顾建伟

（南通大学现代教育技术中心，江苏 南通 226001）

平安校园安防监控系统需求分析及解决方案

顾建伟

（南通大学现代教育技术中心，江苏 南通 226001）

近年来,安防监控系统技术发展迅速,安防产品已形成一个较为成熟的产业。本文通过详细描述平安校园安防监控系统的各个环节的设备特点、选型要求、设计理念等方面，从南通大学平安校园安防监控系统的建设实践出发，总结平安校园安防监控系统建设中的经验与创新。

平安校园；安防监控；需求分析；解决方案

1．引言

随着我国经济水平的提高和科学技术的发展，安防行业化需求明显。近几年校园安全事故频发，引起了政府和老百姓的极大关注。校园监管面积大，治安形势错综复杂，为了加强学校安全管理、保证学校及全校师生的财产和人身安全，创造一个安全、文明、舒适、温馨、和谐的校园，提高现代化的管理手段，有必要建立智能化的安防监控系统来达到建设平安校园的目的。

2．平安校园安防监控需求及现状分析

2．1 需求分析

平安校园系统是包括了数据通讯技术、网络技术、网络数字音视频技术和报警管理技术等高科技手段，实现以人为本、平安为先，打造平安校园，优化育人环境的一套综合性应用系统。从系统应用构成的主体类型上可分为监控资源、传输网络、监控中心和用户终端的媒介，监控中心是系统的信息管理和共享平台，用户终端是系统的信息服务对象。作为管理者的教育部门和校方，对校园安防监控有如下需求：

(1)监控点多：学校人员密集，要求监控到校区的每一个角落。因此需要在学校内每栋宿舍的走廊、楼道、停车场、操场、围墙等处都装有摄像头，但监控范围不包括宿舍内部，避免侵犯学生隐私。

(2)监控面积大：学校的校园面积一般较大，监控点多。要求系统支持多种布线方式，最好可利用现成线路，或允许多个子系统相对独立，方便施工及维护。

(3)在各类考试中考生的违纪舞弊行为越来越多，采用的手段越来越先进，光靠监考老师根本照顾不过来。安装一套学校电子考场监考系统能够更好地维护考场纪律和考生的自身权益。

(4)校园失窃现象频繁发生，让很多学校的师生都感到有加强治安监控的必要，尤其是加强课间休息、放学无人时的视频监控。

(5)可防止校园暴力：当校园暴力事件发生或可能发生时，各级人员均可触动紧急按钮，向110报警中心报警，预防或制止校园暴力事件发生。

(6)远程报警：当师生离校后，可启动远程移动报警，各监控点发生人员侵入，可通过网络将警情上传至网络监控中心，并将图像自动切换至现场，并自动录像，便于及时采取措施。

(7)为了提高教学质量、监督教师教学水平，相关上级主管部门及校领导需要及时快捷了解教室教学的实际情况，在教室安装视频监控系统，有利于解决这个问题，同时，安防监控系统要与学校日常工作相结合，最大限度地发挥作用。

基于以上特点，校园安防监控系统主要由数字视频监控系统、安防报警系统、巡逻管理系统几部分组成，可以根据需要建设多级架构的安防监控中心，在安防监控中心对各个子系统进行控制管理及远程监控，通过安防监控中心将各子系统有机联动控制，实现完整的数字化校园安防监控功能。

2．2 存在的问题分析

目前监控系统已经实现了各个校区的出入口、主干道路、区域楼宇出入口等部位的监控，也实现了视频信号的统一管理，但仍存在以下问题：

(1)视频终端密度不够

目前学生公寓和办公区楼宇内部基本没有监控，在盗窃事件后，无法提供有效的技术手段进行破案，因此，需要增加视频终端。

(2)视频信号解码上墙

由于监控系统内存在多种品牌的视频编码和录像设备，各个品牌所采用的协议不尽相同，目前已经通过SDK包开放的形式实现了视频统一到一个平台中，最终要通过解码设备将信号输出到电视墙上，目前通过东方网力的平台，仅能够将东方网力设备中的视频信号解码上墙，而其它品牌设备中的信号只能在电脑中通过东方网力的设备进行查看，这给安防监控的管理人员带来不便，因此，必须更新设备以实现所有信号能够解码上墙。

(3)部分设备使用年限较长，存在安全隐患

在安防监控整合过程中，由于经费原因，最大限度地保留了当时仍然可用的硬盘录像机等设备，到现在该部分设备使用已经超过五年，并且，这些设备仍是传统的模拟的硬盘录像机，已经无法适应目前数字环境下的安防监控系统，因此，要对该部分设备进行更新。

3．系统建设方案

在建设整个系统时，秉承技术先进、性能稳定、经济合理、安全可靠、可扩展性作为基本原则进行系统构架。

3．1 前端技术特点

(1)网络摄像机

网络摄像机，简称IP C（IP Camera），在近几年得益于网络带宽、芯片技术、编码算法、存储技术的进步而得到大力发展。IP C的特点主要体现在“IP”上，即支持网络协议的摄像机，IP C可以看成是模拟摄像机与视频编码器的结合体，从图像质量指标上讲，又可以实现高于两者的效果。IP C是新一代网络视频监控系统中的核心硬件设备，通常采用嵌入式架构、集成了视频音频采集、信号处理、编码压缩、智能分析、缓冲存储及网络传输等多种功能，再结合网络视频存储录像系统及管理平台软件，就可以构成大规模、分布式的智能网络安防监控系统。

图1 安防监控概略图

(2)监控点的选择

安防监控系统主要由前端摄像机组成，根据现场不同的环境和应用选用不同的摄像机，在出入口选择红外摄像机及快速球机，在楼梯口和走廊设置红外枪式摄像机，在周界可以选用红外摄像机和快速球机，在校园室外开阔区域选用室外球型摄像机等。应按图2描述来进行确定基本设置及类型选择。

图2 监控点布置

校园视频监控系统采用定焦与全向相结合的方式配置监控点摄像机，根据监控目标的不同又分为重点监控区域和一般监控区域，根据预算情况配置相应数量的摄像机，做到校园监控区域内无盲区。

3．2 传输部分技术特点

(1)以太网交换机

以太网交换机是最普遍和便宜的，它的档次比较齐全，应用领域也非常广泛，在大大小小的局域网都可以见到它们的踪影。以太网包括三种网络接口：RJ-45、BN C和AUI，所用的传输介质分别为：双绞线、细同轴电缆和粗同轴电缆。

(2)全网络传输

选用全数字网络方式传输，采用以太网快速交换技术，即摄像部分的图像信号、声音信号及控制信号通过带光纤模块的以太网交换机进行数据传输。

(3)网络传输带宽

在视频监控系统中，对存储空间容量的大小需求是与画面质量的高低及视频线路等都有很大关系。

比特率是指每秒传送的比特（bit）数。单位为bps（Bit Per Second），比特率越高，传送的数据越大。比特率越高，音视频的质量就越好，但编码后的文件就越大。

码流（Data Rate）是指视频文件在单位时间内使用的数据流量，也叫码率，是视频编码中画面质量控制中最重要的部分。同样分辨率下，视频文件的码流越大，压缩比就越小，画面质量就越高。

上行带宽就是本地上传信息到网络上的带宽。上行速率是指用户电脑向网络发送信息时的数据传输速率。

下行带宽就是从网络上下载信息的带宽。下行速率是指用户电脑从网络下载信息时的数据传输速率。

不同格式的比特率和码流的大小定义如表1：

表1 不同格式的比特率和码流的大小

传输带宽计算：比特率大小*摄像机的路数=网络带宽的至少大小

3．3 网络化磁盘阵列（IPSAN）存储技术

随着高校信息化水平的快速发展，网络数据中心的数据存储成几何级数急剧膨胀，海量数据的存取要求数据中心具有更高的数据吞吐量、更快的I/O传输速率和很高的安全性能。传统的以服务器为中心的分散式存储系统在管理方式、容量和扩展性以及数据保护方面已很难支持急速增长的信息服务需求，基于IP的存储区域网络（Storage Area Network，简称SAN）逐渐成为发展方向。

3．3．1 IPSAN的优势

(1)价格合理的存储合并功能与更为简化的集中数据管理功能实现过程简单；

(2)IP网络技术相当成熟，IPSAN减少了配置、维护、管理的复杂程度，企业现有的网络管理人员就可以完成日常的管理与维护工作；

(3)因为是基于IP网络的存储系统，所以数据迁移和远程镜像非常容易，只要网络带宽支持，基本没有距离限制，更好地支持异地容灾。和现有网络基础结构融合，支持跨平台数据共享；

(4)IPSAN有三个无限：基于以太网没有速度限制；没有距离限制，可无缝连接，实现低价格的远程容灾；没有容量限制基于IP网络的存储系统，以传统以太网的价格实现同等于光纤网络的性能，实现真正的即插即用Plug&Play，无需客户端软硬件升级、零维护成本、使用人员无需技术培训，降低企业的拥有成本与维护成本，而且升级扩容简单方便。

图3 IPSAN原理图

3．3．2 存储空间计算

按照1M码流大小（单位：kb/s；即比特率/8）*3600（单位：秒；1小时的秒数）*24（单位：小时；一天的时长）*30（保存的天数）*84（监控点要保存的摄像机录像总数）/0.9（磁盘格式化的损失10%空间）=所需存储空间的大小（注：存储单位换算1TB=1024GB；1GB=1024 MB；1 MB=1024KB）。

一般按照所有监控点录像文件保存不少于30天配置存储硬盘。录像系统能实现手动、自动、动态录像的功能，具有自动溢出循环存储的功能。

3．4 DID拼接显示技术特点

数字液晶拼接墙是由多个专业液晶屏为显示单位以矩阵排列（例如3×5，4×4以及更大的自由无限拼接）组成一个大L CD DID屏幕显示屏；每个子屏幕显示大图像的一部分，共同显示一个大的图像，也可分屏显示不同图像。

图4 液晶拼接屏

DID液晶屏具有高亮度、高对比度、更好的彩色饱和度、更宽的视角、可靠性更好、超薄窄边设计、亮度均匀、影像稳定不闪烁、拼接方式任意选择等优点。

3．5 管理平台技术特点

3．5．1 视频管理功能模块

本地监控终端视频调用：用户直接操作本地网络监控终端，实现视频监控、录像、语音对讲、报警联动等功能。

本级平台视频调用：当多个用户同时向平台请求同一视频流时，流媒体服务器向前端网络摄像机发出视频请求，网络摄像机将一路采样、量化、编码后的视频流发送至平台流媒体服务器，流媒体服务器再将网络摄像机送来的视频流复制成多份，分别送往请求该路视频的客户端，以满足要求。

流媒体服务功能模块：流媒体服务器是系统的视频转移分发单元，可以根据管理策略，向客户端转发和分发视频功能；可以制定分发策略对带宽进行管理，同时还可被级联使用。流媒体服务器可以完成视频的多路输入，多路输出。

3．5．2 报警服务功能模块

涵盖结合地理信息系统的报警源管理、智能分析、报警管理、报警图像显示、报警联动等功能。

3．5．3 存储管理功能模块

存储通过系统的存储子系统实现。保存在中心存储的录像数据都可通过系统客户端实现查询和回放调用。

3．5．4 显示功能模块

系统中心大屏幕显示系统主要由电视墙、电视墙服务器组成。数字视频信号通过监控中心电视墙服务器以硬件解码方式，将数字音视频流直接送入电视墙显示。电视墙可根据电视墙服务器的配置由任意多台监视器和液晶电视组成，每台监视器可按轮巡、报警联动等多种显示方式。

4．校园安防监控系统实施要求

在工程实施前进行调研，经反复论证，本着“实事求是、经济实用、运行可靠、技术先进”的原则，对校区、新建楼宇及周边安防监控系统进行方案设计，经过工程实施并通过专家验收。

校园安防监控系统要求：

(1)遵循国家规范、标准，按照招、投标文件，结合校园规划、建筑特点、满足监控系统功能要求进行方案设计；

(2)设备选用秉承技术先进、扩展性、系统实用、稳定性、经济合理、安全可靠性作为基本原则进行系统构架；

(3)安防监控系统具有监控图像信号采集、传输、显示、信号处理、实时记录、查询、检索、汇总等功能，24小时全天候实时监控，图像记录存储时间至少30天；

(4)在光线不足的场所选用红外线一体摄像机；低照度情况下摄像机安装大功率红外灯；

(5)监控中心、分控中心设备、前端摄像机在无市电情况下采用不间断电源供电，保证不低于2小时的不间断供电；

(6)校园安防监控中心与各分控中心形成独立的光纤网络，在监控中心对所有图像信息统一管理，为今后校园建设、安防系统扩建预留接口，系统具有兼容性、可扩展性。

图5 校园安防监控总平面图

5．结语

平安校园的安防监控系统要实现管理方的便捷管理，网络化是基础，数字化和智能化是其方向。校园安防监控系统应具有智能视频分析的功能，能够实现“可疑人员徘徊检测报警”及“可疑人员自动跟踪功能”，应能实现不同设备及系统的直联、互通、直控，实现音视频及报警信息的采集、传输/转换、显示/存储、控制；进行身份认证和权限管理，保证信息的安全；应能与报警系统联动，宜提供与其它系统的数据接口。

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NeedsAnalysis and Solutions of Safe Campus Security Monitoring System

Gu Jianwei
( Modern Education Technology Center,Nantong University,Nantong 226001,Jiangsu)

In recent years,security monitoring system technology is developing rapidly.Security product has become a more mature industry.This paper describes the equipment features,selection requirement and design concepts of the safe campus security monitoring systems.Taking the construction of safe campus security monitoring system in Nantong university as an example,it summarizes the construction experience and innovation.

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顾建伟，男，江苏南通人，硕士，实验师，研究方向：计算机应用及图像处理。