视频监控联网系统在我国港口中的应用

章  用户需求分析

1.1  项目背景

　　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。

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。

　　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

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。部具有的管理权限。

　　联网系统总体结构如图所示：

联网系统总体结构图

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、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、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。

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；

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。

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

3.6  报警联动功能

　　·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。

　　·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。

3.7  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。

3.8  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位置，采取快的应急措施，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

　　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。

3.9  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。

　　当有船只靠港，进行卸载煤矿等作业时，高清匀速球捕获的监控画面能清楚辨认每个货柜号码，方便工人远程指挥操控机械臂和运输履带，在后期也可方便地在视频录像中查验货柜号码。匀速球集云台控制、摄像机控制于一体，可360度旋转、任意定位及连续追踪扫描，实现港口全方位、无盲点监控。匀速球本身具备较大的监控视角，能覆盖较广的监控范围，多个预制位的设置也可充分满足港口多角度、各作业点上的监视需求。匀速球布点的密度不需要很大，但对于布点位置需要综合该部分实际作业内容、改点位空间环境因素、改点位无线传输等多方面进行考量。

港口视频监控

监控结果

3.10  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。

系统原理图

   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.物体滞留监测：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.移走物体监测：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.移动速度监测：监测场景中物体的移动速度。用于监测车辆超速等。

　　⑨.目标徘徊监测：监测场景中目标徘徊逗留的时间。用于监测敏感场所的可疑行迹。

　　

􀂄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。　

室外设备的防护

　　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

3.11  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、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。

　　3、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。

　　·技术体制分析及设备选型建议

　　1、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。

　　根港口、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。

　　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。

图像现场实时传输建议方案

　　图像现场传输方案

第四章  联网系统优势和特点

　　1、减轻前端港口企业资金重复建设压力；限度的重复利用资源

　　2、节省投资，便于信息共享-数字化，网络化

　  3、系统稳定可靠-嵌入式和硬件结构设计

　　4、统一管理，集中调度

　  5、分级存储，集中检索

　　6、支持突发事件大量并发点播-流媒体转发技术

　　7、图像质量清晰流畅-编解码技术

　　8、系统扩展性好-支持多种组网方式

　　9、系统结构设计开放，接口灵活，便于用户定制化需求