校园数字化网络监控方案研究与设计

摘　要：摘要：近年来，危害校园安全、侵害学生、学校权益的案件时有发生，职业学校的内部安全管理仅仅靠人防是远远不够的，校园安全已经成为一个社会高度关注的热点话题。在过去的几年中，安防技术不断发展，尤其是校园安防的发展尤为迅速，越来越多的学校从原始的人防、物防，逐渐意识到技防的重要性和必要性。越来越多的学校开始采用视频监控校园，保卫部门根据视频实时了解校园安全状况和事后调查取证，极大了威慑了违反校纪以及犯罪活动分子，保卫了一方校园安全。

关键词：关键词：安防 网络视频监控；IPC; NVR；解码器

中图分类号：TP302.1     文献标识码：A     文章编号：
1. 视频监控的发展历程
　 视频监控系统具备事前吓阻、现场监控、事后佐证等主要功能，又由于平安城市、平安校园的需要，正在高速发展中，目前应用已经渗入到社会生活的各个领域。从发展的历程来看，视频监控系统经历了三个阶段，第一代视频监视系统指的是以VCR为代表的传统CCTV监控系统。但维护工作繁琐、无法进行远程访问、无法与其他安防系统(如门禁、周界防护等)有效集成、录像质量将会随着时间的推移下降，存储和转存带不变等，目前已经很少见。第二代以DVR为代表的视频监视系统出现在上世纪90年代中期视频监视市场上。虽然DVR可以将模拟的视频信号进行数字化，并存储在电脑硬盘而不是盒式录像带上，但DVR与模拟摄像机的连接仍是同轴线缆而非网络接口，无法和成熟的以太网很好融合，目前已建监控系统多为第二代，或是在第一代的基础上的平滑升级到第二代。第三代系统指定就是目前正在蓬勃发展的智能网络视频监控，有时也称为IP视频监控系统。针对在网络环境下使用而设计的，可以通过网络中的任何一台电脑来观看、录制和管理实时的视频信息。第三代视频监控系统是完全数字化的系统，它基于标准的TCP/IP协议，能够通过以太网传输，布控区域大大超过了前两代系统；它采用开放式架构，可与门禁、报警、巡更、语音、MIS等系统无缝集成；它基于嵌入式技术，性能稳定，无需专人管理；它灵活性大大提高，并且向前可以做到完全兼容，可维护性大大增强，管理成本大大降低,目前新建视频监控系统多为第三代。
2. 校园视频监控系统的特点和我校监控系统选择
　 校园内楼宇众多，人员密集，需要大量的前端设备监控校内的楼宇、道路和公共场所，校园安防系统监控点通常达到数百个，特别是有不同校区的校园。校园内包含许多重要部门和财产高度集中的场所：财务处、一卡通服务中心、网络中心、图书馆、实训基地等，这些场所都需要365天全天候不间断的安全保障。
　 由于工程费用总额较大，因此在校园安防监控系统设计之初就需要考虑系统的“生命周期”的费用，应降低长期运行成本。由于校园视频监控系统使用前端设备的数量大、线缆距离远，故障点随之增加，单靠人工管理大范围分布的大量视频前端设备，维护难度较大，且存在点数随时增加的可能性，在选择设备时应尽量采用技术先进、应用广泛的知名品牌，重视系统的兼容性和扩展性。
　 目前第三代智能网络视频监控技术比较成熟，其存在的优点也为我校技术人员所认同，经费也能得到有效保障。综合以上各种因素，我校选择第三代智能网络视频监控技术。并为此成立了以技术、后勤、学工、保卫等人员为主的项目组，专门负责设备招标、施工和监督。
3. 我校网络视频监控的设计与实施
3.1 学校特点
　 学校占地200余亩，建筑面积10万平方米，在校学生6000余人，南北狭长，有东门和南门两个入口，南北一个主要通道。校园整体布局是在旧校舍的基础上，功能重新分区，其中，校园东南部为教学区，中部和中北部为实训基地和图书馆，西北部为生活服务区，东北部为体育活动区，其中东部临山，南面临路，西部临路且有小区存在，北面也是临路和小区。学校以高职为主，兼招中职学生，部分学生的自律能力较差。
3.2 需求分析
　 对于“平安校园”的创建，一定要加强人防和技防。校园暴力和一些意外伤害事件的频繁发生让家长和学校防不胜防，也为青少年的健康成长带来了不和谐音符。如何建立一套有效的安全防范系统，杜绝校园内的安全隐患，成为了家长和学校急待解决的问题。而且家长和学校之间的及时沟通和互动，也是家校双方在处理突发事件，以及对学生日常情况及时掌握的一项必备手段。
    3.3 设计与实施
3.3.1 针对我校的情况，采用的智能网络视频监控设计方案要注意以下设计原则
　 (1)、南北狭长，功能分区，采取分片建网与集中管理相结合。
　 在我校安防监控系统中，在财经商贸实训基地二楼设置主控中心，按学校功能分区，将学校划分五大区域，每区域相当于建设一个局域网，通过交换机集中后再通过光纤传输到主制中心，从主控中心设置三个工作站，分别放在校长办公室、保卫处办公室、学生工作处。在五大局域网中有网络摄像机和交换机，而NAS存储服务器，万兆核心交换机、解码器、电视墙等均在主控中心。前端设备出现故障时，不会影响任何设备的正常运转，各局域网及主控中心会正常运行，同时CMS并对有问题的监控做出反应。分控中心可以独立工作，也不影响整体监控系统的运行。
　 (2)、重点区域以对射为主，尤其宿舍走廊和围墙的重点。
对于学校来说，有些区域属于打架滋事的易发场所，有些属于盗窃的易发场所，有些区域属于爬墙外出的易发地段。学校要保护学生的人身、财产安全，在重点区域采取两个摄像机对射，减少或消除盲点，能够有效地进行事前吓阻、现场监控、事后佐证。
　 (3)、线缆以地埋为主，极少部分架空。
　 我校属于在老校区的基础上不断改造、扩建而形成的优美校园，但没有做到整体划一、功能分区设置合理，各种管道和沟渠不能完全形成连线，这为智能网络视频的控的施工带来较大困难。即使如此，也要求以地埋为主，工程前商议多次确定了架空线路。
　 (4)、面临山林的围墙较高，周界防护的有效阻吓可能会摔伤学生。
　 周界防护目前多采用电子栅栏，分为高压和低压。即使低压，也为700V左右，有较强烈的过电感，但采用的是脉冲电压，持续时间一般为0.1秒，间隔时间为1秒。脉冲最大能量一般为5焦耳，脉冲最大电量一般1库仑。由此可见，其能量很小，不会伤人，仅给予入侵者较难受的警告，动摇其攀越围栏的能力与动机，达到了安全阻吓目的。另外报警可设置延时1-5秒，会把大量误报过滤到 ，不会产生误报。但我校的围墙过高，电击有效阻吓后，有可以导致摔伤，因此不建议安装电子栅栏。
3.3.2 设计方案
　 依据以上四个原则，通过保卫处、学工处、后勤处的联合需要分析后，使用智能网络视频监控系统，下面将讲述其工作原理、工程图和设备清单。
　 (1)智能网络视频监控网络设计
　 前端设备网络摄像机(简称IPC)进行录相直接为数字信息，通过传输设备进入主控室后，直接存储在NAS服务器的同时通过解码器输出到电视墙。存储空间的计算公式为：存储空间=通道数*码流*保存日期（要注意由秒转换成天）。本工程中，共有监控点225个，智能网络视频系统码流最大为2M,要求影像留存30天，则：
　 存储空间为：225*2/8*60*60*24*30/1024/1024=140TB(2为IPC的码流约为2Mb/s),需24盘位NAS存储服务器（每盘位为2T）：140T/2T/24=3个。
　 网络带宽的计算公式为：8口交换机最高为8*2=16，100M交换机即可满足要求，225个监控，按分片集中，最多的监控点为88个，88*2=176，千兆交换机即可满足要求，主控中心存储225点，回放按225路来计算，所需带宽为(225+225)*2=900,按照冗余设计的原则，千兆交换机已不成满足要求，故主控中心需要1台万兆交换机。
　 智能网络视频监控示意图如图1所示：
 
　 　 　 　 　 图1智能网络视频监控示意图
　 (2)我校智能网络监控的工程施工
　 根据我校楼宇分布和功能分区，将校区分个五个片区分别独立组网，摄像头独立供电，监控点汇聚情况如图2所示：

　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 图2  我校监控点分区汇聚图示
4. 结束语：
　 本文在阐述视频监控技术的发展历程的同时扼要介绍模拟视频监控、数字视频监控、智能网络视频监控的主要特点。依据监控技术的发展趋势，校园安防监控系统的需求特点、设计理念、方案筛选等方面进行了论述，从而从应用和成本的角度出发帮助我校选择适合学校实际的校园监控建设方案。主要工程实例是以徐州财经高等职业技术学校为蓝本设计实用，扩展、维护方便的的数字化网络监控校园方案，希望对其他学校有所借鉴作用。
参考文献
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[2]吴卫 吴琼 基于校园网的数字视频监控系统《硅谷》2009-23，第29和50页
[3]姜汉宸 基于局域网的数字化监控系统的设计与实现《山东大学硕士学位论文库》2009-4