智慧港口:视频监控联网系统解决方案

   产品技术方案     2019-04-17     331    0    
核心提示:全国港口管理部门的行政体系架构总体上分为:部、各省级港口管理部门、地市级港口管理部门和各码头企业四级管理体系。其中部、各省级港口管理部门和各地市级港口管理部门现还没有建设监控系统,不能对前端码头企业监控进行统一管理和部署。而大部分码头企业单位都已经建有视频监控系统:分为模拟监控与数字监控两大类。
导读:全国港口管理部门的行政体系架构总体上分为:部、各省级港口管理部门、地市级港口管理部门和各码头企业四级管理体系。其中部、各省级港口管理部门和各地市级港口管理部门现还没有建设监控系统,不能对前端码头企业监控进行统一管理和部署。而大部分码头企业单位都已经建有视频监控系统:分为模拟监控与数字监控两大类。
 
第一章、用户需求分析
1.1项目背景
随着全球一体化进程的加快和国际经济活动的日趋频繁以及供应链管理思想的兴起,现代港口特别是大型枢纽港的地位越来越突出,港口码头的运作和管理逐渐与整个交通运输和仓储配送的大链条融合在一起。

作为开展现代物流服务的推进器与连接器,港口处于陆运和水运两大基本运输方式的联结点,现代客流、物流活动所要求的全过程、全方位系统跟踪管理已成为现代港口的主要服务内容,涉及到口岸功能,多式联运功能,监管进出境的运输工具、货物、行李物品、邮递物品和其他物品,征收关税和其他税、费,查缉走私,并编制海关统计和办理其他海关业务;货物集散、中转、仓储功能,货代和船代功能,集装箱CY和CFS功能,管理信息系统及EDI应用功能,生产、生活辅助服务功能等等。
 
按照港口数字化视频网系统的总体规划和设计要求,建立和完善港区各作业区域,锚地、航道、泊位、堆场、门卫、公安交通、环境监测等数字化视频监控系统。在码头各作业区域建立视频监控系统的基础上,为海关、港口公安局、海事局、边防等其他协作单位,提供监控点及相应的控制手段,与以上单位建立统一和共享的视频监控网络,逐步完成港口的数字化视频网建设。
 
为提高港口海关的工作效率,更好地实施“依法行政,为国把关,服务经济,促进发展”的方针,进一步满足社会经济发展与人们文明生活的高标准要求,创造一个安全、方便、快捷、高效的港口与营运环境。
 
1.2需求分析
全国港口管理部门的行政体系架构总体上分为:部、各省级港口管理部门、地市级港口管理部门和各码头企业四级管理体系。其中部、各省级港口管理部门和各地市级港口管理部门现还没有建设监控系统,不能对前端码头企业监控进行统一管理和部署。而大部分码头企业单位都已经建有视频监控系统:分为模拟监控与数字监控两大类。
 
1、采用传统的模拟矩阵+键盘控制器+显示设备+DVR的系统控制架构
2、DVR数字组网方式(嵌入式或PC式DVR)或DVS全数字组网方式
3、DVR或DVS的典型应用+局域网传输视频信号方式,形成多个DVR或DVS的视频信号汇集到一个总控室内统一管理的情况,其组网方式和第2种类似,但其应用的技术方式跟2中的港口码头采用的方式比较先进、新异,但是该架构融入统一平台的方式与第二项无太大区别。
 
1.3建设目标
系统建设完成之后,将由部监控中心、各省级港口管理监控中心、各地市港口管理监控中心、各码头企业单位及前端监控点共5级组成,4级为监控中心。部具有最高的管理权限,通过部设立的监控平台,部能够实现对全国港口监控图像的统一调阅和管理。而通过在各省和地市设立的监控平台,各省和地市能够实现对自己辖区内的监控图像进行统一管理和控制,能够把自己辖区内的监控图像调阅到监控中心进行大屏幕显示和集中存储。
 
第二章、联网系统结构设计
2.1总体构架
全国港口视频监控系统按纵向划分由部监控中心、各省级港口管理中心、各地市港口管理中心、各港口企业监控中心和前端接入点共5级结构组成。部具有最高的管理权限。各省和地市能够实现对自己辖区内的监控图像进行统一管理和控制。各港口企业单位监控中心和前端监控点为已建设系统,包含模拟监控与数字监控两种架构。各港口监控中心能够把前端监控图像传输到市局管理中心,并且能对自己辖区内的监控图像进行管理和控制。
 
2.2系统构成
视频监控系统主要由三个部分组成:港口现场设备、监控中心设备(部级,省级,市级和港口码头视频监控中心)、承载传输网络(主要由现有通信专网提供)等构成。视频监控中心主要实现信令控制、媒体交换、业务管理、用户管理、设备管理、网络管理、认证鉴权等方面的功能。监控中心由管理服务器、流媒体转发服务器、数字矩阵、磁盘阵列、电视墙显示设备、智能分析系统和应急指挥系统组成等组成。
 
管理服务器和数据库主要完成业务管理、用户管理、设备管理、网络管理、认证鉴权等方面的功能;流媒体转发服务器和磁盘阵列共同完成媒体信令控制、媒体调度、存储、分发等功能。
港口现场设备负责使用摄像机采集视频流、使用麦克风采集音频流、使用控制口采集报警信息、对摄像机云台镜头进行操作和存储本地图像信息等功能。
 
监控客户端软件负责将前端设备采集到的视频流、音频流、报警信息通过监控平台提交给监控用户,并根据监控用户要求操纵前端监控设备,如云台、镜头等。监控客户端可再细分为集中式监控客户端(如电视墙)、单监控客户端(如PC机上安装的客户端软件)。
 
第三章、联网系统功能要求
3.1概述
3.2管理功能
·全中文统一界面
系统具有统一的管理界面,可对下级监控系统、图像调度设备、存储设备、编码器、解码器等设备进行全方位统一的管理和控制功能;
·设备管理
支持设备管理功能,包括添加设备、配置设备、删除设备、管理设备等;支持设备分组管理,能够以树状结构方式进行设备组管理;
·用户管理
系统具备用户管理功能,包括添加用户、配置用户、删除用户、管理用户等;

·权限管理
系统具备权限管理功能,可对不同用户进行不同级别的授权,不同权限的用户可对不同的资源进行操作;支持多级权限管理,在多级级联的情况也可实现权限管理功能;当不同用户具有相同权限的时候,系统应能够对优先使用权进行设置和管理;
·日志管理
为了方便管理员维护和管理系统,系统具有日志管理功能,日志应能够详细跟踪用户的操作过程,发现管理员的误操作,并能准确定位图像调度时出现的网络问题;日志具有分类、分级功能,可根据不同类别和级别对日志进行查询;系统中存储的日志内容可在不需要时从系统中删除;

·校时功能
根据国家电台发布的北京时间,对监控中心系统、前端主机系统进行自动校时,确保录像时间准确。

3.3图像调度功能
·支持大量用户并发查看和点播
系统具有流媒体转发功能,支持大量并发用户同时查看某监控点图像的功能,在多个用户并发查看某监控点图像时,从前端图像采集点只上传一路图像,即只占用一路带宽;
·具有大规模图像接入能力
系统支持多级级联,以及对用户权限和媒体流的分级管理和统一调度,实现多级视频的实时监控和控制;单台设备不能满足时可进行系统集群来达到系统的扩容,并不增加系统的使用复杂度,具有统一的界面管理;

·按需传送,节省大量网络带宽
为了节省网络资源,系统具有严格的带宽管理机制,视频图像应按照按需传送的原 则在网络中进行传输,没有进行调度的监控图像不应占用网络资源。
·支持多种网络监控点接入方式
支持不同网络环境监控点的统一接入,前端监控图像可以以不同速率接入系统;

·支持云台PTZ控制功能
可以通过管理界面对远程控制摄像头云台,包括方向、焦距进行控制;

3.4图像存储功能
·前端存储为主,集中存储为辅
系统支持前端本地存储与集中存储相结合的分级存储模式。编码器河数字硬盘录像机等内置存储模块,大量监控资源在前端进行存储,对关键、重要地点的图像同时在监控中心进行存储,这样既在网络出现故障或拥塞等情况时,保证本地数据存储,避免有效数据丢失,又可以对重要监控资源进行双备份,同时也可以起到上级监督下级工作的作用。
 
·分布式存储,统一检索和点播
存储数据是分布在整个网络上的,为了方便进行图像文件检索,在监控中心数据库中具备统一的文件索引记录,索引内容包括前端存储数据的文件记录和监控中心存储数据的文件记录;通过管理中心WEB管理界面和视频监控客户端软件,能够对异地存储的图像资源实现输出回放,并将需要回放的图像显示在输出显示设备上;
 
·支持多种存储方式,使用灵活
从存储的触发条件上看,支持定时存储,报警存储和手动存储;从存储的地点分类,支持中心存储和本地存储等等。
 
·采用先进存储技术,稳定可靠
监控平台支持iSCSI/SCSI/FCSCSI/RAID5等多种存储技术,用户可以根据自己需求进行选择和扩展。RAID其是一种成熟、伸缩性好的存储解决方案,具有较高的性价比,应用非常普遍,可以适用于不同规模的图像信息接入管理平台;iSCSI/SCSI/FCSCSI都是大型的存储解决方案,容量大,扩展性好,性能优越,适用于大型图像信息管理平台。

3.5图像显示功能
支持各种多路AV输出显示
采用集群功能,支持大规模监控点图像功能
支持每幅画面的手动或自动轮巡,轮巡间隔可设置
显示支持多路画面任意拼接显示功能
VGA输出支持2,3,4,5+1,3+4,7+1,9,8+2,12+1,16等分屏模式

·支持多种报警探头接入
系统支持包括各种报警信息和探头的接入,包括温度探测器,红外探测器,烟杆探测器等;获取报警源发送过来的报警信息,根据监控中心报警设置,将报警信息分发给相应的系统、设备进行处理。报警源可以是连接于前端设备的报警器/报警子系统、监控设备的视频移动侦测输出或现有电话报警系统的联动输出。

·支持各种报警联动规则
视频编码器支持报警输入,放置在各个监控点的视频编码器接收到报警后,首先根据本地的摄像头报警联动设置对摄像头进行联动,同时把数字的报警信息上传到归属的监控中心,监控中心获取报警信息后可根据用户配置自动进行相应的报警联动处理;根据报警级别,向上级监控中心上传报警信息;自动调度显示相应的图像和声音;自动启动存储;可远程调整目标图像的云台转动、及摄像机的焦距等。

·详细的记录报警信息
当发生报警时,监控中心应记录报警的详细信息,如报警地址、报警所属组织、报警级别、报警类型、报警时间等。 

3.6音频通信
·双向对讲
监控中心可以实现和任意的前端编码器实现点对点的通话,即监控中心通过配备的远程视频监控客户端软件对需要下达指令的前端编码器发送声音指令,监控点前端编码器通过扬声器能够听到指挥中心的声音指令。
·广播喊话
监控中心可以实现对所有或者部分监控点的广播,即监控中心通过配备的远程视频监控客户端软件对全部或部分前端编码器发送声音指令,监控点前端编码器都可以通过扬声器能够听到指挥中心的声音指令。

3.7电子地图功能
·系统内置电子位图功能
支持电子位图功能,将监控点的地理坐标嵌入到电子地图中,当前端某一监控点出现报警时,监控指挥中就能自动地在电子地图中搜索到报警地点的精确位置,采取最快的应急措施,也可在电子地图中迅速定位监控点的位置,并执行调阅图像、远程控制的操作。
·支持与大型电子地图功能集成的接口

3.8集装箱图像远程检测
通过网络视频联网平台的传输,可以把港口集装箱检测系统的实时的检测视频图像传输调度到监控指挥中心,便于远程对重点港口的监督和案件的侦破。

3.9智能分析功能
对于重要的地点通过视频视频智能分析功能达到进行事前报警,事前预防的目的.其基本原理图如下,通过建设的监控平台把重要监控场所的图像调度到监控中心智能分析系统,通过智能分析系统对前端的达到事前报警预防。

基本职能分析功能
1.物体移动监测:监测用户定义区域内的移动目标。可显示场景中移动物体的移动轨迹。
2.可疑物体监测:跟踪滞留在固定位置超过用户设定时间的车辆或其他目标。用于监测被遗弃的物体、违规停车等。
3.突然出现监测:监测突然闯入用户定义区域的任何目标。适用于室内场景和室外重点位置的监测。
4.移动路径监测:监测从一个区域进入另一个区域的移动物体。用于监测车辆违章转向、掉头或其他违规越境行为。

5.遗失物体监测:监控目标物被移走或替代。用于贵重物品的防盗。
6.物体起动监测:监测场景目标开始移动。用于车辆防盗,贵重设备或展品防盗等。
7.定向移动监测:监测行进方向错误的车辆或朝禁区边界移动的入侵者。
8.场景变化监测:监测场景中防止摄像机被破坏,主要包括摄像机转向、遮罩、焦距改变。
9.单球自动追踪监测:监测场景中目标物体的移动,可以自动跟踪移动物体并锁定,用于无需人为操作即可自动追踪移动的物体。

室外设备区的防护
对安放主变压器、避雷器群、断路器、接地刀闸等室外设备的区域设置周界防护,禁止未经允许的人员靠近这些区域,以免发生危险。

非法目标入侵报警
对视频画面设置禁止区域,并应用“物体移动监测”。若有非法目标进入此禁止区域, 系统立即显示出目标的轮廓,及行迹。保安人员应迅速对此事件进行处理,及时防止危险发生。
非法目标侵入报警
破坏设备报警
对视频画面中电气设备进行重点保护,应用“物体起动监测”和“物体滞留监测” 及时发现对设备的破坏盗窃行为,并预防设备周围出现不明遗留物

3.10应急指挥功能
·需求分析
1、在突发事件现场或其他重要场合,摄像员的实时图像、现场声音可以通过无线通信的方式传送到一定距离外的指挥车;指挥车一方面可以实时监控现场影音,另一方面再通过无线信道将影音传送到上级指挥中心或临时指挥中心。
2、根据突发事件现场业务中图像的分析、存储等应用需要,现场图像传输应具备高质量:图像的数字编解码应达到720*576或720*468分辨;无线信道速率应大于4Mbps;图像传输延时应小于3帧/秒。

3、突发事件现场或其他重要场合所发生的环境复杂,在城区建筑物群中阻挡严重,无法或很难找到“通视”的路由,所以从拍摄的现场到指挥车,指挥车到上级/临时指挥中心的无线图像传输必须具备“绕射”“穿透”的效果,应可以采用全向发、全向收模式,才能满足特殊业务灵活、机动、便捷、快速的应用要求。
 
4、摄像员一端的无线图像发射设备应体积小、重量轻,可直接挂扣在摄像机上或背负使用,采用全向发射天线,功率不超过500mw,通视环境下传输距离不小于3公里,阻挡环境下传输300-800米;指挥车一端的无线图像发射设备应便于车辆安装,适应装车条件下使用,采用全向发射天线,功率2-5w,通视环境下传输距离不小于20公里,阻挡环境下传输500米-15公里。

5、在临时指挥中心的无线图像接收端,因其地理位置不确定,所以接收端设备必须便于安装、架设;具备“一发多收”的能力。
6、摄像员可与指挥车进行全双工或半双工通话,接收现场指挥。

技术体制选型分析
目前,无线图像传输的技术体制可大致分为:模拟传输、数字/网络电台、GSM/GPRS、CDMA、数字微波、扩频微波、无线网、COFDM(正交频分复用)等。应该说各种体制均有自身的优势。

大体上:
模拟传输为淘汰的技术,其优势是价格低廉,但其为单载波技术,仅仅在通视环境下应用,不能在阻挡环境中和移动中使用。
数字/网络电台价格低,很多采用跳频技术,但本质上为单载波调制;有效传输速率有限,一般在100-300Kbps,无法传输高质量图像(大于2Mbps)。
GSM/GPRS、CDMA为移动通信公网技术,很成熟,但传输速率有限,一般在100Kbps级,无法传输高质量图像(大于2Mbps);保密机制不健全,如建设专用网,其小区制覆盖将意味着天价建设成本。

数字微波、扩频微波可以提供高速率链路,但均为单载波调制技术体制,仅仅在通视环境下应用,不能在阻挡环境中和移动中使用。
无线网技术发展很快。802.11FHSS(跳频调制)、802.11(b)DSSS(直序扩频)可以提供约1-5Mbps净速率,但因它们的单载波调制体制,仅仅在通视环境下应用,不能在阻挡环境中和移动中使用。802.11a(52载波)、802.11g在物理层采用了OFDM多载波调制,但载波数量较少,如802.11a为52个子载波,实际应用中对比802.11FHSS表现出少量的“绕射”能力;它们一般应用于办公室内无线局域网,用于室外需配置定向天线。

COFDM(正交频分复用)调制技术是最新的无线传输技术,它是真正的多载波技术,子载波数量达到1704载波(2K模式),甚至8K模式,同时也真正在实际使用中实现了“抗阻挡”、“非视距”、“动中通”的高速数据传输(2-20Mbps),表现出卓越的“绕射”、“穿透”性能。
 
根据需求分析,港口、刑侦、消防、电力、水利、矿山等业务中的无线图像必须实现城区阻挡环境下的传输,这种城区阻挡环境复杂,包括了建筑物房间内—建筑物外、地下停车场—地上、不同楼层之间、跨越建筑物阻挡、跨越街区阻挡等不同形式的阻挡模式。第二,必须提供高质量图像传输。第三,图像发射端、接收端必须机动灵活,移动中也能可靠传输,可以采用全向收发天线,安装便捷。
 
通过对以上业务要求的分析,我们认为,仅有COFDM技术体制的设备能满足突发事件图像传输的需求。
 
第四章 系统结构图


第五章、联网系统优势和特点
5.1减轻前端港口企业资金重复建设压力;最大限度的重复利用资源
5.2节省投资,便于信息共享-数字化,网络化
基于TCP/IP并且采用中心监控管理平台,媒体流转发技术的数字联网解决方案,符合视频监控系统建设数字化,网络化的技术发展方向,用户的图像资源可以方便的传输调度,满足远程指挥、检查、督导等要求;
 
5.3系统稳定可靠-嵌入式和硬件结构设计
整个系统的核心监控平台采用嵌入式操作系统和硬件结构设计,免受网络恶意攻击和病毒干扰,比采用windows结构设计的软件监控平台方案具有稳定可靠的优势;并且系统设备集成度高,结构简单清晰。
 
5.4统一管理,集中调度
监控平台支持统一管理方式,无需直接管理多个数字硬盘录像机或者前端网络视频服务器,大大简化了管理,提高效率,使用户对整个系统设备,图像资源权限的管理和规划成为可能。
监控平台支持前端存储,集中存储和分级存储等多种存储方案,支持IPSAN,SCSI和FCSCSI等多种存储技术,容量扩展方便,用户可以根据自身实际情况进行存储设备的选择;

5.5支持突发事件大量并发点播-流媒体转发技术
系统具有流媒体转发功能,支持大量并发用户同时查看某监控点图像的功能,在多个用户并发查看某监控点图像时,从前端图像采集点只上传一路图像,即只占用一路带宽。

5.6图像质量清晰流畅-一次编解码技术
监控平台采用先进的H.264/Mpeg4编解码技术,流媒体转发服务器不进行二次编解码,任何点看到的解码图像均只进行了一次编解码处理,图像质量清晰,流畅。

5.7系统扩展性好-支持多种组网方式
系统支持单级组网,集群组网和级联组网等多种组网方式,便于用户系统的扩展。

5.8系统结构设计开放,接口灵活,便于用户定制化需求
系统监控平台支持多种应用扩展和接口:
包括对各种报警信号的接入(温度探测器,红外探测器,烟杆探测器等);
支持对门禁系统的互联互通,可以通过平台控制门禁系统;

支持SCSI,FCSAN和IPSAN等多种存储方式,便于针对于用户不同的需求进行不同的选择和扩展;
支持主流的嵌入式DVR设备,可以保护用户的投资和便于未来系统扩展;
支持专业的电子地图和简单的电子位图功能,满足用户对GIS的需求;

支持对视频会议数字对接的功能扩展,可以把, 监控应急图像接入到H.323视频会议系统中;
支持和智能视频分析的整合,以便进行人流统计,行为分析,周界防范等职能应用。

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本文标题: 智慧港口:视频监控联网系统解决方案

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