二十一世紀(jì)是信息時(shí)代，隨著社會(huì)信息化進(jìn)程的快速發(fā)展，信息技術(shù)的應(yīng)用已逐漸滲透到人類(lèi)生存、活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，港口業(yè)務(wù)發(fā)展迅速，內(nèi)陸港和進(jìn)出口港都對(duì)港口業(yè)務(wù)建設(shè)的數(shù)字化提出了很高的要求，數(shù)字化港口是港口建設(shè)的發(fā)展方向。運(yùn)用數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)將大大地提高海關(guān)邊檢部門(mén)的工作效率，有效的減少海關(guān)邊檢監(jiān)護(hù)人員。

建設(shè)目標(biāo)與任務(wù)
    XX市港口管理局圖像信息管理系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是充分利用視頻壓縮技術(shù)、軟件組態(tài)技術(shù)、多媒體網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)手段，建設(shè)覆蓋XX市港口行政管理系統(tǒng)內(nèi)碼頭前沿的船港界面、集裝箱作業(yè)過(guò)程、危險(xiǎn)貨物作業(yè)過(guò)程、重大危險(xiǎn)源、引航、進(jìn)出港車(chē)輛、人員、船舶、貨物情況的覆蓋面廣、技術(shù)兼容、高效實(shí)用的圖像信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像信息的科學(xué)管理。

需求分析
1、功能需求
    面對(duì)“數(shù)字港口”時(shí)代的到來(lái)，適應(yīng)數(shù)字化管理的需求；XX市港口管理局監(jiān)控系統(tǒng)的功能需求有：
· 信息采集功能；
· 信息傳輸功能；
· 信息處理功能；
· 信息存儲(chǔ)和備份功能；
· 錄像查詢及播放功能；
· 系統(tǒng)控制功能；
· 系統(tǒng)報(bào)警功能。

2、性能需求
    XX市港口管理局網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)方案，滿足現(xiàn)有資源和網(wǎng)絡(luò)需求的性能；前端各個(gè)企業(yè)監(jiān)控子系統(tǒng)、市港口管理局監(jiān)控中心的建設(shè)均滿足公安部《關(guān)于開(kāi)展城市報(bào)警與監(jiān)控技術(shù)系統(tǒng)建設(shè)工作的意見(jiàn)》的性能要求，力求系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可靠，視頻數(shù)據(jù)定期歸檔。

設(shè)計(jì)思路
    通過(guò)租用電信（網(wǎng)通）網(wǎng)絡(luò)的方式，建成覆蓋管理局下屬20幾個(gè)碼頭企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在管理局建設(shè)1個(gè)視頻監(jiān)控中心，負(fù)責(zé)對(duì)包括所有前端監(jiān)控視頻源的整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的管理，同時(shí)預(yù)留與上級(jí)省級(jí)港口管理部門(mén)聯(lián)網(wǎng)的接口，方便整個(gè)港務(wù)系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。對(duì)于企業(yè)原有的本地監(jiān)控系統(tǒng)，部分以DVR為核心的監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)需添加額外設(shè)備即可直接接入系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)方案充分考慮了后期的擴(kuò)容、管理變更等可能的建設(shè)要求，本次設(shè)計(jì)思路如下。
· 根據(jù)要求，本次設(shè)計(jì)采用二級(jí)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)“大容量、多畫(huà)面處理、實(shí)時(shí)錄像和回放、聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控”的目標(biāo)；
· 本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)便于以后系統(tǒng)用戶的安裝、操作和今后的維護(hù)便利；
· 系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮了各種兼容要求和擴(kuò)容要求：包括監(jiān)控點(diǎn)后期擴(kuò)容、系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)容、臨時(shí)授權(quán)用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控等各種可能擴(kuò)容方式下對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的兼容和便利性，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠滿足兼容和平滑擴(kuò)展的要求； [nextpage]
· 系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸路由具有良好的適應(yīng)性，可以在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)等各種方式下運(yùn)行。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源的情況，在不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬下可以靈活設(shè)置編碼格式，獲得不同的圖像質(zhì)量；
· 本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)和開(kāi)發(fā)的，系統(tǒng)軟件全部采用通用的主流標(biāo)準(zhǔn)；如系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議、接口標(biāo)準(zhǔn)通用等；適合化工系統(tǒng)各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)子系統(tǒng)的集成；
· 系統(tǒng)考慮了操作冗余、數(shù)據(jù)安全和遠(yuǎn)程鑒權(quán)等技術(shù)手段，保障系統(tǒng)安全運(yùn)行和不受外部入侵，完善的身份認(rèn)證能力，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；
· 在技術(shù)性價(jià)比上，方案采取實(shí)用的原則。

    數(shù)字網(wǎng)絡(luò)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是DVR和平臺(tái)化監(jiān)控系統(tǒng)軟件。攝像機(jī)送來(lái)的視頻信號(hào)在DVR數(shù)字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過(guò)內(nèi)部總線送到網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)上用戶可以直接在PC機(jī)上通過(guò)監(jiān)控客戶端軟件觀看DVR傳送過(guò)來(lái)的攝像機(jī)所拍攝的圖像，還可以控制攝像機(jī)鏡頭和云臺(tái)的動(dòng)作或?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行配置操作。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)妥善處理了數(shù)字與模擬系統(tǒng)的結(jié)合。

總體框架
    根據(jù)XX市港口管理局網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)要求，結(jié)合實(shí)際情況，設(shè)計(jì)如下方案：視頻的傳輸、切換主要是由DVR硬件設(shè)備及綜合管理軟件來(lái)完成。而網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)管理現(xiàn)主要分為分權(quán)限管理，在管理局建設(shè)一個(gè)視頻監(jiān)控中心，負(fù)責(zé)對(duì)所有監(jiān)控視頻源的集中管理，在港口企業(yè)內(nèi)將企業(yè)所轄區(qū)域的前端視頻源進(jìn)行上傳?？紤]到未來(lái)整個(gè)行業(yè)的聯(lián)網(wǎng)，本系統(tǒng)還提供能與上級(jí)港務(wù)部門(mén)連接的網(wǎng)絡(luò)接口，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。

分布設(shè)計(jì)
1、碼頭企業(yè)監(jiān)控
    前端攝像機(jī)的視頻、音頻信號(hào)直接輸入到DVR，實(shí)現(xiàn)在港口企業(yè)內(nèi)部視頻的實(shí)時(shí)瀏覽及本地存儲(chǔ)，DVR完成模擬信號(hào)數(shù)字化后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將視頻信號(hào)傳到管理局視頻監(jiān)控中心,同時(shí)在企業(yè)安裝客戶端的機(jī)器也可以通過(guò)訪問(wèn)位于管理局視頻監(jiān)控中心的管理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)權(quán)限許可范圍內(nèi)圖像的瀏覽及操作，如圖2所示。

[nextpage]

2、管理局視頻監(jiān)控中心
    在管理局視頻監(jiān)控中心放置管理服務(wù)器、監(jiān)控客戶端、大屏幕液晶電視等。所有前端監(jiān)控點(diǎn)的圖像資源通過(guò)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳入位于市管理局的視頻監(jiān)控中心的管理服務(wù)器上，管理服務(wù)器負(fù)責(zé)對(duì)所有圖像的存儲(chǔ)及轉(zhuǎn)發(fā)，客戶端通過(guò)登陸管理服務(wù)器負(fù)責(zé)管理所有的監(jiān)控資源，并且通過(guò)權(quán)限設(shè)置以滿足不同部門(mén)、不同用戶的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的功能需求。結(jié)構(gòu)如圖3。

框架結(jié)構(gòu)
    該軟件系統(tǒng)是一套采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及多媒體信息壓縮、解壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字圖形監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)監(jiān)控的視頻、音頻、告警、控制信號(hào)可傳至網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，用戶可以利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在不同地點(diǎn)同時(shí)監(jiān)視、控制遠(yuǎn)程某一或某些場(chǎng)所，同時(shí)具有動(dòng)態(tài)感知、視頻存儲(chǔ)、告警管理等功能，如圖4 。

功能與性能
    在充分的系統(tǒng)功能需求的基礎(chǔ)上，公司自主研發(fā)的核心軟件管理平臺(tái)，基于增強(qiáng)型C/S（客戶端/服務(wù)器）架構(gòu)。系統(tǒng)采取多級(jí)服務(wù)器結(jié)構(gòu)，作為核心軟件的運(yùn)行環(huán)境。軟件主要功能如下：
· 監(jiān)視功能：根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)際情況，提供全天候及全方位的畫(huà)面監(jiān)視功能；
· 圖像遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)：系統(tǒng)通過(guò)矩陣的控制功能來(lái)操作前端活動(dòng)云臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向，攝像機(jī)的焦距及景深來(lái)達(dá)到最佳的監(jiān)控效果；
· 音視頻存儲(chǔ)功能：可以通過(guò)錄像計(jì)劃對(duì)音視頻信息進(jìn)行記錄，可采用硬盤(pán)、磁盤(pán)陣列多種存儲(chǔ)介質(zhì)，有本地和遠(yuǎn)程兩種存儲(chǔ)方式；
· 日志信息查詢：通過(guò)查詢此日志了解與分析系統(tǒng)運(yùn)行情況；
· 圖像傳輸功能：利用DVR壓縮編碼后，將模擬音、視信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程用戶，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程觀看；
· 圖像聯(lián)網(wǎng)功能：各級(jí)目錄管理中心內(nèi)安裝各分級(jí)CSVision遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在實(shí)時(shí)觀看的同時(shí)還可調(diào)用遠(yuǎn)程目錄管理中心的錄像資料。相關(guān)部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)也可通過(guò)中心的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地監(jiān)看或調(diào)用各級(jí)目錄管理中心的圖像，使本系統(tǒng)更好地為化工系統(tǒng)服務(wù)；
· 配置管理：系統(tǒng)配置包括：設(shè)備參數(shù)、攝像機(jī)管理、錄像計(jì)劃、報(bào)警計(jì)劃、用戶權(quán)限等，方便系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)與管理； [nextpage]
· 權(quán)限管理：為了保證系統(tǒng)保密性、安全性，系統(tǒng)權(quán)限細(xì)化到每個(gè)功能；
· 多級(jí)電子地圖：用最直觀的方式來(lái)管理鏡頭和調(diào)閱圖像；通過(guò)平面圖快速地了解地理位置，通過(guò)點(diǎn)擊相關(guān)的攝像頭，直觀的掌握事發(fā)點(diǎn)的事件情況。多叉樹(shù)型的地圖結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)的地圖層次管理；
· 時(shí)間條同步回放及快照檢索：利用圖像快照迅速鎖定事發(fā)點(diǎn)；
· 虛擬鏡頭：以多種視頻拼接技術(shù)提高圖像分辨率或?qū)⑷氨O(jiān)控和局部監(jiān)控完美結(jié)合；
· 心跳管理：實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備和應(yīng)用的健康狀態(tài)；
· 支持巡視組管理：輕松建立含電子地圖、布局、鏡頭等多元素的瀏覽模式；
· 報(bào)警功能體現(xiàn)：結(jié)合電子地圖與圖像雙重報(bào)警。

安全體系
1、物理安全
物理安全性主要分軟件自身安全性和網(wǎng)絡(luò)安全性。
· 軟件自身安全性，服務(wù)端提供完善的事件日志和系統(tǒng)診斷功能；整套軟件包括日志管理、設(shè)備巡檢、客戶端巡檢、服務(wù)器巡檢、服務(wù)器工作上下文診斷、故障弱化功能；有效的避免了故障的發(fā)生，并能第一時(shí)間自愈；
· 網(wǎng)絡(luò)安全性，采取租用網(wǎng)通（電信）專線，保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的基本物理安全性。
2、用戶權(quán)限安全
監(jiān)控系統(tǒng)的整體架構(gòu)通過(guò)多目錄服務(wù)器來(lái)統(tǒng)一管理的用戶和監(jiān)控設(shè)備的權(quán)限管理。
3、監(jiān)控設(shè)備管理安全
統(tǒng)一的監(jiān)控設(shè)備管理機(jī)制，所有前端監(jiān)控的信息和權(quán)限由設(shè)備管理服務(wù)器管理，設(shè)備管理服務(wù)器的權(quán)限由目錄服務(wù)器管理，形成一個(gè)統(tǒng)一管理機(jī)制。
4、網(wǎng)絡(luò)阻塞
方案采用分布式的多服務(wù)器群的設(shè)計(jì)理念，利用流媒體技術(shù)，完成視頻信號(hào)的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，避免客戶端直接訪問(wèn)前端攝像機(jī)，降低網(wǎng)絡(luò)流量，避免了大流量數(shù)據(jù)造成網(wǎng)絡(luò)阻塞的問(wèn)題，同時(shí)由于這種結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)在部分子系統(tǒng)出故障時(shí)整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)癱瘓，仍然能正常運(yùn)行。