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张新房的博客 - 新型智慧城市

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智能网络视频监控系统在机场的应用  

2009-09-23 22:34:02|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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文/西刹子

一、机场建设背景

伴随着我国经济的飞速发展,我国的航空业发展迅速,集中了我国民航约40%的旅客量和50% 的货物量首都、虹桥和白云三个国际机场相继改扩建完成,成为具备国际竞争能力和较强的枢纽功能的国际机场。2020年,3个大型复合枢纽机场将进入世界前列,所有省会、自治区首府、直辖市和主要旅游城市机场成为大中型航空枢纽。2010年,民航运输机场约达到180个,2020年,民航运输机场约达到220个。(来自互联网)

二、机场视频监控系统特点

机场作为航空交通运输的重要组成部分,有着其自身的特点。首先是机场监控点数众多,先前建设的几大枢纽机场,都有上千点左右的规模,众多的点数对摄像机的类型、安装方式有各自不同的具体需求。其次是机场内的部门机构众多,安检、边检、海关、公安、运营、行李、交通、指挥中心等等各个部门都对机场的视频监控系统有相当的使用需求,因此需要满足不同部门的不同应用需求。第三是机场监控点跨度比较大,单航站楼就通常有几十万平方米,而如果算上机场周界,简直是一个小城市,因此需要考虑视频信号的传输,机房的利用、网络资源的使用等等。通常,机场设计有弱电间、分机房、核心机房供弱电系统使用。

三、模拟视频监控架构

智能网络视频监控系统在机场的应用 - 张新房 - 张新房的博客-安防、消防、楼控、弱电

在早期的机场建设中,如2000年之前设计、建设的视频监控系统,由于当时网络及数字视频监控系统并不成熟,因此,系统多采用模拟矩阵进行组网连接(采用VCR或DVR录像),模拟系统的特点是技术成熟、产品稳定、信号延时小等,但是模拟视频监控系统的缺点也很明显,系统联网复杂、扩展成本比较高、集成难度大并且管理困难。

模拟系统设置一个核心矩阵在核心机房,并在各汇聚机房(二级机房)、分部门机房设置二级矩阵。二级矩阵与一级矩阵之间建立双向视频干线通道,从而将二级矩阵与一级矩阵整合为一个“大矩阵”。在不同的应用部门利用监视墙、键盘、多媒体工作站等实现视频的调用与控制。各控制主机和控制键盘采用通信控制器或直接上网的方式与管理工作站、多媒体工作站联网,建立基于IP网络的数据和控制通道。当然,模拟视频监控系统不是本文讨论的重点,因此仅仅简单探讨。

四、网络视频监控架构

网络视频监控系统近年来在机场、铁路、地铁等交通建设中得到广泛的应用,其主要采用视频编码压缩技术,将模拟视频信号转换为数字视频数据流,利用网络录像机进行视频流的转发和存储,在后端利用成熟的存储技术如DAS或SAN实现海量、长期的数据存储。

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如图二所示,系统建设在机场专用的安防系统网络上,编码器就近安装在分布在各个角落的弱电间内,摄像机就近连接到各个编码器的视频输入口;在各个汇聚机房,设置安装NVR服务器及磁盘阵列,实现对整个系统内所有视频的存储、转发工作,由于NVR服务器集中部署,因此非常适合采用SAN架构存储;在系统中控制中心(或汇聚机房),安装核心程序服务器,实现系统的数据库、核心服务应用;总控中心,配置多台解码器,实现实时的解码电视墙显示,在其他分控中心或分控室,利用客户端工作站实现视频的浏览、控制或回放。

五、智能网络视频监控系统构成

编码器实现视频的采集、编码压缩,通过专用网络传输到网络录像机实现存储或转发,解码器采用硬件解码方式将视频还原并监视器墙显示,分布各处的工作站通过软解码方式实现视频的浏览,并可以通过客户GUI对视频监控控制操作。

1、编码器设备

通常,编码器采用8路嵌入式视频编码器,主流是MPEG-4压缩方式,实现低码流下高质量的视频压缩与传输,每个通道都可以支持4CIF实时,每个通道均支持双码流。另外,编码器具有COM、RS485、TTL等辅助接点以实现PTZ控制、报警接口等工作。在具体有应用的点位,可以采用智能编码器,智能编码器内置视频分析功能,可以利用视频分析算法实现视频的实时分析,并按照预先设置的规则进行报警。

2、 NVR设备

NVR设备,即网络录像机设备,与DVR的最大不同在于它可以部署在网络的任何位置,通过网络捕获视频流数据。NVR同时担任着视频的回放,存储操作,通常采用SAN架构的存储实时视频的海量并发写入,并通常采用RAID5技术实现冗余。

3、核心服务器

核心服务器是系统的中心,是“首脑”,系统的设备数据、用户数据、联动、地图、报警等所有功能均需要核心服务器的支持,但是视频流不需要核心服务器的转发。因此,核心服务器一方面提供系统数据、一方面提供系统控制命令,由于没有视频转发任务,所以负荷不高。

4、解码显示部分

在总控中心、分控中心,通过视频工作站或监视器墙,实现视频的显示还原。视频显示方式包括通道轮询、电子地图、页面、布局等多种显示方式。另外利用客户端软件,可以在网络任何位置实现对整个系统的视频浏览、系统设置、报警管理等操作。

5、摄像机监控点

机场摄像机的特点是,应用场合多,如室外周界、室外停车、室内办票、安检、海关、边检、候机等各个位置不同,对摄像机的指标需求不同,并且安装条件不同,因此必须有针对的设计和部署,可能在一个机场中部署10种以上的摄像机。电梯摄像机、室内彩色半球、室内固定枪机、室内一体快球、室外一体快球、室外PTZ摄像机、高清摄像机等都有不同的需求。

6、联动功能介绍

机场视频监控系统与其他系统的联动,主要是与消防、门禁、周界、防盗探测等系统的联动,通常是其他系统发送报警信号给视频监控系统,视频监控系统收到报警后,按照事先预置的程序,进行视频监控系统的相应通道的视频录像开启、摄像机自动预置位调出,预置画面弹出等。对于视频监控系统与其他系统的联动接口,有两种实现方式,一种方式是视频监控系统与其他系统进行软件联动方式,软件联动方式主要在上层实现,即是两个平台之间的集成,可能需要互相开放一定的接口或二次开发;另外一种方式通过干接点方式,通过干接点给编码器或输入输出模块报警触发信号,然后由视频监控系统按照事先的程序响应动作。

7、 机场视频监控系统要考虑的因素

机场视频监控系统有大量的点位、大量的用户,而系统通常是一套,如何在一套视频监控系统之上进行合理的部署、分组、分权限,以保证所有部门能够有序、有力的利用视频监控系统这一辅助手段实现各个不同部门之所需的服务,是视频监控系统设计应该考虑的问题。

a) 部门权限分配

b) 高清监控需要
高清摄像机是视

频监控系统近年来发展的一类新产品,其特点是清晰度高、有效像素多,细节表现丰富,覆盖范围更广。在机场应用中,有多类场景具有点位密集的特点,如安检、边检、办票岛等场所。如果采用传统模拟摄像机,因覆盖范围有限,通常需要一排排部署大量摄像机,而此情况下,完全可以采用一定的高清摄像机实现大范围场景覆盖。

c) 室外摄像机防雷

机场在周界、登机桥头、停车场等场所,需要部署大量摄像机,而机场环境与其他场景不同在于,机场有净空需求,净空需求带来的问题是机场的摄像机完全暴露在露天空旷场所,而这种情况是雷击概率最高的,所以需要做好摄像机的防雷。通常安装避雷针,同时对视频、信号、电源分别加装防雷隔离器件。

d) 前端设备自诊断功能

机场的上千路的前端摄像机与后端至多百路的监视器数量远远是不成比例的,那么意味着在同一时间有大量的视频信号无法为安保人员覆盖到,只能在后台默默的录像。这样的问题是,当日后调出相应视频才发现摄像机角度遭到移动、摄像机聚焦模糊、摄像机遭到遮挡等问题时,录像就没有意义,这将是令人极端气馁的事情。如果靠人工每天去排查所有摄像机也不现实。因此,视频系统平台需要具有自诊断功能,可以内置诊断技术,实现对全部或部分摄像机的实时“监视”,一旦发现问题,立刻发送报警,在第一时间内发现并解决问题。这些问题应该包括摄像机角度移动、聚焦模糊、遭遮挡、遭到喷涂、场景过亮、摄像机故障等。

8、视频分析技术在机场监控的应用

a) 丢包探测

国际反恐的形势紧张,这导致机场这个人流密集的场所对“炸弹袭击”必须全面预防,做到“提前探测、快速疏散”。丢包探测的机制是在防区内,当有遗失的包出现超过一定时间而没人接触的话,系统将报警并提示安保人员去复查,以防止有炸弹袭击。此技术可以让系统自动检测可疑行李和包裹并产生报警信息,以提供目标对象定位及自动的鉴别,避免不必要的人员疏散,确保更有效的安保人员配置。

b) 停车探测

停车探测主要是针对机场的一些出入口、车场、候客区等,发现有非法泊车,非法掉头、非法驶入等情况发生时,系统能够自动提示报警,以便管理人员进行处理。此模式可以检测停放在指定区域的交通工具并产生报警信号,预防设施(栏杆、停车标志、终端等)遭到破坏,确保更有效的安保人员配置(需要对行车道进行观察),检测周界威胁(智能监视,低误报率)。

c) 尾随探测

机场的一个显著特点是,有大量的高安全区域、如总控机房、控制室、指挥中心、安检通过区、海关区、办公区等,这些场所是内部人员及经过安检海关检查通过的旅客才可以到达的区域。为了防止有人尾随合法员工进入高安全区,需要系统能够自动侦测非法尾随并产生报警信号,“非法尾随”指尾随合法员工/人员进入高安全区,此模块与传统的访问控制系统并行操作,应用程序对单个的出入事件进行计数,对任何超过允许通过人数的事件进行智能识别和警告预防非法人员的非法进入,确保更有效的安保人员配置(需要人员对出入口进行监视)。

9、铁路视频监控系统中的存储

机场视频监控系统存储有监控点多(摄像头数量多),视频数据流大、存储时间长、24小时连续不间断作业的特点。视频监控系统中采用的存储设备在数据读写方式上具有与其它类型系统不同的特点。视频监控主要是视频码流的写入,存储设备要支持多大码流(吞吐量),也就是总共能支持多少路一定码流的视频存储。

  • 视频数据以流媒体方式写入存储设备;
  • 多路视频长时间同时写入同一个存储;
  • 要求存储系统长期稳定工作;
  • 实时多路视频写入,要求存储带宽恒定;
  • 容量需求巨大,存储扩展性能高,在线更换故障设备或扩容。

10、 机场视频监控系统中的平台软件

机场的视频监控系统中,核心平台软件的作用很重要,因为机场的系统庞大、设备分散、用户众多,因此需要强大的软件平台来组织系统、管理用户。通常,系统软件平台包括核心数据服务器部分和客户端工作站,核心数据服务器包含系统数据库及核心软件,而工作站系统应包括用户管理、权限管理、系统配置管理、设备诊断管理、日志管理等功能。图三是中央数据服务器在视频监控系统中的角色示意图。

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平台应支持对各种视频设备资源、设备的运行状态进行监视及维护、通过软件对系统设备参数进行配置、对系统用户的注册、认证、删除及权限分配进行管理等功能。系统应具有日志管理功能,能够通过操作日志对操作人员进入、退出系统的时间和主要操作情况进行记录,支持日志信息查询和报表制作等功能。

数据管理:整个系统中所有设备均需要“登记注册”于数据库;系统中的用户数据、电子地图、联动关系、报警日志、系统日志的生成与管理。

权限管理:可以针对不同设备进行分组,对不同部门进行分组,实现设备到部门的权限分配,不同部门使用各自的权限互不干扰,同时可以针对具体摄像机设置不同权限等级,保证高权限的人员可以快速拿到PTZ的“控制权”。

监视功能:对所有监控网点可通过网络进行实时图像调用、图像PTZ操作,图像的回放,以地图、轮询、页面、布局等多种方式进行显示。

诊断功能:对所有监控系统的网元设备运行情况进行监控和管理,实时显示各种设备的运行数据和告警信息,包括摄像机、编码器、服务器、存储设备等。

告警管理:对系统中的各种告警信息按照预设程序发送到报警接收人,并进行语音等提示,按照预置程序进行联动显示,触发联动PTZ等,所有日志的自动写入。

控制功能:对全线所有监控网点的PTZ摄像机进行控制,可以对继电器输出控制。

语音对讲:对前端安装有语音设备的监控点,可实现实时语音对讲,或单向“喊话”功能,对于突发事件,可以进行快速地针对单点地广播疏散。

数据存储:支持视频的本地存储和中心备份,支持报警前后与报警时不同参数下的存储,可以针对报警进行长时间备份,存储具有多种自动、手动、报警触发等方式。

西刹子,博客地址:www.ivs123.cn

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