CN109963122A - 一种雪场弱电视频监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种雪场弱电视频监控系统，包括前端信号采集系统、传输网络系统、控制中心及存储管理系统、显示系统和供电系统；所述的前端信号采集系统包括现场视频、音频信息采集的前端监控设备；所述的传输网络系统用于传输视频、音频数据，并将数据传输至控制中心及存储管理系统；所述的控制中心及存储管理系统是整个监控系统的核心实现对监控点位的全面整合和集成管理以及存储；所述的显示系统对监测的视频以及音频信息进行显示播放；所述的供电系统对整个系统进行供电。

Description

一种雪场弱电视频监控系统

技术领域

本发明涉及一种监控系统，具体涉及一种雪场弱电视频监控系统。

背景技术

崇礼太舞滑雪场建设内容包含4索、9索、10索雪道和索道的技防系统的建设，雪场视频监控系统作为崇礼太舞滑雪场安防系统的一部分，视频监控信号需要接入I座雪场安防系统平台，并在蓄水池处设备用房、4索下站、山顶机房设置3个分控中心，监控雪道和索道的视频信号。

本工程是崇礼太舞雪场视频监控系统建设的深入发展，通过本项目的建设，将进一步完善崇礼太舞雪场的技防能力，根据信息化系统的要求和数字安防系统建设的特点，系统的建设应采分期分批建设的原则，充分利用现有可用设备，在不断的完善过程中实现系统全数字系统的过渡，提升系统资源的利用率、提高管理能力和管理水平以及智能化程度，并运用信息化集成技术对安防子系统进行整合和集成，通过实现系统间的整体联动、相互补充构成一套整体安防体系。通过本期项目的实现，实现以下预期目标：

1)在4索中站站房处、雪道处设置监控点，实现对4索中站的整体防护；

2)在4索下站站房处、雪道、索道处设置监控点，实现对4索下站的整体防护；

3)在10索上站站房处、雪道、索道处设置监控点，实现对10索上站的整体防护；

4)在10索下站站房处、雪道、索道处设置监控点，实现对10索下站的整体防护；

5)在9索上站站房处、雪道、索道处设置监控点，实现对9索上站的整体防护；

6)在9索下站站房处、雪道、索道处设置监控点，实现对9索下站的整体防护。

针对点位情况，完善网络节点功能，配置传输设备，并将新建设备接入现有安防专用网络，并建立存储系统，实现对新建前端图像的实时存储。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种雪场弱电视频监控系统，系统结构设计合理，通过前端摄像机直接观看被监视场所的一切情况，使管理人员能远程实时监视雪场监控区域内的一切情况，为用户提供安全监视、设备监管、证据提取等有效的技术手段，保障监控区域人员及财产的安全，为监控中心快速有效的指挥调度提供可视化支撑。

技术方案：本发明所述的一种雪场弱电视频监控系统，包括前端信号采集系统、传输网络系统、控制中心及存储管理系统、显示系统和供电系统；

所述的前端信号采集系统包括现场视频、音频信息采集的前端监控设备；

所述的传输网络系统用于传输视频、音频数据，并将数据传输至控制中心及存储管理系统；

所述的控制中心及存储管理系统是整个监控系统的核心实现对监控点位的全面整合和集成管理以及存储；

所述的显示系统对监测的视频以及音频信息进行显示播放；

所述的供电系统对整个系统进行供电。

进一步的，所述前端监控设备全部采用高清网络摄像机，选用200万像素、分辨率1920×1080的枪式摄像机或球型摄像机。

进一步的，所述传输网络系统采用TCP/IP网络进行传输，前端网络摄像机直接进行视频的采集和压缩，将模拟视频信号在最前端压缩为数字信号。

进一步的，所述传输网络系统采用“接入-核心”的二层网络架构体系，并采用千兆接入、万兆核心的全千兆网络整体解决方案，并根据点位分布情况在各站房内设置接入层交换机。

进一步的，所述控制中心及存储管理系统采用网络直接存储的方式以保证信号的快速和低延时，高清摄像机采用低码流和h.264压缩技术，200万像素占用带宽为4M。

进一步的，所述显示系统包括安防控制室配置9台32寸液晶监视器进行显示，蓄水池处设备用房分控中心配置4台43寸液晶液晶监视器进行雪场和索道的视频显示、4 索下站及山顶分控中心各设置1台43寸液晶监视器进行雪道或索道的视频显示。

进一步的，所述供电系统均取自6个站房，分别为10索上站或4索上站、4索中站、4索下站、10索下站、9索上站、9索下站；站房至前端摄像机弱电箱的主干电源线采用JYV3*4的线缆，弱电箱至前端摄像机的电源线采用RVV2*1.0线缆。

进一步的，还包括防雷接地系统，包括电源线路防雷、视频线路防雷和通信线路防雷。

有益效果：本发明的一种雪场弱电视频监控系统，系统结构设计合理，通过前端摄像机直接观看被监视场所的一切情况，使管理人员能远程实时监视雪场监控区域内的一切情况，为用户提供安全监视、设备监管、证据提取等有效的技术手段，保障监控区域人员及财产的安全，为监控中心快速有效的指挥调度提供可视化支撑。

出于对安全和科学化管理的考虑，迫切需要对工程项目的重点区域进行监控，以便能够对随时发生的情况进行全面、及时的了解和掌握，对意外情况能迅速做出正确判断，并给出正确、快速的指挥和处理，以达到防盗和防止破坏的作用。及时地把一切可能发生的或即将发生的案件和险情的图像资料传送到监控中心，以便在出现纠纷和案情时调查取证。监控中心的值班员可以把这些危害和隐患扼制在萌芽状态，杜绝财产损失。

作为一个可行的监控系统，必须满足集中监控和远程控制、防范功能齐全、传输方式简单、系统运行稳定、操作维护简单、性能价格比高等要求。

附图说明

图1为本发明的系统整体拓扑结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

如图1所示的一种雪场弱电视频监控系统，包括前端信号采集系统、传输网络系统、控制中心及存储管理系统、显示系统和供电系统；

所述的前端信号采集系统包括现场视频、音频信息采集的前端监控设备；

所述的传输网络系统用于传输视频、音频数据，并将数据传输至控制中心及存储管理系统；

所述的控制中心及存储管理系统是整个监控系统的核心实现对监控点位的全面整合和集成管理以及存储；

所述的显示系统对监测的视频以及音频信息进行显示播放；

所述的供电系统对整个系统进行供电。

前端监控设备根据用户需求分析全部采用高清网络摄像机。根据崇礼太舞雪场的实际情况，我们共设计了高清红外球型网络摄像机1台，1080P红外网络枪式摄像机67 台。

前端摄像机前端点位设计原则如下：

4索上站(或10索上站)：共设置12台室外枪式摄像机，1台球型摄像机；

4索中站：共设置8台室外枪式摄像机；

4索下站：共设置17台室外枪式摄像机；

10索下站：共设置14台室外枪式摄像机；

9索上站：共设置5台室外枪式摄像机；

9索下站：共设置11台室外枪式摄像机。

在选配摄像机时应根据被防范目标的照度选择不同灵敏度的摄像机，一般来说，被防范目标的最低照度应高于摄像机最低照度的10倍。

1)分辨率

我们选用200万像素、分辨率1920×1080的枪式摄像机与球型摄像机。

2)环境适应能力

满足24小时全天候监控，长期稳定工作、图像输出清晰的专业产品；工作温度需满足零下40度的低温天气；抗电磁干扰，防雨，防冷凝。

(一)前端设备选型原则

在设备选型过程中充分考虑崇礼太舞雪场的自然环境，能够适应零下40度左右的低温。在雪道和索道重要部位安装的摄像机，应能清晰辨别显示区域内人员的体貌特征和活动情况；在满足监视目标现场范围的情况下，摄像机安装高度要求：室外离地不宜低于3.5m；摄像机安装角度宜减小监控图像俯视程度；室外摄像机采用立杆安装，立杆的强度和稳定度应满足摄像机的使用及安装场所设备所需的防护等级的要求。

摄像机的安装宜避免或减少逆光对监控图像的影响；摄像机的最低照度应与环境相协调，彩色摄像机的最低照度指标宜大于监控目标区域的最低照度的10倍，。

(二)前端点位环境描述

本工程技防系统改造，主要是对雪道和索道区域进行监视，属于雪场安全管理的重点区域，对这些区域的监控能够实时的掌控雪道和索道的安防态势，在设备的设计上主要考虑光线的干扰、防水等特点，在点位的放置上要考虑与周边点位的相互配合和相互补充。

室外区域选用200万像素高清摄像机，针对于光线复杂的特点，选用具有超级宽动态功能的摄像机，配置2.8-12mm的自动光圈镜头，在10索上站设计1台球型摄像机，配置变焦镜头。

(三)设备选型说明

在本次项目中，所有摄像机我们全部选择200万高清摄像机，均采用逐行扫描技术，终结模拟摄像机的隔行扫描不清晰的问题，清晰的画面可以有效的降低各种复杂光线环境对画质的影响。

在设备选型与配置方面，我们根据图纸及甲方要求进行设备选型，系统共配置67台大华200万像素高清枪式摄像机安装于各雪道和索道的区域，10索上站配置1台大台200万像素高清球型摄像机。

本次视频监控系统工程是崇礼太舞雪场改造工程，安防专网的建设在技术和性能上要符合未来信息化的整体发展趋势和雪场技防及整体安防系统的信号传输需求，在网络架构上既要符合当前管理需求，也要兼顾后期扩展的整体管理需要。

网络视频安防专用网络的传输系统采用TCP/IP网络进行传输，前端网络摄像机直接进行视频的采集和压缩，将模拟视频信号在最前端压缩为数字信号。网络摄像机自身提供100M的网络接口，可直接接入视频监控专用网络，本次工程采取在各网络集结点统一供电，集中控制管理的原则，按照地理位置和职能，我们充分利用分控点的传输网络资源和网络无物理距离的优势，实现系统快捷接入。

根据图纸及甲方要求和我们多年对该业态技防系统的建设经验，我们采用“接入-核心”的二层网络架构体系，并采用千兆接入、万兆核心的全千兆网络整体解决方案，并根据点位分布情况在各站房内设置接入层交换机，本期工程拟在4索中站、4索下站、 9索上站、9索下站、10索上站、10索下站部署接入层设备，建成覆盖整个雪场的高速网络。

根据网络传输的特点，普通网线(四对双绞线)网络信号传输距离不得超过90米，在本次项目中，部分摄像机与网络信号接入点的距离都在90米之外，需要采用光纤进信号的传号。本项目由前端摄像机通过光纤收发器设备进行光电转换，传输至各站房，其中监控摄像机至光纤收发器采用室外阻水超五类四对非屏蔽双绞线进行连接，光纤收发器之间采用室外8芯单模光缆连接，站房内接入交换机通过室外24芯单模光纤连接至I座雪场安防控制室内的核心交换机。

根据图纸及甲方要求，各前端点位视情况选择普通网线或采用数字光纤收发器的传输方式，在摄像机至各网络信号接入点接入过程中选用光缆进行信号传输，通过数字光纤收发器传入站房的信号接入安防专网的接入层交换机后实现系统的完整接入。

所有前端摄像机采用各集结点统一供电，以保证集结点内的摄像机传输信号时相位一致，由于部分点位传输距离较远，前端需要考虑光纤收发器等设备功耗，如采用 AC24V或DC12V的供电电压很难保证前端设备的电压。因此，对于传输距离较远的点位，我们设计采用电源与信号线缆分开敷设，采用AC220V电压直接送至前端，由前端设备箱的开关电源进行变压后给设备供电，以保证前端点位的正常工作电压。

现有专用网络系统采用万兆核心千兆接入的二层网络架构,核心系统具有可扩展的万兆数据接口,以保证核心系统的稳定、可靠，接入至核心主干传输系统采用全千兆光纤网络，链路保证主干传输带宽达到1000Mbps。

核心层设计

本项目核心层交换机采用对原有监控系统核心交换机进行利旧。原有核心交换机需提供本次设计中接入交换机接入时占用的端口数量，本项目接入层交换机共设计6台 24口千兆交换机，因此核心交换机需预留6个光口。

接入层设计

接入层是最终用户或终端设备与网络的接口，它应该提供即插即用的特性，同时应该非常易于使用和维护。

接入层交换机为固定配置交换机，故我们在交换机的选择上要充分考虑到端口密度问题，因为视频流量的原因，我们的接入层交换机需要支持千兆光纤上联至核心层。

根据用途不同，接入层交换机我们选择华为品牌的57系列智能以太网交换机，是华为公司自主研发的二层/三层千兆以太网交换机，提供灵活的全千兆接入以及万兆上行端口。该系列交换机基于新一代高性能硬件和华为公司统一的VRP(Versatile RoutingPlatform)软件平台，具有智能iStack堆叠，灵活的以太组网，多样的安全控制，成熟的IPv6特性，轻松的运行维护等特点，广泛应用于企业园区接入和汇聚、数据中心接入等多种应用场景。

1)灵活的以太组网

S5700系列不仅支持传统的STP/RSTP/MSTP生成树协议，还支持华为自主创新的SEP智能以太保护技术和业界最新的以太环网标准ERPS。SEP是一种专用于以太链路层的环网协议，适用于半环、整环、级连环等各种组网，其协议简单可靠、维护方便，并提供50ms的快速业务倒换。ERPS是ITU-T发布的G.8032标准,该标准基于传统的以太网MAC和网桥功能，实现以太环网的毫秒级快速保护倒换。

S5700系列支持SmartLink功能。S5700系列通过多条链路接入到多台汇聚交换机上，SmartLink实现了上行链路的备份，极大地提升了接入侧设备的可靠性。

S5700系列支持完善的以太OAM(IEEE 802.3ah/802.1ag)，用于快速检测链路故障。

2)多样的安全控制

S5700系列支持MAC地址认证和802.1x认证，实现用户策略(VLAN、QoS、ACL) 的动态下发。支持基于端口粒度的dot1X、MAC认证和混合认证；支持基于VLANIF 接口粒度的Portal认证。

S5700系列支持完善的DoS类防攻击、用户类防攻击。其中，DoS类防攻击主要针对交换机本身的攻击，包括SYN Flood、Land、Smurf、ICMP Flood；用户类防攻击涉及DHCP服务器仿冒攻击、IP/MAC欺骗、DHCP request flood、改变DHCP CHADDR 值等等。

S5700系列通过建立和维护DHCP Snooping绑定表，对不符合绑定表项的非法报文直接丢弃。利用DHCP Snooping的信任端口特性，S5700系列还可以保证DHCP服务器的合法性。

S5700系列支持ARP表项严格学习功能，可以防止因ARP欺骗攻击将交换机ARP 表项占满，导致正常用户无法上网。

3)轻松的运行维护

S5700系列支持华为Easy Operation简易运维方案，提供新入网设备Zero-Touch安装、故障设备更换免配置、USB开局、设备批量配置、批量远程升级等功能，便于安装、升级、业务发放和其他管理维护工作，大大降低了运维成本。S5700系列支持SNMP v1/v2c/v3、CLI(命令行)、Web网管、TELNET、SSHv2.0等多样化的管理和维护方式；支持RMON、多日志主机、端口流量统计和网络质量分析，便于网络优化和改造。

Easy Deploy：Commander交换机收集下挂Client的拓扑信息，并基于拓扑保存Client 对应的启动信息；支持Client免配置更换。支持对Client批量下发配置和脚本，并支持对配置下发结果进行查询。

4)Commander交换机支持收集并显示整网能耗信息

S5700系列支持GVRP，实现VLAN的动态分发、注册和属性传播，减少手工配置量，保证配置正确性。S5700系列还支持MUX VLAN功能，MUX VLAN分为主VLAN 和从VLAN，从VLAN又分为互通型从VLAN和隔离型从VLAN。主VLAN与从VLAN 之间可以相互通信；互通型从VLAN内的端口之间互相通信；隔离型从VLAN内的端口之间不能互相通信。

智能iStack堆叠

S5700系列智能iStack堆叠，将多台支持堆叠特性的交换机组合在一起，从逻辑上组合成一台虚拟交换机。iStack堆叠系统通过多台成员设备之间冗余备份，提高了设备级的可靠性；通过跨设备的链路聚合功能，提高了链路级的可靠性。iStack提供了强大的网络扩展能力，通过增加成员设备，可以轻松地扩展堆叠系统的端口数、带宽和处理能力。iStack简化了配置和管理,堆叠形成后，多台物理设备虚拟成为一台设备，用户可以通过任何一台成员设备登录堆叠系统，对堆叠系统所有成员设备进行统一配置和管理。

5)成熟的IPv6特性

S5700系列基于成熟稳定的VRP平台，支持IPv4/IPv6双协议栈、IPv6路由协议RIPng、IPv6 over IPv4隧道(手工隧道/6to4隧道/ISATAP隧道)。S5700系列既可以部署在纯IPv4或IPv6网络，也可以部署在IPv4与IPv6共存的网络，充分满足网络从IPv4 向IPv6过渡的需求。

根据前端点位的分布情况和接入密集度需求，接入层交换机选择24口全千兆交换机，完全可以满足点位的接入端口数量及传输网络带宽的需求。

视频监控存储系统是监控系统的重要组成部分，在安全监视控制系统中，当发生警情时，只靠浏览实时画面来分析和处理突发事件还远远不够，因此，我们需要建设一套存储系统，将所有监控图像和警情发生的过程记录下来，以便事后进行分析，处理，以及对事故责任的鉴定。视频录像数据的重要性毋庸置疑，同时监控系统都是7*24小时服务，要求视频数据随时存储和调用，因此监控系统对存储的可靠性、性能和容量等方面都提出了更高的要求，这也促使一些针对安防监控存储技术的产生。

本期系统的存储部分满足所有前端监控摄像机的24小时全天候存储31天存储需求，数字视频点位为全高清网络摄像机，采用网络直接存储的方式以保证信号的快速和低延时，高清摄像机采用低码流和h.264压缩技术，200万像素占用带宽为4M，更节省网络带宽和存储容量，由于前端点位众多，考虑到控制中心集中存储要占用大量的带宽，因此根据我们根据不同的需要在各分控制室采取分布式分散存储的存储方式，有效的降低网络带宽压力和存储的可靠性和稳定性。

根据系统建设的统一规划，我们设计采用网络信号直接存储系统解决方案，设计系统的视频流直接从交换机进入配置带有网络存储服务器功能的磁盘阵列。

我们选用采用H.264图像压缩技术，200万像素的网络摄像机即1080P格式图像，帧速25帧/秒的存储格式，其视频流量约为4M。

按4Mbps码流计算，存放1天的数据总容量4Mbps÷8×3600秒×24小时×(1 天)÷1024＝43.2GB,并适当考虑备份。

分控室采用分布式存储解决方案，根据以上算法，按Raid5的备份方案，考虑网络存储系统主机需要的硬盘容量。

1座雪场安防控制室配置9台32寸液晶监视器进行显示，蓄水池处设备用房分控中心配置4台43寸液晶液晶监视器进行雪场和索道的视频显示、4索下站及山顶分控中心各设置1台43寸液晶监视器进行雪道或索道的视频显示。

雪场监控系统的供电均取自6个站房，分别为10索上站(或4索上站)、4索中站、 4索下站、10索下站、9索上站、9索下站。站房至前端摄像机弱电箱的主干电源线采用JYV3*4的线缆，弱电箱至前端摄像机的电源线采用RVV2*1.0线缆。

本项目地处张家口崇礼县，雪场视频监控系统的摄像机均为室外安装，遭受雷击损坏的可能性很大，对于雷雨多发地区必须设计安装防雷电系统，故需考虑防雷击及接地的保护，其中重点是加强弱电防雷系统。视频监控系统的防雷保护比较复杂。首先需要明确监控系统遭受雷击损害的主要原因以及雷电可能入侵途径，尤其是雷电损坏较为严重的室外监控设备。在分析器损坏原因的基础上，研究和探讨信号、电源线路的布放、屏蔽及接地方式等，方可以正确选择和使用监控系统设备的防雷保护装置。

视频监控的防雷分为三部分：1.电源线路防雷；2.视频线路防雷；3.通信线路防雷。

雷电对电气设备的影响，主要有以下四个方面造成；

直击雷或电位反击；

传导雷；

感应雷；

开关过电压。

对于视频监控系统来说，主要危害来源于传导雷和感应雷。

系统防雷是一项综合性的工程，主要包括外部防雷和内部防雷两个方面。

外部防雷包括：避雷针、避雷带、避雷线、避雷网、引下线、接地装置等等，其主要的功能是为了确保建筑物(构筑物)本身面受直击雷的侵害，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线、接地装置等泄入大地。

内部防雷系统是为了保护建筑物内部的设备以及人员安全而设置的。主要以空间屏蔽、等电位连接、减少接近耦合、安全距离、过电压保护措施，通过在需要保护设备的前端暗转合适的避雷器即过电压保护，是设备、线路与大地形成一个有条件的等电位体，将可能进入的雷电流阻拦在外，将因雷击而使内部设施所感应到的雷电流得以安全泄防入地，确保后接设备的安全。故考虑在在室外摄像机立杆上安装避雷针，立杆下安装接地保护，摄像机配置二合一防雷器进行防雷的保护措施。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种雪场弱电视频监控系统，其特征在于：包括前端信号采集系统、传输网络系统、控制中心及存储管理系统、显示系统和供电系统；

所述的前端信号采集系统包括现场视频、音频信息采集的前端监控设备；

所述的传输网络系统用于传输视频、音频数据，并将数据传输至控制中心及存储管理系统；

所述的控制中心及存储管理系统是整个监控系统的核心实现对监控点位的全面整合和集成管理以及存储；

所述的显示系统对监测的视频以及音频信息进行显示播放；

所述的供电系统对整个系统进行供电。

2.根据权利要求1所述的一种雪场弱电视频监控系统，其特征在于：所述前端监控设备全部采用高清网络摄像机，选用200万像素、分辨率1920×1080的枪式摄像机或球型摄像机。

3.根据权利要求1所述的一种雪场弱电视频监控系统，其特征在于：所述传输网络系统采用TCP/IP网络进行传输，前端网络摄像机直接进行视频的采集和压缩，将模拟视频信号在最前端压缩为数字信号。

4.根据权利要求1或3所述的一种雪场弱电视频监控系统，其特征在于：所述传输网络系统采用“接入-核心”的二层网络架构体系，并采用千兆接入、万兆核心的全千兆网络整体解决方案，并根据点位分布情况在各站房内设置接入层交换机。

5.根据权利要求1所述的一种雪场弱电视频监控系统，其特征在于：所述控制中心及存储管理系统采用网络直接存储的方式以保证信号的快速和低延时，高清摄像机采用低码流和h.264压缩技术，200万像素占用带宽为4M。

6.根据权利要求1所述的一种雪场弱电视频监控系统，其特征在于：所述显示系统包括安防控制室配置9台32寸液晶监视器进行显示，蓄水池处设备用房分控中心配置4台43寸液晶液晶监视器进行雪场和索道的视频显示、4索下站及山顶分控中心各设置1台43寸液晶监视器进行雪道或索道的视频显示。

7.根据权利要求1所述的一种雪场弱电视频监控系统，其特征在于：所述供电系统均取自6个站房，分别为10索上站或4索上站、4索中站、4索下站、10索下站、9索上站、9索下站；站房至前端摄像机弱电箱的主干电源线采用JYV3*4的线缆，弱电箱至前端摄像机的电源线采用RVV2*1.0线缆。

8.根据权利要求1所述的一种雪场弱电视频监控系统，其特征在于：还包括防雷接地系统，包括电源线路防雷、视频线路防雷和通信线路防雷。