校園監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

蘇州高博軟件技術(shù)職業(yè)學(xué)院 沈鴻

本文針對(duì)高校監(jiān)控系統(tǒng)總體需求,給出了設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)目標(biāo),設(shè)計(jì)了系統(tǒng)功能,并在其中融入了于高校監(jiān)控系統(tǒng)的最新發(fā)展動(dòng)向,如監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化和人工智能化應(yīng)用等。

0 概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,罪犯活動(dòng)越來(lái)越普遍,校園的安全是全社會(huì)重點(diǎn)關(guān)注的,同時(shí)也是國(guó)家及各地區(qū)重點(diǎn)保護(hù)的地方,為了確保學(xué)校的員工和財(cái)產(chǎn)不受損失,安防工作是安全的核心,有必要建立一套強(qiáng)大、穩(wěn)定、安全的安保系統(tǒng)。

對(duì)于數(shù)字監(jiān)控體系,按照系統(tǒng)中各個(gè)組成部分的不同用途,把校園數(shù)字監(jiān)測(cè)體系細(xì)分成了七層,包括顯示層、管理層、信息處理層、傳送層、運(yùn)行層、支持層、信息收集層。當(dāng)然,隨著設(shè)備集成度的提高,特別針對(duì)于某些系統(tǒng),部分設(shè)備也可以同時(shí)作為多個(gè)層出現(xiàn)在系統(tǒng)中[1]。

1 設(shè)計(jì)原則

數(shù)字監(jiān)控體系建設(shè)的整體規(guī)劃與推進(jìn),應(yīng)當(dāng)按照“前瞻性、安全可靠性、系統(tǒng)性、開(kāi)放性、適用性、安全性”的原則。

前瞻性:選擇先進(jìn)、成熟、可靠的設(shè)備,引進(jìn)先進(jìn)的安全技術(shù),建設(shè)最新、可擴(kuò)展、兼容的系統(tǒng)和應(yīng)用平臺(tái),建設(shè)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)、智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

系統(tǒng)性:校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)需符合監(jiān)控圖像相關(guān)的業(yè)務(wù)與應(yīng)用的總體要求,并為數(shù)字調(diào)用接口和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供技術(shù)支持和共享支持。

開(kāi)放性:管理系統(tǒng)根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,接入硬件設(shè)備網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)等,保證了管理系統(tǒng)的開(kāi)放式。

適用性:校園視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)堅(jiān)持需求導(dǎo)向和應(yīng)用導(dǎo)向。在建設(shè)過(guò)程中,以實(shí)際需求和實(shí)際應(yīng)用為核心,體現(xiàn)實(shí)用與好用的原則,保證與技術(shù)運(yùn)行機(jī)構(gòu)同步調(diào)整,確保系統(tǒng)能有效地服務(wù)于學(xué)校工作的需要。

安全性:有嚴(yán)格的信息安全、系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)庫(kù)和設(shè)備安全機(jī)制,如預(yù)錄攝像機(jī)、機(jī)架等必須做好防護(hù);應(yīng)在系統(tǒng)中記錄、傳輸和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的所有階段都必須制定適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)安全措施。

2 設(shè)計(jì)目標(biāo)

本次設(shè)計(jì)的數(shù)字視頻系統(tǒng)是基于IP網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng),采用分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的互聯(lián)和控制。該系統(tǒng)具備視頻點(diǎn)播、視頻導(dǎo)航、數(shù)字視頻錄制及存儲(chǔ)、視頻追蹤和即時(shí)報(bào)警等功能。

數(shù)字化校園監(jiān)控系統(tǒng),是最可靠、最主要的信息搜集手段。視頻監(jiān)控通過(guò)對(duì)校園主出口、主要道路、學(xué)生重點(diǎn)活動(dòng)區(qū)域、會(huì)議室等重要位置安裝攝像頭,實(shí)施視頻監(jiān)控,并由中央監(jiān)控中心完成對(duì)圖像切換和存儲(chǔ)、場(chǎng)景展示和綜合控制的管理。經(jīng)過(guò)專網(wǎng)主干匯聚后,監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)在監(jiān)控機(jī)房?jī)?nèi)集中存放。當(dāng)需要顯示視頻數(shù)據(jù)時(shí),授權(quán)范圍內(nèi)的用戶可以通過(guò)客戶端軟件調(diào)用視頻,監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與校園網(wǎng)物理隔離。

根據(jù)實(shí)際使用需求和其他因素,項(xiàng)目中還使用了不同類型的攝像機(jī)。

3 系統(tǒng)功能

3.1 獨(dú)到的計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù),實(shí)現(xiàn)全天候監(jiān)測(cè)效果

采用寬動(dòng)態(tài)技術(shù),具有超微光、透霧支撐、電子防抖動(dòng)、強(qiáng)光抑制、回溯光補(bǔ)償、慢快門等功能,高質(zhì)量、高清晰度的圖像效果能夠滿足公共安全監(jiān)控和測(cè)試采集的真實(shí)要求,通過(guò)算法自動(dòng)檢測(cè)圖像亮度,調(diào)節(jié)紅外光亮度和圖像亮度,抑制附近對(duì)象曝光過(guò)度并確保背景區(qū)域的亮度。

突發(fā)關(guān)鍵詞中的手機(jī)閱讀、手機(jī)圖書(shū)館分布在Cluster 1中，通過(guò)查詢表4中具有代表性的“閱讀習(xí)慣”“網(wǎng)絡(luò)閱讀”等關(guān)鍵詞的文章均提及到電子閱讀器、手機(jī)閱讀、移動(dòng)閱讀平臺(tái)、pad等內(nèi)容，綜合可確定Cluster 1的研究熱點(diǎn)為“移動(dòng)閱讀終端”。

3.2 有效節(jié)省帶寬和存儲(chǔ)空間的視頻技術(shù)

采用MPEG、H.264、H.265等視頻壓縮技術(shù),具有高壓縮比和低延遲。所以編碼率可以最大減小到四分之三,空間可以最大減小到四分之三,帶寬占用也可以減小到四分之三,有效降低了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本。

低編碼率:采用全新編碼協(xié)議,使得碼率在圖像質(zhì)量不變的情況下碼流更小,1080P高清可降至2M-4M,提長(zhǎng)了監(jiān)控系統(tǒng)的效能。

ROI(感興趣區(qū)域代碼):將碼流的全部資源都聚集到一個(gè)或多個(gè)區(qū)域,以提高區(qū)域(車牌號(hào)、人臉等)的圖像質(zhì)量。

3.3 無(wú)需額外成本即可提供多種智能增值應(yīng)用程序

與常規(guī)監(jiān)控一樣,智能攝像頭也可進(jìn)行智能增值應(yīng)用,包括開(kāi)展檢測(cè)、追蹤、分析、鑒別和捕獲等操作、并可進(jìn)行結(jié)構(gòu)化視頻數(shù)據(jù)分析提取,而無(wú)需增加任何額外成本。

4 系統(tǒng)特點(diǎn)

4.1 數(shù)字高清技術(shù)的應(yīng)用

該系統(tǒng)采用了一系列的高端產(chǎn)品,1080P圖像分辨率,視角寬廣,可清晰顯示監(jiān)控場(chǎng)景的原貌,并能顯示員工和車輛的詳細(xì)情況。

H.265編碼協(xié)議的應(yīng)用:系統(tǒng)采用了H.265視頻壓縮協(xié)議,該協(xié)議極大地提高了視頻編解碼效果,即使經(jīng)過(guò)攝像機(jī)的解碼,1080P清晰度僅為2M-4M帶寬,大大減少了碼流,也大大減少了對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸信道帶寬與硬盤(pán)空間的消耗。

4.2 智能技術(shù)的應(yīng)用

該系統(tǒng)通過(guò)智能視頻圖像分析,實(shí)現(xiàn)及時(shí)提醒、及時(shí)報(bào)警,值班人員只需要對(duì)報(bào)警信息進(jìn)行確認(rèn),并根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)度和通報(bào),將值班人員從緊盯監(jiān)控圖像的工作模式中解放出來(lái),推動(dòng)安全工作提質(zhì)增效。

4.3 高效的存儲(chǔ)方案

系統(tǒng)的存儲(chǔ)方案采用了集中存儲(chǔ)模式,以加密方式將視頻直接寫(xiě)入存儲(chǔ)設(shè)備,節(jié)省了服務(wù)存儲(chǔ)器成本,避免單一故障點(diǎn)并鎖定服務(wù)器性能[2],以及獨(dú)特的文件結(jié)構(gòu),直接視頻控制、視頻錄制、播放、搜索和其他功能。

系統(tǒng)具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性和兼容性:該系統(tǒng)與國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)廠家的IPC、DVR/DVS、NVR完全相容,與國(guó)內(nèi)外的主要電子報(bào)警控制系統(tǒng)也全面兼容。由設(shè)備廠商提供SDK,實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的無(wú)縫對(duì)接,此外,該系統(tǒng)還與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)兼容,并支持移動(dòng)/電信/聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)連接。

4.4 系統(tǒng)具有良好的集成性和開(kāi)放性

系統(tǒng)采用了良好的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)和面向服務(wù)的SOA構(gòu)架,實(shí)施了基于GA/T669、DB33和GB/T28181等一系列標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的平臺(tái)連接管理[3],有效完成了跨平臺(tái)的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn),并滿足了系統(tǒng)間作為資源橫向共享的需要。

4.5 多系統(tǒng)應(yīng)急聯(lián)動(dòng)命令

該系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用功能集成不同的應(yīng)用系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的交互,以及與以前獨(dú)立運(yùn)行的不同系統(tǒng)的水平交互和信息屏蔽,為緊急處置提供最直觀的視頻信息和最佳的應(yīng)急響應(yīng),將學(xué)校的視覺(jué)安全提升到新的高度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1 System structure diagram

圖2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖Fig.2 Network structure design

5 結(jié)語(yǔ)

智慧型校園可視化平臺(tái)代表了學(xué)校安全工作的革命性和創(chuàng)新性轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)的防盜系統(tǒng)過(guò)于簡(jiǎn)陋,往往只是調(diào)整了視頻監(jiān)控?cái)z像頭位置,在基于GIS的應(yīng)急通信模塊中,通過(guò)對(duì)校園安全管理數(shù)據(jù)的深度挖掘,提供了對(duì)校園安全管理的全新模式和全新理念,通過(guò)全校三維場(chǎng)景模擬,以三維方式展現(xiàn)校園中的建筑物、房間、門窗、草坪、道路等,全面呈現(xiàn)了校園的實(shí)景,并在模擬立體圖的框架下,應(yīng)用各類安全防控。

安防建設(shè)不僅安裝攝像頭,還應(yīng)包括整個(gè)學(xué)校的安防數(shù)據(jù)建設(shè)。引入人工智能,對(duì)安全數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析,建立基于相關(guān)攝像機(jī)性能信息的智能、全保護(hù)數(shù)字安全系統(tǒng),以及人員與控制點(diǎn)的結(jié)合,實(shí)現(xiàn)快速有效的完整智能連接,可以有效地幫助用戶管理整個(gè)校園的安全。

引用

[1] 洪泓,王振華.一種分布式校園網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2017(10):77-79.

[2] 韓江漫.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全及防范措施淺析[J].楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2018,17(3):47-49.

[3] 王宏彥.基于視頻分析技術(shù)的校園智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2017(8):134-135.