基于物聯(lián)網(wǎng)的校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

摘要：隨著高校建設(shè)的需要，現(xiàn)代化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)不僅是校園安防的要求，也是智慧校園的重要組成部分。文中基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計了校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化及智能化，能夠滿足越來越高的用戶體驗要求，并能無縫連接智慧校園。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；校園視頻監(jiān)控；數(shù)字化；網(wǎng)絡化；智能化

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）17-3996-05

The Design of the Campus Video Surveillance System Based IOT

PEI Hao

（Changzhou Textile Garment Institute， Changzhou 213164， China）

Abstract： With the construction of colleges，the campus videosurveillancesystemis not only the requirement of the campus security，but also an important part ofSmart campus. The campusvideosurveillancesystemis designed based on IOT in this paper， which is digital，networkedand intelligent. It will meet more and morerequirements of users，and can beseamlessly connected to smart campus.

Key words： IOT； the campus； video surveillance system； digital network intelligent

隨著高校建設(shè)步伐的加快，校園面積逐步擴大，流動人員也在不斷增加，各種不確定的因素也校園的安全管理帶來了很大難度，視頻監(jiān)控手段是維護平安校園的重要手段。然而，仍有很多高校的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的模擬數(shù)字混合系統(tǒng)，已不能滿足現(xiàn)代化數(shù)字化校園及智慧校園[1][2]發(fā)展建設(shè)的要求。因此，建設(shè)數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，不僅是要滿足校園安防的要求，也是智慧校園的重要組成部分。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)

1.1物聯(lián)網(wǎng)簡介

物聯(lián)網(wǎng)[3]是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。

物聯(lián)網(wǎng)主要包括感知層、網(wǎng)絡層和應用層，感知層主要通過感知設(shè)備來對物獲取感知信息；當物的信息被感知到，就可以通過網(wǎng)絡層將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉脤舆M行數(shù)據(jù)處理；應用層主要對傳輸過來的數(shù)據(jù)進行處理，并根據(jù)需求提供多種應用服務。

1.2基于物聯(lián)網(wǎng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)

如圖1所示，監(jiān)控系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)，其實現(xiàn)的基本步驟如下：

1） 感知層通過網(wǎng)絡攝像頭和拾音器采集視頻和音頻模擬信號，并實施A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)數(shù)字化的視音頻信號通過視頻壓縮算法（如MPEG-4/H.264）和音頻壓縮算法（如G.729/ADPCM）進行壓縮編碼，通過IP數(shù)據(jù)包將數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡視頻服務器及節(jié)點服務器。

2） 網(wǎng)絡層基于以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，網(wǎng)絡視頻服務和節(jié)點服務器接入以太網(wǎng)，在存儲視頻數(shù)據(jù)的同時將數(shù)據(jù)提交至云服務器。

3） 應用層采用云服務器集成實施數(shù)據(jù)存儲及服務部署，同時實現(xiàn)對系統(tǒng)的綜合監(jiān)控管理。管理員不僅通過管理軟件實現(xiàn)綜合管理，可以通過互聯(lián)網(wǎng)基于Web實現(xiàn)對各節(jié)點服務器數(shù)據(jù)的訪問，獲得監(jiān)控的實時狀態(tài)。支持多種遠程訪問終端，如PC客戶端、筆記本客戶端、平板手機端。

1.3主要特點

物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，為視頻監(jiān)控的數(shù)字化、網(wǎng)絡化和智能化提供了很好的支持，做到了真正的信息數(shù)字化、編碼壓縮高效化及協(xié)議的開放化等，能夠滿足用戶的更高要求，比如全天候24小時的實時監(jiān)控，隨時隨地瀏覽監(jiān)控視頻，在終端看到的流暢、清晰的畫面等。其主要優(yōu)點如下：

1） 感知點將模擬信號直接轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，實現(xiàn)與其他系統(tǒng)間實現(xiàn)無縫連接。

2） 基于以太網(wǎng)絡，布控區(qū)域更加廣闊，增加設(shè)備可以通過增加IP地址來標識，具有良好的擴充性。

3） 支持跨網(wǎng)關(guān)、跨路由的遠程視頻，可以構(gòu)成更為復雜的監(jiān)控網(wǎng)絡。

2 校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)具體設(shè)計

2.1總體結(jié)構(gòu)

如圖2所示，總體結(jié)構(gòu)主要包括了各建筑物、分監(jiān)控室、監(jiān)控中心及監(jiān)控網(wǎng)絡等。具體說明如下：

1） 各建筑物主要包括了教學樓等，各建筑物主要出入口及內(nèi)部都要部署若干個監(jiān)控點，因此每個建筑物要配備相應的節(jié)點服務器。另外，校園內(nèi)各主要道路口的監(jiān)控點設(shè)備可接入到就近的建筑物中。

2） 每個建筑物都有分監(jiān)控室，分監(jiān)控室能夠?qū)崿F(xiàn)對本區(qū)域的實時監(jiān)控和基本管理。

3） 監(jiān)控中心是最高的監(jiān)控管理部門，能夠?qū)崿F(xiàn)對全校區(qū)域的實時監(jiān)控和綜合管理。

4） 各建筑物及其他監(jiān)控點最終是通過監(jiān)控網(wǎng)絡實施互聯(lián)，監(jiān)控網(wǎng)絡基于以太網(wǎng)設(shè)計，主干網(wǎng)絡既可基于現(xiàn)有校內(nèi)千兆光纜，也可使用備用光纜或者另外鋪設(shè)。

2.2感知層設(shè)計

2.2.1數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括以下部分：

1）數(shù)據(jù)采集設(shè)備主要包括了各種網(wǎng)絡攝像機，紅外對射報警器和報警按鈕等，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時采集，也實現(xiàn)了報警聯(lián)動。當前端監(jiān)控設(shè)備處于正常工作狀態(tài)時，一旦探測到異常情況，就將報警信號傳送到網(wǎng)絡報警器，通過聲光一體警號報警，同時監(jiān)視器跳轉(zhuǎn)到報警區(qū)域攝像機的圖像。endprint

2）網(wǎng)絡視頻服務器NVR用于該節(jié)點數(shù)據(jù)流的存儲和讀取，前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備將數(shù)據(jù)流實時地轉(zhuǎn)發(fā)至本區(qū)域的網(wǎng)絡視頻服務器及存儲服務器，客戶端也可以從本區(qū)域網(wǎng)絡視頻服務器中取流。

3）分監(jiān)控室通過客戶端實現(xiàn)對本區(qū)域所有監(jiān)控點的實時監(jiān)控，實現(xiàn)對該樓監(jiān)控系統(tǒng)及網(wǎng)絡視頻服務器的管理和控制。

4）交換機和路由器劃分虛擬局域網(wǎng)VLAN，數(shù)據(jù)采集設(shè)備根據(jù)制定的策略接入監(jiān)控網(wǎng)絡。

3.2.2數(shù)據(jù)采集點選擇

1）校園邊界及主要出入口

校園邊界采用紅外對射報警器布防，并采用室外快速球型攝像機全天候24小時無死角采集校園邊界視頻信息；校園的主要出入口應以高清網(wǎng)絡智能球型攝像機和槍式紅外攝像機結(jié)合使用，能夠全天候24小時智能識別流動人員的體形特征，以及采集所有車輛進出信息。

2）室外操場、地面停車場及主要道路口

由于室外操場、地面停車場及主要道路口等數(shù)據(jù)采集范圍相對較廣，采用高清網(wǎng)絡智能球型攝像機可以實現(xiàn)360度無死角監(jiān)控。

3）教學樓、行政樓、圖書館及宿舍樓等

各教學樓、辦公樓、宿舍樓等數(shù)據(jù)采集點主要包括大樓出入口、樓梯口、走廊過道等位置，采用紅外槍式網(wǎng)絡攝像機即可實現(xiàn)對相應區(qū)域的監(jiān)控。

4）地下停車場等

地下停車場或地下室等，由于光線較暗，數(shù)據(jù)采集效果相對較差，因此設(shè)備采用紅外槍式網(wǎng)絡攝像機。

根據(jù)以上分類要求，監(jiān)控點選擇的基本設(shè)備配置如表1所示。

2.3網(wǎng)絡層設(shè)計

2.3.1監(jiān)控網(wǎng)絡設(shè)計

目前，高校校園主干網(wǎng)絡的帶寬，目前多數(shù)高校的校園網(wǎng)經(jīng)多次改造，已具有相當規(guī)模，一般已有“千兆主干”，部分學校甚至已實現(xiàn)“雙核心”和“萬兆主干”的骨干網(wǎng)絡平臺，為數(shù)字化校園及未來智慧校園的建設(shè)奠定了硬件基礎(chǔ)。

可以基于現(xiàn)有校園以太網(wǎng)來構(gòu)建監(jiān)控網(wǎng)絡，根據(jù)制定的策略在接入級路由器和各層交換機級劃分VLAN（虛擬局域網(wǎng)），可以有效防范網(wǎng)絡風暴，提高監(jiān)控網(wǎng)絡的安全性，避免對校園互聯(lián)網(wǎng)絡的影響。

2.3.2網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)

數(shù)據(jù)傳輸關(guān)系到整個監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量和使用效果，常見的傳輸介質(zhì)有同軸電纜、雙絞線及光纖，對于不同場合、不同的傳輸距離，應選擇不同的傳輸介質(zhì)。對于校園環(huán)境，具體如下：

1）室外數(shù)據(jù)采集點一般距離設(shè)備接入間較遠，而且要有效防范雷電對信號傳輸?shù)挠绊?，因此選用光纖作為信號傳輸介質(zhì)，適用于幾公里到幾十公里以上的遠距離視頻傳輸，可以有效抗擊雷電等電磁干擾，確保數(shù)據(jù)傳輸信號的穩(wěn)定。此外，當時室內(nèi)數(shù)據(jù)采摘點接入距離較遠時，達到500米以上也采用光纖傳輸方式。

2）當穿越復雜電磁環(huán)境時（如附件有大功率電動機）時，采用光纖傳輸方式。

3）大樓出入口及內(nèi)部監(jiān)控點，采用5類以上雙絞線傳輸方式。

綜上所述，校園環(huán)境下監(jiān)控信息號傳輸?shù)慕橘|(zhì)主要采用光纖和雙絞線，能夠滿足大量視頻數(shù)據(jù)的傳輸。

2.4應用層設(shè)計

2.4.1應用層綜合管理

如圖4所示，應用層設(shè)備主要部署在監(jiān)控中心，主要由以下部分組成：

1）管理服務器：不僅實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集設(shè)備及用戶的管理，還實現(xiàn)監(jiān)控管理、存儲管理、日志管理、報警管理等管理功能，是一個綜合性的管理平臺。

2）流媒體服務器：能把實時數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)給多個客戶端，能夠緩解數(shù)據(jù)采集設(shè)備的取流壓力，有效節(jié)省了網(wǎng)絡帶寬，一般單臺流媒體服務器的服務能力為500路CIF實時數(shù)據(jù)流。同時，支持數(shù)據(jù)的回放點播VOD，以及其他一些管理功能。

3）存儲服務器：采用云服務器或者數(shù)據(jù)磁盤陣列，負責視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)備份存儲。存儲由網(wǎng)絡視頻服務器NVR或流媒體服務器轉(zhuǎn)發(fā)的視頻數(shù)據(jù)，支持分布式存儲，能夠存儲海量數(shù)據(jù)，并支持快速的數(shù)據(jù)檢索。

4）解碼服務器：實現(xiàn)了數(shù)據(jù)流的高清解碼，并將數(shù)據(jù)輸出到大屏顯示器或者電視墻。它能支持H.264/AVC Baseline/Main/High Profile等標準實現(xiàn)編解碼，支持1080P（1920*1080P），720P（1280*720P），UXGA（1600*1200），SVGA（800*600），VGA（640*480）等多種分辨率視頻圖像解碼，支持高清圖像顯示。

5）Web服務器：發(fā)布和部署基于B/S的Web管理系統(tǒng)，通過Web訪問方式，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集設(shè)備的統(tǒng)一管理。

6）報警服務器：實現(xiàn)報警事件的觸發(fā)及管理，并與聯(lián)網(wǎng)報警系統(tǒng)相集成，支持客戶端聯(lián)動（視頻圖像、聲光顯示、信息疊加）、云臺聯(lián)動、通道錄像、報警輸出聯(lián)動等多種方式。

7）客戶端：通過訪問Web服務器實時監(jiān)控所有數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

另外，應用層設(shè)備工作的數(shù)據(jù)流具體如圖5所示。

2.4.2應用層安全

應用層服務器承擔了監(jiān)控系統(tǒng)重要的存儲和管理功能，有必要采取相應的安全措施和設(shè)備，提高應用層服務器的安全性。

采用高性能的硬件防火墻，能夠監(jiān)測、限制、更改跨越防火墻的數(shù)據(jù)流，在硬件設(shè)備中處理訪問策略和加密算法，并且能在千兆位傳輸速率下處理實時視頻數(shù)據(jù)流，包括：封包分析、分類、加密、解密及會話配對等。

網(wǎng)絡病毒也嚴重威脅著網(wǎng)絡和服務器安全，因此部署強有力的防病毒系統(tǒng)是非常必要的。防病毒系統(tǒng)應該能夠提供高性能的防護和靈活性，保護網(wǎng)關(guān)、服務器和工作站的安全，應該能夠提供集中化的策略管理，為應用層服務器提供可擴展、跨平臺的病毒防護。

3 結(jié)論

本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計了校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)，分別說明了感知層、網(wǎng)絡層及應用層的具體設(shè)計，采用數(shù)字化網(wǎng)絡高清攝像機和網(wǎng)絡視頻服務器，能夠滿足24小時全天候監(jiān)控的要求，并根據(jù)不同的部位要求，布置不同的攝像機達到全方位監(jiān)控的目的。同時，使用云服務器實現(xiàn)大量視頻數(shù)據(jù)的存儲及多種應用服務器的管理，能夠滿足智慧校園建設(shè)的要求。

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2）網(wǎng)絡視頻服務器NVR用于該節(jié)點數(shù)據(jù)流的存儲和讀取，前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備將數(shù)據(jù)流實時地轉(zhuǎn)發(fā)至本區(qū)域的網(wǎng)絡視頻服務器及存儲服務器，客戶端也可以從本區(qū)域網(wǎng)絡視頻服務器中取流。

3）分監(jiān)控室通過客戶端實現(xiàn)對本區(qū)域所有監(jiān)控點的實時監(jiān)控，實現(xiàn)對該樓監(jiān)控系統(tǒng)及網(wǎng)絡視頻服務器的管理和控制。

4）交換機和路由器劃分虛擬局域網(wǎng)VLAN，數(shù)據(jù)采集設(shè)備根據(jù)制定的策略接入監(jiān)控網(wǎng)絡。

3.2.2數(shù)據(jù)采集點選擇

1）校園邊界及主要出入口

校園邊界采用紅外對射報警器布防，并采用室外快速球型攝像機全天候24小時無死角采集校園邊界視頻信息；校園的主要出入口應以高清網(wǎng)絡智能球型攝像機和槍式紅外攝像機結(jié)合使用，能夠全天候24小時智能識別流動人員的體形特征，以及采集所有車輛進出信息。

2）室外操場、地面停車場及主要道路口

由于室外操場、地面停車場及主要道路口等數(shù)據(jù)采集范圍相對較廣，采用高清網(wǎng)絡智能球型攝像機可以實現(xiàn)360度無死角監(jiān)控。

3）教學樓、行政樓、圖書館及宿舍樓等

各教學樓、辦公樓、宿舍樓等數(shù)據(jù)采集點主要包括大樓出入口、樓梯口、走廊過道等位置，采用紅外槍式網(wǎng)絡攝像機即可實現(xiàn)對相應區(qū)域的監(jiān)控。

4）地下停車場等

地下停車場或地下室等，由于光線較暗，數(shù)據(jù)采集效果相對較差，因此設(shè)備采用紅外槍式網(wǎng)絡攝像機。

根據(jù)以上分類要求，監(jiān)控點選擇的基本設(shè)備配置如表1所示。

2.3網(wǎng)絡層設(shè)計

2.3.1監(jiān)控網(wǎng)絡設(shè)計

目前，高校校園主干網(wǎng)絡的帶寬，目前多數(shù)高校的校園網(wǎng)經(jīng)多次改造，已具有相當規(guī)模，一般已有“千兆主干”，部分學校甚至已實現(xiàn)“雙核心”和“萬兆主干”的骨干網(wǎng)絡平臺，為數(shù)字化校園及未來智慧校園的建設(shè)奠定了硬件基礎(chǔ)。

可以基于現(xiàn)有校園以太網(wǎng)來構(gòu)建監(jiān)控網(wǎng)絡，根據(jù)制定的策略在接入級路由器和各層交換機級劃分VLAN（虛擬局域網(wǎng)），可以有效防范網(wǎng)絡風暴，提高監(jiān)控網(wǎng)絡的安全性，避免對校園互聯(lián)網(wǎng)絡的影響。

2.3.2網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)

數(shù)據(jù)傳輸關(guān)系到整個監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量和使用效果，常見的傳輸介質(zhì)有同軸電纜、雙絞線及光纖，對于不同場合、不同的傳輸距離，應選擇不同的傳輸介質(zhì)。對于校園環(huán)境，具體如下：

1）室外數(shù)據(jù)采集點一般距離設(shè)備接入間較遠，而且要有效防范雷電對信號傳輸?shù)挠绊?，因此選用光纖作為信號傳輸介質(zhì)，適用于幾公里到幾十公里以上的遠距離視頻傳輸，可以有效抗擊雷電等電磁干擾，確保數(shù)據(jù)傳輸信號的穩(wěn)定。此外，當時室內(nèi)數(shù)據(jù)采摘點接入距離較遠時，達到500米以上也采用光纖傳輸方式。

2）當穿越復雜電磁環(huán)境時（如附件有大功率電動機）時，采用光纖傳輸方式。

3）大樓出入口及內(nèi)部監(jiān)控點，采用5類以上雙絞線傳輸方式。

綜上所述，校園環(huán)境下監(jiān)控信息號傳輸?shù)慕橘|(zhì)主要采用光纖和雙絞線，能夠滿足大量視頻數(shù)據(jù)的傳輸。

2.4應用層設(shè)計

2.4.1應用層綜合管理

如圖4所示，應用層設(shè)備主要部署在監(jiān)控中心，主要由以下部分組成：

1）管理服務器：不僅實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集設(shè)備及用戶的管理，還實現(xiàn)監(jiān)控管理、存儲管理、日志管理、報警管理等管理功能，是一個綜合性的管理平臺。

2）流媒體服務器：能把實時數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)給多個客戶端，能夠緩解數(shù)據(jù)采集設(shè)備的取流壓力，有效節(jié)省了網(wǎng)絡帶寬，一般單臺流媒體服務器的服務能力為500路CIF實時數(shù)據(jù)流。同時，支持數(shù)據(jù)的回放點播VOD，以及其他一些管理功能。

3）存儲服務器：采用云服務器或者數(shù)據(jù)磁盤陣列，負責視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)備份存儲。存儲由網(wǎng)絡視頻服務器NVR或流媒體服務器轉(zhuǎn)發(fā)的視頻數(shù)據(jù)，支持分布式存儲，能夠存儲海量數(shù)據(jù)，并支持快速的數(shù)據(jù)檢索。

4）解碼服務器：實現(xiàn)了數(shù)據(jù)流的高清解碼，并將數(shù)據(jù)輸出到大屏顯示器或者電視墻。它能支持H.264/AVC Baseline/Main/High Profile等標準實現(xiàn)編解碼，支持1080P（1920*1080P），720P（1280*720P），UXGA（1600*1200），SVGA（800*600），VGA（640*480）等多種分辨率視頻圖像解碼，支持高清圖像顯示。

5）Web服務器：發(fā)布和部署基于B/S的Web管理系統(tǒng)，通過Web訪問方式，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集設(shè)備的統(tǒng)一管理。

6）報警服務器：實現(xiàn)報警事件的觸發(fā)及管理，并與聯(lián)網(wǎng)報警系統(tǒng)相集成，支持客戶端聯(lián)動（視頻圖像、聲光顯示、信息疊加）、云臺聯(lián)動、通道錄像、報警輸出聯(lián)動等多種方式。

7）客戶端：通過訪問Web服務器實時監(jiān)控所有數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

另外，應用層設(shè)備工作的數(shù)據(jù)流具體如圖5所示。

2.4.2應用層安全

應用層服務器承擔了監(jiān)控系統(tǒng)重要的存儲和管理功能，有必要采取相應的安全措施和設(shè)備，提高應用層服務器的安全性。

采用高性能的硬件防火墻，能夠監(jiān)測、限制、更改跨越防火墻的數(shù)據(jù)流，在硬件設(shè)備中處理訪問策略和加密算法，并且能在千兆位傳輸速率下處理實時視頻數(shù)據(jù)流，包括：封包分析、分類、加密、解密及會話配對等。

網(wǎng)絡病毒也嚴重威脅著網(wǎng)絡和服務器安全，因此部署強有力的防病毒系統(tǒng)是非常必要的。防病毒系統(tǒng)應該能夠提供高性能的防護和靈活性，保護網(wǎng)關(guān)、服務器和工作站的安全，應該能夠提供集中化的策略管理，為應用層服務器提供可擴展、跨平臺的病毒防護。

3 結(jié)論

本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計了校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)，分別說明了感知層、網(wǎng)絡層及應用層的具體設(shè)計，采用數(shù)字化網(wǎng)絡高清攝像機和網(wǎng)絡視頻服務器，能夠滿足24小時全天候監(jiān)控的要求，并根據(jù)不同的部位要求，布置不同的攝像機達到全方位監(jiān)控的目的。同時，使用云服務器實現(xiàn)大量視頻數(shù)據(jù)的存儲及多種應用服務器的管理，能夠滿足智慧校園建設(shè)的要求。

參考文獻：

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2）網(wǎng)絡視頻服務器NVR用于該節(jié)點數(shù)據(jù)流的存儲和讀取，前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備將數(shù)據(jù)流實時地轉(zhuǎn)發(fā)至本區(qū)域的網(wǎng)絡視頻服務器及存儲服務器，客戶端也可以從本區(qū)域網(wǎng)絡視頻服務器中取流。

3）分監(jiān)控室通過客戶端實現(xiàn)對本區(qū)域所有監(jiān)控點的實時監(jiān)控，實現(xiàn)對該樓監(jiān)控系統(tǒng)及網(wǎng)絡視頻服務器的管理和控制。

4）交換機和路由器劃分虛擬局域網(wǎng)VLAN，數(shù)據(jù)采集設(shè)備根據(jù)制定的策略接入監(jiān)控網(wǎng)絡。

3.2.2數(shù)據(jù)采集點選擇

1）校園邊界及主要出入口

校園邊界采用紅外對射報警器布防，并采用室外快速球型攝像機全天候24小時無死角采集校園邊界視頻信息；校園的主要出入口應以高清網(wǎng)絡智能球型攝像機和槍式紅外攝像機結(jié)合使用，能夠全天候24小時智能識別流動人員的體形特征，以及采集所有車輛進出信息。

2）室外操場、地面停車場及主要道路口

由于室外操場、地面停車場及主要道路口等數(shù)據(jù)采集范圍相對較廣，采用高清網(wǎng)絡智能球型攝像機可以實現(xiàn)360度無死角監(jiān)控。

3）教學樓、行政樓、圖書館及宿舍樓等

各教學樓、辦公樓、宿舍樓等數(shù)據(jù)采集點主要包括大樓出入口、樓梯口、走廊過道等位置，采用紅外槍式網(wǎng)絡攝像機即可實現(xiàn)對相應區(qū)域的監(jiān)控。

4）地下停車場等

地下停車場或地下室等，由于光線較暗，數(shù)據(jù)采集效果相對較差，因此設(shè)備采用紅外槍式網(wǎng)絡攝像機。

根據(jù)以上分類要求，監(jiān)控點選擇的基本設(shè)備配置如表1所示。

2.3網(wǎng)絡層設(shè)計

2.3.1監(jiān)控網(wǎng)絡設(shè)計

目前，高校校園主干網(wǎng)絡的帶寬，目前多數(shù)高校的校園網(wǎng)經(jīng)多次改造，已具有相當規(guī)模，一般已有“千兆主干”，部分學校甚至已實現(xiàn)“雙核心”和“萬兆主干”的骨干網(wǎng)絡平臺，為數(shù)字化校園及未來智慧校園的建設(shè)奠定了硬件基礎(chǔ)。

可以基于現(xiàn)有校園以太網(wǎng)來構(gòu)建監(jiān)控網(wǎng)絡，根據(jù)制定的策略在接入級路由器和各層交換機級劃分VLAN（虛擬局域網(wǎng)），可以有效防范網(wǎng)絡風暴，提高監(jiān)控網(wǎng)絡的安全性，避免對校園互聯(lián)網(wǎng)絡的影響。

2.3.2網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)

數(shù)據(jù)傳輸關(guān)系到整個監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量和使用效果，常見的傳輸介質(zhì)有同軸電纜、雙絞線及光纖，對于不同場合、不同的傳輸距離，應選擇不同的傳輸介質(zhì)。對于校園環(huán)境，具體如下：

1）室外數(shù)據(jù)采集點一般距離設(shè)備接入間較遠，而且要有效防范雷電對信號傳輸?shù)挠绊?，因此選用光纖作為信號傳輸介質(zhì)，適用于幾公里到幾十公里以上的遠距離視頻傳輸，可以有效抗擊雷電等電磁干擾，確保數(shù)據(jù)傳輸信號的穩(wěn)定。此外，當時室內(nèi)數(shù)據(jù)采摘點接入距離較遠時，達到500米以上也采用光纖傳輸方式。

2）當穿越復雜電磁環(huán)境時（如附件有大功率電動機）時，采用光纖傳輸方式。

3）大樓出入口及內(nèi)部監(jiān)控點，采用5類以上雙絞線傳輸方式。

綜上所述，校園環(huán)境下監(jiān)控信息號傳輸?shù)慕橘|(zhì)主要采用光纖和雙絞線，能夠滿足大量視頻數(shù)據(jù)的傳輸。

2.4應用層設(shè)計

2.4.1應用層綜合管理

如圖4所示，應用層設(shè)備主要部署在監(jiān)控中心，主要由以下部分組成：

1）管理服務器：不僅實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集設(shè)備及用戶的管理，還實現(xiàn)監(jiān)控管理、存儲管理、日志管理、報警管理等管理功能，是一個綜合性的管理平臺。

2）流媒體服務器：能把實時數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)給多個客戶端，能夠緩解數(shù)據(jù)采集設(shè)備的取流壓力，有效節(jié)省了網(wǎng)絡帶寬，一般單臺流媒體服務器的服務能力為500路CIF實時數(shù)據(jù)流。同時，支持數(shù)據(jù)的回放點播VOD，以及其他一些管理功能。

3）存儲服務器：采用云服務器或者數(shù)據(jù)磁盤陣列，負責視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)備份存儲。存儲由網(wǎng)絡視頻服務器NVR或流媒體服務器轉(zhuǎn)發(fā)的視頻數(shù)據(jù)，支持分布式存儲，能夠存儲海量數(shù)據(jù)，并支持快速的數(shù)據(jù)檢索。

4）解碼服務器：實現(xiàn)了數(shù)據(jù)流的高清解碼，并將數(shù)據(jù)輸出到大屏顯示器或者電視墻。它能支持H.264/AVC Baseline/Main/High Profile等標準實現(xiàn)編解碼，支持1080P（1920*1080P），720P（1280*720P），UXGA（1600*1200），SVGA（800*600），VGA（640*480）等多種分辨率視頻圖像解碼，支持高清圖像顯示。

5）Web服務器：發(fā)布和部署基于B/S的Web管理系統(tǒng)，通過Web訪問方式，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集設(shè)備的統(tǒng)一管理。

6）報警服務器：實現(xiàn)報警事件的觸發(fā)及管理，并與聯(lián)網(wǎng)報警系統(tǒng)相集成，支持客戶端聯(lián)動（視頻圖像、聲光顯示、信息疊加）、云臺聯(lián)動、通道錄像、報警輸出聯(lián)動等多種方式。

7）客戶端：通過訪問Web服務器實時監(jiān)控所有數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

另外，應用層設(shè)備工作的數(shù)據(jù)流具體如圖5所示。

2.4.2應用層安全

應用層服務器承擔了監(jiān)控系統(tǒng)重要的存儲和管理功能，有必要采取相應的安全措施和設(shè)備，提高應用層服務器的安全性。

采用高性能的硬件防火墻，能夠監(jiān)測、限制、更改跨越防火墻的數(shù)據(jù)流，在硬件設(shè)備中處理訪問策略和加密算法，并且能在千兆位傳輸速率下處理實時視頻數(shù)據(jù)流，包括：封包分析、分類、加密、解密及會話配對等。

網(wǎng)絡病毒也嚴重威脅著網(wǎng)絡和服務器安全，因此部署強有力的防病毒系統(tǒng)是非常必要的。防病毒系統(tǒng)應該能夠提供高性能的防護和靈活性，保護網(wǎng)關(guān)、服務器和工作站的安全，應該能夠提供集中化的策略管理，為應用層服務器提供可擴展、跨平臺的病毒防護。

3 結(jié)論

本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計了校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)，分別說明了感知層、網(wǎng)絡層及應用層的具體設(shè)計，采用數(shù)字化網(wǎng)絡高清攝像機和網(wǎng)絡視頻服務器，能夠滿足24小時全天候監(jiān)控的要求，并根據(jù)不同的部位要求，布置不同的攝像機達到全方位監(jiān)控的目的。同時，使用云服務器實現(xiàn)大量視頻數(shù)據(jù)的存儲及多種應用服務器的管理，能夠滿足智慧校園建設(shè)的要求。

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