监控报警联网系统设计方案书

目   录

监控报警联网系统设计方案书.................................................................................................. 1

1.背景    2

2.系统整体需求分析......................................................................................................... 3

2.1功能需求分析....................................................................................................... 3

2.2．城市监控方案的组成......................................................................................... 4

2.2.1 数据采集层－前端监控点.......................................................................... 5

2.2.2 数据交换处理层－监控中心...................................................................... 5

2.2.3 业务应用层－各级用户............................................................................. 7

3. 多级监控平台.............................................................................................................. 7

3．1基本组件............................................................................................................ 8

3.1.1网络视频编码器（NVE）................................................................................ 8

3.1.2转发流媒体服务器（ImagineWorld RVS）...................................................... 8

3.1.3 管理服务器 （ImagineWorldServer）................................................................. 9

3.1.4 用户机（ImagineWorldClient）............................................................... 9

3.1.5多级体系构建示例.................................................................................... 10

3．2系统特色.......................................................................................................... 11

3.2.1核心技术.................................................................................................. 11

3.2.2视频流模式.............................................................................................. 12

3.2.3 MPEG-4算法的实现优势........................................................................... 13

3.2.4系统特点.................................................................................................. 14

3．3网络视频编码器（NVE）...................................................................................... 16

3.3.1简介......................................................................................................... 16

3.3.2功能......................................................................................................... 16

3.3.3技术参数.................................................................................................. 17

3．4  ImagineWorld监控平台.................................................................................. 18

3.4.1简介......................................................................................................... 18

3.4.2功能详解.................................................................................................. 19

3．5  功能优势....................................................................................................... 21

1.背景

中国目前正处于新中国成立以来zui突出的社会转型期，社会稳定、公共安全面临更多挑战，人民的生活水平在不断提高，可人们的安全感却在不断下降。刑事*行为不断上升，罪犯的手段越来越现代化。经济水平和科学技术的飞快发展带来了整个社会生活水平的提高，与此相伴的是各种危害到社会安定的手段的进步，安全*也已经不再局限在原来的模式里，可谓*，其手段和方法的*性在某些方面来说动摇了现有的安全防范机制的地位，并且引导了安全防范手段的进步。安全工作越来越显得重要。为了对付各种各样的经济刑事*，保护国家和人民群众的生命财产的安全，保障在新技术形势下的国防建设需求，保证各行各业和国家重点部门的正常运转，采用高科技手段预防、制止*和国防现代化建设已成为安防领域里的共识。

　　八十年代末到九十年代中，随着国外各种新型安保观念的引入，各行各业及居民小区纷纷建立起了各自独立的闭路电视监控系统或报警联网系统，特别是在监狱、银行、交通、电力、国防等国家重点部门，联网报警网络已基本形成，对预防和制止*，维护社会稳定起到了巨大作用。

然而，传统的模拟视频监控及报警联网系统受到当时技术发展水平的局限，电视监控系统大多只能在现场进行监视，联网报警网络虽然能进行较远距离的报警信息传输，但存在的传输的报警信息简单，不能传输视频图像，无法及时准确的了解事发现场的状况，报警事件确认困难，系统效率较低，无形中增大了安保人员的工作负担。

将远程图像监控和报警联网系统以及宽带多媒体视频服务体系有机的结合起来，做到既可进行远距离的监控、图像传输、联网报警，又具备智能调控、方便的历史资料查询及大数据量保存的功能，且造价合理，能够更加有效的预防、打击*，将安全防范技术提高到一个新的水平，已成为当前技防工作发展的一个方向。随着计算机的普及、应用，网络通讯技术及图像压缩处理技术的快速发展，采用的计算机、通讯、图像、编码、解码、存贮处理技术，通过网络线路传输数码图像，可为实现联网报警及远程图像监控提供可行且价格低廉的解决方案。

建设背景

目前城市基础网络建设方面已经取得很好的成绩，充分利用现有的网络设施资源结合*的无线宽带技术，在此基础上建设网络视频监控系统。同时，安全问题也给管理部门提出了更高的要求，城市的人员复杂、流动大，在有安全事故出现时，监控中心、远程分控可及时掌握现场情况、监督服务品质和执法。在此背景下，我们*可以利用现有OA网络和移动宽频技术，建设一套适用于城市监控的远程监控系统，对各个角落的安全情况随时进行远程监控，一旦出现情况，相关部门可以及时发现并掌握情况。

2.系统整体需求分析

首先，城市监控报警联网系统一套覆盖整个城市的大型联网监控系统，随着系统的不断深入建设，未来，系统的监控点将数以千计、万计，因此，对系统整体上有如下要求：

1）必须具有强大的接入能力，以实现大规模、大范围的监控点覆盖；

2）必须支持灵活的接入方式，以适应各个监控点网络传输条件的差异性；

3）必须能够整合已有的、分散的各个监控网络，以保证zui大程度的利用现有资源，避免重复投资；

4）必须具有集中管控功能，以保证整个系统可控制、易管理。

其次，城市监控报警联网系统需要完成各类应用的整合与调用，包括：

1）监控图像的录制、存储与点播；

2）传统报警系统的视频化改造；

6）移动侦测等。

这就要求系统必须具备灵活的扩展能力和强大的整合能力。

第三，城市监控报警联网系统需要结合分级、分层、分权的管理机制进行图像资源的合理化调用，不同级别、不同层次的用户对图像资源的使用权限、优先次序是不同的。这就要求系统必须支持分层组网架构，且具有灵活的用户管理能力。

第四，作为一个资源共享的平台，城市监控报警联网系统需要保证资源的保密性、运行的稳定性，因此系统必须具备可靠、强大的安全特性。

2.1功能需求分析

信息采集功能

前端监控系统应能够采集视音频信息、报警信息和巡检信息等，并按照传输信息格式要求进行编码和打包处理，使之成为能够传输的数据包。

信息传输功能

控制信息、巡检信息、报警信息和视频信息等，按照工作流程在网络系统各级传输。

权限管理功能

为保证城市监控报警联网系统的正常运行，应对系统用户进行分类，并综合考虑各种因素制定合理的权限管理策略，实现对用户访问的控制。

信息存储和备份功能

前端监控设备、各级监控中心，均应对巡检、报警、视音频、系统日志等信息予以存储。机关的相应部门应按照规定的格式，存储报警信息及与报警关联的视音频信息。存储和备份的报警、巡检等历史数据信息，可在网络系统中依据*进行访问。

系统控制功能

依据*将网络用户发出的控制命令传送到前端监控设备，实现监控中心及*用户对前端任意一路监控图像的调用和控制。

自动巡检功能

具有系统定时自动巡检和人工自动巡检两种方式。人工自动巡检优先级别高于系统定时自动巡检，定时自动巡检功能和人工自动巡检功能由报警与监控系统各级监控中心实施。要求巡检结果和内容能够按机关管理要求以统计报表形式上报备案。

报警信息处置

当发生报警时，前端报警与监控系统或专业报警监控服务中心应对报警信息进行复核。在确认报警后，按照要求及时向机关相应部门发送报警信息或现场图像信息。

2.2．城市监控方案的组成

城市监控单位视频监控管理系统是城市监控的一个延伸，其把社会治安监控从室外延伸到属于公共服务场所的室内，属于安全监控的典型应用。由于城市监控单位基站比较分散，因此有必要强化城市监控单位的安全管理措施。城市监控通过对城市监控单位实施隐蔽式远程图像监控管理，变被动式接警处理为主动式监管，不仅可以大大缓解管理中的种种的问题，对于发生在城市监控内的各种违法*行为起到一定的震慑作用，而且，必要情况下的图像资料的录像保存还可以作为*机关对于*认定和处理的有效依据。

主要体现在以下几个方面：

1） 监控摄像机采集城市监控中各电站出入口实时状况视频信号，然后，通过城市监控单位接入专线汇集到城市监控单位行业管理办公室，相关监控部门和人员通过专网或Internet远程实时浏览视频图像；

2） 通过图像监控系统，结合远程监控管理员和附近值勤民警（巡警、当地派出所）的通力合作，力求避免误出警、误处理、误操作；

3） 通过图像监控报警联动功能，起到对突发事件及时预警和及时处理的作用；

4） 通过图像监控录像回放功能，做到准确处理、证据执法、避免纠纷，提高科技化管理能力；

5） 配合其他系统（如其他网络安全监控系统等）的工作，集中管理，分散处理。

城市监控报警联网系统的建设是一个庞大复杂的系统工程，固定采用一种建设模式、单纯地考虑一种建设方案和技术，在各种复杂的使用环境面前可能都不能*需求，因此综合地考虑各种技术路线、有效地解决资源整合的问题、适当地选择网络平台、充分地考虑建设方案的经济性和投入产出比，是系统成功建设的关键。

数字化架构方案：

目前，安全防范系统正处在模拟与数字相并存并向数字系统转轨时期。单纯的模拟式安全防范系统存在直接联网调用不方便、指标不高、维修量大的缺点，而数字化设备具有存储方便、失真小、精度高、传输特性好、抗干扰性能强、有利于网络化的集中控制与资源整合等优点。因此模拟的音视频信号转换成数字信号进行处理、传输和存储是技术的发展趋势。

但是在从前端摄像设备到远程监控中心的接入，由于目前传输网络平台建设的千差万别，数字IP网络的QOS弱点、数字技术的压缩损失等等种种原因，系统的具体实施中采用数字还是模拟传输方式会有不同的选择。

在本方案中数字接入方式是指前端摄像设备的视频和报警信号就近马上转换成MPEG的数字视频压缩信号，然后通过IP网络传输到远程监控中心，通过远程监控中心（如基层所队监控中心）的数字音视频控制系统设备进行切换显示和存储。

数字接入方式存在的主要问题是高质量的音视频压缩信号对网络的要求较高，在目前专网的建设状况和ADSL的状况而言，*的数字接入无法实现或不能满足要求，且随着监控点数量增多，网络负荷增加，图像有延时或不清晰，不能达到“实战”要求。

模拟接入方式是指前端摄像设备的视频和报警信号通过模拟或者数字光端机，接入远程监控中心（如基层所队监控中心）。在远程监控中心可以采用三种方式处理被传输过来的模拟信号：

一、可以接入模拟音视频切换设备（如矩阵）；

二、也可以通过网络视频编码器、网络视频服务器，网络DVR等数字音视频设备将模拟信号转换为数字信号；

三、还可以可以通过视频分配器，同时接入模拟音视频设备和数字音视频设备，形成两种信号并行互为备份的状况。

模拟接入方式存在的主要问题是光纤敷设不方便，造价较高，尤其对于大城市，光纤资源非常紧张。

因此在项目实施中接入方式的选择上，因地制宜，根据现场的实际情况选择数字方式、模拟方式、模数混合方式是较为实际和经济的。

整合资源：

城市监控报警联网系统的重要特点是分布式，资源存储的分布式、系统控制的集中与分布相结合，用户的大范围分布……因此网络化与资源的整合对该系统来说是非常重要的。网络化与资源整合的核心在于不同层次监控中心之间，同一层次的不同监控中心之间的视频信号的上传、检索、调用等关系。由于各个低层监控中心一般就起到了分布式存储的作用，因此不同监控中心之间的级联和同级调用主要是关键视频和报警信号。

从经济实用考虑，视频监控系统采用上层（如分局到派出所或分局到市局）数字为主、模拟为辅，下层（如派出所自身网络、监控前端到派出所网络）模拟为主、数字为辅的联网方式比较科学，这也是目前全国大中城市普遍采用的模式。

2.2.1 监控对象

1） 各城市监控出入口，可观察到城市监控出入人员信息的情况；

2） 城市监控单位内部，可观察到城市监控单位内部的工作人员的工作情况和潜在**的藏匿情况；

3）结合城市监控的互连网监控系统，形成网上网下双向管理。

2.2.2 组网

整个系统采用集中管理、分布监控的设计思路，全网采用3级组网架构，组网如图：

2.2.3 组网说明

各前端监控点，即各城市监控点的模拟视频监控信号经视频服务器编码压缩成数字信号，链接到安装在城市监控单位管理办公室局域网上的视频监控中心服务器上，并上传到城市监控单位专网，其他城市监控单位内部相关监控部门与人员由城市监控单位管理办公室监控系统管理员*，通过客户端软件，监控相关监控点。同时，其他相关部门或人员亦可经*，连接到Internet，通过客户端软件浏览监控相关监控点图像。如果需要其他社会有关行业的视频监控信号接入到城市监控单位管理办公室，仅需在其他社会有关部门监控中心添加视频服务器即可。

2.2.3.1系统总体架构

平安城市（城市监控报警联网系统）是一个覆盖整个城市的集成式、多功能、综合性大型监控报警系统，业务范围涵盖治安、交管、消防、刑侦、内保等多个警种，包括图像监控与报警系统（包括车载移动摄像终端系统）、重点要害部位监控与报警系统、居民小区技术防范系统、ＧＰＳ和ＣＡＳ机动车防盗防劫报警系统、道路交通监控和卡口系统、电子巡更管理系统等独立而又互相协作的子系统，城市监控报警联网系统不仅仅强调以上各个子系统的建设，也强调对以上系统和相关资源的整合与集成。虽然系统的组成非常复杂，但是从资源组合与整合的角度上可以分为四个组成部分：监控中心，传输网络平台，监控资源和用户群。监控资源是信息的提供者，用户群是信息的服务对象，监控中心是信息的管理者，是信息存储与共享的平台，传输网络提供了各种信息（数字的和模拟的）的传输通道，连接了以上三个部分。

2.2.3.2 监控中心

监控中心可以分为分局监控中心和社会监控中心。

监控中心是指由部门管理和使用的，具有接处警能力的监控中心。它分布在各个业务部门中，如治安、交管、内保、消防等部门，这些业务部门已经建有大量的前端监控资源，监控中心是这些监控资源的存储和共享平台。

监控中心是监控报警联网系统的核心部分，汇接各种监控资源，将所需的视频、音频、数据信息进行编码和存储，并根据*进行实时播放、检索和浏览，是实现互联、互通、互控和满足实战应用的共享平台，为各级机关、业务部门和各级领导决策、指挥调度、取证提供及时、可靠的报警和监控信息。

监控中心采用分级设置，依据管理权限的不同可以分为一级、二级、三级监控中心，各个城市可以根据本地区的行政区划、治安状况、城市地域范围、经济发展状况，合理选择适合本城市的监控中心的分级架构，例如可以建设一个级别、两个级别或者三个级别的监控中心。每一级的监控中心配有监控管理服务器，实现对本级监控中心客户端和所辖下级监控中心的管理和*。

分局监控中心：

三级监控中心：一般是指由派出所设立的报警与视频监控中心。派出所是监控报警联网系统的基层单位，对所辖区域负有直接责任，是视频监控资源整合共享、控制管理和应用的基础和源头。派出所在视频监控方面的技术力量较薄弱，因此三级监控中心的系统应该简单、方便、可靠。三级监控中心的监管服务器可以管理本辖区内前端设备和*客户端，接受来自上级监控中心监管服务器的管理。

二级监控中心：一般是指由分（县）局或者其他业务部门设立的报警与视频监控中心。二级监控中心接收三级监控中心上传的图像，同时可以根据实际情况，拥有独立的前端监控资源，二级监控中心对所辖的三级监控系统具有管理权限，并且可以将本地监控设备进行统一管理，同时也接受一级监控中心的管理，这些管理都是通过设在二级监控中心的监管服务器进行的。

一级监控中心：一般是指由市级局设立的报警与视频监控中心。市局级监控中心的监控管理服务器在监控报警联网系统中具备zui高的管理权限，各个分局（业务部门）和派出所的监控系统和前端监控资源都受到一级监控中心监管服务器的管理和控制。

社会监控中心：

社会监控中心是指社会其他单位建设和管理的监控中心。例如城市应急联动指挥中心，重大社会活动（如重大庆典和重大纪念活动）的保安监控中心等。

2.2.3.2系统物理层次结构

传统的监控系统从物理结构上可以分为图像和报警信号采集、信号传输和中心控制与显示三个部分。城市监控报警联网系统从物理结构上也可以按照这种方式分析，但是城市监控报警联网系统与传统的中小规模、区域性的监控报警系统有明显的区别。由于该系统的接入容量远远大于传统的监控系统，涉及的控制功能要求更加网络化，同时需要对接部门其它的系统如GIS、110指挥、接处警等等。因此在系统层次结构上城市监控报警联网络要更加复杂，涵盖的内容更加丰富。系统结构图如下：

2.2.4数据采集层－前端监控点

前端设备层包括所有放置在监控点位的设备，如摄像设备、控制解码器、云台、报警发生器、网络视频编码器……等。它是整个系统的信号源，由它产生模拟的视频信号，或者直接通过铜轴电缆或光纤传输，或者在现场直接转换称为MPEG4、H.264数字信号通过IP网络进行传输。前端设备层可以是局自建的监控报警点位，也可以是社会上各个单位或者组织建设的监控报警点位资源，如社会小区的安全防范系统、重点企事业单位的监控报警系统、金融部门的监控报警系统等等。

监控管理层：

监控管理层管理所有的用户、数据和控制信号，负责数据的切换、显示、存储和相关处理，发出用户的控制命令，同时也负责用户的认证和*。从硬件上它包括矩阵、网络视频服务器、数字式硬盘录像机、数字视频中心服务器、视频解码器、录像服务器等，在软件上它包括用户的认证与*、视频的切换、数字视频的还原、模拟信号的压缩与数字化等模块。

需要强调的是，由于监控控制设备的多样性，由于目前监控从模拟到数字的发展过程，主控系统的软件并不是*统一的。然而城市监控报警联网系统本身的特点，要求监控管理层的核心软件能够以网络化的方式统一地管理所有设备，所有的控制过程、数据存储和数据调用对用户来说都是透明的，不管下面的设备是矩阵还是数字硬盘录像机，不管是网络视频服务器还是录像服务器。这个软件控制平台能够跨越多种设备类型（数字与模拟）、跨越多种网络平台（局域与广域）。

针对平安城市项目的这种要求，我们开发出了平安城市系统平台软件，它作为一个统一的集成管理平台，能够实现统一管理，集中管理与分布管理相结合的管理模式。

业务接口层:

城市监控报警联网系统是平安城市系统工程中的一个重要组成部分，它不仅作为一个独立系统发挥重要作用，同时为了实现部对社会治安“全面控制、重点防范、快速反应、打击”的管理目标，它还必须与其它系统共享资源，统一协作：例如GIS地理信息系统和GPS定位服务、城市应急指挥联动系统、110接处警系统等等。为了能够与这些系统顺利对接，我们需要为这些系统提供开放的开发接口。

2.2.5  数据交换处理层

该部分包括两个部分，一个部分是从前端设备到控制显示中心的数据传输，另一个部分是不同监控管理中心之间的数据传输。由于城市监控报警联网系统的特点，它是一个分布式、多级控制的体系结构，因此传输网络的作用正日益重要。

监控中心作为整个系统的核心枢纽，上联各级监控管理指挥中心，下联前端监控点，实现前端技防系统的整合。中心业务支撑平台对前端技防设备进行管理；对所有远程传输的音视频报警信息集中存储；采用流媒体技术为各级监控管理指挥中心提供服务；负责协调、管理系统间的数据交换；同时监控中心也作为数据冗灾备份中心

同时，视频管理应用系统平台是整个网络视频监控的核心，对下连接前端各种网络视频编码器并接入前端视频画面、接收并转发前端的各种报警信号、转发监控终端对前端的控制指令，对上接受轮切终端或监控终端的视频调度命令、转发视频至相应终端，其自身又管理着系统的所有用户信息、前端信息等。

整个软件系统的工作流程如下:

实时监控视频流传输流程:

前提：用户已经通过系统身份认证

a.用户发送视频监控请求到目录服务器

b.目录服务器的权限管理系统检查用户的请求

c.如果用户的请求合法，目录服务器既可查询能提供相应视频的视频管理服务器，并且同时向该服务器发送请求信息

d.视频管理服务器收到服务请求后，直接将视频信息传送到请求该路视频的用户处

录像文件传输流程:

前提：用户已经通过系统身份认证

a.用户发送视频监控请求到目录服务器

b.目录服务器的权限管理系统检查用户的请求

c.如果用户的请求合法，目录服务器查询能提供录像文件的视频管理服务器，并且同时向该服务器发送请求信息

d.视频管理服务器收到请求后，从录像存储数据库中查询录像机资料，如果该录像资料存在，既可发送给请求用户；如果该资料不存在，相应的会发送查询无此录像的信息给请求用户

报警处理流程:

前提：前端网络视频编码器已经通过系统身份认证，网络视频编码器报警设置为“报警上传中心”

a.网络视频编码器将报警发送到视频管理服务器

b.视频管理服务器收到报警后，记录到报警日志，如果有关联视频则开启报警录像

c.视频管理服务器查询有权限接收此报警信息的所有用户，并将报警发送给这些用户

手动前端状态巡检工作流程:

前提：用户已经通过系统身份认证

a.用户发送视频监控请求到目录服务器

b.目录服务器的权限管理系统检查用户的请求

c.如果用户的请求合法，目录服务器查询能够巡检前端设备的所有视频管理服务器，并且同时向这些服务器发送巡检请求信息

d.视频管理服务器收到请求后，巡检前端设备，发送巡检报告给请求用户

设施配套：

操作系统：Linux

数据服务器：Oracle  IBM  Sybase  PostgresSQL  MySQL 

Web服务器：Apache  OracleWebServer 

2.2.5 业务应用层－各级用户

根据现实情况，建立监控管理分中心。通过*使用业务应用系统。

监控管理指挥中心可以根据需要对前端监控点进行远程监控。具有前端技防设备自动巡检，报警信号和现场图像的联动传输、电子巡更、异地监控、历史资料进行查询,现场双向语言通话的功能。

3. 多级监控平台

*自主开发并于2005年4月正式推出的代表目前高水平的ImagineWorld多级远程监控系统，也是整合图像监控、安防监控、环境监控、设备监控等集成监控系统平台。

该系列产品目前已经在网络化、智能化、集成化要求很高的*、银行、水利、*、钢铁、海关、医院、学校等部门领域有大量的应用。

3．1基本组件

如图2所示，ImagineWorld多级远程监控系统基本组件包括：

3.1.1网络视频编码器（NVE）

网络视频编码器（Network Video Encoder）完成前端模拟摄像机视音频信号的MPEG-4压缩和网络传输工作，需要有IP地址（可为静态或动态IP地址，为管理方便为静态IP地址），能够按照分辨率和/或带宽对图像进行MPEG-4压缩。网络传输支持单播/组播，可只输出单播视频流或组播视频流，也可同时输出单播和组播视频流，极大地方便了系统设计。RVS服务器通过NVE的管理通道（简称M通道）与NVE交互，完成分辨率、视频输出带宽、单播输出、组播输出、打开/关闭视频流等管理和设置工作。

3.1.2转发流媒体服务器（ImagineWorld RVS）

ImagineWorld RVS主要完成对下属多个NVE的管理工作和视频转发（把来自NVE或RVS的视频流转发给RVS或用户机）工作，通过M通道与NVE交互进行管理。用户登录时（使用浏览器），首先访问RVS服务器，RVS服务器对用户进行认证，可通知NVE发送单播/或组播视频流到用户，用户从RVS服务器下载客户端控件（很小，*次使用时下载），可直接接受NVE的视频流进行监控。用户机也可接收RVS服务器的视频流，RVS服务器支持单播/组播，可只输出单播视频流或组播视频流，也可同时输出单播和组播视频流，极大地方便了系统设计。RVS服务器可多级配置，从而实现多级远程监控体系。在多级远程监控体系中，RVS服务器还有一项重要工作就是进行带宽管理，详见后续说明。

3.1.3 管理服务器 （ImagineWorldServer）

管理服务（ImagineWorldServer） 主要向管理员提供对管辖区域内设备的管理、状态的监视以及告警的管理。CS的各种数据均是从RVS获取，RVS主要负责数据收集、存储、转发，ImagineWorldServer负责数据的处理和可视化显示。

ImagineWorldServer可以同屏16路监控前端任意采集工作站的任何多路的视音频，通过*可以控制前端云台和镜头；NVE/DVR发生的报警会实时传送到相应的总控工作站，总控工作站会以声光和短信的方式通知管理人员；总控工作站还可以和多个前端交互点进行音视频交互，领导可以向前端工作人员下达命令。

3.1.4 用户机（ImagineWorldClient）

用户使用浏览器或客户端即可进行监控。

用户首先访问管理服务器，由管理服务器完成用户认证，管理服务器可通知转发流媒体服务器发送单播或组播视频流给该用户。

注意，用户机接收的视频流可直接来自NVE（不需要通过RVS服务器中转），也可来自转发流媒体服务器。

在用户机上对接收到的MPEG-4视频流进行解压和显示。

3.1.5多级体系构建示例

如上图所示的三级远程监控体系，C级没有设置RVS服务器，A、B级设置了RVS服务器。下列基本组件之间通过M通道连接，构成整个监控管理体系：

¨         A级RVS-B级RVS

¨         B级RVS-C级NVE

¨         A级用户机-A级RVS

¨         B级用户机-B级RVS

¨         C级用户机-B级RVS

如下图所示，C级NVE发送组播视频流到C级用户机，发送单播视频流到B级RVS；B级RVS发送组播视频流到B级用户机，A级RVS发送组播视频流到A级用户机。

图4

3．2系统特色

3.2.1核心技术

¨         MPEG-4多媒体应用标准
MPEG-4标准是目前的视频格式标准之一。完整的MPEG-4标准是一个多媒体通信的框架和规范协议，其中的视频编码算法的设计思想是在基于视频内容编码等技术的基础上，提供极低带宽和可变输出码率（10Kbit/s到1Mbit/s）的条件下提供尽可能好的图象质量。

¨         多点通信
通过实现组播技术增强了传统IP网上的多点通信模式，为三网融合提供了通信基础，并且研究了可靠组播技术（Reliable Multicast）和分层组播技术，在三网融合的基础上实现传统业务和新兴业务在统一应用平台上的综合。

¨         实时传输和QoS技术
研究和实现了RTP/RTSP（实时传输协议），实现了多媒体信息在IP网络中的实时通信，为实时交互提供了通信基础；利用时间戳等技术研究和实现了减小多媒体信息传输延迟抖动和丢失的质量保证方法；研究和实现通信量整形和排队技术，提供对网络传输质量的保证手段。

¨         异构网络通信平台
实现自适应编码技术，实现在多种网络条件下的自适应编码和传输，提供异构网络进行通信的手段。

¨         嵌入式系统
芯片技术、DSP技术、RTOS的发展使得传统需要一台计算机实现的功能在一块嵌入式板子上就可满足。嵌入式监控前端以zui小化设计实现监控所需功能，刨除了不必要的硬件设计，使得系统的成本大大降低，系统的稳定性和可维护性大大提升。

3.2.2视频流模式

根据用户在多级监控体系结构中所处的物理位置的不同，可以采用以下多种模式，而在大部分应用中，由于系统中存在各种用户，通常是多种模式的结合使用。

（1）RVS服务器单播转发模式

在这种模式下，用户若想监看某个监控点时，并不是直接连接到NVE接收数据，除了局域网环境，一般情况下NVE的出口带宽很宝贵，如果N个人同时连到NVE监看，则会占用N份出口带宽；而在本模式下，NVE的数据是直接发送到RVS服务器的，且每个监控点只会发出一份数据，用户登陆RVS服务器，从RVS服务器接收RVS服务器转发的单播数据，这样不管有多少人实时监看，每个监控点只会占用一份出口带宽；并且在RVS服务器和NVE之间提供了控制机制，对于某个监控点，如果没有用户在监看，NVE会停止输出到RVS服务器的数据，zui大成都节省带宽。

根据多级监控的实际情况，大部分用户是和RVS服务器是在同一层次，甚至在更高层次，对于和RVS服务器之间不支持组播的用户可以采用本模式，对于和RVS服务器之间支持组播的用户可以采用“RVS服务器组播转发模式”，对于和监控点在同一层次的用户可以采用“本地模式”。

（2）RVS服务器组播转发模式

本模式和（1）基本类似，差别在于对于（1），对于每个监控点，RVS服务器需要实现1－N的数据转发（N表示同时在线观看此监控点的用户数），而对于本模式，RVS服务器转发1份组播数据，对于和RVS服务器在同一个局域网的用户，可以直接接收组播数据，无论有多少用户在监看，RVS服务器只转发一份数据。

（3）NVE本地模式

对于某个监控点，如果和监控点在同一层次（同一局域网内）的用户在监看，如果还采用（1）或（2）模式，则反而多占用了出口带宽，这个时候用户可以直接连接到NVE接收单播/组播数据，服务器提供权限控制和监控点信息发布。

3.2.3 MPEG-4算法的实现优势

万宏欣创下力气在核心算法在标准规范的基础上对编码效率以及网络适应性方面进行了深入研究，并取得了突出效果。

l         VBR和CBR模式

VBR：即基于品质的模式。当使用这种模式时，所有的帧不管他们的状态如何都压缩到相同的品质，即图像损失率一致。它能保证全部帧的质量是一致的，当它不控制编码输出码率，对于场景运动变化比较大的情况，编码输出码率变化幅度会很大。这种模式比较适合于视频编辑或者对图像质量要求很高而带宽不受限制的应用。

CBR：即恒定码流模式。编码器会根据用户的码率进行编码，为了保持相对恒定的码流，对于运动变化大的场景，编码器会降低视频质量以降低码率，对于比较静止的场景，编码器会在不超过码率的情况下尽可能提高视频质量。这种模式比较适合于网络视频传输应用。CBR的实现复杂度比VBR要高很多，而且实现算法的不同对码流控制的效果差异也很大，国内大部分厂家目前未实现CBR模式或者只是作了一些简单控制。

l         核心算法采用汇编程序

MPEG-4算法中压缩比越高算法复杂度越大，一般的嵌入式平台主处理器的处理能力不会很高，所以为了能够达到每路25帧/秒，压缩比就不会很高。而万宏欣创将MPEG4算法的核心部分全部使用汇编语言编写（标准算法使用C语言编写），使系统的处理效率提高了30％，这使得我们的系统能够提供更高质量的视频。

l         预处理和后处理

预处理：在编码之前消除原始图像中的“污迹”、“雪花”或“毛边”，也就是所谓的“视频噪声”。

后处理：MPEG4解码器增加了Deblocking（去除块效应）功能。

l         网络传输时延控制

对于实时视频应用，等待时间和抖动必须保持在一定的限度内，标准建议可接受质量的单向zui大延迟是400RVS（网络传输本身延迟不包括在内）。对于音视频需要同步的应用，必须限制视频相对于音频的延迟。ImaginWorld监控系统已经做到单向延迟小于100RVS，在国内同类产品中。

l         网络传输差错控制

网络的不稳定性会经常导致视频包的丢失，而实时视频传输又不允许无限制的重传，而MPEG-4是连续编码算法，丢失一帧数据会导致后续若干帧解码错误，导致“马赛克”现象。我们在传输层通过*的差错检测、错误隔离、限制延迟重发、强制恢复等一系列差错控制技术，使得“马赛克”现象尽可能少。

l         网络带宽自适应调整

在网络带宽经常变动的信道中，使编码率与信道带宽相匹配很重要，ImaginWorld监控系统中采用的算法可以实时检测网络带宽的拥塞程度，并可以动态对编码器进行码流整形，调整输出码率以匹配网络带宽。

3.2.4系统特点

l         稳定可靠

NVE采用*的嵌入式硬件设计和嵌入式操作系统，设备体积小，视频处理速度快，稳定性高，全天24小时现场工作；可以远程对系统软件升级；该设备有自动恢复功能，当前端发生掉电加电后，可自动启动，无需人工维护。

l         网络化、数字化

NVE系统采用标准的TCP/IP协议，内置HTTP服务器，提供RJ-45以太网接口，能架构在局域网、广域网、INTERNET和无线网络之上，节省了铺设长距离线缆的成本。可任意设置网关，*支持跨网段、有路由器的远程视频监控环境。系统提供单播、组播功能。

l         高清晰度图像

图像压缩采用MPEG-4 图像编码标准，图像清晰度高，在低带宽或者多次路由的条件下，传输每秒30幅画面的高质量图像，不会出现 “马赛克”的现象。

l         多权限功能

NVE和RVS配合可以对用户分配不同的控制权限。使用者在权限允许的监控区域和监控点，可分别实现对远程现场的实时监控、对镜头、云台进行控制或浏览。系统具有完善的冲突检测和权限剥夺机制。支持PEWHO-D等多种控制协议。

l         远程报警及联动控制

可提供报警输入接口，当发生报警时，可联动多个设备协同工作。当监视点发生报警时，系统自动启动各种对应的联动设备，并将视频切换到相应的摄像机，开启灯光，自动录像。监控中心可弹出报警信息，并有声音报警和短消息提示。

l         远程设备管理

系统提供远程设备管理功能，维护人员不必到达设备现场，就可修改设备的各项参数，提高了设备的维护效率。

l         防病毒入侵

系统前端设备采用嵌入式技术，操作系统固化在芯片之中，不易受目前网络中爆发病毒的侵害。

l         良好的可扩容性

当系统扩容时，前端只需将设备接上网线、视频线，做些简单配置就可以做到即插即用；在监控中心，管理人员只需要将增加的监控设备加入监控地点组别，这样就完成了全部的系统升级扩容工作。

l         保密性能优越

系统硬件、软件具有加密功能，使该系统的保密性能优越于其它视频监控系统。同时，还可以为用户配套额外硬件加解密设备，即在摄像机与网络连接处加加密设备，在网络监控中心的服务器器加解密设备。使监控网络的保密性*。

l         拥有自主产权

NVE的主板、程序均自主研发，RVS的程序自主研发，万宏欣创拥有*的自主产权；设备国产化率高，物美价廉。

3．3网络视频编码器（NVE）

3.3.1简介

网络视频编码器（Network Video Encoder）是采用通信、计算机、互联网技术和标准，基于的MPEG-4视频压缩技术开发的一代嵌入式网络视频编码器。它主要完成模拟视音频信号的数字化，数字化后的视音频信号采用MPEG4视频压缩算法和G.729音频压缩算法进行压缩编码，然后通过IP网将编码后的音视频数据以IP包的形式传送给RVS服务器或远端用户，实现视音频信号的网络传输、网络监控和网络存储，同时可以支持远程的云镜控制和远程报警管理。

万宏欣创NVE采用高速嵌入式处理器和嵌入式实时操作系统，使该系统比其它产品具有更好的稳定性、可靠性和易维护性，可以有效防止病毒。

该设备无须铺设的视频和控制电缆，就可以与不同类型的以太网设备无缝连接，系统采用标准的互联网TCP/IP协议，不仅能在本地局域网传送实时图像，还可以在网络带宽受限的ISDN、PSTN、xDSL 路由器、局域网、广域网、INTERNET和无线网络上方便地实现视频音频的同步传播。采用IGMP组播协议支持多个客户端连接，不占用额外的网络带宽。图像质量和网络带宽动态可调，占用网络带宽20K~2Mbps。

本产品是基于开放标准设计的，系统提供了开发接口，设备可持续升级，同时系统可以对不同规模应用实现平滑扩容，可以为投资者提供长期的投资保障。

3.3.2功能

音视频全实时同步：每台NVE支持1路全实时（延迟不超过0.5秒）同步视音频采集、压缩、存储、网络传输；每路25帧/秒，标准分辨率352×288，zui大分辨率720*576。

节省存储空间：采用业内*压缩技术MPEG-4算法，压缩比高达1:500，每路每小时只需60～180M硬盘空间（包括视音频），网络传输所需带宽10K～2M可调。

云镜控制：支持镜头的光圈、变焦、聚焦三可变控制；支持云台的控制。

网络发送：支持多用户网络监控，支持组播输出。

远程报警及联动控制：可提供报警输入接口，当发生报警时，可联动多个设备协同工作。当监视点发生报警时，系统自动启动各种对应的联动设备，并将视频切换到相应的摄像机，开启灯光，自动录像。监控中心可弹出报警信息，并有声音报警和短消息提示。

安全管理：重要操作均需权限密码验证，防止无关人员观看、删除、修改图像资料；未经*的人无法远程访问。

智能应用：图像有动态检测功能；压缩比、画质、码流可调整；

3.3.3技术参数

3．4  ImagineWorld监控平台

3.4.1简介

经过多年多级远程监控系统的设计和实施实践，我们认识到NVE对于构建局域网范围的远程监控系统是足够的；但是对于构建多级的远程监控体系，仅靠NVE难于灵活地搭建整个体系，我们设计开发了“ImagineWorld监控平台”。

该平台采用C/S和B/S构架， 兼容MySQL和Oracle数据库，根据具体的系统容量选择不同的数据库，系统将管理、流媒体服务、客户端、数据存储分开，并且支持NAS存储。系统做到统一管理，并且能够分级管理。

    ImagineWorld综合服务平台分为管理服务器、数据库服务器、RVS流服务器、APS报警处理服务器、客户端、虚拟矩阵六部分。

3.4.2 系统实现

ImagineWorld Server（管理服务器）:管理服务器完成对所有设备的管理、分配，所有用户管理以及权限分配，报警处理等。

§提供编码器、解码器、矩阵及附属设备等的增加、修改、删除及参数配置，以及设置某编码器归属哪个录像站点。

§自动搜索并显示设备服务器、转发服务器、录像服务器的信息，包括名称、IP地址，可修改站点名称，可删除无效站点。设备站点下会显示所有曾经出现过的设备，若不再使用某设备，可将其删除。

§设备分组将系统中的镜头进行分组管理，便于监控管理。可将整个组的设备一次性地分配给某个用户，而不必一个个地单独配置。

§能方便地设置电子地图，布置镜头，并将地图分配给用户。

§完善的日志管理，对各个用户的操作进行不可人为修改的记录，以备查询。

§提供4种用户类型，包括管理员、超级用户、一般用户和浏览用户，分别授予不同的权限范围，同一类型的用户又可以设置更具体的权限，共有64级，以各自的用户名和密码登录。可以单独为各个用户分配镜头组和电子地图。

§系统管理员实现站点管理，设备管理、用户管理等各项管理，包括配置、修改、删除等。

§网络内合法用户可以按照它的级别权限使用IE浏览器，通过登陆Server观看摄像机图像。

 ImagineWorld RVS（流服务器）:

§流服务器接收视频服务器的音频视频数据,报警消息等,完成对用户数据的转发；

§数据的本地存储已经将数据转储到NAS存储阵列,以及将报警等消息转发给管理服务器,并且根据需要将数据转发给下一级网络；

§前端接入进来的模拟信息包括音视频数据信息、声光烟感红外等报警信息，数据量庞大，需要首先经过视频服务器进行数字化，再进行压缩编码，获得适于传输的数字码流；

§依据不同的数据类型，转发到不同的服务器，进行进一步处理；

§由于网络视频系统的传输方式是组播，在没有客户浏览时，网络内的编码器并不向网络发送视频流，仅仅发送数量非常小的监听IP包，可以降低网络内部的码流压力并不是很大。

ImagineWorld APS（报警处理服务器）:

§接收声光红外烟感报警信号，启动声光报警；

§根据需要自动可对图像画面定义移动侦测区域。系统可对每个报警信号或画面移动报警进行动作响应设置；

§弹出电子地图，并能选择自动驱动云台前往预置位进行观看；

§可选择启动实时录像；

§将报警信号通过短信告知用户（可选）；

§用户可设定报警前录像时间，保证报警时刻事件完整性。可设定录像数据保存时间，自动删除旧录像数据文件，保证磁盘使用率。

§支持多任务处理系统，可同时处理多点报警信息

ImagineWorld DMatrix（数字矩阵）:

§支持传统矩阵功能，解码信号接入矩阵，传送至电视墙；

§数字矩阵通过视频解码器可以将数字视频信号直接输出到电视墙，

§能够自动将报警通道优先输出。

§在监控中心的电视墙上可以任意显示前端编码设备的图像。原则上有多少个监视器就可以配置多少个解码设备（WH9001R ）。

ImagineWorld DBS（数据库服务器）：

§数据库服务器实现分布式存储，兼容MySQL和Oracle数据库。

视频信号即使在压缩之后其数据量也是非常大的。以5个摄像机测算。

      MPEG4平均码流（CIF格式/25帧/秒数据量）150M/h。30天的数据量：

      150M（dates）*24（h）*5（cameras）*30（day）=540,000M=527G≌4块160G硬盘。

§通过数据库，建立摄像机与存储服务器之间的“软性”关联，每一个区域由一个存储服务器负责，系统以分布式结构构建，将整个系统划分为若干区域，这样充分的降低了系统的风险。

§存储服务器的数量没有限制。每一个存储服务器与管理的摄像机是通过软件的，用户可以灵活的将某个（或某些）摄像机调入或调出某个存储服务器，是由数据库统一管理。

§本套系统提供多个存储服务器以及FOS Service（故障切换服务）。在存储服务器损坏的情况下，自动切换，确保故障损失zui低。

§兼容MySQL和Oracle数据库。

3.4.3 三级联网系统

三级监控中心实现：

前端可设置数十个监控点，通过视频服务器进行编码后，通过内网专线或公网ADSL传输到三级监控中心（本级中心），再由三级中心通过客户端对前端的监控点进行管理、浏览和控制，还可以采用系统中的VM（虚拟矩阵）功能，在三级中心的电视墙上输出模拟信号进行浏览监视；可以在监控中心的少数的监视器上浏览前端的任意监控点。

§ 视频服务器HK9001C提供视频压缩、打包（语音可选）。

§ HK9001C的报警输入可以连接报警系统进行联动。

§ HK9001C的继电器输出端子可以传输报警信号，例如：红外、门磁、烟感等。

  三级中心是一个独立的系统，可脱离二级、一级中心运行。

二级监控中心实现：

二级监控中心（分局监控中心）配置服务器，其中目录服务为系统的二级目录，二级中心范围内的设备可由安装在二级中心的网关服务管理，将所有监控点建成了一个*基于网络，功能非常强大的网络视频系统。实现了各派出所的联网监控管理。

§ 录像服务器（Archiver）提供图像的存储、回放、服务。每一个录像服务器可支持多个摄像机图像存储、浏览。这多个摄像机可以是网络内的任意位置的摄像机，不必按照顺序或区域设置。

§ 在二级监控中心为了保障系统的正常运转，目录服务器和录像服务器等都采用双机备份方式。

§ 通过ImagineWorld软件中的虚拟矩阵功能，在监控中心的电视墙上可以任意显示前端编码设备的图像。原则上由多少个监视器就配置多少个解码设备（HK8000ER ）。

§ 互联网的*用户都可通过登陆目录服务器查看各自家中的任意一路图像及录像文件。

一级监控中心实现：

§ 整个联网视频监控系统，通过ISP提供的网络进行联网，实现了主管人员浏览直辖片区的安全情况，若有报警则在监控中心可以对报警点进行声光报警和录像，并可以联动到110 指挥中心或直属派出所，能及时地处理报警信息。

§ 根据职责权限，主管人员方便地进行权限分配，并根据实时情况进行调度，使整个系统行之有效地运转。

§ 所有的模拟摄像机的图像数字化、网络化，并通过TCP/IP协议挂在LAN。通过强大的服务器以及数据库对网络上的视频流进行管理。

§ ImagineWorld具有管理几千路视频流的能力，支持多服务器结构，客户端的数量理论上没有限制。

§ 固件升级免费并可以通过网络远程进行。所有的维护、参数设置全部通过网络远程进行。

3．5  功能优势

§         标准化：

§         网络视频监控系统就是要实现在网络系统上的图像传输和共享。本系统采用的产品均遵循网络协议和传输标准的要求。

§         可扩展：

§         由于用户以后的需求会不断发展，监控数量将随之扩大，只要增加前端设备和升级软件，不用添加其他附加设备，以保证用户的投资。

§         可用性和可靠性：

§         采用了嵌入式的操作系统，减少了其他因素造成故障的可能性。

§         易用性：

§         软件使用界面良好，用户安装相应软件后就可进行实现监控，*智能控制，不用单独设置；系统建立基于B/S架构（即WEB）的组网技术，可以方便灵活的使用。

§         开放式结构：

§         软件可以与第三方系统相融合，可以读取第三方系统的相关数据，也可以为第三方系统提供其需要的相关数据，提供SDK（二次开发包），具有开放式结构。