林琪

摘要：数字化安防系统是当前安防工程中的发展趋势。本文以上海市马戏学校校园监控系统建设方案为研究对象本文整体方案从安防业务的角度出发，详细介绍各个模块在校园技防系统中的应用。包含视频监控系统、传输系统、报警系统、智能化系统等。

关键词：数字化安防系统;智能建筑;视频监控系统;校园安防

引言

从1978年改革开放之后，我国的经济和社会获得了长足的发展和进步，使得人们的生活水平和质量也得到质的提高和飞跃，生活的方式也发生了很大的现代化和改变，城市中智能建筑数量有着明显的提高，如酒店、小区等。在智能建筑中，需要使用大量现代化的安防子系统，而传统的安防系统具有很多的弊端，如布线施工和电源线的量非常大。在目前的环境中，智能建筑采用的监控点位，比以前增加了很多，同时，所需要的线材数量也直线增加，当弱电线缆过多，造成了不能通过建筑物弱电竖井。采用数字化安防系统，可以有效的避免这些问题。下面将结合实际案例来体现智能化安防系统在建筑智能化的运用。

1.上海市马戏学校校园监控系统建设方案

上海市马戏学校目前拥有适合大型杂技班学生训练的大型杂技练功厅1个、多功能小型杂技练功厅4个、舞蹈小型练功厅1个;多功能文化艺术阶梯教室10个、多媒体阶梯教室1个;拥有图书室、篮球场、运动场等多项设施。为预防、震慑犯罪，进一步降低财产损失，维护教师和全体学生的财产和人身安全，优化校园防控能力，通过本项目建立完善的校园技防体系，以校园安防可视化综合管理平台为基础，实现对前端监控摄像机、监控视频存储、出入口抓拍、报警等系统的统一管理或预留相应的接口，并结合软件业务系统进行联动调度和应用。

本系统的建设需要服从以下原则：1、合理和可靠性;2、较强的实用性和优秀的可扩展性;3、先进和实稳定性，为许多用户和学校提供了高质量、高可靠和高稳定的校园监控服务，体现"平安校园"的核心价值。在这个系统中，为了确保其合理性，既需要确保设备配置的合理性，同时，还需要增强系统构成的合理性，因此，一定要实现该系统的全部功能，但必须符合本单位的实际状况，并且还需要达到校园安全监控系统工程的标准。为确保系统的应用，需要兼容和采用多个开放的软件封装接口，并且同时还要采用多个SDK的封装接入，兼容其他品牌校园监控设备的需要将SDK按照一定的标准再次进行封装，消除产品质量的差异性，稳定、高效地将系统接入到校园监控系统的平台中。

在系统的建设中，选用国内视频监控一线品牌大华的监控视频设备作为监控系统的设备和处理系统，有利于提高和增强视频监控系统的视频图像清晰度和质量，还有利于处理能监控系统数字化存在的问题，以及完善网络化所造成的问题。系统在建设的过程中，首要考虑的原则为实用性，其次，再考虑系统的基本功能，如监、控、存等，并且采用性能良好的硬件和软件;然后，使用统一的系统标准，同时，还要使用统一的通信协议，最后，需要确保全部的子系统可以互联互控。

在物联网项目中，需要设计出合理的并且高可用性的解决方案，有利于更好的实现和滿足校园视频监控系统物联网应用项目的安全防范系统功能和需求。针对特定的应用场景，设计出了相应的安全防范系统解决方案，包括针对校园、教学楼、周界、出入口等各个重要位置的校园前端安全防范布控，以及校园保卫值班室、机房、监控管理中心的后端布控系统。本文整体方案从技防业务的角度出发，详细介绍各个模块在校园技防系统中的应用。包含视频监控系统、传输系统、报警系统、智能化系统等。

2.系统整体结构拓扑设计

校园的监控系统是在平安学校的网络的基础上建设的，采用了一种现代化的纯网络化的数字监控系统架构。在这里，将介绍该系统的构成：首先，使用了高清摄像头，有利于获得高质量的图像;其次，网络交换机将被前端监控点视频信号进行连接，其连接的设备是1080P网络摄像机，监控中心服务器能够提供数字化视频传输系统，因为它采用了网络技术，从而能使得授权用户获得稳定高清的图像信息。最后，后端集中存储模式将被运用在该系统中，该模块能够提供多种优秀的性能，如控制灵敏性、视频图像的管理性等，现在通过图1来描述平安校园监控系统。

日期：2020年5月

为了保证能够有效使网络监控管理系统更加稳定和快捷并更方便管理，将多个不同服务器的网络监控系统的子系统有机地组合成一套网络监控系统软件管理系统，由统一的服务器对其进行监控管理。

监控中心服务器可以对所有的图像信息进行实时控制和浏览、云台实时控制、录像数据查询和回放、录像资料的下载。各个分控中心只有实时的监控本地区域所有图像的权限。在监控中心网络上的任何一台监控计算机只需经过服务器管理员的授权直接登陆监控中心服务器即可完成对现有网络中各个前端监控点的云台控制及图像实时浏览（包括分控中心或系统的客户端），较之于传统监控而言，其优点集中表现为：不要重复布线，可以快速完成扩展前端监控点，在所有网络区域均能够安装监控点。

3.视频监控子系统设计

视频监控点前端子系统被视为是组建整个校园安全突发事件防范系统的重要技术核心。系统前端视频监控点设备的选择直接地关系到整个系统的效果，直接地影响后续用户对系统的使用。视频监控点前端图像子系统接入校园监控专网，由中心监控机房对系统进行24小时实时的监控和集中图像存储，全面地掌控实时校园治安的动态，并有效地保证在校园安全突发事件的发生时，保安管理部门人员能够及时调用现场的实时监控图像对现场进行及时的指挥和调度。

摄像机的选型、选址与其安装除了应当充分符合GB50348、GB50395的活动监控相关技术要求，同时还应当充分符合以下的要求：公共的区域一定程度不得存在有活动监控的盲区，需要进行全方位无死角的活动监控，公共的区域如果存在有着较大的监视面积，应当同时安装多台监控摄像机，还应当具备转动、变焦放大功能，在监视屏中可以清晰地判定出监视范围涉及的所有人员进行活动的情况;学生宿舍走廊、办公室通道等室内关键地点应当安装摄像机，要求对区域内所有的人员具有的体貌特征轻易辨认，并且掌握其活动情况。对于十分关键、重要场所，其监控图像在管理过程中，实行相应的保密等级制度;食堂、计算机教室等公共场所工作人员应当通过摄像机的监视屏清楚地可以了解所有工作人员的日常活动情况;主要是在通道内出入口安装的监控摄像机，需要将其所在的通道出入口全部范围覆盖在内，监控的图像可以对于监控范围内的所有人员脸部特点做出清晰地呈现;机动车、停车场等出入口的摄像头的功能可以具备低照度、强光抑制作用，如自动光圈镜头等，要求对出入的所有人员脸部特点和车牌号清楚地识别;监控的摄像机在通道内安装时，其高度在完全符合工作场所监视目标现场的要求时，室内、外与监控地面的连接距离应当分别超过2.5m、3.5m;监控摄像机在其安装中，确保其角度应当可以减小监控的图像俯视度;室外的摄像机在其选取安装立杆的方式进行其安装时，要求其立杆应当具备较强的稳定度与强度，可以充分适应摄像机的安装和使用，能够达到安装场所设备要求的防护标准;摄像机在安装过程中，最大限度降低逆光对监控图像造成的干扰;摄像机的最低照度需要适应环境。如果一些区域的环境照度不高，则需要利用低照度摄像机，亦或是利用补光措施，添加相应的辅助照明后，要求工作场所监控的目标现场区域维持其最低照度范围在3lx至5lx之间;另外如环境高低照度无法采取有效利用摄像机补光的措施，则一般建议选用于红外摄像机;如果区域内监控环境高低照度的变化明显时，一般建议使用宽动态的摄像机。

由于监控区域存在较大的差异性，应当合理地选取一些清晰度极高的监控摄像机设备来加以全程地监控这些固定的区域，如高清红外半球巡视摄像机等，这样我们就可以将摄像机监控与巡视的固定区域范围加以扩展。

前端的设备其主要负责完成的采集处理功能主要是将所进入监控区域的所有图像信号的数据进行采集处理工作，将这些采集处理到的图像数字信号通过无线网络直接传输到需要进行监控的数据中心。安装在前端的设备主要包含监控摄像机、镜头、云台及其他配套的监控接线箱、电源转换器等监控周边设备。

校园监控存储系统视为了构建一个健全的存储平台，它应当着当前最为成熟、先进的技术，具有极高的安全性与高效性，便于维护以及强大的扩展性等等，以便监控应用系统提供优质全面、无间断的服务。

视频的监控主要是运用了摄像点集中存储和备份的形式来对数据完成了存储，前端的摄像点全部都选取了网络的摄像机系列，可是集中存储无法完全确保摄像点达到了全天24小时的运行，所以监控中心编码后的图像数据全部选取了摄像点集中的存储。监控数据中心将摄像点前端的视频图像数据网络信号数据进行了全汇集，存储的数据实现了7×24小时，全方位30天无间断存储。网络摄像机、网络球机达到了1080p。

本系列大学存储解决方案可以很好地满足和适应了大学数字化监控的需求，并且全面地考虑了大学云计算监控系统对于分布式存储大学监控系统高可靠、高性能、高可持续扩展性、易管理等多方面的实际应用需求，以更好地确保解决方案的可行性、可操作性、可维护性以及未来的可持续扩展性。

在北京大学校园远程监控系统管理中心的基础上建立一套完整的社会治安数字视频远程监控管理系统数字视频监控远程管理的平台，能够对整个监控系统的图像进行远程监控、管理、存储、登录认证、图像的分发等，实现了全国最大规模的社会治安视频远程监控，保证系统稳定和可靠。

4.系统网络构架设计

校园监控传输网络支撑着整个视频监控系统的信息通道，其核心是能够提供满足相应要求的传输带宽，且具有路由冗余能力。校园网络应该是功能层次分明的网络，要求有灵活的扩展能力、升级能力、可管理性和很高的安全性。整个网络的负载主要是有实时视频流和存储流决定的，各种控制指令及网络管理信息不大，不过优先级相对较高。目前校园网络较常用的校园组网方式有两种：三层组网和二层组网模式。本文根据校园监控网络的特点一般推荐用二層组网方式来构建学校的监控专网。针对校园专网，二层组网有如下优势：网络带宽收敛;组网简单、管理方便;节点减少的同时也减少了视音频的延时;实现Qos更简洁。下图为校园二层网络架构。

网络的可靠性是指网络系统应保持长时间稳定运行，要有高平均无故障时间、低平均修复时间、高可用性和低平均故障率等指标。校园监控网络系统的视频数据处理和交换量非常巨大，而且是长时间不间断的视频流传输，不容许网络有中断，任何的短时断网都会造成录像的丢失和摄像头的大规模离线，对校园的安保系统造成影响。可靠性在校园监控系统中的重要性不言而喻，我司通过在重要的位置配置一定的冗余设备，建立备份系统，制定备份策略，做好网络管理和规划，建立故障应对策略，从平台到存储及交换机的各个网络节点在满足经济性的前提下使用冗余设计，大大降低网络的单独故障，主要是通过主控设备的冗余、交换设备的冗余、存储设备的冗余、电源冗余、风扇冗余、多处理器等，在结构设计中，采用双机热备系统;存储系统采用大华高可靠的磁盘阵列技术;链路系统采用网络负载均衡等;通过这些业界认可的以及大华独有的技术来实现整个校园监控系统的可靠性。

视频监控系统的网络数据主要包括实时视频预览及存储数据流，这两个流的数据量比较大，其它如音频、控制数据流相对而言可以忽略。所以我们在计算网络带宽时，组要考虑的就是两类视频数据流的路径、大小及数量规模。网络带宽分为接入带宽、汇聚带宽、和核心带宽。校园的两层网络架构主要接入带宽和核心带宽。接入带宽=接入路数*每路码流，带宽中还应考虑25-30%的网络余量，用来传输其他数据等。核心的带宽根据前端接入交换机的总容量来计算，还有考虑平台存储解码等设备的带宽消耗。

5.报警系统与安放智能化系统设计

智能监控系统就像给视频监控系统装上“大脑”，使其具备“人脑思维”，成功代替人对视频画面进行24小时全年无休的监控和分析，并作出提前预警报警等动作。

与传统监控系统相比，智能监控技术优势非常明显：

●不需要一直紧盯屏幕，值班人员只需要在系统告警时进行确认即可，防止值班人员眼睛长期顶着屏幕，出现视觉疲劳，影响注意力的集中，进一步提升了监控效果，实现了全天候无死角监控;

●智能监控系统可以识别出人眼无法分辨的绩效差异，当距离十分远、光线微弱、对比度不高等状态下，可以准确是被出入侵及各种威胁性行为;

●智能监控系统能够对摄像机异常状态进行检测，如视频线断开、摄像机被破坏及摄像机被移动等;

●智能监控系统的功能包含了事件后检索，可以在最快的速度查找到系统内中的视频，对异常事件爆发的时间点做出定位。

基于服务器平台的IVS智能视频分析产品，采用视频技术和智能视频分析技术处于国内外领先水平，完全符合国际数字图像音/视频压缩标准。智能视频分析为更多的事件提供了实时报警和预警，充分体现了智能产品在目前网络视频监控的优势，而且该系统极大的发挥了网络资源共享的优势，可根据不同级别的需要，实时调用所需图像。系统对安全管理的功能做出了相应的强化，以便用户运用数据更加具有安全性。

智能化图像识别处理技术，对各种安全事件主动预警，如区域入侵、区域徘徊、滞留、物品丢失、场景变化、人数统计、人脸识别等进行自动分析判断报警，产生报警信号进行相关联动。

智能行为分析系统通过借鉴当前众多先进技术和优质算法，如行为模式识别法、人工智能等，合理处理视频输入，通过视频流来获得监控场景所保存的信息，如目标位置及尺寸、运动轨迹、目标类型等;用户在客户端设置报警规则，事件检测模块判断是否有规定事件发生，若有事件发生则产生报警信号;当有报警发生时，报警处理模块抓拍当前视频的无损图像，并且更新索引文件，无损图像及索引文件被发送到客户端，同时将无损报警图像保存到磁盘。

智能监控系统能实现适应多样化环境，相应有多种设备，如有放置在前端的智能摄像机、智能分析盒，智能DVR/NVR，也有放置于监控中心的智能服务器等，可根据实际情况灵活选用。

常见的智能视频分析功能，主要有以下几点：

1）拌线检测

自动检测从左到右或者从右到左方式穿越给定警戒线的行为。

2）穿越围栏检测

自动检测从内向外或从外向内翻越围栏警戒线的行为。

3）区域入侵检测

进入离开区域检测：自动检测人或者车辆，进入或者离开指定的警戒区域的行为。

4）区域内检测

当警戒区域内给定类型（人，车，物）的目标个数超过范围的时候报警，并且显示当前区域内的目标个数。

5）徘徊/滞留检测

检测人员在目标警戒区域内徘徊（在警戒区域中停留时间超过设定时间，并且存在运动）或者滞留（在警戒区域中停留时间超过设定时间，并且无运动）

结束语

随着安防技术日新月异，传统视频监控技术根本无法适应监控系统的变化所需，加上当前已经在逐步加大了利用视频智能分析技术，将传统被动的视频监控变为主动监控，在某种程度上真正实现“人防+物防+技防”三防合一。本文结合笔者参与的项目对校园监控系统进行设计，经过项目实施后运行反馈，该系统满足设计中最初的需求，能够满足监控所达到的性能和功能。

参考文献

[1]陈华智.校园监控系统设计及智能化发展趋势[J].中国安防，2008（8）：54 -57.

[2]刘晓薇，万佩真.校园智能化监控系统的开发与设计[J].南昌高专学报，2007，22（1）：94-97.