检：负责第一时间获得设备的各种状态，包括：网络是否正常、镜头是否正常、名称是否改变、配置是否改变等等。这些状态数据也需要同步传递到各个在线的客户端，保障应用视频图像的一致性。 客户端巡检：负责客户端状态的获取，包括客户端的登陆、退出和掉线。 服务器巡检：负责查询每个服务器是否在线。如果服务器掉线，系统会在第一时间给出提示，从而转入相应的故障处理模块。 服务器工作上下文诊断：用于诊断服务器各个模块是否正常，对于一些不正常的模块，系统负责恢复或者清除。 故障弱化：客户
46、端故障弱化，为了保障服务器的性能，对于已经掉线的客户端，服务器自动剔除并释放相应资源。服务器故障弱化，如果服务器出现故障，在故障修复好后，系统会自动修复与所有在线客户端的连接，让用户自动重新回到正常的工作环境。电子地图模块该模块支持多层电子地图，摄像机的位置信息能与电子地图相关联，可以通过多级电子地图中的各级地图，并可以通过点击电子地图上的负责某个区域的摄像机图标可以查看该区域的监控图像。视频索引模块该模块支持以视频源标识和时间点组合来检索摄像机的历史图像信息，检索结果以时间条的形式表示。系统只需要通过简单的时间条拖拽就可以完成检索时间的变更，从而检索和浏览到存储在 IPSAN 中的所有录像资
47、料，无需为视频检索输入和变更起始时间和终止时间。系统支持秒级场景定位和检索：通过输入时间点（精确到秒） ，从发起检索到得到该时间点所对应的场景图片所花费的时间小于 1 秒，没有明显的等待时间。报警主机模块该模块与选用的报警产品的开关量相连，可以通过视频系统的视频服务器开关量输入端口接入到视频管理系统中，从而实现发生报警时的视频系统联动，也可以通过报警平台软件系统完成针对各种报警主机的报警防区联动。1.2.12 系统特点1) 灵活的系统功能合理完善的应用服务软件功能模块便于快视频管理系统速和高效地进行系统部署和使用，便于针对用户定制符合不同需求的系统解决方案。视频管理系统管理中心能够支持从 10
48、0 路以下到 10000 路以上的监控规模，能实现系统容量的平滑升级，满足视频监控和业务的需要。2) 强大的机构管理和权限管理拥有统一的机构和用户权限管理，每一级机构的用户只要在自己所属的监控中心开设帐号、分配权限即可。跨区域的调用通过监控系统监控中心之间的互连注册来实现，可以设立级联权限（可细分为图像浏览、控制、语音、流量控制等权限） ，具有级联权限的用户可以实现跨区域的视频监控资源共享。3) 高效的信息采集和分发系统具有高效、灵活的图像采集、分发和传输能力。能够将图像实时传输到远程的监控中心进行监控和控制；同时，现场监控人员也可以在不占用网络带宽的情况下实现本地监控。通过在系统中部署流媒体
49、服务器，可有效节省视频服务器的接入带宽，在提高视频传输质量的同时，降低用户的线路投资。4) 可靠的信息存储和备份功能系统提供远程检索回放功能，用户不必到达监控现场即可远程查询指定监控点在指定时间段的监控录像，并进行回放。除图像信息意外，系统对前端监控设备及各级监控中心的巡检、报警、系统日志等信息予以存储并可在网络系统中依据授权进行访问。5) 完善的设备管理和状态监控系统能实现对设备的管理，包括对前端监控设备（如网络摄像机、DVR、DVS 和报警主机）和平台服务器（如流媒体服务器、报警服务器）等设备的运行状况和系统状态的实行实时，通过制定运行计划可保存设备历史运行记录，用户通过视频管理系统的系统统计信息即可全面了解系统的运行状况。6) 实时报警联动系统支持触动开关报警、移动侦测报警、各类感应器触发报警和 110 报警等多种报警联动触发方式；报警联动触发后，系统支持录像、短信、即时捕获现场画面、触发声光报警、触发远端的开关（如门禁、灯光等）和电子地图即时捕获并展现位置信息等联动处理方式。7) 丰富的扩展功能系统具有良好的外部扩展能力，接口标准化功能及智能检测自适应硬件系统功能，
