基于網(wǎng)絡的智能化安防監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

沈文龍

（江蘇德威系統(tǒng)集成有限公司，江蘇 常州 213000）

0 引言

當前時代背景下，我國社會發(fā)展迅速，對人才需求逐年增大，而在其學習生涯中，有著較多的因素可能會對學生的學產(chǎn)生消極影響，尤其是隨著當前信息化技術的發(fā)展，網(wǎng)絡環(huán)境愈加復雜，為了給學生提供一個健康的學習環(huán)境，以及創(chuàng)建健康的校園，應該采用更智能化、更易管理的監(jiān)控系統(tǒng)。該項設計主要根據(jù)用戶提出的使用要求，并且還結合某一城市的平安城市電子監(jiān)控系統(tǒng)的基礎，對該城市小學校園內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)進行設計和升級。設計師在進行設計的過程中，為了讓成本質(zhì)量更高，遵循了實用性、易用性、先進性以及成熟性等幾種標準，讓成品的質(zhì)量和實用性更高，在投入到使用時，能對學校進行更好的管理，為學校提供一種全新的、更加直觀的管理手段。

1 前端設備

現(xiàn)代社會已經(jīng)全面進入信息化的時代，智能化監(jiān)控設備的出現(xiàn)為我國的社會安全帶來極大的保障，監(jiān)控設備經(jīng)過改革已經(jīng)進入了網(wǎng)絡、高清、高度集成的時代，那么前端設備的組成僅僅只需要攝像機、攝像機的電源、光纖收發(fā)器、空開、防雷器以及電源的插座。

前端設備的功能是主要負責對現(xiàn)場音頻的采集，其組成包括高清攝像機、紅外高速智能球機、紅外網(wǎng)絡攝像機和改造校園內(nèi)部時使用的視頻服務器等。將輸出開關信號對能監(jiān)控到的范圍進行實時的監(jiān)控，目的是采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的同時又能達到對現(xiàn)場情況進行實時的監(jiān)控[1]。攝像單元的質(zhì)量一定要好，不然會對整個監(jiān)控系統(tǒng)造成影響，使監(jiān)控范圍的安全不能得到保證。

除此之外，對前端設備供電系統(tǒng)的實際情況主要采用了三個方式：

（1）對于學校外設立的攝像頭，由學校的獨立供電系統(tǒng)進行供電。

（2）學校內(nèi)監(jiān)控視頻點在原有的基礎上，在增加一個編碼系統(tǒng)放在監(jiān)控系統(tǒng)的后端，而編碼系統(tǒng)是由學校原有的機房進行供電的。

（3）對于新建立的學校，監(jiān)控系統(tǒng)可以采用就近取點的方式，在原有的基礎上可采用獨立的供電回路，讓其運行的可靠性得到保證。

那么在選擇攝像機產(chǎn)品的使用標準時，通常可以選擇24/12V 直流電源的形式，確保攝像系統(tǒng)在進行使用時，監(jiān)控出的圖像能夠實時一致。

2 信號的傳輸

監(jiān)控系統(tǒng)中視頻傳輸系統(tǒng)的組成主要包括控制信號線纜、視頻同軸電纜這兩部分，其作用就是能夠將視頻監(jiān)控系統(tǒng)的前端以及后端的設備進行一個可靠的連接傳輸，所傳輸?shù)男盘柧褪蔷褪潜O(jiān)控出的音視頻的信號和控制的信號。監(jiān)控系統(tǒng)平常所用的傳輸線纜主要有同軸電纜、雙絞線以及光纖這三個部分，并且對視頻傳輸最基本的方式就是視頻基帶傳輸、寬頻共攬的傳輸、網(wǎng)絡上面的傳輸以及無線傳輸?shù)取?/p>

該區(qū)教育局在對校園監(jiān)控和報警系統(tǒng)的建立，主要是根據(jù)區(qū)教育網(wǎng)和平安城市原有的基礎上進行的，為的是確保監(jiān)控系統(tǒng)在對校園進行實時監(jiān)控的同時能保證校園內(nèi)的安全，還要確保監(jiān)控時的圖像清晰穩(wěn)定、視頻數(shù)據(jù)不會出現(xiàn)阻塞、延遲的現(xiàn)象。對視頻監(jiān)控專網(wǎng)的建立一定要充分考慮到該區(qū)的優(yōu)勢，并結合區(qū)教育網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)，通過利用網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的資源，從而節(jié)省對系統(tǒng)的投資。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵就是傳輸路線的質(zhì)量是否良好，因此使用全數(shù)字化的IP 網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)是為了更好地對校園進行實時監(jiān)控，線路傳輸是全數(shù)字化IP 的關鍵，是其產(chǎn)生出的圖像信號，在選擇視頻數(shù)據(jù)的傳輸?shù)慕橘|(zhì)和互聯(lián)設備時，因此會采用TCP/IP的協(xié)議，在選擇視頻數(shù)據(jù)的傳輸介質(zhì)以及線路時，應該選擇性能強的產(chǎn)品，通常會選用性能優(yōu)越的五類雙絞線和高性能的網(wǎng)絡交換機等，為的是能保證視頻、圖像、信號在傳輸時不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象。最后教育局根據(jù)該項目的整體規(guī)劃以及系統(tǒng)的要求，將視頻數(shù)據(jù)與區(qū)平安系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)融合在一起，對平安城市實施了監(jiān)控和錄像等操作。此外，另一路的信號又對區(qū)教育局校園實施了監(jiān)控網(wǎng)絡系統(tǒng)，為校園提供監(jiān)控范圍更廣的系統(tǒng)。最終可以將校園原有的監(jiān)控系統(tǒng)、需要完善的系統(tǒng)以及新建學校待建的監(jiān)控部分三者結合，可以達到設計者想要的效果。

2.1 校外高清攝像機組

該系統(tǒng)已經(jīng)將已經(jīng)建設完成的平安城市這個監(jiān)控系統(tǒng)與全數(shù)字化IP 網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)兩者進行結合，在學校周邊和校園內(nèi)已經(jīng)設置了監(jiān)控范圍更廣的高清網(wǎng)絡攝像機，監(jiān)控到的視頻信號會傳輸?shù)揭呀ㄔO的平安城市監(jiān)控平臺上面，一路信號會根據(jù)學校里的去教育網(wǎng)傳輸給教育局，并根據(jù)已經(jīng)采用的TCP/IP 協(xié)議在進行網(wǎng)絡傳輸。

2.2 校內(nèi)升級改造組網(wǎng)

據(jù)監(jiān)測得出，校內(nèi)原有的模擬攝像機一共有246 臺，這些模擬攝像機需要用到246 臺編碼器，然后將模擬信號轉換為數(shù)字信號。使用視頻線連接到模擬攝像機的BNG 接口和視頻編碼器的BNG 接口，使用超過五種類型的網(wǎng)線將視頻編碼器連接到學校里面。

但是目前學校內(nèi)又增加對網(wǎng)絡攝像機的連接，直接通過了RJ45 的接口，使用超過五種類型的網(wǎng)線接入學校的交換機。利用到了已有的教育城域的網(wǎng)光纖將學校的交換機連接到了匯聚交換機。匯聚交換機與核心交換機之間到目前為止只有一條光纖，如果要想保證視頻質(zhì)量的減少不會對原有的教學應用產(chǎn)生影響，那么這就需要在增加一條光纖，一共設有五個匯聚點就需要增加五條光纖。與此同時，在核心交換機上還可以增加一塊業(yè)務板和專門處理視頻信號的光纖。

2.3 新校區(qū)的組網(wǎng)

區(qū)教育局最近新建了五所學校，在區(qū)教育局的監(jiān)控和報警系統(tǒng)中，這五所學校的視頻監(jiān)控系統(tǒng)同樣也會采用全數(shù)字化的方式進行建設，并且還將區(qū)教育局的教育城域網(wǎng)融入里面，目的是能夠形成一套完整的、相對獨立的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡。

3 視頻監(jiān)控網(wǎng)絡規(guī)劃

該系統(tǒng)采用的是基于網(wǎng)絡的客戶或者是服務構架的數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，那么該系統(tǒng)的作用就是可以實現(xiàn)數(shù)字影像監(jiān)控以及報警系統(tǒng)聯(lián)動等功能。

將該系統(tǒng)可以建設成一個視頻監(jiān)控中心和36 個分控中心，可將區(qū)教育局局域網(wǎng)內(nèi)的計算機分配到分控中心，讓其使用，根據(jù)視頻信號分布的情況進行分析，科學合理地制定一個節(jié)省資源的線路帶寬和匯聚點，這條路線才用到了新建的方式進行鋪設，要想建立出完整的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，那么就需要從匯聚點到視頻的監(jiān)控中心線路主干線路租用電信鋪設的光纖鏈路。

4 IP 地址的規(guī)劃

在所有的監(jiān)控系統(tǒng)中，經(jīng)常會出現(xiàn)故障的問題，那么導致問題出現(xiàn)的最主要原因就是IP 地址設置不得當，比如說IP 沖突，在或者就是有幾路的監(jiān)控圖像顯示不出來等情況，這些情況的發(fā)生都是跟IP 有著一定的聯(lián)系。由此可見，將IP 地址合理地進行分配是非常重要的。那么為什么要合理分配IP 地址呢？因為監(jiān)控系統(tǒng)如果類型不一樣那么IP 地址設置的就會不一樣。舉個簡單的例子來說，對于那些小型的監(jiān)控系統(tǒng)項目，IP 的地址在設置起來就不會那么復雜，因此大部分的人在此過程中都不會出錯。相反，如果是那些大型的監(jiān)控項目系統(tǒng)，那么IP 地址在設置時就會非常復雜，如果不仔細的話就會出現(xiàn)大量的錯誤。

在網(wǎng)絡中，每臺設備都會有屬于自己的IP 地址，而IP 地址就是為了識別自己在網(wǎng)絡中的位置，因此網(wǎng)絡在進行組建之前都要為網(wǎng)絡中的所有設備分配屬于自己的IP 地址，主要包括服務器、操作計算機等各項設備。網(wǎng)絡設備的接口地址是由環(huán)回地址、物理接口地址以及邏輯接口等組成的，都是采用固定的地址。那么使用固定地址的還有服務器、管理設備以及重要用戶的工作站。

將IP 地址進行分配時，要考慮是否與網(wǎng)絡拓撲層次相適應，采用CIDR 和可變長網(wǎng)掩碼科技，既可以有效地利用的地址的空間，又能體現(xiàn)出網(wǎng)絡的可擴展性以及靈活性。在滿足路由協(xié)議要求的同時，方便網(wǎng)絡中的路由匯總和聚類，能縮短路由器中的路由表的長度，還可以減少對路由器內(nèi)存的消耗，從而來提高路由算法的效率，讓路由變化的收斂速度加快，但是需要特別注意的是，要考慮網(wǎng)絡地址在管理上面是否方便。

5 視頻控制顯示

接收從前端IP 攝像機傳輸過來的圖像數(shù)字信號進行控制和儲存是全數(shù)字化IP 網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)圖像控制顯示的主要任務，將其可以分成兩部分：

（1）對圖像信號的控制，其主要是由服務器來完成的，在對其安裝控制平臺的軟件后，讓它對前端的設備來進行控制。

（2）對圖像信號的儲存，為了確保數(shù)據(jù)能夠安全的儲存，在傳輸過程中要想保證對圖像信號的儲存24h 不間斷，可以在監(jiān)控中心設置錄像存儲系統(tǒng)，方便事后的調(diào)查和追蹤。

6 結語

本文中，筆者對此監(jiān)控系統(tǒng)進行分析后得出結論，信號流采運用網(wǎng)絡技術的TCP/IP 協(xié)議進行傳輸，對系統(tǒng)進行全面的升級完善，讓系統(tǒng)能夠達到初始設計的要求。像一些平安校園、平安城市等也可以將該項目作為參考的材料[2]。此系統(tǒng)在運行過程中非常穩(wěn)定，圖像也很清晰特別是在管理這一方面，將這一系統(tǒng)運用到校園的管理中，不僅能夠給學生和老師提供一個強有力的保障，還為創(chuàng)建健康的校園發(fā)揮了重要的作用?？傊?，相信通過該技術在教學領域的應用能夠大放異彩，進而對提高教學質(zhì)量提供重要幫助。