整體設(shè)計原則和理念

　　監(jiān)獄安全防范系統(tǒng)除維護監(jiān)獄安全外，另一重要目的是服務(wù)與管理，給監(jiān)獄安全文明管理提供有效的技術(shù)手段。最優(yōu)性價比是最主要考慮因素之一，系統(tǒng)的實施不能理想化地達到國內(nèi)一流或最先進的，也要依據(jù)實用、可靠的原則，使用一些先進的技術(shù)或系統(tǒng)，同時在最優(yōu)的性價比的前提下，達到預期目標。所遵循的原則和理念主要有先進性;實用性;可靠性;擴展性;模塊化;在線式維護;系統(tǒng)的安全性和保密性;經(jīng)濟性等等，除此之外，系統(tǒng)設(shè)計時還要注意采用先進、成熟的數(shù)字技術(shù)、數(shù)字設(shè)備，順應數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的潮流，以計算機信息網(wǎng)絡(luò)為平臺，建立一個多功能的、集散式綜合信息服務(wù)系統(tǒng)。

　　項目需求分析

　　某監(jiān)獄位于市東南方，距市內(nèi)4公里。監(jiān)獄面積1.35平方公里，地勢平坦，河流從北向南貫穿而過。需求分析如下。

　　囚室監(jiān)控

　　對于一些具有高度危險性的囚犯，需要對其活動進行實時和完全的監(jiān)控;以防意外事件發(fā)生，保障其本人以及監(jiān)獄中其他人的安全;利用監(jiān)控報警系統(tǒng)，通過囚室內(nèi)安裝的攝像機，對囚室進行全實時的視、音頻錄像，囚犯在囚室內(nèi)的所有活動都記錄在內(nèi);還可以通過遠程控制中心對囚室進行監(jiān)控，實現(xiàn)無人值班時進行實時錄像。

　　公共場合

　　在監(jiān)獄內(nèi)部，食堂、禮堂、操場、工作場合等公共場合是犯人相對比較集中的地方，由于在押犯人情況混雜，往往易出現(xiàn)各種異常情況，在獄警較少情況下，為保證各種公共場合內(nèi)人員、設(shè)施的安全，須要有一定的安全監(jiān)控報警措施，通過監(jiān)控系統(tǒng)有效地對這些場合實時監(jiān)控及錄像，通過報警系統(tǒng)在出現(xiàn)非正?，F(xiàn)象時，及時向監(jiān)獄管理部門發(fā)出報警信號，及時地對各種非正?，F(xiàn)象作出處理。

　　監(jiān)獄周邊、門口

　　監(jiān)獄的周邊及門口是監(jiān)獄與外界聯(lián)接的部分，往往是在押人員越獄逃跑的地方，通過監(jiān)控、報警系統(tǒng)有效的保證這些地方及在此進行看管的人員安全，并有效的配合監(jiān)獄看管人員聯(lián)動，防止在押人員越獄行為的發(fā)生，同時防止外界人員進入。

　　看管人員工作生活區(qū)

　　負責在押人員管理的獄警及負責監(jiān)獄安全的武警官兵的安全是保證監(jiān)獄整體安全穩(wěn)定的重中之重。通過監(jiān)控報警系統(tǒng)，在看管人員工作區(qū)設(shè)立控制室，可以在看管人員較少的情況下，有效地對全監(jiān)獄內(nèi)情況進行全面掌握，及時做出反應。通過在看管人員工作生活區(qū)設(shè)立監(jiān)控報警設(shè)備，可以有效的保證看管人員的安全，為監(jiān)獄的整體安全與穩(wěn)定打好基礎(chǔ)。

　　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

　　整個監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)的信號傳輸基于以太網(wǎng)，采用接入---匯聚---核心三級網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，以百兆/千兆作為接入層，千兆作為主干。數(shù)字攝像機通過屏蔽雙絞線和接入層交換機連接，接入層交換機與匯聚層交換機之間采用超六類千兆線連接，匯聚層和核心層采用光纖連接。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中，再根據(jù)實際需要采用VLAN，端口匯聚，負載平衡等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)保證整個網(wǎng)絡(luò)順暢(圖1)。

　　根據(jù)以上的系統(tǒng)中各個節(jié)點的使用分析，并結(jié)合工程經(jīng)驗，推薦服務(wù)器放在骨干上，帶寬符合千兆以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)攝像機等設(shè)備帶寬要求保障一路視頻流的帶寬，即滿足百兆以太網(wǎng)應用，并需充分考慮整個網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計。

　　為保證良好的圖像清晰度和流暢度，同時有效節(jié)省帶寬和存儲資源，本方案將采用在同等碼流前提下畫質(zhì)最高的H.264編碼(例如在碼流為100kbps時，H.264大約比MPEG4好3dB(約2倍)，比MJPEG好約10dB(約10倍)，即同樣容量的硬盤，在儲存畫質(zhì)及速率一樣的情況下，H.264可以比MPEG4多儲存2倍的時間，比MJPEG多儲存10倍的時間)配置進行實時瀏覽和錄像。

　　· D1普清如下：圖像壓縮格式：H.264 Main Profile @ Level 3;圖像分辨：4CIF(D1,704x576);圖像碼流：2Mbps;圖像幀速度：25fps;

　　· 720P高清如下：圖像壓縮格式：H.264/MJPEG;圖像分辨率：720P(1280*720);圖像碼流：4Mbps;圖像幀速度：25fps。

　　上述配置情況下，單路復合流(視頻與音訊流之和)的D1最大帶寬約為 2Mbps，720P的最大帶寬約為4M,按照要求，整個監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)前端攝像點位總計1000個普清監(jiān)控點;100個高清監(jiān)控點，分布在6個監(jiān)區(qū)和三個工廠建筑當中。根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)范和經(jīng)驗，并以單路復合流最高的帶寬占用值 2-4Mbps計算，充分考慮設(shè)置碼流在實際帶寬的突發(fā)占用情況，因此監(jiān)控應急指揮中心與每個監(jiān)區(qū)之間千兆的網(wǎng)絡(luò)鏈路，完全可以滿足帶寬的需求。

　　為保證視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的高穩(wěn)定性、高冗余性，本次視頻傳輸專用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在核心交換機組連接上采用雙機熱備、負載均衡技術(shù)。參考上述需求分析使用數(shù)據(jù)流統(tǒng)計分析表后，設(shè)計的骨干網(wǎng)就不會出現(xiàn)滿載運行，故設(shè)計主干帶寬時，不能按極限帶寬計算，否則將造成極大的浪費。本次設(shè)計主干按極限需求的70%計算，已足夠保證用戶的帶寬需求。對于處于整個監(jiān)控系統(tǒng)存儲推薦采用專業(yè)的監(jiān)控視頻存儲IP-SAN產(chǎn)品，采用多臺專業(yè)型48盤位磁盤陣列，三電源冗余。單塊硬盤采用2T容量工業(yè)級專業(yè)監(jiān)控硬盤，在RAID 5模式下存儲一個月，可以完全滿足需要。[nextpage]

　　監(jiān)獄監(jiān)控要求分別對監(jiān)獄的行政區(qū)域、生活區(qū)域、生產(chǎn)區(qū)域進行有效的監(jiān)控管理。囚室、禁閉室監(jiān)控設(shè)置日夜型防暴半球攝像機;在監(jiān)獄內(nèi)部，食堂、禮堂、操場、工作場合等公共場合設(shè)置百萬網(wǎng)絡(luò)智能高速球、百萬網(wǎng)絡(luò)攝像機及低照度網(wǎng)絡(luò)攝像機、紅外網(wǎng)絡(luò)攝像機等高清加標清的監(jiān)控模式，監(jiān)獄周邊設(shè)置百萬網(wǎng)絡(luò)紅外攝像機、大門口設(shè)置百萬網(wǎng)絡(luò)智能高速球。看管人員工作生活區(qū)根據(jù)應用場所的不同設(shè)置網(wǎng)絡(luò)智能高速球、網(wǎng)絡(luò)半球攝像機、網(wǎng)絡(luò)低照度攝像機。特殊場所設(shè)置智能分析低照度攝像機、智能分析一體化高速球、智慧分析防暴半球攝像機，達到智能視頻監(jiān)控的目的。

　　在監(jiān)獄的各個監(jiān)區(qū)設(shè)立分控中心，部署一臺管理服務(wù)器，多臺存儲服務(wù)器，多臺流媒體服務(wù)器及工作站，采用磁盤陣列座位存儲介質(zhì)，對于監(jiān)控畫面采用網(wǎng)絡(luò)矩陣、高清譯碼設(shè)備實現(xiàn)上墻功能，采用3×3液晶拼接屏及16臺22英寸LCD監(jiān)視器組成的電視墻圖像實時監(jiān)控。管理服務(wù)器對整個轄區(qū)的所有攝像頭以及其他設(shè)備進行綜合管理。

　　在監(jiān)獄的辦公大樓設(shè)置總控中心，部署兩臺管理服務(wù)器(一臺為熱備)，多臺存儲服務(wù)器，多臺流媒體服務(wù)器及工作站，采用磁盤陣列座位存儲介質(zhì)，對于監(jiān)控畫面采用網(wǎng)絡(luò)矩陣、高清譯碼實現(xiàn)上墻功能，采用3×6液晶拼接屏及32臺22英寸LCD監(jiān)視器組成的電視墻實時監(jiān)控圖像。管理服務(wù)器對整個監(jiān)獄的所有攝像頭以及其他設(shè)備進行綜合管理，存儲服務(wù)器對重點部位進行備份存儲。

　　集成平臺建設(shè)

　　監(jiān)獄安全防范綜合管理系統(tǒng)平臺系統(tǒng)功能應包含視頻類設(shè)備遠程管理及控制、報警類設(shè)備遠程管理及控制、門禁類設(shè)備遠程管理及控制、電子地圖應用、遠程監(jiān)看和控制圖像、系統(tǒng)日志、數(shù)據(jù)集中存儲、權(quán)限集中管理等基本功能，支持語音對講、遠程門禁控制及管理、照明設(shè)備遠程控制等功能。

　　監(jiān)控綜合管理平臺軟件從功能上分為三層(圖2)：

　　1、數(shù)據(jù)采集及匯總層

　　主要實現(xiàn)監(jiān)控相關(guān)資料的采集和匯總，包括音視頻數(shù)據(jù)、報警數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)。

　　2、核心數(shù)據(jù)管理及調(diào)度層

　　主要負責實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的綜合及聯(lián)動處理邏輯。

　　3、應用層

　　實現(xiàn)對各類數(shù)據(jù)處理的終端直觀體現(xiàn)。

　　網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)

　　所有的監(jiān)控產(chǎn)品采用網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，視頻圖像經(jīng)攝像機采集之后被直接數(shù)字化，并通過標準的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進行傳輸，從而能夠充分保持圖像的清晰度，可高達720P/1080P。網(wǎng)絡(luò)數(shù)字視頻產(chǎn)品所構(gòu)建的數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以直接連入網(wǎng)絡(luò)，達到即插即用的效果，安裝方便(僅需設(shè)置一個 IP 地址) ，系統(tǒng)具有幾乎無限的無縫擴展能力。

　　多設(shè)備兼容的高擴展性

　　綜合管理平臺通過設(shè)備接入管理層，專門針對設(shè)備接入做特殊處理，可實現(xiàn)接入國內(nèi)大部分主流編碼廠商的產(chǎn)品。軟件系統(tǒng)中的設(shè)備管理及驅(qū)動服務(wù)模塊負責將設(shè)備與系統(tǒng)的核心服務(wù)隔離，保證系統(tǒng)核心服務(wù)的設(shè)備無關(guān)性。如果設(shè)備廠商能提供完善的 SDK，可在短時間內(nèi)將其產(chǎn)品兼容到本系統(tǒng)中，保證軟件系統(tǒng)長期的投資可靠性。

　　視頻監(jiān)控新技術(shù)的應用

　　根據(jù)現(xiàn)場的不同環(huán)境定制不同的個性方案，滿足實際的需要。如防暴產(chǎn)品應用、網(wǎng)絡(luò)攝像機集成報警、對講等實用功能，省去監(jiān)獄的報警及對講投入的費用。同時實現(xiàn)智能視頻分析功能，對一些特殊事件做出智能視頻分析，如人員徘徊檢測、人流量統(tǒng)計、人員密集檢測、打架檢測等。從傳統(tǒng)的監(jiān)控的事后取證，做到智能的事中預警，當發(fā)生異常行為報警，可以通過跟蹤系統(tǒng)，讓球機自動追蹤目標，使目標持續(xù)放大并顯示在畫面中央，以利于確認犯人或者可疑人員的身份和事后對照取證。

　　電子地圖功能

　　用戶通過簡單的點擊可直接查看地圖上某個位置的圖像。現(xiàn)場地圖可以是圖片，區(qū)域地圖，建筑物布置圖，樓層平面圖;多個地圖按分層順序進行組織;在地圖上可放置攝像機圖示，用戶通過點擊圖示，可快速選擇所要觀察的監(jiān)視點。

　　視頻與門禁、報警智能聯(lián)動

　　有權(quán)限的用戶可設(shè)置報警時的聯(lián)動方式，根據(jù)需要手動或自動進行布防。系統(tǒng)實現(xiàn)對操作員信息及操作時間、報警設(shè)備信息及報警時間等信息自動存檔;實現(xiàn)與其他報警子系統(tǒng)等警用系統(tǒng)聯(lián)動。監(jiān)控前端能自動打開聲光等報警聯(lián)動設(shè)備，并發(fā)送相關(guān)的報警信息至服務(wù)器;報警時，授權(quán)遙控監(jiān)視點能自動彈出報警信息窗口和發(fā)出聲音提示，并顯示報警點的具體位置，報警類型及現(xiàn)場圖像，并存儲相關(guān)攝像機的圖像及聯(lián)動錄像等。支持門禁聯(lián)動附近門口的視頻圖像，如正常開門和非正常開門均可實現(xiàn)視頻聯(lián)動。

　　維護和培訓

　　受培訓的人員主要包括用戶方獄警干部及值班管理人員、設(shè)備維護人員等，由資深工程師及項目支持工程師在現(xiàn)場對其進行系統(tǒng)的技術(shù)培訓。讓用戶方使用人員能對整個系統(tǒng)全面了解，熟悉日常維護工作，有能力處理一般性問題，并消除系統(tǒng)因使用或操作不當而引起的故障、減少突發(fā)故障的發(fā)生。使系統(tǒng)使用人員能熟練掌握各個系統(tǒng)的基本操作，具備一定的日常維護能力。

　　結(jié)語

　　本項目系統(tǒng)充分利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺功能的多面性、智能方案的豐富性、架構(gòu)的靈活性和開放性，貫穿整個網(wǎng)絡(luò)的釋放設(shè)計需求。運用智慧視頻分析技術(shù)，針對監(jiān)獄的安全防范、罪犯脫逃、兇殺、非正常死亡等各類影響監(jiān)獄安全穩(wěn)定的事故幾個功能組合使用，充分發(fā)揮人防加技防的優(yōu)勢，有效發(fā)現(xiàn)異常情況，將可能發(fā)生的各種事情消滅在萌芽狀態(tài)，維護社會的穩(wěn)定、國家的安寧。