数字联网监控技术在平安城市建设中的应用

　　一、系统概述 

　　城市的现代化建设和经济的快速发展，对城市公安系统的视频监控工作提出了许多新的要求和课题，公安系统希望实施一种覆盖城市各主要公众场合的远程视频监控系统，以减少犯罪活动，增强城市的安全性。同时，计算机技术、网络技术、多媒体技术以及无线通讯技术的发展也为现代城市实施视频网络监控提供了有力的技术保证和条件，建设一套技术先进，质量可靠，经济实用，方便管理的城市公共区域智能安全联网管理系统，成为一个城市公安系统维护社会秩序，打击违法犯罪，保障公民生命财产，促进经济建设的重要手段，也是一个城市现代化建设的重要标志。

　　深圳市天盈隆科技有限公司“TYL—NMS”智能安全联网管理系统具有强大的威慑犯罪的作用。数以千计的摄像头被安置在街道、商业区、停车场等中心城区的公共场所。现场即时拍摄下的犯罪分子的照片，为警察提供罪犯的面部肖像，同时也为法庭提供定罪的证据。系统不仅能拍摄下犯罪过程，而且还可以不断地巡视大街小巷，以发现可能出现的事件或犯罪活动，然后立即将影像和信息及时地转发到公安指挥系统。在控制中心，操作员可以反复扫描各主要街道，争取在情况出现前发现问题。这样，在犯罪活动出现时公安系统可以及时采取行动。在粉碎犯罪行动方面具有重要意义。

　　二、用户需求分析

　　1、在城市各主要公共场合设立视频采集点，视频图像经数字化处理后可以广泛支持各种网络接入方式，在目前情况下，特别强调要支持无线网络传输。

　　2、建立覆盖城市公共场合的无线网络传输系统，连接分散在各主要公共场合的视频监视点。

　　3、视频图像监看清晰度不低于300线，图象显示速度可达到25帧-30帧/每秒，可以进行连续24小时实时监控。

　　4、系统具有良好的可扩展性，随着监控点的增加，只要增加前端设备和升级软件，就可满足监看要求。

　　5、用户通过监控中心电视墙，可以随时了解各主要公共场合的情况。用户可以通过多路视频墙观看到现场多个监控点的图像，用矩阵电视墙显示方式，可以同时显示出9/16个摄像机的画面。

　　6、具有监控、录像、回放、传输和备份功能。现场传回的视频图像转化为数字信号存储在硬盘录像机上，可方便快捷地实现资料的存储、更新、查询、备份，为公安执法工作提供依据。

　　7、该系统可与网上追逃系统配合使用，自动对犯罪份子的图像进行抓拍，将犯罪份子的图像记录在数据库中，并及时上传至公安部门审查，比对。

　　三、城市公共区域无线视频监控架构及主要组成部分

　　公共场合固定监控点采用5.8G宽带无线接入技术连接到辖区派出所。在该方案中，根据某公安系统客户的业务需求开展，5.8G宽带无线接入系统主要用于接入各固定的监控摄像机。各5.8G无线网桥一般可以覆盖1-10公里范围内的固定监控点。各固定监控点的监控摄像机的网络接口接入5.8G宽带无线接入系统的远端站的以太网接口，然后通过无线网络传输到辖区派出所，各辖区派出所通过光纤将视频图像上传到分局监控中心，最后上传到市局监控中心交换机，从而完成整个监控网络的接入。 

　　系统由以下四部分组成：

　　1、摄像机群部分：完成视频信号的采集及对目标的跟踪监视

　　2、派出所：汇聚各固定监控点的视频信息并通过光纤上传到分局监控中心。

　　3、分局监控中心：网络监控基本单元，完成监视和控制的具体实施。

　　4、市局监控中心：管理、监控整个系统及其运行。
 
　　该系统的核心技术为5.8GHz的扩频微波通讯技术和基于MPEG-4的数字视频编解码技术。由于该系统采用了先进的扩频微波技术，所以具有保密性好和抗干扰能力强的特点。同时由于采用了OFDM技术，使得设备具有一定的绕射能力，在城区3—10公里的距离内，即使有楼房的阻挡，也可以经过绕射，将图像传回到指挥中心。所以，只要在城内，根据现场情况设立若干个中继点，装有摄像机和无线传输设备的监控点，便可以随时将图像，声音和数据等信息传回到指挥中心，也可以将指挥中心的指令下传到监控点，实现真正的双向移动宽带视频通信。 该系统无阻挡传输距离为30公里。有阻挡情况下的传输距离视遮挡的情况而定，设备出厂时，实际城区中有楼群阻挡测试的传输距离为3.5公里。 该系统的指挥中心接收天线架设高度应该尽量高，最好架设在城市的制高点上，以便最大限度地避开阻挡，减少中继点，提高传输距离，降低整个系统的造价。 该系统的标准配置频率为5.8GHZ，同时，也可以根据特殊情况来OEM定制工作频率和发射功率。

　　四、无线传输方案的优势

　　由于城市公共场合监控点和派出所一般相距较远，且分布位置较分散，利用传统网络布线的方式不但成本非常高，建设周期长，而且可扩充性、灵活性差，一旦需要增加或者减少被监测点，将会带来新的施工周期。

　　无线网络可以将多个被监测点与派出所连接起来，且搭建迅速，可以在最短的时间内迅速建立起无线网络链路。利用无线网桥最远可以支持50公里以上的桥接。

　　“TYL—NMS”智能安全联网管理系统由基于WLAN的公共区域固定无线视频监控系统和基于CDMA1X的“车载无线移动视频监控系统”两部分组成。

　　智能安全联网管理系统主要完成将被监控点实时采集的视频文件及时地传输给监控中心的工作。建立该系统后，公安部门就可以实时地了解城市各公共场合的情况，并可以迅速的调派警力打击犯罪，节省警力，以加强城市安全保障能力。

　　“车载无线移动视频监控系统”采用CDMA1X网络实现公安指挥中心对移动车辆同公安指挥中心的数据、语音和图像双向实时传输。将突发事件现场采集的视频数据通过CDMA1X远程传输传送到各公安指挥中心。使指挥机关和领导能在指挥中心从大屏幕电视墙上直接观看现场情况，及时了解重大突发事件现场实况，进行指挥调度，提高快速反应能力。

　　目前WLAN具有传输速率高的特点，可以很好地满足实时视频传输的需求，但由于采用点对点的连接方式，在有大量高层建筑物的城市复杂环境中，必须密集地架设很多无线接入点，才能支持移动车辆的数据接入。而CDMA1X网络具有覆盖范围广，支持移动传输的优势，但单信道数据通信带宽较窄，要支持实时视频传输必须将多个信道进行捆绑使用，成本较高。选择WLAN＋CDMA1X混合组网方式可以发挥两种无线传输方式各自的优点，同时满足公共场合固定监控的接入和移动车辆接入的需求，使城市公共区域视频监控组网难的问题迎刃而解。

　　为了保证流媒体文件的稳定传输就必须有足够的网络带宽，不同的流媒体文件对网络带宽的要求各不相同，为了达到更好的视频质量，网络带宽就更为重要。无线网络标准协议IEEE802. a定义的网络带宽为54Mbps，有效数据传输带宽为22Mbps，无线链路能达到54Mbps的高网络带宽。深圳市天盈隆科技有限公司基于IEEE802.11a的高速无线网桥产品支持54Mbps网络带宽，完全能够保证采用MPEG-4格式的数字视频流稳定可靠地进行传输，达到无线视频监控的目的。

　　五、系统结构和设备配置

　　系统主要包括如下组成部分

　　1、视频采集部分

　　根据各城市的具体情况，在各公共场合安装相应的监控摄像机（彩色或黑白、固定或活动云台、定焦或变焦）和软件系统。在每个公共场合可以安装一个或数个监控摄像机，外围再各配备一台云台、防护罩及云台控制器。每个视频采集点各匹配一台视频编解码器。监控摄像机用于采集城市公共场合状况视频信号，主要是监控距离公共场合一定范围内的各种人员。云台可以由控制中心的计算机控制。

　　这部分是保证整个系统工作质量最重要的部分。要求选用的摄像机需满足以下条件：选用高质量的彩色数码控制CCD摄像机，要求水平清晰度不低于480电视线，信噪比大于48Db选用3倍可变镜头，光圈、焦距自动调节高灵敏度，可实现的最低照度为0.5Lx（彩色）和0.01Lx（黑白）内置自动切换双滤色片,实现白天彩色夜间黑白的自动转换，满足全天候监控要求。

　　视频编解码器负责把摄像机的模拟视频信号转变成数字信号，同时进行压缩，另外也传输控制信号，视频编解码器内置10/100M网卡，通过网线连接到无线设备上，编码压缩处理后的监控信息通过无线网络汇集到公安监控管理中心，监控中心能看到所管辖的道路和路口状况，监控人员可通过监控中心局域网或Internet远程实时浏览视频图像、遥控云台。

　　为充分保证每个监控点的带宽，采用MPEG4的编码标准，带宽占用较低，并可实现图像的优质传输和存储，而且传输距离较远，适用于城市广阔场合的监控。

　　2、信号传输部分

　　公安场合视频监控的特点是监控场合范围相对较广，导致信号传输距离加长，视频监控则要求信号实时、连续、清晰，而且图像信号的数据量非常大，这就要求传输介质要有足够的带宽，所以本方案信号传输全部采用5.8GHz 54M无线宽带接入设备，大大提高图像质量，屏幕彻底消除马赛克现象，达到了系统的设计要求。

　　通过无线宽带接入设备采用点对多点方式建立覆盖城市公共场合的无线宽带网络。在中心点安装一个无线网桥Sunet5800（中心站），在远程监控点安装Sunet5800-RU（远端站）。中心站选择安装在城市的制高点，如高楼楼顶、铁塔顶、高山顶等，以尽量保证能够接收到各分部点发射过来的信号。

　　一个中心点和连接若干分布接入点，各分布接入点以共享方式分享中心点提供的总信道带宽，采用共享方式可根据接入用户实时需要分配总带宽。系统采用802.11a协议标准，系统总带宽为54Mbps，有效带宽为22Mbps，每个中心站连接的远程监控点为3-5个，各分布接入点有效接入带宽一般为4Mbps。Sunet5800远端站和中心站设备都提供10/100BaseT以太网接口，监控中心的交换机、视频解码器和摄像机都可以直接双绞线连接到Sunet5800设备的10/100BaseT以太网接口上。

　　3、监控中心部分

　　监控中心主要由视频编解码器、矩阵电视墙、监控服务器、硬盘录像机等组成，可完成路口现场图像接收与显示，录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。

　　视频编解码器对经无线网络传送来的前端监控点摄像机采集的视频信号进行编解码处理，传到监控管理中心局域网视频监控服务器上，再经交换机通过内部局域网传播至各个相关部门或人员的客户端。将模拟摄像流转换成数字流，并且可以控制摄像头的移动和控制中心监视屏幕的切换。采用MPEG4 ACE压缩算法，数据量远小于MEPG1以及MPEG2算法，节省磁盘空间，适用于网络传输，可为用户提供高速的视频图像，每路视频流速度能够达到30帧/每秒，能够为用户提供流畅的图像效果。

　　监控中心发出的对于云台、镜头等的控制指令通过无线设备传送到监控点。用户可以通过位于监控中心的云台控制设备控制现场任意点的云台、镜头的光圈、焦距、变倍；云台的上、下、左、右、自动或辅助控制远端的电源、摄像机开关等。

　　信号切换和控制既是整个系统信号的传输、切换、分配中心，也是整个系统的控制中心，所以该系统质量的优劣，功能的配置是否完备和先进，直接影响整个系统的功能和运行质量。所以系统配置/选用的控制矩阵具备/满足下列要求：

　　市局配置矩阵视频输入不少于256路，输出不少于64路，分局输入不少于128路，输出不少于64路 支持分控功能和独立控制键盘界面直观，系统编程简化，有背景照明，显示清晰具有组同步切换功能和子网切换功能。模块化结构，具备扩充功能，可扩展成更大规模的矩阵切换系统具备报警功能。

　　由于一次约有2000部摄像头同时向中心传送影像，因此，采用８台服务器和数字硬盘录像监控系统（DVR），对图像进行数字化处理。本系统采用新一代的数字硬盘录像监控系统（DVR）,该系统在图像质量、界面显示、保存日期、检索回放以及多种先进的新增功能等诸多方面都具有较强的优势。

　　分局监控中心还支持网络传输和市局网络监控，一方面视频信号通过光纤上传到市局监控中心，另一方面市局监控中心还可以通过网络连接到分局DVR上，对分局每只摄像机的历史记录访问、调看。