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平安城市高清安防解决方案

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2020年4月19日
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平
安
城
市
高
清
安
防
解
决
方
案

目录
1 平安城市的发展背景 2
2 平安城市的需求分析 3
3 设计目标 4
4 设计原则 5
5 平安城市的设计框架 8
6 系统总体方案设计 10
7 工程技术要求 18

1 平安城市的发展背景
随着社会经济的发展和人们生活水平的不断提高，人们对生活和工作环境的要求也不断提高，城市道路的车流量越来越大。应用先进的监控技术建立交通监控管理系统，实现城市道路的现代化交通管理，以成为亟待解决的问题。而现代电子技术赋予了现代交通更多的功能，给工作者提供舒适、安全、方便、快捷的的工作环境，同时也给管理者提供高效的管理工具，节省更多的人力物力，节省能源、降低能耗，使整个监控系统形成了“集中监视、集中管理、分散控制”的拓扑系统结构，具有“高生产力，低运营成本，高安全性”。这就是平安城市的建设。
随着第一批平安城市的建设到今天，视频监控系统历经多次变革转换，已经全面步入数字化、网络化、高清化、智能化的阶段；众多安防行业知名厂商都已经或者准备好了推出具备自己特色的高清网络视频监控解决方案。传统的前端模拟摄像机加网络视频编码设备的方式注定将会被逐步淘汰。这其中的主要因素有前端摄像机清晰度的限制，也有后端压缩设备的压缩分辨率难以继续在原有方案上得到较大的提升，许多终端用户也一直在寻找更清晰的、更智能化的、更简单化的视频监控系统解决方案。因此一些具备较强研发实力的视频监控厂商开始根据用户这一需求不断探索、总结，终于开发出了一系列的高清网络摄像机；这种高清化、数字化、网络化的摄像机开始逐步出现在视频监控领域的舞台上，它们所带来的视觉上的震撼效果在以前的视频监控系统中是不可想象的。高清摄像机给智能分析提供了比传统画质高出几倍的清晰图像源，使得智能分析的准确性以及功能性都将得到更广泛的认同。
相信在不久的将来，高清网络智能摄像机将会出现在大街小巷，屋里屋外了。高清网络视频监控所带来的革命性冲击，将视频监控行业带上了一个新的台阶，城市视频监控系统作为一个巨复杂的系统，其终极目标也是高清化、网络化、智能化，百万像素高清视频监控系统解决方案从此改变传统平安城市视频监控的系统结构模式。

2 平安城市的需求分析
城市社会监控包括了商业街监控、道路卡口监控及其它案件多发区监控等。城市社会监控的地方大都属于城市中最为复杂的地点，如商业街道、道路卡口、车站及车站周边、人流密集路段、重点小区、娱乐场所周边等地方，她们都具有人流量大、流动性强的特点，一般成为了不法之徒的重要作案地点。群众在日常工作、娱乐的同时不得不为自己的钱包、财物随时不翼而飞担心。由于警力分布的原因，也由于不能过分加强警察力量导致群众发生恐慌心理。这就要求公安局在不能盲目增加警力的同时，又要保证控制场面，为还市民一个优质的环境，为商家完善经商环境。于是有了城市社会面监控中心系统的提出，在商业街等重要地段和重点部位安装监控探头，并同时与各大商场监控联网，专人统一监视。以便于在不法分子犯案时收集犯罪证据，也同时起到警示防范作用。同时道路卡口等监控还负担道路自动监控、交通诱导、卡口车辆监控、车辆稽查等城市道路和车辆安全管理的任务。经过与交通的监控系统的结合，为道路管理部门、公安、交通执法部门提供科学有效的工作依据，提高道路管理效率、交通执法和城市安全保障力度。
² 对商业区道路路口监控，监控交通、人流、治安情况
² 对城市道路卡口的监控，监控车辆出入情况
² 对娱乐场所监控，预防违法犯罪行为
² 对其它重要治安点的监控
² 对原有监控系统的接入

3 设计目标
3.1 以当前社会治安防控和实战的需要为主，兼顾城市突发公共事件应急指挥、城市管理、灾难事故预警、安全生产监控的需求。用XX年的时间，完成全市所有公共场所和道路、主要街道、要害部门、重点单位、公共交通系统、社区和居民小区视频监控系统建设，形成基本覆盖整个社会的全天侯监控网络。
3.2 完善市公安局、区分局、派出所三级公安视频专网建设，将网络有条件的区延伸到街、居委会，整合和利用社会上现有图像资源，实现系统联网和共享共用。
3.3 完成市应急指挥中心和市、区、街、单位四级监控中心的建设。
3.4 建设基于城市电子地图的视频图像，法人和常住人口的宏观数据的集成化平台、实现监控视频图像的储存、传输、管理、显示、查找、监控、识别和报警等功能，建成共享性强、覆盖面广、技术先进可靠、运作效率高的城市社会治安视频监控体系。
3.5 制定治安视频监控系统建设管理办法，确保系统建设规范有序和资源整合与共享。建立健全市、区、街、社区四级管理队伍、运行队伍和服务队伍，建立系统建设、运行、维护的长效保障制度，确保系统发挥作用。

4 设计原则
为适应社会的发展，强化城区安全防范建设，加强城区治安防范力量，有效防范重大案件发生，有必要建设一个现代化的、全面的城市公共安全监控系统，而其中的城市治安监控系统对社区公共安全带来的影响不言而喻，它可实现事故发生后的现场搜索、图像记录，以及疑犯跟踪等，更重要的是，它对犯罪份子起 到了威慑的作用。与其它领域的监控系统相比，城市治安监控系统要求设备具有24小时连续工作的能力、稳定可靠性高，且由于图像的数据流量较大，因而在如此庞大复杂的监控系统中，为保障多路视频的实时发送、画质的高分辨率和数据的综合分析能力，也对各组成部分产品的数字化性能提出了更高的要求。
城市治安监控系统的监控范围在市区所辖的各个社区，覆盖面广，一般监控点之间的距离较远、位置分散，且现场环境也较复杂，因此，视频信号的传输也就成为整个系统正常运作的关键。现在，很多解决方案都是采用光纤传输视频信号，这种解决方案具有图像清晰度高、延时小等特点，可是其缺点也很明显，无论是租用运营商的光纤还是铺设专用光纤费用都非常高，而且安装技术难度大、施工周期长、组网灵活性不高。
利用现有的网络资源，采用数字压缩和传输技术，实现远程图像的传输、播放和存储是当前应用较多、也是最经济的解决方案。近几年，中国的宽带网络普及速度很快，很多城市还相继建起了高速的城域网。各种网络已经覆盖到了城市的各个角落，为利用已有的这些网络来传输视频图像提供了基础。使用IP网络来传输视频图像具有费用底、易于扩容、组网方便、配置灵活、施工周期短等特点。
综上所述，在设计整个系统时，应以技术先进、系统实用、结构合理、产品主流、低成本、低维护量作为系统设计的出发点。
4.1 集中管理：前端现场设备，各分系统集中于中心统一控制，实施对所有远端设备的控制、设置，以保证系统的高效、有序、可靠。
4.2 技术的先进性：整个系统选型、软硬件设备的配置均要符合高新技术的潮流，关键的视频数字化，压缩、解压、码流、传输均采用国内外工程建设中被广泛采用的技术与产品。在满足功能的前提下，系统设计具有先进性，而且在今后一段时间内保持一定的先进性。
4.3 架构合理：采用先进成熟的技术来架构各个子系统组成稳定可靠大系统，使其能安全平稳地运行，有效地消除各子系统可能产生的瓶颈，选用合适的设备来保证各子系统具有良好的扩展性。稳定性和安全性是我们最关心的问题，只有稳定可靠的系统才能确保各设备的正常运行；只有良好的数据共享，实时的故障修复，实时备份等才能形成完整的管理体系。
4.4 产品主流：在设备选型时，主要依据我市的实际情况结合当前中国市场上的占有率高的各类产品中选择具有最优性能价格比和扩充能力的产品。
4.5 低成本、低维护量：所设计的系统和采用的产品应该是简单、实用、易操作、易维护。系统的易操作和易维护是保证非计算机专业人员使用好本系统的条件。
4.6 系统的安全性
（1）网络的安全性
数字图像网络借助于公安专网，因此不允许与其它网络直接互联，保证公安网的安全性。
（2）软件系统的安全性
操作系统的安全规范必须满足国际C2级标准，能够保证不被黑客所攻击。数据库的高级用户帐号及密码由服务器的系统管理员设定，数据库的普通用户帐号及密码权限由数据库高级用户（数据库管理员）设定。系统定时自动将主数据库服务器的数据备份到备份服务器中。系统维护人员可随时方便地对数据进行备份和恢复。
（3）应用程序的安全性
所有的操作人员进入系统前应经过工号和密码进行登陆，并经过认证服务器认证，核对准确后方可进入系统。
所有的操作人员均授予相应的级别及权限，任何越权的操作必须被拒绝。所有的操作与登陆信息均应有记录，并能够根据工号或密码进行查询。除基本资料外，工作人员不得对用户的其它资料或数据进行篡改，除非是系统的授权人员。
（4）数据通信的安全性
对于在公安网上传输的重要图像数据，为了防止被窃取或篡改，可考虑适当的加密措施，对数据进行加密。尽可能选用具有一定加密功能的数字设备，以对流经的数据进行加密，录像资料可经过水印手段进行加密。
4.7 系统的可扩展性
随着系统的扩容，用户数量会不断扩大，对新功能的要求也将不断增加。这要求系统具备良好的可扩性，因而在建设初期，除了满足现有要求之外，还必须考虑系统的可扩容性，以保证今后发展的需求。
系统的各个组成部件选用标准的硬件和软件，采用模块化设计，使系统能够经过增加模块的方式进行扩容；系统的接口要求规范化，从而使软、硬件能够平滑升级或更新，网络节点的增减对网络性能没有影响。

5 平安城市的设计框架
城市高清网络视频监控系统主要由涉及到音视频的采集、传输、存储、管理、共享等环节。整个解决方案可分为前端监控资源采集、监控资源接入、联网集中管理平台、图像资源存储以及图像资源共享平台建设等部分。平前端视频采集主要包括：道路卡口、红路灯路口、宾馆酒店、娱乐场所、网吧、城市街道、派出所滞留室、其它公共区域等，在这些重点区域安装百万高清网络摄像机实施高清晰的现场监控、抓拍、智能分析；使相关管理部门充分把握现场的详细情况，提供高质量的画面给监控人员或者是后端智能分析系统，在完成传统事后分析功能的同时逐步实现事前预警提示。每个区域构建前端高清监控子系统完成对每个区域的详细记录，监控，同时经过视频光纤专网将各个子系统统一并入专网实现大规模集中城市高清视频监控，实现统一调度，资源共享，提升相关执法部门的工作效率。为城市的和谐繁荣构筑一道高清视频安全监控网。
5.1系统架构图

5.2 平安城市高清安防系统的设计
城市高清视频监控系统的建设需要逐步实现，传统视频监控系统已经非常成熟，而且已经大规模的应用，因此需要一个过度时期，来逐步建设系统，这不论是从系统的建设投入上还是系统的衔接过渡上都是必要的。因此采用逐步实施的方案，主要从组成城市高清视频监控系统的各个子系统入手进行设计，分别对各个子系统的高清视频监控系统的组成、系统功能、系统特色等方面进行阐述。

6 系统总体方案设计
6.1 系统结构
前端信号收集子系统、信号传输子系统、远程监控子系统。
6.1.1 其中前端信号收集子系统包括：
² 视频信号采集设备
² 视频信号压缩设备
² 数字报警信息采集设备
² 数字/模拟环境量采集设备
² 前端系统控制设备      
² 前端通讯设备

 6.1.2 信号传输子系统包括：
² 传输控制设备
² 专用视频、电源、控制线缆
² 驱动设备
² 通讯接口

 6.1.3 远程监控子系统包括：
² 远程监控软件系统
² 图像显示设备
² 通讯设备
² 控制设备
6.2 系统整体拓扑图
整个系统由于采用了全数字处理和传输，因此有几个重要的环节是至关重要的，一是前端网络摄像机或者是高清网络摄像机的图像采集能力和稳定性；第二就是传输问题，平安城市系统的传输资源是非常丰富的，它依托于电信的传输资源，可有效解决集中联网汇聚的难题；第三就是后端平台的集中管理功能，后端平台式整个系统的设备管理、用户管理、数据存储、数据交换，当前比较流行的平台架构一般是采用模块化部署，根据服务功能的类型、控制层和数据服务层的不同进行模块化设计，经过这些模块在不同硬件服务器上的部署实现大规模的集中网络视频监控业务承载服务。

6.3 集中管理平台
联网集中管理是网络视频监控的一个重要功能之一，在高清网络视频监控系统中同样如此。联网管理在一般可分为集中管理认证和多级多终端访问，数量众多的网络摄像机直接经过传输系统传回到“平安城市”指挥中心汇聚并进行集中管理，而其它下属片区的派出所分中心和其它相关的单位需要得到授权后到指挥中心访问“平安城市”系统的相关服务器并获取资源。
由于视频数据流的传输特性不但考网络交换设备的性能，更对为整个系统提供各种服务的管理平台服务器的性能是个考验，因此一套性能可靠的、服务功能强大的、基于模块化的高清网络视频集中管理平台是“平安城市”高清网络视频监控系统工程最重要的组成部分之一。集中管理平台需要对整个网络视频监控系统进行有效管理，同时能够承载各种不同的业务访问需求；集中联网管理平台的示意图如下：

上述示意图主要对整个高清网络视频各个组成部分进行了一个划定，其中集中管理平台的主要组成部分有用户目录管理服务器、集中管理控制服务器、流媒体转发服务器、集中存储服务器以及报警电子地图服务器等，这些服务器各自担承载相关的监控服务功能，并经过有效的模块化机制进行信息交换，完成前端设备管理以及视频数据的处理等任务。各个模块可根据各自服务功能的不同能够灵活部署在相关硬件服务器上，下面将对每个服务器所承载的服务功能和部署进行阐述。
6.3.1 用户验证目录服务
用户目录管理服务模块是大中型网络视频监控平台系统中最重要一个核心组件，平台中的集中管理控制的模块、其它服务模块以及相关业务终端都要到用户验证目录服务模块这里进行用户访问认证、授权和获取信息参数。它可承担设备（或节点）的目录树管理服务，前端节点所有的摄像机、报警器和后端监视器统一编号；还提供用户和用户组的设定、浏览许可和权限分配，以及多级联网服务。集中管理平台是基于用户验证为核心的系统，某个用户的权限和优先级一旦设定，则此用户不论是在网络中的哪个地方登录，也不论使用IE、客户端或是管理中心登录，或者是经过视频转发，那么它的权限都是相同的。同时每个前端网点的本地验证能够根据需要是否受联网监控中心的管理。大型联网系统中，中心用户验证目录管理服务器一般采用专业服务器来实施，这样能够保证用户验证目录管理服务器的稳定运行。用户验证目录管理服务器和其它服务器之间的关系如下图所示：

在“平安城市”系统中，涉及到海量前端设备管理和海量用户访问等信息交换，作为核心组成部分，用户目录管理服务器应当采用单独的专业级服务器进行部署，同时还可经过双机热备等方式来提升用户目录管理服务器的可靠性和稳定性。
6.3.2 集中管理控制服务
集中管理&控制服务器,主要作为整套系统的一个管理控制服务器，经过这台服务器能够对前端设备以及其它后端平台服务器模块进行工作状态和网络状态的监测；可对前端设备和其它软件模块进行远程参数配置、维护和升级的任务；也能够和前端摄像机进行双向语音对讲和监听等；可调用任意一个点位的图像以及其它辅助管理服务器功能。这台服务器在整个系统中的也可被看做是一台视频设备网络管理服务器，这台服务器负责一系列综合性的服务功能和管理功能，在大型高清视频联网监控系统中，集中管理控制服务器是必不可少的，但一般部署一台这样的服务器就能够，如果随着系统的扩容或者是服务需求越来越大的时候，能够进行副控服务器扩展，增加更多操作人员来进行管理和控制，特别是“平安城市”这类系统，可能会涉及到众多的二、三级分中心，这些分中心也需要针对各自区域的设备进行控制和一些常规管理等，因此管理控制服务器可根据不同的业务功能需求进行配置。当前本解决方案设计在平安城市指挥中心配置一台集中管理控制服务器。
6.4 系统的安全设计
6.4.1 设备安全
本安防系统使用电气设备和主机的电气安全和防雷安全指标符合国家和行业的相关标准，为确保使用人员和设备的安全可选用先进的防雷设备（可选），整体防雷设施采用三级防雷方式，即：前端设备防雷、大楼电源防雷、机房电源与设备防雷。
第一级防雷系统
并联安装在所保护设备电源室电源的进线端,其目的是保护机房所在楼层楼的前级供电系统安全，它可将上万伏的过电压限制到三千伏。
具体措施：
在供电的总配处并联安装一套一级防雷器（三相电源）,作为机房电源第一级防雷。
第二级防雷系统：
第二级防雷器，作为次级防雷器，可将几千伏的过电压进一步限制到1点几千伏，雷电多发地带需要具有40KA的通流容量，将第一级防雷泄放后出现的雷电残压以及电源线路中感应的雷电流给予再次泄放，防雷器可并联安装在机房的电源进入端。
具体措施：
在监控机房的电源进线处，安装一套二级电源防雷器，作为设备的二级防雷防护。
第三级防雷系统：
这也是系统防雷中最容易被忽视的地方，单相的用电设备，能够选用插座式防雷器作为第三级电源防雷器，其串联在设备前端，内部产生的操作过电压（如感性或容性负载设备的启动或关机等）和高压静电有极好的防范效果。
具体措施：
在重要设备前端使用一套电源防雷插座，作为设备的精细保护。
信号系统防雷
信号系统和电源系统类似，遭受雷击的主要原因除直接遭受雷击外还有建筑物外经过传输线路引入和1公里范围内发生雷击时的感应雷。当雷击发生时，通讯线路和网络线路依然会流入大约10%的雷击能量，因此这部分的防雷也是非常关键的。
具体措施：
A、在前端串联安装一套SV-3/024AC电源24伏、BNC防护、控制线三合一防雷器，作为高速球摄像机的防雷；用一套SV-2/024AC电源24伏、BNC防护、二合一防雷器，作为固定摄像机的防雷；
B、由于本系统主要传输方式为网络传输，因此后端视频、控制线和电源线将不考虑防雷
本系统防雷设备清单：
序号
设备名称
型号
数量
配套设备/备注
前端防雷
1
视频、电源、控制线防雷
SV-3/024AC

高速球摄像机前端视频、电源、控制线防雷
2
视频、电源防雷
SV-2/024AC

固定摄像机前端视频、电源、控制线防雷
后端防雷
1
标称放电电流40KA四模块电源防雷器
AM1-40/4

后端电源防雷
2
失效指示\MOV模块\密封式 ，最大放电电流40KA，单相电源
PPS-II/1-40

后端电源防雷
3
滤波型防雷插座（中档）
LT A6-420NS

后端电源防雷

6.4.2 数据安全
建立完善的数据备份与恢复机制。保证数据不因物理介质的损坏丢失。数据采取有效的加密保护措施，确保数据的安全。
6.4.3 系统安全
监控系统软件和存放监控系统信息的所有主机和系统应的严格的身分认证机制，防止对系统的非法侵入。监控主机的操作系统和软件系统建立完善的备份和灾难恢复机制，确保系统被损坏后的快速恢复。
6.4.4 网络安全
本系统主要是基于公安专网来进行联网，同时也辅于运营商网络，为了保重公安网络不受外网的攻击，在公安专网和业务网之间的连接必须经过网闸来完成转发。
网闸是使用带有多种控制功能的固态开关读写介质连接两个独立主机系统的信息安全设备。由于物理隔离网闸所连接的两个独立主机系统之间，不存在通信的物理连接、逻辑连接、信息传输命令、信息传输协议，不存在依据协议的信 息包转发，只有数据文件的无协议“摆渡”，且对固态存储介质只有“读”和“写”两个命令。因此，物理隔离网闸从物理上隔离、阻断了具有潜在攻击可能的一切连接，使“黑客”无法入侵、无法攻击、无法破坏，实现了真正的安全。

7 工程技术要求
7.1监控点工程技术要求
立杆要求：立杆高度约6.0米,立竿管壁厚6-8毫米，挑臂长度3-6米不等,根据现场不同情况另决定。特色街的立杆的设计应和周边的环境（路灯杆等）协调，使整体美观大方。
设计安装立杆的路口必须先灌筑基础。基础深度应在1.5米左右。
7.2 控中心机房工程技术要求
7.2.1 为便于日后扩充，监控系统对机房的规划要求如下：
监控中心的面积应与派出所城市报警与监控系统的规模相适应，城区派出所不小于150m2、乡镇派出所不小于100 m2。应配备必要的通讯器材和生活设施（如卫生间、饮水机、折叠床等），并安装防盗门、防盗网。
7.2.2 监控机房地面
地面采用600*600*35抗静电全钢活动地板，产品质量符合GB/TI9001-92标准，产品采用全钢组件结构，机械性能高、承载能力强、防火性能好，维修方便，经久耐用。
7.2.3 监控机房顶面工程
监控机房顶面采用防火板吊顶，应注意考虑隔热、灯光照明、吸音、美观、轻质等。
7.2.4 供电要求
监控机房配电间引入可靠电源到机房配电箱，各设备用电由机房内的配电箱进行用电分配。
7.2.5 UPS系统要求
监控中心采用UPS供电，应留有30%左右的余量。UPS的功率不小于10KVA，有条件的单位可另外配备汽油发电机，保证所有监控与显示设备断电后能工作8小时。
7.2.6 照明系统要求
要求应有良好的照明，机房内照明度200LUX。光线不能直射屏幕墙和操作人员，宜采用嵌入式灯光。
7.2.7 空调系统要求
指挥中心与派出所监控中心应按面积大小配备空调设备，使工作温度符合机房设计要求，室内温度控制在16-28ºС,湿度30%—75%；为保持空气清新，应设置进气、排气风扇，甚至是熏香装置。
7.2.8 接地系统要求
监控机房接地的好坏，直接影响整个的工作稳定度和监控图像的质量，应将设备保护接地和计算机直流接地分开，设备保护接地可采用联合接地，直流工作地宜采用独立接地系统，接地电阻≤2Ω。在设备间的配电柜应考虑防雷保护模块。
7.2.9 监控机房静电泄放系统要求
在机房静电地板下面，应考虑独立的直流静电泄放回路系统，从独立接地处引BVR16 mm2绝缘非屏蔽线缆至机房内辅助等电位铜排。每平方米活动地板支撑脚上引一根BVR-6 mm2双色导线和铜排相连。
7.2.10 监控机房防雷要求
应在配电箱内空气开关前配置电源防雷保护模块，为机房提供二级以上的防雷保护。