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安讯士网络监控上海港务集团建设数字化港口解决方案

  近几年来,上港集团发展迅速,下属装卸单位遍布上海周边,业务繁忙,往来的人员、车辆繁杂。如何国际视野中提升上海港整体企业形象,为各装卸单位创建一个健康、良好的持续发展环境,加强上港集团安全保障乃是当前的重中之重。

  目前,随着国家经济建设的发展,社会的不断发展和国内的全面开放,我国城市化进程不断加快发展,港口业务发展迅速,无论是内陆港,还是进出口港都对港口建设的数字化提出了越来越高的要求,数字化港口是港口业务发展的方向。

  视频监控系统是港口安防系统中的重要组成部分,随着港口各项业务系统的数字化程度不断提高,同时也随着数字化、网络化、智能化数字视频技术的不断发展和成熟,如何充分利用新的网络化视频技术为港口各项业务运行提供智能化服务,提高港口业务的运作效率,提高生产力水平,已经成为港口数字化建设中的重要课题之一。

  更重要的是,为了确保港口安全,有效防范恐怖袭击,必须充分借助网络化、智能化的视频监控技术,迅速准确的发现异常情况,在危机发生之前产生预警信息,防止重大事故和恐怖袭击事件的发生。

  因此,本系统将根据上海港当前的实际情况,在现有视频监控系统和网络设施的基础上构建一套网络化、数字化、智能化的视频监控系统。该系统将把原有的模拟监控系统平滑过渡为网络化的视频监控系统,并充分利用智能化视频分析技术,大大提高对港口重点区域的安全防护。在次此基础上,该系统还将进一步实现与港口相关业务的集成和互动,从而达到提高生产效率、降低生产事故的目标。

  上海港网络视频监控系统的建设,还将充分考虑到上海港各港区之间联网监控的需求,设计方案将充分体现信息数字化、构架节点化、功能模块化、应用智能化的先进理念。

  上港集团选用上海子牙信息科技有限公司出品的EVIP网络视频管理平台搭建上海港整体视频平台,在人机交互功能、可靠性、安全性、操作智能化和软硬件维护性上,取得了新的突破,在高效、安全、智能化上有了质的飞跃。

  2、上海港整体结构

  上海港是由多个港区组成,每个港区中包含了派出所、边检、一个或多个港口,其中派出所可以监看所有视频,并负责将港口的数字图像通过网闸接入公安专网上传给港口公安局进行浏览。

  在每个港区中都配备了EVIP 视频监控专业版一套,部署了登陆服务器、流媒体服务器、录像服务器、检索服务器等。

图1

图2 港口公安局的现场拍照

  3、港区的整体结构

  每个港区都是一个独立的子网,各个港区之间的网络是完全隔离的。在港区中,都是一个全千兆的网络。

图3 外高桥派出所的现场拍照

图4 上海港龙吴港区的结构图

  其中部分采用模拟摄像机+Axis 7406编码器、部分使用标清网络摄像机、部分使用高清网络摄像机。通过网络(部分使用光纤),接入到中心机房,并通过EVIP软件的流媒体服务器对前端视频信号进行分发及增强,并传送给录像服务器,边检、中控、派出所进行浏览及屏幕墙。

图5 龙吴港口中控室的现场拍照

  4、解决方案

  4.1 建设目标

  根据上海国际港务集团当前的实际情况,在现有视频监控系统和网络设施的基础上构建一套网络化、数字化、智能化的视频监控系统。经过层层挑选,客户最终决定采用安讯士的解决方案把原有的模拟监控系统平滑过渡为网络化的视频监控系统。安讯士网络视频监控系统的建设,充分考虑到上海国际港务集团各港区之间联网监控的需求,体现了信息数字化、构架节点化、功能模块化、应用智能化的先进理念。

  4.2 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、认证鉴权等方面的功能。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、认证鉴权等方面的功能;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。监控客户端可再细分为集中式监控客户端(如电视墙)、单监控客户端(如PC机上安装的客户端软件)。

  4.3 联网系统功能要求

  4.3.1 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。

  4.3.2 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。

    ?支持云台PTZ控制功能

    可以通过管理界面对远程控制摄像头云台,包括方向、焦距进行控制。

  4.3.3 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。

  ?采用先进存储技术,稳定可靠

  监控平台支持iSCSI/SCSI/FCSCSI/RAID5等多种存储技术,用户可以根据自己需求进行选择和扩展。RAID其是一种成熟、伸缩性好的存储解决方案,具有较高的性价比,应用非常普遍,可以适用于不同规模的图像信息接入管理平台;iSCSI/SCSI/FCSCSI都是大型的存储解决方案,容量大,扩展性好,性能优越,适用于大型图像信息管理平台。

  4.3.4 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。 

  4.3.5 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。报警源可以是连接于前端设备的报警器/报警子系统、监控设备的视频移动侦测输出或现有电话报警系统的联动输出。

  ?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。

  4.3.6 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。

  4.3.7 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精确位置,采取最快的应急措施,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

  4.3.8 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。

  4.4 设计应用

  大规模IP监控典型应用,实际安装500多路视频上海国际港务集团原视频监控系统,有近千监控点,每点安装一台模拟摄像机。这些模拟摄像机通过同轴电缆连接到监控中心DVR上进行录像。改造内容主要为利用港口已建成的基础光纤网络,与码头数据以太网结合,建成基于以太网传输的网络视频监控系统。在整个改造项目中,通过增加视频编码器,将原模拟监控系统改造成数字化系统。

  采用安讯士的高性能机架式视频编码器AXIS Q7406+AXIS 291对原有的模拟监控系统进行改造。安讯士的机架式编码器可以分别部署在原有港口监控机房和二级监控中心,将原来接入DVR的模拟视频线和云台控制线转接至视频编码器的视频输入接口和RS-485控制接口,从而可以保留现有的模拟视频线路和控制线路,减少布线的工作量。视频编码器的输出接口RJ-45的网络接口,可以直接接入到交换机,从而实现将原有模拟系统的网络化改造。

图6 原有模拟监控系统改造

  在上海国际港务集团原有监控点的基础上,再增加285个前端监控点,作为预留点位。

图7 新增点位的建设方案

  4.5 优势特点

  (1)全面采用H.264压缩技术,大大降低带宽和存储需求

  该项目全面采用新一代的H.264压缩技术,在所有分辨率条件下均可达到每秒25帧(或更高)的传输速率,根据不同的图像分辨率、图像压缩率以及图像内容每台设备所占用的带宽资源位于几十K到6M之间。考虑到不同的网络应用环境,安讯士视频产品提供了多种带宽管理技术,可根据实际情况,自行调节设备的带宽占用量,大大节省与优化了网络带宽资源。

  (2)采用真正的高清IP摄像技术,最高分辨率达1080P@25FPS

  采用真正的高清IP摄像技术,清晰度高,色彩逼真,图像压缩格式完全符合国际标准,在最高分辨率1080P情况下可达25帧/秒,清晰度可达广播级图像画质,从视觉效果来看,其图像质量可达到或接近银幕电影的水平,从画质来看,画面清晰度、色彩还原度都要远胜过标清网络摄像机。

  (3)分布式部署,统一化管理,监控范围覆盖上港集团16多个码头

  原有的监控点通过编码器进行数字化改造,新增的监控点位或者通过编码器加模拟摄像机的方式,或者直接采用网络摄像机的方式进行数字化。所有视频数据全部以数字化的方式在上海港各个港区的监控中心进行显示和存储。同时监控中心还可根据需要部署数字屏幕墙,实时显示现场监控画面,从而对各主要区域实现实时监控,以及时发现问题并及时处理。监控中心同时部署有录像/应用服务器,主要用于录像以及智能视频分析功能,并在此基础上实现与港区业务系统的集成。对于有权限的远程用户(例如出差在外地的领导)也可以通过Internet访问和使用该系统,从而真正实现领导远程办公,极大的方便领导处理突发事件。有权限的本地用户只需接入本地网络即可在机场内任何地点访问和使用该系统中的视频数据和业务数据,也可实时浏览监控画面或回放录像文件。

  (4)构建了功能强大的综合安保平台

  ?支持构架层次化、大规模网络视频监控系统;  ?可集成智能视频分析功能;  ?高分辨率实时图像;  ?支持C/S和B/S两种视频监控模式;  ?完善的控制优先权机制;  ?支持多路图像同时处理和显示;  ?方便的设备管理配置和实时设备状态监视;  ?完善的事件日志功能。

  (5)高可靠性、无延迟流媒体技术

  为了适应各种网络环境及减少前端设备的传输、编码压力,上海港项目全部采用了流媒体技术,通过流媒体技术我们对前端设备采集一路视频流,将此视频流智能的进行录像、屏幕墙、客户端等多处应用。

  在项目中,每100路D1(含部分720P)图像,接入一台流媒体服务器,同时输出200~250视频流。系统上线前,我们均对当地流媒体模拟各种环境进行压力测试,达到1000万次有效访问无故障后才正式上线。并且在100路接入250路输出,达到画面流畅,累加延迟小于10毫秒。

图8 流媒体技术的逻辑图

  同时对于港口公安局,实现了多个一级流媒体服务器并流进入一个二级流媒体服务器的技术。

  (6)可整体拼接的屏幕墙解决方案——EMatrix

  因为上海港旗下港口众多,每个港口及派出所都要配置电视墙,为了能够节约成本以及可以更便捷的操作,上港集团采用上海子牙信息科技有限公司的电视墙管理模块,进行屏幕墙管理及屏幕拼屏等操作,即实现了在一个软件中完成了屏幕墙控制器的工作,也在同时完成了屏幕墙图像管理调度的工作。为上海港节省了很大一笔硬件开支。

图9 屏幕墙搭建逻辑图

图10 通过软件拼接一个720P图像到3×3屏幕墙的实际效果

  5、结语

  基于安讯士网络视频产品所构建的数字化视频监控系统可以直接连入网络,达到即插即用的效果,省掉多种复杂的电缆,安装方便(仅需设置一个IP地址),用户也无需安装任何硬件设备,仅通过PC机浏览器即可观看,解决了以往系统的诸多弊端。

  视频监控系统是港口安防系统中的重要组成部分,随着港口各项业务系统的数字化程度不断提高,同时也随着数字化、网络化、智能化数字视频技术的不断发展和成熟,安讯士帮助上海国际港务集团利用新的网络化视频技术为港口各项业务运行提供智能化服务,提高港口业务的运作效率,提高生产力水平。更重要的是,为了确保港口安全,有效防范恐怖袭击,必须充分借助网络化、智能化的视频监控技术,迅速准确的发现异常情况,在危机发生之前产生预警信息,防止重大事故和恐怖袭击事件的发生。——上海港公安局副局长周耀平

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