監控報警聯網系統設計方案書

目   錄

監控報警聯網系統設計方案書.................................................................................................. 1

1.背景    2

2.系統整體需求分析......................................................................................................... 3

2.1功能需求分析....................................................................................................... 3

2.2．城市監控方案的組成......................................................................................... 4

2.2.1 數據采集層－前端監控點.......................................................................... 5

2.2.2 數據交換處理層－監控中心...................................................................... 5

2.2.3 業務應用層－各級用戶............................................................................. 7

3. 多級監控平臺.............................................................................................................. 7

3．1基本組件............................................................................................................ 8

3.1.1網絡視頻編碼器（NVE）................................................................................ 8

3.1.2轉發流媒體服務器（ImagineWorld RVS）...................................................... 8

3.1.3 管理服務器 （ImagineWorldServer）................................................................. 9

3.1.4 用戶機（ImagineWorldClient）............................................................... 9

3.1.5多級體系構建示例.................................................................................... 10

3．2系統特色.......................................................................................................... 11

3.2.1核心技術.................................................................................................. 11

3.2.2視頻流模式.............................................................................................. 12

3.2.3 MPEG-4算法的實現優勢........................................................................... 13

3.2.4系統特點.................................................................................................. 14

3．3網絡視頻編碼器（NVE）...................................................................................... 16

3.3.1簡介......................................................................................................... 16

3.3.2功能......................................................................................................... 16

3.3.3技術參數.................................................................................................. 17

3．4  ImagineWorld監控平臺.................................................................................. 18

3.4.1簡介......................................................................................................... 18

3.4.2功能詳解.................................................................................................. 19

3．5  功能優勢....................................................................................................... 21

1.背景

中國目前正處于新中國成立以來zui突出的社會轉型期，社會穩定、公共安全面臨更多挑戰，人民的生活水平在不斷提高，可人們的安全感卻在不斷下降。刑事*行為不斷上升，罪犯的手段越來越現代化。經濟水平和科學技術的飛快發展帶來了整個社會生活水平的提高，與此相伴的是各種危害到社會安定的手段的進步，安全*也已經不再局限在原來的模式里，可謂*，其手段和方法的*性在某些方面來說動搖了現有的安全防范機制的地位，并且引導了安全防范手段的進步。安全工作越來越顯得重要。為了對付各種各樣的經濟刑事*，保護國家和人民群眾的生命財產的安全，保障在新技術形勢下的國防建設需求，保證各行各業和國家重點部門的正常運轉，采用高科技手段預防、制止*和國防現代化建設已成為安防領域里的共識。

　　八十年代末到九十年代中，隨著國外各種新型安保觀念的引入，各行各業及居民小區紛紛建立起了各自獨立的閉路電視監控系統或報警聯網系統，特別是在監獄、銀行、交通、電力、國防等國家重點部門，聯網報警網絡已基本形成，對預防和制止*，維護社會穩定起到了巨大作用。

然而，傳統的模擬視頻監控及報警聯網系統受到當時技術發展水平的局限，電視監控系統大多只能在現場進行監視，聯網報警網絡雖然能進行較遠距離的報警信息傳輸，但存在的傳輸的報警信息簡單，不能傳輸視頻圖像，無法及時準確的了解事發現場的狀況，報警事件確認困難，系統效率較低，無形中增大了安保人員的工作負擔。

將遠程圖像監控和報警聯網系統以及寬帶多媒體視頻服務體系有機的結合起來，做到既可進行遠距離的監控、圖像傳輸、聯網報警，又具備智能調控、方便的歷史資料查詢及大數據量保存的功能，且造價合理，能夠更加有效的預防、打擊*，將安全防范技術提高到一個新的水平，已成為當前技防工作發展的一個方向。隨著計算機的普及、應用，網絡通訊技術及圖像壓縮處理技術的快速發展，采用的計算機、通訊、圖像、編碼、解碼、存貯處理技術，通過網絡線路傳輸數碼圖像，可為實現聯網報警及遠程圖像監控提供可行且價格低廉的解決方案。

建設背景

目前城市基礎網絡建設方面已經取得很好的成績，充分利用現有的網絡設施資源結合*的無線寬帶技術，在此基礎上建設網絡視頻監控系統。同時，安全問題也給管理部門提出了更高的要求，城市的人員復雜、流動大，在有安全事故出現時，監控中心、遠程分控可及時掌握現場情況、監督服務品質和執法。在此背景下，我們*可以利用現有OA網絡和移動寬頻技術，建設一套適用于城市監控的遠程監控系統，對各個角落的安全情況隨時進行遠程監控，一旦出現情況，相關部門可以及時發現并掌握情況。

2.系統整體需求分析

首先，城市監控報警聯網系統一套覆蓋整個城市的大型聯網監控系統，隨著系統的不斷深入建設，未來，系統的監控點將數以千計、萬計，因此，對系統整體上有如下要求：

1）必須具有強大的接入能力，以實現大規模、大范圍的監控點覆蓋；

2）必須支持靈活的接入方式，以適應各個監控點網絡傳輸條件的差異性；

3）必須能夠整合已有的、分散的各個監控網絡，以保證zui大程度的利用現有資源，避免重復投資；

4）必須具有集中管控功能，以保證整個系統可控制、易管理。

其次，城市監控報警聯網系統需要完成各類應用的整合與調用，包括：

1）監控圖像的錄制、存儲與點播；

2）傳統報警系統的視頻化改造；

6）移動偵測等。

這就要求系統必須具備靈活的擴展能力和強大的整合能力。

第三，城市監控報警聯網系統需要結合分級、分層、分權的管理機制進行圖像資源的合理化調用，不同級別、不同層次的用戶對圖像資源的使用權限、優先次序是不同的。這就要求系統必須支持分層組網架構，且具有靈活的用戶管理能力。

第四，作為一個資源共享的平臺，城市監控報警聯網系統需要保證資源的保密性、運行的穩定性，因此系統必須具備可靠、強大的安全特性。

2.1功能需求分析

信息采集功能

前端監控系統應能夠采集視音頻信息、報警信息和巡檢信息等，并按照傳輸信息格式要求進行編碼和打包處理，使之成為能夠傳輸的數據包。

信息傳輸功能

控制信息、巡檢信息、報警信息和視頻信息等，按照工作流程在網絡系統各級傳輸。

權限管理功能

為保證城市監控報警聯網系統的正常運行，應對系統用戶進行分類，并綜合考慮各種因素制定合理的權限管理策略，實現對用戶訪問的控制。

信息存儲和備份功能

前端監控設備、各級監控中心，均應對巡檢、報警、視音頻、系統日志等信息予以存儲。機關的相應部門應按照規定的格式，存儲報警信息及與報警關聯的視音頻信息。存儲和備份的報警、巡檢等歷史數據信息，可在網絡系統中依據*進行訪問。

系統控制功能

依據*將網絡用戶發出的控制命令傳送到前端監控設備，實現監控中心及*用戶對前端任意一路監控圖像的調用和控制。

自動巡檢功能

具有系統定時自動巡檢和人工自動巡檢兩種方式。人工自動巡檢優先級別高于系統定時自動巡檢，定時自動巡檢功能和人工自動巡檢功能由報警與監控系統各級監控中心實施。要求巡檢結果和內容能夠按機關管理要求以統計報表形式上報備案。

報警信息處置

當發生報警時，前端報警與監控系統或專業報警監控服務中心應對報警信息進行復核。在確認報警后，按照要求及時向機關相應部門發送報警信息或現場圖像信息。

2.2．城市監控方案的組成

城市監控單位視頻監控管理系統是城市監控的一個延伸，其把社會治安監控從室外延伸到屬于公共服務場所的室內，屬于安全監控的典型應用。由于城市監控單位基站比較分散，因此有必要強化城市監控單位的安全管理措施。城市監控通過對城市監控單位實施隱蔽式遠程圖像監控管理，變被動式接警處理為主動式監管，不僅可以大大緩解管理中的種種的問題，對于發生在城市監控內的各種違法*行為起到一定的震懾作用，而且，必要情況下的圖像資料的錄像保存還可以作為*機關對于*認定和處理的有效依據。

主要體現在以下幾個方面：

1） 監控攝像機采集城市監控中各電站出入口實時狀況視頻信號，然后，通過城市監控單位接入專線匯集到城市監控單位行業管理辦公室，相關監控部門和人員通過專網或Internet遠程實時瀏覽視頻圖像；

2） 通過圖像監控系統，結合遠程監控管理員和附近值勤民警（巡警、當地派出所）的通力合作，力求避免誤出警、誤處理、誤操作；

3） 通過圖像監控報警聯動功能，起到對突發事件及時預警和及時處理的作用；

4） 通過圖像監控錄像回放功能，做到準確處理、證據執法、避免糾紛，提高科技化管理能力；

5） 配合其他系統（如其他網絡安全監控系統等）的工作，集中管理，分散處理。

城市監控報警聯網系統的建設是一個龐大復雜的系統工程，固定采用一種建設模式、單純地考慮一種建設方案和技術，在各種復雜的使用環境面前可能都不能*需求，因此綜合地考慮各種技術路線、有效地解決資源整合的問題、適當地選擇網絡平臺、充分地考慮建設方案的經濟性和投入產出比，是系統成功建設的關鍵。

數字化架構方案：

目前，安全防范系統正處在模擬與數字相并存并向數字系統轉軌時期。單純的模擬式安全防范系統存在直接聯網調用不方便、指標不高、維修量大的缺點，而數字化設備具有存儲方便、失真小、精度高、傳輸特性好、抗干擾性能強、有利于網絡化的集中控制與資源整合等優點。因此模擬的音視頻信號轉換成數字信號進行處理、傳輸和存儲是技術的發展趨勢。

但是在從前端攝像設備到遠程監控中心的接入，由于目前傳輸網絡平臺建設的千差萬別，數字IP網絡的QOS弱點、數字技術的壓縮損失等等種種原因，系統的具體實施中采用數字還是模擬傳輸方式會有不同的選擇。

在本方案中數字接入方式是指前端攝像設備的視頻和報警信號就近馬上轉換成MPEG的數字視頻壓縮信號，然后通過IP網絡傳輸到遠程監控中心，通過遠程監控中心（如基層所隊監控中心）的數字音視頻控制系統設備進行切換顯示和存儲。

數字接入方式存在的主要問題是高質量的音視頻壓縮信號對網絡的要求較高，在目前專網的建設狀況和ADSL的狀況而言，*的數字接入無法實現或不能滿足要求，且隨著監控點數量增多，網絡負荷增加，圖像有延時或不清晰，不能達到“實戰”要求。

模擬接入方式是指前端攝像設備的視頻和報警信號通過模擬或者數字光端機，接入遠程監控中心（如基層所隊監控中心）。在遠程監控中心可以采用三種方式處理被傳輸過來的模擬信號：

一、可以接入模擬音視頻切換設備（如矩陣）；

二、也可以通過網絡視頻編碼器、網絡視頻服務器，網絡DVR等數字音視頻設備將模擬信號轉換為數字信號；

三、還可以可以通過視頻分配器，同時接入模擬音視頻設備和數字音視頻設備，形成兩種信號并行互為備份的狀況。

模擬接入方式存在的主要問題是光纖敷設不方便，造價較高，尤其對于大城市，光纖資源非常緊張。

因此在項目實施中接入方式的選擇上，因地制宜，根據現場的實際情況選擇數字方式、模擬方式、模數混合方式是較為實際和經濟的。

整合資源：

城市監控報警聯網系統的重要特點是分布式，資源存儲的分布式、系統控制的集中與分布相結合，用戶的大范圍分布……因此網絡化與資源的整合對該系統來說是非常重要的。網絡化與資源整合的核心在于不同層次監控中心之間，同一層次的不同監控中心之間的視頻信號的上傳、檢索、調用等關系。由于各個低層監控中心一般就起到了分布式存儲的作用，因此不同監控中心之間的級聯和同級調用主要是關鍵視頻和報警信號。

從經濟實用考慮，視頻監控系統采用上層（如分局到派出所或分局到市局）數字為主、模擬為輔，下層（如派出所自身網絡、監控前端到派出所網絡）模擬為主、數字為輔的聯網方式比較科學，這也是目前全國大中城市普遍采用的模式。

2.2.1 監控對象

1） 各城市監控出入口，可觀察到城市監控出入人員信息的情況；

2） 城市監控單位內部，可觀察到城市監控單位內部的工作人員的工作情況和潛在**的藏匿情況；

3）結合城市監控的互連網監控系統，形成網上網下雙向管理。

2.2.2 組網

整個系統采用集中管理、分布監控的設計思路，全網采用3級組網架構，組網如圖：

2.2.3 組網說明

各前端監控點，即各城市監控點的模擬視頻監控信號經視頻服務器編碼壓縮成數字信號，鏈接到安裝在城市監控單位管理辦公室局域網上的視頻監控中心服務器上，并上傳到城市監控單位專網，其他城市監控單位內部相關監控部門與人員由城市監控單位管理辦公室監控系統管理員*，通過客戶端軟件，監控相關監控點。同時，其他相關部門或人員亦可經*，連接到Internet，通過客戶端軟件瀏覽監控相關監控點圖像。如果需要其他社會有關行業的視頻監控信號接入到城市監控單位管理辦公室，僅需在其他社會有關部門監控中心添加視頻服務器即可。

2.2.3.1系統總體架構

平安城市（城市監控報警聯網系統）是一個覆蓋整個城市的集成式、多功能、綜合性大型監控報警系統，業務范圍涵蓋治安、交管、消防、刑偵、內保等多個警種，包括圖像監控與報警系統（包括車載移動攝像終端系統）、重點要害部位監控與報警系統、居民小區技術防范系統、ＧＰＳ和ＣＡＳ機動車防盜防劫報警系統、道路交通監控和卡口系統、電子巡更管理系統等獨立而又互相協作的子系統，城市監控報警聯網系統不僅僅強調以上各個子系統的建設，也強調對以上系統和相關資源的整合與集成。雖然系統的組成非常復雜，但是從資源組合與整合的角度上可以分為四個組成部分：監控中心，傳輸網絡平臺，監控資源和用戶群。監控資源是信息的提供者，用戶群是信息的服務對象，監控中心是信息的管理者，是信息存儲與共享的平臺，傳輸網絡提供了各種信息（數字的和模擬的）的傳輸通道，連接了以上三個部分。

2.2.3.2 監控中心

監控中心可以分為分局監控中心和社會監控中心。

監控中心是指由部門管理和使用的，具有接處警能力的監控中心。它分布在各個業務部門中，如治安、交管、內保、消防等部門，這些業務部門已經建有大量的前端監控資源，監控中心是這些監控資源的存儲和共享平臺。

監控中心是監控報警聯網系統的核心部分，匯接各種監控資源，將所需的視頻、音頻、數據信息進行編碼和存儲，并根據*進行實時播放、檢索和瀏覽，是實現互聯、互通、互控和滿足實戰應用的共享平臺，為各級機關、業務部門和各級領導決策、指揮調度、取證提供及時、可靠的報警和監控信息。

監控中心采用分級設置，依據管理權限的不同可以分為一級、二級、三級監控中心，各個城市可以根據本地區的行政區劃、治安狀況、城市地域范圍、經濟發展狀況，合理選擇適合本城市的監控中心的分級架構，例如可以建設一個級別、兩個級別或者三個級別的監控中心。每一級的監控中心配有監控管理服務器，實現對本級監控中心客戶端和所轄下級監控中心的管理和*。

分局監控中心：

三級監控中心：一般是指由派出所設立的報警與視頻監控中心。派出所是監控報警聯網系統的基層單位，對所轄區域負有直接責任，是視頻監控資源整合共享、控制管理和應用的基礎和源頭。派出所在視頻監控方面的技術力量較薄弱，因此三級監控中心的系統應該簡單、方便、可靠。三級監控中心的監管服務器可以管理本轄區內前端設備和*客戶端，接受來自上級監控中心監管服務器的管理。

二級監控中心：一般是指由分（縣）局或者其他業務部門設立的報警與視頻監控中心。二級監控中心接收三級監控中心上傳的圖像，同時可以根據實際情況，擁有獨立的前端監控資源，二級監控中心對所轄的三級監控系統具有管理權限，并且可以將本地監控設備進行統一管理，同時也接受一級監控中心的管理，這些管理都是通過設在二級監控中心的監管服務器進行的。

一級監控中心：一般是指由市級局設立的報警與視頻監控中心。市局級監控中心的監控管理服務器在監控報警聯網系統中具備zui高的管理權限，各個分局（業務部門）和派出所的監控系統和前端監控資源都受到一級監控中心監管服務器的管理和控制。

社會監控中心：

社會監控中心是指社會其他單位建設和管理的監控中心。例如城市應急聯動指揮中心，重大社會活動（如重大慶典和重大紀念活動）的保安監控中心等。

2.2.3.2系統物理層次結構

傳統的監控系統從物理結構上可以分為圖像和報警信號采集、信號傳輸和中心控制與顯示三個部分。城市監控報警聯網系統從物理結構上也可以按照這種方式分析，但是城市監控報警聯網系統與傳統的中小規模、區域性的監控報警系統有明顯的區別。由于該系統的接入容量遠遠大于傳統的監控系統，涉及的控制功能要求更加網絡化，同時需要對接部門其它的系統如GIS、110指揮、接處警等等。因此在系統層次結構上城市監控報警聯網絡要更加復雜，涵蓋的內容更加豐富。系統結構圖如下：

2.2.4數據采集層－前端監控點

前端設備層包括所有放置在監控點位的設備，如攝像設備、控制解碼器、云臺、報警發生器、網絡視頻編碼器……等。它是整個系統的信號源，由它產生模擬的視頻信號，或者直接通過銅軸電纜或光纖傳輸，或者在現場直接轉換稱為MPEG4、H.264數字信號通過IP網絡進行傳輸。前端設備層可以是局自建的監控報警點位，也可以是社會上各個單位或者組織建設的監控報警點位資源，如社會小區的安全防范系統、重點企事業單位的監控報警系統、金融部門的監控報警系統等等。

監控管理層：

監控管理層管理所有的用戶、數據和控制信號，負責數據的切換、顯示、存儲和相關處理，發出用戶的控制命令，同時也負責用戶的認證和*。從硬件上它包括矩陣、網絡視頻服務器、數字式硬盤錄像機、數字視頻中心服務器、視頻解碼器、錄像服務器等，在軟件上它包括用戶的認證與*、視頻的切換、數字視頻的還原、模擬信號的壓縮與數字化等模塊。

需要強調的是，由于監控控制設備的多樣性，由于目前監控從模擬到數字的發展過程，主控系統的軟件并不是*統一的。然而城市監控報警聯網系統本身的特點，要求監控管理層的核心軟件能夠以網絡化的方式統一地管理所有設備，所有的控制過程、數據存儲和數據調用對用戶來說都是透明的，不管下面的設備是矩陣還是數字硬盤錄像機，不管是網絡視頻服務器還是錄像服務器。這個軟件控制平臺能夠跨越多種設備類型（數字與模擬）、跨越多種網絡平臺（局域與廣域）。

針對平安城市項目的這種要求，我們開發出了平安城市系統平臺軟件，它作為一個統一的集成管理平臺，能夠實現統一管理，集中管理與分布管理相結合的管理模式。

業務接口層:

城市監控報警聯網系統是平安城市系統工程中的一個重要組成部分，它不僅作為一個獨立系統發揮重要作用，同時為了實現部對社會治安“全面控制、重點防范、快速反應、打擊”的管理目標，它還必須與其它系統共享資源，統一協作：例如GIS地理信息系統和GPS定位服務、城市應急指揮聯動系統、110接處警系統等等。為了能夠與這些系統順利對接，我們需要為這些系統提供開放的開發接口。

2.2.5  數據交換處理層

該部分包括兩個部分，一個部分是從前端設備到控制顯示中心的數據傳輸，另一個部分是不同監控管理中心之間的數據傳輸。由于城市監控報警聯網系統的特點，它是一個分布式、多級控制的體系結構，因此傳輸網絡的作用正日益重要。

監控中心作為整個系統的核心樞紐，上聯各級監控管理指揮中心，下聯前端監控點，實現前端技防系統的整合。中心業務支撐平臺對前端技防設備進行管理；對所有遠程傳輸的音視頻報警信息集中存儲；采用流媒體技術為各級監控管理指揮中心提供服務；負責協調、管理系統間的數據交換；同時監控中心也作為數據冗災備份中心

同時，視頻管理應用系統平臺是整個網絡視頻監控的核心，對下連接前端各種網絡視頻編碼器并接入前端視頻畫面、接收并轉發前端的各種報警信號、轉發監控終端對前端的控制指令，對上接受輪切終端或監控終端的視頻調度命令、轉發視頻至相應終端，其自身又管理著系統的所有用戶信息、前端信息等。

整個軟件系統的工作流程如下:

實時監控視頻流傳輸流程:

前提：用戶已經通過系統身份認證

a.用戶發送視頻監控請求到目錄服務器

b.目錄服務器的權限管理系統檢查用戶的請求

c.如果用戶的請求合法，目錄服務器既可查詢能提供相應視頻的視頻管理服務器，并且同時向該服務器發送請求信息

d.視頻管理服務器收到服務請求后，直接將視頻信息傳送到請求該路視頻的用戶處

錄像文件傳輸流程:

前提：用戶已經通過系統身份認證

a.用戶發送視頻監控請求到目錄服務器

b.目錄服務器的權限管理系統檢查用戶的請求

c.如果用戶的請求合法，目錄服務器查詢能提供錄像文件的視頻管理服務器，并且同時向該服務器發送請求信息

d.視頻管理服務器收到請求后，從錄像存儲數據庫中查詢錄像機資料，如果該錄像資料存在，既可發送給請求用戶；如果該資料不存在，相應的會發送查詢無此錄像的信息給請求用戶

報警處理流程:

前提：前端網絡視頻編碼器已經通過系統身份認證，網絡視頻編碼器報警設置為“報警上傳中心”

a.網絡視頻編碼器將報警發送到視頻管理服務器

b.視頻管理服務器收到報警后，記錄到報警日志，如果有關聯視頻則開啟報警錄像

c.視頻管理服務器查詢有權限接收此報警信息的所有用戶，并將報警發送給這些用戶

手動前端狀態巡檢工作流程:

前提：用戶已經通過系統身份認證

a.用戶發送視頻監控請求到目錄服務器

b.目錄服務器的權限管理系統檢查用戶的請求

c.如果用戶的請求合法，目錄服務器查詢能夠巡檢前端設備的所有視頻管理服務器，并且同時向這些服務器發送巡檢請求信息

d.視頻管理服務器收到請求后，巡檢前端設備，發送巡檢報告給請求用戶

設施配套：

操作系統：Linux

數據服務器：Oracle  IBM  Sybase  PostgresSQL  MySQL 

Web服務器：Apache  OracleWebServer 

2.2.5 業務應用層－各級用戶

根據現實情況，建立監控管理分中心。通過*使用業務應用系統。

監控管理指揮中心可以根據需要對前端監控點進行遠程監控。具有前端技防設備自動巡檢，報警信號和現場圖像的聯動傳輸、電子巡更、異地監控、歷史資料進行查詢,現場雙向語言通話的功能。

3. 多級監控平臺

*自主開發并于2005年4月正式推出的代表目前高水平的ImagineWorld多級遠程監控系統，也是整合圖像監控、安防監控、環境監控、設備監控等集成監控系統平臺。

該系列產品目前已經在網絡化、智能化、集成化要求很高的*、銀行、水利、*、鋼鐵、海關、醫院、學校等部門領域有大量的應用。

3．1基本組件

如圖2所示，ImagineWorld多級遠程監控系統基本組件包括：

3.1.1網絡視頻編碼器（NVE）

網絡視頻編碼器（Network Video Encoder）完成前端模擬攝像機視音頻信號的MPEG-4壓縮和網絡傳輸工作，需要有IP地址（可為靜態或動態IP地址，為管理方便為靜態IP地址），能夠按照分辨率和/或帶寬對圖像進行MPEG-4壓縮。網絡傳輸支持單播/組播，可只輸出單播視頻流或組播視頻流，也可同時輸出單播和組播視頻流，極大地方便了系統設計。RVS服務器通過NVE的管理通道（簡稱M通道）與NVE交互，完成分辨率、視頻輸出帶寬、單播輸出、組播輸出、打開/關閉視頻流等管理和設置工作。

3.1.2轉發流媒體服務器（ImagineWorld RVS）

ImagineWorld RVS主要完成對下屬多個NVE的管理工作和視頻轉發（把來自NVE或RVS的視頻流轉發給RVS或用戶機）工作，通過M通道與NVE交互進行管理。用戶登錄時（使用瀏覽器），首先訪問RVS服務器，RVS服務器對用戶進行認證，可通知NVE發送單播/或組播視頻流到用戶，用戶從RVS服務器下載客戶端控件（很小，*次使用時下載），可直接接受NVE的視頻流進行監控。用戶機也可接收RVS服務器的視頻流，RVS服務器支持單播/組播，可只輸出單播視頻流或組播視頻流，也可同時輸出單播和組播視頻流，極大地方便了系統設計。RVS服務器可多級配置，從而實現多級遠程監控體系。在多級遠程監控體系中，RVS服務器還有一項重要工作就是進行帶寬管理，詳見后續說明。

3.1.3 管理服務器 （ImagineWorldServer）

管理服務（ImagineWorldServer） 主要向管理員提供對管轄區域內設備的管理、狀態的監視以及告警的管理。CS的各種數據均是從RVS獲取，RVS主要負責數據收集、存儲、轉發，ImagineWorldServer負責數據的處理和可視化顯示。

ImagineWorldServer可以同屏16路監控前端任意采集工作站的任何多路的視音頻，通過*可以控制前端云臺和鏡頭；NVE/DVR發生的報警會實時傳送到相應的總控工作站，總控工作站會以聲光和短信的方式通知管理人員；總控工作站還可以和多個前端交互點進行音視頻交互，領導可以向前端工作人員下達命令。

3.1.4 用戶機（ImagineWorldClient）

用戶使用瀏覽器或客戶端即可進行監控。

用戶首先訪問管理服務器，由管理服務器完成用戶認證，管理服務器可通知轉發流媒體服務器發送單播或組播視頻流給該用戶。

注意，用戶機接收的視頻流可直接來自NVE（不需要通過RVS服務器中轉），也可來自轉發流媒體服務器。

在用戶機上對接收到的MPEG-4視頻流進行解壓和顯示。

3.1.5多級體系構建示例

如上圖所示的三級遠程監控體系，C級沒有設置RVS服務器，A、B級設置了RVS服務器。下列基本組件之間通過M通道連接，構成整個監控管理體系：

¨         A級RVS-B級RVS

¨         B級RVS-C級NVE

¨         A級用戶機-A級RVS

¨         B級用戶機-B級RVS

¨         C級用戶機-B級RVS

如下圖所示，C級NVE發送組播視頻流到C級用戶機，發送單播視頻流到B級RVS；B級RVS發送組播視頻流到B級用戶機，A級RVS發送組播視頻流到A級用戶機。

圖4

3．2系統特色

3.2.1核心技術

¨         MPEG-4多媒體應用標準
MPEG-4標準是目前的視頻格式標準之一。完整的MPEG-4標準是一個多媒體通信的框架和規范協議，其中的視頻編碼算法的設計思想是在基于視頻內容編碼等技術的基礎上，提供極低帶寬和可變輸出碼率（10Kbit/s到1Mbit/s）的條件下提供盡可能好的圖象質量。

¨         多點通信
通過實現組播技術增強了傳統IP網上的多點通信模式，為三網融合提供了通信基礎，并且研究了可靠組播技術（Reliable Multicast）和分層組播技術，在三網融合的基礎上實現傳統業務和新興業務在統一應用平臺上的綜合。

¨         實時傳輸和QoS技術
研究和實現了RTP/RTSP（實時傳輸協議），實現了多媒體信息在IP網絡中的實時通信，為實時交互提供了通信基礎；利用時間戳等技術研究和實現了減小多媒體信息傳輸延遲抖動和丟失的質量保證方法；研究和實現通信量整形和排隊技術，提供對網絡傳輸質量的保證手段。

¨         異構網絡通信平臺
實現自適應編碼技術，實現在多種網絡條件下的自適應編碼和傳輸，提供異構網絡進行通信的手段。

¨         嵌入式系統
芯片技術、DSP技術、RTOS的發展使得傳統需要一臺計算機實現的功能在一塊嵌入式板子上就可滿足。嵌入式監控前端以zui小化設計實現監控所需功能，刨除了不必要的硬件設計，使得系統的成本大大降低，系統的穩定性和可維護性大大提升。

3.2.2視頻流模式

根據用戶在多級監控體系結構中所處的物理位置的不同，可以采用以下多種模式，而在大部分應用中，由于系統中存在各種用戶，通常是多種模式的結合使用。

（1）RVS服務器單播轉發模式

在這種模式下，用戶若想監看某個監控點時，并不是直接連接到NVE接收數據，除了局域網環境，一般情況下NVE的出口帶寬很寶貴，如果N個人同時連到NVE監看，則會占用N份出口帶寬；而在本模式下，NVE的數據是直接發送到RVS服務器的，且每個監控點只會發出一份數據，用戶登陸RVS服務器，從RVS服務器接收RVS服務器轉發的單播數據，這樣不管有多少人實時監看，每個監控點只會占用一份出口帶寬；并且在RVS服務器和NVE之間提供了控制機制，對于某個監控點，如果沒有用戶在監看，NVE會停止輸出到RVS服務器的數據，zui大成都節省帶寬。

根據多級監控的實際情況，大部分用戶是和RVS服務器是在同一層次，甚至在更高層次，對于和RVS服務器之間不支持組播的用戶可以采用本模式，對于和RVS服務器之間支持組播的用戶可以采用“RVS服務器組播轉發模式”，對于和監控點在同一層次的用戶可以采用“本地模式”。

（2）RVS服務器組播轉發模式

本模式和（1）基本類似，差別在于對于（1），對于每個監控點，RVS服務器需要實現1－N的數據轉發（N表示同時在線觀看此監控點的用戶數），而對于本模式，RVS服務器轉發1份組播數據，對于和RVS服務器在同一個局域網的用戶，可以直接接收組播數據，無論有多少用戶在監看，RVS服務器只轉發一份數據。

（3）NVE本地模式

對于某個監控點，如果和監控點在同一層次（同一局域網內）的用戶在監看，如果還采用（1）或（2）模式，則反而多占用了出口帶寬，這個時候用戶可以直接連接到NVE接收單播/組播數據，服務器提供權限控制和監控點信息發布。

3.2.3 MPEG-4算法的實現優勢

萬宏欣創下力氣在核心算法在標準規范的基礎上對編碼效率以及網絡適應性方面進行了深入研究，并取得了突出效果。

l         VBR和CBR模式

VBR：即基于品質的模式。當使用這種模式時，所有的幀不管他們的狀態如何都壓縮到相同的品質，即圖像損失率一致。它能保證全部幀的質量是一致的，當它不控制編碼輸出碼率，對于場景運動變化比較大的情況，編碼輸出碼率變化幅度會很大。這種模式比較適合于視頻編輯或者對圖像質量要求很高而帶寬不受限制的應用。

CBR：即恒定碼流模式。編碼器會根據用戶的碼率進行編碼，為了保持相對恒定的碼流，對于運動變化大的場景，編碼器會降低視頻質量以降低碼率，對于比較靜止的場景，編碼器會在不超過碼率的情況下盡可能提高視頻質量。這種模式比較適合于網絡視頻傳輸應用。CBR的實現復雜度比VBR要高很多，而且實現算法的不同對碼流控制的效果差異也很大，國內大部分廠家目前未實現CBR模式或者只是作了一些簡單控制。

l         核心算法采用匯編程序

MPEG-4算法中壓縮比越高算法復雜度越大，一般的嵌入式平臺主處理器的處理能力不會很高，所以為了能夠達到每路25幀/秒，壓縮比就不會很高。而萬宏欣創將MPEG4算法的核心部分全部使用匯編語言編寫（標準算法使用C語言編寫），使系統的處理效率提高了30％，這使得我們的系統能夠提供更高質量的視頻。

l         預處理和后處理

預處理：在編碼之前消除原始圖像中的“污跡”、“雪花”或“毛邊”，也就是所謂的“視頻噪聲”。

后處理：MPEG4解碼器增加了Deblocking（去除塊效應）功能。

l         網絡傳輸時延控制

對于實時視頻應用，等待時間和抖動必須保持在一定的限度內，標準建議可接受質量的單向zui大延遲是400RVS（網絡傳輸本身延遲不包括在內）。對于音視頻需要同步的應用，必須限制視頻相對于音頻的延遲。ImaginWorld監控系統已經做到單向延遲小于100RVS，在國內同類產品中。

l         網絡傳輸差錯控制

網絡的不穩定性會經常導致視頻包的丟失，而實時視頻傳輸又不允許無限制的重傳，而MPEG-4是連續編碼算法，丟失一幀數據會導致后續若干幀解碼錯誤，導致“馬賽克”現象。我們在傳輸層通過*的差錯檢測、錯誤隔離、限制延遲重發、強制恢復等一系列差錯控制技術，使得“馬賽克”現象盡可能少。

l         網絡帶寬自適應調整

在網絡帶寬經常變動的信道中，使編碼率與信道帶寬相匹配很重要，ImaginWorld監控系統中采用的算法可以實時檢測網絡帶寬的擁塞程度，并可以動態對編碼器進行碼流整形，調整輸出碼率以匹配網絡帶寬。

3.2.4系統特點

l         穩定可靠

NVE采用*的嵌入式硬件設計和嵌入式操作系統，設備體積小，視頻處理速度快，穩定性高，全天24小時現場工作；可以遠程對系統軟件升級；該設備有自動恢復功能，當前端發生掉電加電后，可自動啟動，無需人工維護。

l         網絡化、數字化

NVE系統采用標準的TCP/IP協議，內置HTTP服務器，提供RJ-45以太網接口，能架構在局域網、廣域網、INTERNET和無線網絡之上，節省了鋪設長距離線纜的成本?？扇我庠O置網關，*支持跨網段、有路由器的遠程視頻監控環境。系統提供單播、組播功能。

l         高清晰度圖像

圖像壓縮采用MPEG-4 圖像編碼標準，圖像清晰度高，在低帶寬或者多次路由的條件下，傳輸每秒30幅畫面的高質量圖像，不會出現 “馬賽克”的現象。

l         多權限功能

NVE和RVS配合可以對用戶分配不同的控制權限。使用者在權限允許的監控區域和監控點，可分別實現對遠程現場的實時監控、對鏡頭、云臺進行控制或瀏覽。系統具有完善的沖突檢測和權限剝奪機制。支持PEWHO-D等多種控制協議。

l         遠程報警及聯動控制

可提供報警輸入接口，當發生報警時，可聯動多個設備協同工作。當監視點發生報警時，系統自動啟動各種對應的聯動設備，并將視頻切換到相應的攝像機，開啟燈光，自動錄像。監控中心可彈出報警信息，并有聲音報警和短消息提示。

l         遠程設備管理

系統提供遠程設備管理功能，維護人員不必到達設備現場，就可修改設備的各項參數，提高了設備的維護效率。

l         防病毒入侵

系統前端設備采用嵌入式技術，操作系統固化在芯片之中，不易受目前網絡中爆發病毒的侵害。

l         良好的可擴容性

當系統擴容時，前端只需將設備接上網線、視頻線，做些簡單配置就可以做到即插即用；在監控中心，管理人員只需要將增加的監控設備加入監控地點組別，這樣就完成了全部的系統升級擴容工作。

l         保密性能*

系統硬件、軟件具有加密功能，使該系統的保密性能*于其它視頻監控系統。同時，還可以為用戶配套額外硬件加解密設備，即在攝像機與網絡連接處加加密設備，在網絡監控中心的服務器器加解密設備。使監控網絡的保密性*。

l         擁有自主產權

NVE的主板、程序均自主研發，RVS的程序自主研發，萬宏欣創擁有*的自主產權；設備國產化率高，物美價廉。

3．3網絡視頻編碼器（NVE）

3.3.1簡介

網絡視頻編碼器（Network Video Encoder）是采用通信、計算機、互聯網技術和標準，基于的MPEG-4視頻壓縮技術開發的一代嵌入式網絡視頻編碼器。它主要完成模擬視音頻信號的數字化，數字化后的視音頻信號采用MPEG4視頻壓縮算法和G.729音頻壓縮算法進行壓縮編碼，然后通過IP網將編碼后的音視頻數據以IP包的形式傳送給RVS服務器或遠端用戶，實現視音頻信號的網絡傳輸、網絡監控和網絡存儲，同時可以支持遠程的云鏡控制和遠程報警管理。

萬宏欣創NVE采用高速嵌入式處理器和嵌入式實時操作系統，使該系統比其它產品具有更好的穩定性、可靠性和易維護性，可以有效防止病毒。

該設備無須鋪設的視頻和控制電纜，就可以與不同類型的以太網設備無縫連接，系統采用標準的互聯網TCP/IP協議，不僅能在本地局域網傳送實時圖像，還可以在網絡帶寬受限的ISDN、PSTN、xDSL 路由器、局域網、廣域網、INTERNET和無線網絡上方便地實現視頻音頻的同步傳播。采用IGMP組播協議支持多個客戶端連接，不占用額外的網絡帶寬。圖像質量和網絡帶寬動態可調，占用網絡帶寬20K~2Mbps。

本產品是基于開放標準設計的，系統提供了開發接口，設備可持續升級，同時系統可以對不同規模應用實現平滑擴容，可以為投資者提供長期的投資保障。

3.3.2功能

音視頻全實時同步：每臺NVE支持1路全實時（延遲不超過0.5秒）同步視音頻采集、壓縮、存儲、網絡傳輸；每路25幀/秒，標準分辨率352×288，zui大分辨率720*576。

節省存儲空間：采用業內*壓縮技術MPEG-4算法，壓縮比高達1:500，每路每小時只需60～180M硬盤空間（包括視音頻），網絡傳輸所需帶寬10K～2M可調。

云鏡控制：支持鏡頭的光圈、變焦、聚焦三可變控制；支持云臺的控制。

網絡發送：支持多用戶網絡監控，支持組播輸出。

遠程報警及聯動控制：可提供報警輸入接口，當發生報警時，可聯動多個設備協同工作。當監視點發生報警時，系統自動啟動各種對應的聯動設備，并將視頻切換到相應的攝像機，開啟燈光，自動錄像。監控中心可彈出報警信息，并有聲音報警和短消息提示。

安全管理：重要操作均需權限密碼驗證，防止無關人員觀看、刪除、修改圖像資料；未經*的人無法遠程訪問。

智能應用：圖像有動態檢測功能；壓縮比、畫質、碼流可調整；

3.3.3技術參數

3．4  ImagineWorld監控平臺

3.4.1簡介

經過多年多級遠程監控系統的設計和實施實踐，我們認識到NVE對于構建局域網范圍的遠程監控系統是足夠的；但是對于構建多級的遠程監控體系，僅靠NVE難于靈活地搭建整個體系，我們設計開發了“ImagineWorld監控平臺”。

該平臺采用C/S和B/S構架， 兼容MySQL和Oracle數據庫，根據具體的系統容量選擇不同的數據庫，系統將管理、流媒體服務、客戶端、數據存儲分開，并且支持NAS存儲。系統做到統一管理，并且能夠分級管理。

    ImagineWorld綜合服務平臺分為管理服務器、數據庫服務器、RVS流服務器、APS報警處理服務器、客戶端、虛擬矩陣六部分。

3.4.2 系統實現

ImagineWorld Server（管理服務器）:管理服務器完成對所有設備的管理、分配，所有用戶管理以及權限分配，報警處理等。

§提供編碼器、解碼器、矩陣及附屬設備等的增加、修改、刪除及參數配置，以及設置某編碼器歸屬哪個錄像站點。

§自動搜索并顯示設備服務器、轉發服務器、錄像服務器的信息，包括名稱、IP地址，可修改站點名稱，可刪除無效站點。設備站點下會顯示所有曾經出現過的設備，若不再使用某設備，可將其刪除。

§設備分組將系統中的鏡頭進行分組管理，便于監控管理?？蓪⒄麄€組的設備一次性地分配給某個用戶，而不必一個個地單獨配置。

§能方便地設置電子地圖，布置鏡頭，并將地圖分配給用戶。

§完善的日志管理，對各個用戶的操作進行不可人為修改的記錄，以備查詢。

§提供4種用戶類型，包括管理員、超級用戶、一般用戶和瀏覽用戶，分別授予不同的權限范圍，同一類型的用戶又可以設置更具體的權限，共有64級，以各自的用戶名和密碼登錄。可以單獨為各個用戶分配鏡頭組和電子地圖。

§系統管理員實現站點管理，設備管理、用戶管理等各項管理，包括配置、修改、刪除等。

§網絡內合法用戶可以按照它的級別權限使用IE瀏覽器，通過登陸Server觀看攝像機圖像。

 ImagineWorld RVS（流服務器）:

§流服務器接收視頻服務器的音頻視頻數據,報警消息等,完成對用戶數據的轉發；

§數據的本地存儲已經將數據轉儲到NAS存儲陣列,以及將報警等消息轉發給管理服務器,并且根據需要將數據轉發給下一級網絡；

§前端接入進來的模擬信息包括音視頻數據信息、聲光煙感紅外等報警信息，數據量龐大，需要首先經過視頻服務器進行數字化，再進行壓縮編碼，獲得適于傳輸的數字碼流；

§依據不同的數據類型，轉發到不同的服務器，進行進一步處理；

§由于網絡視頻系統的傳輸方式是組播，在沒有客戶瀏覽時，網絡內的編碼器并不向網絡發送視頻流，僅僅發送數量非常小的監聽IP包，可以降低網絡內部的碼流壓力并不是很大。

ImagineWorld APS（報警處理服務器）:

§接收聲光紅外煙感報警信號，啟動聲光報警；

§根據需要自動可對圖像畫面定義移動偵測區域。系統可對每個報警信號或畫面移動報警進行動作響應設置；

§彈出電子地圖，并能選擇自動驅動云臺前往預置位進行觀看；

§可選擇啟動實時錄像；

§將報警信號通過短信告知用戶（可選）；

§用戶可設定報警前錄像時間，保證報警時刻事件完整性?？稍O定錄像數據保存時間，自動刪除舊錄像數據文件，保證磁盤使用率。

§支持多任務處理系統，可同時處理多點報警信息

ImagineWorld DMatrix（數字矩陣）:

§支持傳統矩陣功能，解碼信號接入矩陣，傳送至電視墻；

§數字矩陣通過視頻解碼器可以將數字視頻信號直接輸出到電視墻，

§能夠自動將報警通道優先輸出。

§在監控中心的電視墻上可以任意顯示前端編碼設備的圖像。原則上有多少個監視器就可以配置多少個解碼設備（WH9001R ）。

ImagineWorld DBS（數據庫服務器）：

§數據庫服務器實現分布式存儲，兼容MySQL和Oracle數據庫。

視頻信號即使在壓縮之后其數據量也是非常大的。以5個攝像機測算。

      MPEG4平均碼流（CIF格式/25幀/秒數據量）150M/h。30天的數據量：

      150M（dates）*24（h）*5（cameras）*30（day）=540,000M=527G≌4塊160G硬盤。

§通過數據庫，建立攝像機與存儲服務器之間的“軟性”關聯，每一個區域由一個存儲服務器負責，系統以分布式結構構建，將整個系統劃分為若干區域，這樣充分的降低了系統的風險。

§存儲服務器的數量沒有限制。每一個存儲服務器與管理的攝像機是通過軟件的，用戶可以靈活的將某個（或某些）攝像機調入或調出某個存儲服務器，是由數據庫統一管理。

§本套系統提供多個存儲服務器以及FOS Service（故障切換服務）。在存儲服務器損壞的情況下，自動切換，確保故障損失zui低。

§兼容MySQL和Oracle數據庫。

3.4.3 三級聯網系統

三級監控中心實現：

前端可設置數十個監控點，通過視頻服務器進行編碼后，通過內網專線或公網ADSL傳輸到三級監控中心（本級中心），再由三級中心通過客戶端對前端的監控點進行管理、瀏覽和控制，還可以采用系統中的VM（虛擬矩陣）功能，在三級中心的電視墻上輸出模擬信號進行瀏覽監視；可以在監控中心的少數的監視器上瀏覽前端的任意監控點。

§ 視頻服務器HK9001C提供視頻壓縮、打包（語音可選）。

§ HK9001C的報警輸入可以連接報警系統進行聯動。

§ HK9001C的繼電器輸出端子可以傳輸報警信號，例如：紅外、門磁、煙感等。

  三級中心是一個獨立的系統，可脫離二級、一級中心運行。

二級監控中心實現：

二級監控中心（分局監控中心）配置服務器，其中目錄服務為系統的二級目錄，二級中心范圍內的設備可由安裝在二級中心的網關服務管理，將所有監控點建成了一個*基于網絡，功能非常強大的網絡視頻系統。實現了各派出所的聯網監控管理。

§ 錄像服務器（Archiver）提供圖像的存儲、回放、服務。每一個錄像服務器可支持多個攝像機圖像存儲、瀏覽。這多個攝像機可以是網絡內的任意位置的攝像機，不必按照順序或區域設置。

§ 在二級監控中心為了保障系統的正常運轉，目錄服務器和錄像服務器等都采用雙機備份方式。

§ 通過ImagineWorld軟件中的虛擬矩陣功能，在監控中心的電視墻上可以任意顯示前端編碼設備的圖像。原則上由多少個監視器就配置多少個解碼設備（HK8000ER ）。

§ 互聯網的*用戶都可通過登陸目錄服務器查看各自家中的任意一路圖像及錄像文件。

一級監控中心實現：

§ 整個聯網視頻監控系統，通過ISP提供的網絡進行聯網，實現了主管人員瀏覽直轄片區的安全情況，若有報警則在監控中心可以對報警點進行聲光報警和錄像，并可以聯動到110 指揮中心或直屬派出所，能及時地處理報警信息。

§ 根據職責權限，主管人員方便地進行權限分配，并根據實時情況進行調度，使整個系統行之有效地運轉。

§ 所有的模擬攝像機的圖像數字化、網絡化，并通過TCP/IP協議掛在LAN。通過強大的服務器以及數據庫對網絡上的視頻流進行管理。

§ ImagineWorld具有管理幾千路視頻流的能力，支持多服務器結構，客戶端的數量理論上沒有限制。

§ 固件升級免費并可以通過網絡遠程進行。所有的維護、參數設置全部通過網絡遠程進行。

3．5  功能優勢

§         標準化：

§         網絡視頻監控系統就是要實現在網絡系統上的圖像傳輸和共享。本系統采用的產品均遵循網絡協議和傳輸標準的要求。

§         可擴展：

§         由于用戶以后的需求會不斷發展，監控數量將隨之擴大，只要增加前端設備和升級軟件，不用添加其他附加設備，以保證用戶的投資。

§         可用性和可靠性：

§         采用了嵌入式的操作系統，減少了其他因素造成故障的可能性。

§         易用性：

§         軟件使用界面良好，用戶安裝相應軟件后就可進行實現監控，*智能控制，不用單獨設置；系統建立基于B/S架構（即WEB）的組網技術，可以方便靈活的使用。

§         開放式結構：

§         軟件可以與第三方系統相融合，可以讀取第三方系統的相關數據，也可以為第三方系統提供其需要的相關數據，提供SDK（二次開發包），具有開放式結構。