视频监控系统

“水上王冠”上的安保明珠

----东方体育中心安防系统解决方案介绍

项目概述

上海东方体育中心项目定位于能满足国际最高级别体育赛事标准要求的，多功能的，综合性水上体育竞技中心。同时，东方体育中心还将是上海体育训练的重要基地，市民体育健身，文化活动的重要场所。东方体育中心位于浦东新区黄浦江南延伸段济阳路168号。该地区位于黄浦江中游，西临黄浦江，北临川杨河，小黄浦从基地内穿过，具有鲜明的水景观优势与岸线利用优势。项目总占地面积33.23公顷，项目总建筑面积为15.28万平方米。其中包括综合体育馆、室内游泳池、室外跳水池、新闻中心4部分组成。

监控系统是大型场所的重要设备设施之一，通过视频监控系统对公共活动区域的整体防控，能够有效的防范各类闲杂人员的出入，并提供视频录像，为可能的时间查询和处置提供直接的依据，同时也是整体安全防控和管理上水平的有效手段之一。

需求分析

（一）用户需求

1、系统总体技术要求

1）本项目要求安全防范系统对整个东方体育中心园区及四个单体内部实施全覆盖监控，能及时掌握控制赛场内外各种可疑现象及突发事件的出现。

2）本系统要求采用数字架构。数字方式架构包括前端模拟摄像机、视频编解码设备、网络存储设备、系统管理平台及监视墙等部分构成。

3）系统要求具有统一、完整、先进、高可靠性、高安全性，严格执行国家标准的安全防范体系。

4）系统具有纵深防护的能力，具备防恐怖入侵、防盗窃、防抢劫、防破坏的功能，包含针对可能发生的紧急事件而制定的预案，具有对紧急事件进行有效处理的功能和发生事件后的“取证”功能。

5）室外线路应具有抗雷电措施和在自然环境条件下正常工作的能力，系统利用建筑物提供的接地端子进行综合接地，保证接地电阻≤1Ω。

6）系统应能手动切换或编程自动切换，对视频输入信号在指定的监视器上进行固定或时序显示，切换图像显示重建时间应能在可接受的范围内。

7）矩阵切换系统应具有系统信息存储功能，在供电中断或关机后，对所有编程信息和时间信息均应保持。

8）系统应具有与其他系统联动的接口。当其他系统向视频系统给出联动信号时，系统能按照预定工作模式，切换出相应部位的图像至指定监视器上，并能实现联动。

9）因系统故障而进行的系统重新启动不会导致数据丢失，并能够自动进入故障之前的运行状态，系统软件应具有加密狗保护电路、多级密码权限控制、系统事件自动记录等安全措施。

（二）管理部门需求

整个园区系统架构属于组合式安全防范系统（即分布式架构），系统采用中国现行标准PAL制式。

可以通过任一控制键盘，将任意一路前端视频输入信号切换到任意一路输出

的监视器上，并可编制各种时序切换程序。

通过对场内的重要部位包括各场馆中心出入口、赛场出入口、赛场马道、各主要通道、停车场、电梯口、电梯轿厢、场地等，安装前端摄像装置来对所有进入体育中心的人员及车辆进出情况实时观察。对贵宾通道、运动员通道、观众席、裁判席进行无盲区监视。对奖牌储存室、水处理间、配电间、食品加工场所等重要部位进行监视。将现场的监控情况传送到安保中心的监视屏上，使得安保中心工作人员能及时对整个体育中心主要区域实时监控，充分了解整个园区内的整体动态。

存储设备提供局域网连接端口，可方便与外部网络相互连接，在经授权的范围内，使得网络用户均能查阅监控区域的图像信号。同时也为公安监控中心提供实时的、可根据权限切换的高质量视频信号。

闭路电视监控系统与防盗报警系统实现联动，在联动范围内，任何一个报警联运触点（如红外线探测器，手动报警按钮、门磁报警）作出报警响应，在设防的情况下，一旦报警系统发出报警信号，闭路电视监控系统将与报警信号相对应的摄像机图像自动切换显示在主监视器上，以提醒安保中心值班人员注意。

控制中心的详情监视以手动切换及紧急自动切换方式显示。监视优先级：火灾→偷盗→违纪。

根据键盘选用不同的权限规定监视操作优先级：主控键盘→公安中心操作键盘→分控键盘；通过操作键盘任意切换所需画面。

根据设计院要求，整个系统设置1个总监控中心即消防安保监控中心，单体通过设置网络工作站的形式进行被授权管理控制。

针对模拟矩阵系统要求在各单体可考虑设置工作站，总控中心需要时能对各单体工作站进行实时图像调用，调用通道不少于8路。核心机房具有最高优先级控制权限、各场馆为次级优先级控制权限。

（三）组委会需求

满足赛事安保需求，监控存储时间30天，各出入口及观众席全覆盖监视。摄像机调阅方便快捷，可建立组调阅及轮切显示等方式。监控系统需具备告警功能，并有声音提示。满足市公安局、市国安局调阅需求。各类云台摄像机可分权限控制。

整体方案描述（一）系统组成

总体架构框架图

系统总体结构设计图

从上图可以看出，整个东方体育中心数字视频监控系统在结构上分为综合馆消控安保室、新闻服务中心、游泳馆、室外跳水池的两级结构组成。

游泳馆、室外跳水池、新闻服务中心各场馆均采用分步式管理、存储。故分别配置远程控制管理台实现对各管辖范围内图像的管理控制。综合馆消控安保室为整个监控系统的中心，根据权限的配置可实现中心对所有图像或部分图像的管理控制。

综合馆消控安保室为整个监控系统的中心，主要完成整个东方体育中心所有视频监控系统的视频图像管理，综合馆消控安保室通过部署中心视频管理服务器

VM8000、数据管理服务器DM8000分别完成对整个东方体育中心数字视频监控系统的管理、视频图像的分发和重要视频数字的存储功能。

（二）视频监控系统

1、前端摄像部分

整个场馆摄像机共1241台，其中

综合馆：

彩色半球摄像机200台，彩色固定摄像机214台，36倍日夜型一体化22台，电梯桥厢摄像机10台。

游泳馆：

彩色半球摄像机104台，彩色固定摄像机114台，36倍日夜型一体化23台，电梯桥厢摄像机4台。

室外跳水池：

彩色半球摄像机32台，彩色固定摄像机36台，36倍日夜型一体化6台，电梯桥厢摄像机1台。

新闻中心：

彩色半球摄像机124台，彩色固定摄像机34台，36倍日夜型一体化10台，电梯桥厢摄像机5台。

外总体及公共停车场：

彩色固定摄像机270台，36倍日夜型一体化32台。

2、传输部分

中间传输线路是指将前端设备的信号传输至园区控制设备的各类线路，这

部分的造价虽小，但关系到整个电视监控系统的图像质量和使用效果，因此要选择经济、合理的传输方式。

视频信号的传输：采用屏蔽铜线被覆率部不小于90%，中间无接点的专业视频电缆SYV75-5。系统具有较好的抗干扰性和匹配性，保证终端显示的清晰度和画面质量。

电源的传输：摄像机的电源及解码器的电源均采用二芯护套线RVV2×

1.0。

控制信号的传输：监控系统解码器的控制信号线采用带屏蔽的二芯护套线RVVP4×1.0。

3 、控制显示部分

视频管理系统

在综合馆消控安保室部署VM8000视频及DM8000数据管理服务器，VM8000视频管理系统完成整个系统中所有设备的认证、注册以及控制信令的下发功能；同时实现对各汇聚区图像的管理、授权、控制功能；同时VM8000视频及数据管理系统支持分级分域部署，通过监控中心的VM8000设备的部署完成整个系统中设备的管理、认证以及权限分配功能。

图像存储系统

DM8000数据管理服务器可以完成数据的管理功能，可通过综合馆消控安保室的DM8000完成综合馆消控安保室和游泳馆等各场馆的视频存储资源计划、资源分配、以及存储设备检查和存储数据的检索功能，同时在安全事件发生时，可完成综合馆消控安保室对重要视频图像的备份存储功能。

图像显示系统

综合馆消控安保室通过部署DC1001解码器和VC8000软件客户端实现对整个系统中所有图像资源的数字解码功能，综合馆消控安保室显示大屏可通过解码器自带的视频输出接口直接与监视墙进行连接；同时对于综合馆消控安保室工作人员或领导，在电脑上安装一套软件视频客户端VC8000实现实时浏览前端图像、检索历史重要数据、以及对前端摄像头进行PTZ控制以及编码器的设置功能，从而实现在综合馆消控安保室对前端图像源进行管理。

同时在新闻中心、游泳馆、室外跳水池分别设置区域工作站，各工作站更具实际需求部属相应的视频解码器，将各区域监控图像显示在各工作站监视大屏上。各工作站人员也可通过客户端调阅本区域监控图像。

系统整体业务流程说明

本次东方体育中心数字视频监控系统解决方案借鉴NGN(下一代通讯网络）架构，采用视频流控制和承载交换相分离的机制，可以高质量的实现各种监控业务，包括实时监控、视频信息存储及历史视频流回放等。其中VM视频管理服务器是整个系统的信令控制和管理核心，所有监控的控制流都由VM视频管理服务器处理。

数据管理服务器作为存储系统的管理核心，可以对分布式部属的IP SAN网络存储设备进行统一的存储资源管理，灵活实现各种应用；系统中的实时监视流则是通过IP网络进行以分布式的交换和处理。

本套系统基于组播播网的业务流处理机制－实时监视流与存储流分开处理，系统管理和业务流程如下所述:

1）实时视频流

实时流具有偶发性，并具备大收敛比，可通过IP网络组播部署实现实时图像流的分发功能支持大规模监控，减少传统方案的瓶颈和图像的延时。

2)、存储视频流

视频存储流采用文件方式直接写入存储中，充分发挥IP SAN存储的高效、可靠和可扩展性，解决大容量存储中间服务器的瓶颈问题。

3）点播回放流

视频管理客户端和解码器通过UDP单播访问EC编码器，引入相应监控场景的音视频流，从而实现实时查看不同监控场景的功能。

4）控制流

视频监控系统包含的管理服务器和软件有：数据管理服务器(DM)、视频管理服务器（VM）和视频管理客户端（VC），它们之间以及与系统终端设备之间的交互信息通过控制流交换。

（三）系统管理服务器设计

系统管理服务器是东方体育中心数字视频监控系统的核心部分，是利用计算机网络平台，汇接中心图像监控系统，将所需的视频、音频、数据以数字形式通过网络进行传输、存储和共享，并根据授权进行远程调阅、查询，实现互联、互通、互控、开放接口和多种应用的共享平台，为中心各级部门和领导决策、指挥调度、取证提供及时、可靠的监控图像信息。

针对整个数字视频监控系统的管理，本次配置视频管理服务器VM8000 2台和数据管理服务器DM8000 2台，采用双机提高系统的可靠性。

（四）网络视频编、解码器设计

●编码器设计

本方案中视频编码器必须采用高性能设备：使用采用嵌入式结构设计，稳定可靠；具备工业防护设计，符合监控系统部署要求；提供强大的图像编码能力，保障高质量的图像效果；支持标准的通信协议和视频编码方式。

针对东方体育中心数字视频监控系统实际需求，要求编码器支持MPEG4、H.264、编码方式，清晰度需达到D1（720*576），帧率为25帧。单个视频码流在D1@25帧时带宽占用约2Mbps，端到端传输时延小于300ms。采用EC2016-HC 作为前端视频编码器，共计116台。

●解码器设计

视频解码器DC1001-FF主要功能是从网络上获取视音频数据流，将数字信号转换还原为模拟信号，输出到监视器、电视墙、多媒体大屏幕、调音台、功放等模拟视音频设备。

视频解码器DC1001-FF作为后端的视频、音频信号输出设备，需要具备以下功能：自适应各种视音频编码方式；支持高码流视频解码能力；设备稳定可靠适合长时间运行；易管理，配置简单。为了便于给监控中心视频解码器供电，使用插框集中供电方式。根据需求共计20台DC1001-FF。

（五）网络存储设计

针对本次东方体育中心数字视频监控系统的图像存储设计，采用了集中式存储设计，逻辑集中管理的建设模式。在各汇聚机房设置19台VX1500，网络存储扩展磁盘柜44台NI0Z1DE1116进行图像存储。共计1T存储硬盘1024块。

系统特点

1、高清晰的图像质量

本监控方案采用最新的专业图像技术，可提供FULL D1(720×576)高清晰图像分辨率，支持H.264 MainProfile标准，编码带宽最高可达2M，尤其是在高动态图像监控场合，可以为用户提供广播级的高清图像质量。

2、专业可靠的海量存储

高可靠的数据存储设备：具备专业级的高可靠性，RAID 5技术（磁盘热备技术）确保重要数据不丢失。

高效的数据检索技术和数据管理：直接采用块方式进行视频数据的读写，保证写入、查询、读取等各种操作的高效，同时具备最佳的系统稳定性。

存储资源利用率高：可动态调解IP SAN存储资源，提高资源利用率，可实现存储空间的运营；存储空间可无限扩展，确保海量视频信息的真实还原。

数据存储管理上的安全保障：

基与 IP－SAN技术的NVR (Network Video Recorder)：可实现分布部署也可实现集中部署。同时可实现集中管理。

可以在监控系统中任意布置存储设备：在以较低的代价实现异地存储。实现内防内控。

通过专利技术提高安全性并且不损失性能的视频编码设备直接写入存储方案：

编码设备支持iSCSI协议，裸数据方式直接写入盘阵。

裸数据同时支持windows文件系统和LINUX文件系统读取，具备很好的兼容性。

管理服务器（DM）可通过特殊技术手段在数据写入过程中实施监控数据写入过程，可完成视频数据实施刷新，和存储装态实施监控。存储设备可以任意布置。特别是系统扩展，视频编码设备码率变化后对系统压力影响小。裸数据写入，系统资源开销少。

3、智能便利的管理维护

将IP网管及业务控制平台的技术应用至IP监控系统，彻底改变传统监控只能依靠人工进行系统管理和维护的局面，实现编解码、存储、网络传输和业务软件（服务器）四大平台的统一管理。支持分级分域的管理、灵活的用户权限管理、自动的设备批量配置、全网设备的统一拓扑视图、拓扑自动发现管理、全网设备状态管理、故障自动告警及定位管理和GIS地图功能。

对大量前端编码器管理：管理平台批量下发设备的配置；定期对设备配置进行巡检，必要时可自动纠正设备配置；新加入的设备自动通知管理平台对图像存储管理：实时监视所有网络存储IP SAN设备工作状态；动态分配存储空间；禁止非法篡改以保证数据安全；控制访问权限，日志保留所有访问记录确保图像隐私不被非法获取。

故障管理：故障发现并告警(告警灯、声音、Email、短信)，故障识别、定位、并且自动修复。

4、电信级的设备高可靠性

采用电信级器件和制造工艺，充分满足高风险等级场所的高可靠性监控需求。编码器产品针对室外恶劣环境使用设计，温度范围广，长时间工作范围-0～65 ℃。防雷等级达到了正负4KV，冲击电流3KA的通流量要求，静电达到了正负8KV的要求,平均无故障间隔时间（MTBF） > 500,000小时，指标远远高于一般厂商产品。支持醇酸树脂绝缘涂覆保护技术，达到防潮、防霉、防盐雾侵蚀的1级户外防护等级要求，提高产品的可靠性

5、国际标准的高契合

设备控制信令完全符合IETF SIP标准（会话初始协议），SIP协议是公安部《城市监控报警联网系统通用技术要求》推荐信令，可以方便的和其它多媒体系统互通。图像编码完全符合国际标准，包括H.264 BaseLine Profile和

H.264 MainProfile，图像格式标准化完全通过国际通行的第三方公司Tektronix测试仪器的严格测试。存储技术完全符合国际iSCSI标准，充分支持端到端的网络视频IP SAN存储。通过开放的API，业务生成和支持方式标准

化。各项标准技术的采用可以最大程度的保护用户的投资。

实施的难点及对策

1、网络拥堵

网络是整个平台运行的基础，客户端显示是否正常，存储是否正常和网络状态息息相关。因每个摄像机视频流为2M/S，因此网络的承载较重，在实施过程中，随着客户端的不断增加，分控室的显示客户端出现了图像卡，运动画面停顿，回放调阅不显示等情况。经过交换机抓包分析，出现了大量的组播包，使网络出现堵塞及丢包情况，为此将存储器，解码器，编码器，服务器及显示客户端重新设置VLAN，并在接入层交换机做了端口隔离，显示客户端从单播方式变更为组播方式。进过细致的调整，虽然网络流量较大，但各项功能均运行正常。

2、快速调阅

因摄像机数量多，在中心不能全部显示，根据管理单位及组委会安保部要求，对摄像机图像能快速调阅。如果只从摄像机列表中选择要花比较多的时间，并且要求对摄像机点位分别比较熟悉。为此我们从三方便来实现此要求。

1、建立电子地图。在地图中明确标识摄像机的安装位及摄像机标号，并对该

摄像机图标设置链接，点击该图标就能显示该摄像机图像。

2、建立组显示，先根据不同功能区域建立组，再将该区域摄像机放置于组

内，只要点击组就能快速显示该组内摄像机图像。组只要建立一次，可对组的使用进行权限分配，满足不同部门的调阅需求。

3、通过控制键盘快速切换，配置一套视频管理服务器，将摄像机的全局编

号，摄像机标号，摄像机名称及摄像机安装位都做好一一对应关系，如需调阅，通过检索快速指定该摄像机对应编号，在键盘中输入该编号即能快速显示该摄像机图像。

3、故障排除

该项目特点是场地大，设备数量多，设备种类多，在系统运行时怎样快速知道设备运行状态及发生故障点是必须解决的问题。针对这个情况，首先我们对摄像机前端与机房内的输出端作了一一对应的编号，其中包括线缆，线缆接入端口，网络端口及终端显示设备。其次建立系统告警平台，其中有温度过高、视频丢失报警、遮挡报警、运动检测告警、外部告警、设备离线等。根据告警信息，再查找对应关系表，就能迅速知道故障发生点，这样对及时了解系统运行状态，快速解决故障起到很好的保障作用。

实施效果

自项目建设并投入正式运行以来，我公司提供了优秀的技术支持保障服务，尤其针对第14届国际泳联世界锦标赛提供了专门的驻场服务，在配合重大保卫活动方面发挥了重要作用，有效保障了系统的正常运行。赛事其间，设备故障率0%，视频瞬间丢包率0%，平均丢包率0%。同时支持近130个客户端同时在线，客户端显示流畅清晰。合理分配云台摄像机控制权限，避免了云台控制冲突。该系统性能稳定，图像清晰流畅，运行状态良好，得到建设单位及赛事组委会一致好评。

此文章摘自《上海技防》（2011年8月刊）

作者：刘辉——上海金陵电子网络股份有限公司技术副总监郑虎山——上海金陵电子网络股份有限公司技术副总监

曾昊——上海金陵电子网络股份有限公司项目经理