第二章 网络监控系统设计方案

第二章 数字网络监控系统设计方案

2.1可行性分析 2.1.1 系统的构建条件

网络条件：主要是系统的网络结构和方式,现有的网络形式包括LAN、WLAN、ADSL、PSTN、ISDN、XDSL、CDMA、GPRS、卫星通信等。随着网络带宽，网络技术的成熟，网络传输速度可以达到100M/1000M，能够满足视频图像的传输，在加上千兆交换机和光纤的普遍使用，使得在网络上传输高质量的视频图像已经成为现实。

存储条件：由于系统采用最先进的MPEG4压缩编码技术，大大降低了录像存储所需的硬盘空间。600kbps的网络带宽就可提供高质量的实时画面（352*288*24bit）和音频信号,1小时的连续录像数据可控制在180Mbyte左右。对于变化相对较少的地点，采用视频移动侦测报警录像则可大幅度地录像存储空间。 解决大量录像数据的存储可采用分布式存储，也可以在服务器中增加RAID卡连接4-8个硬盘，同样可以选用外接的磁盘阵列。

IP摄像机：又称网络摄像机，简称IPCAM，是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机，它可以将影像透过网络传至地球另一端，且远端的浏览者不需用任何专业软件，只要标准的网络浏览器(如Microsoft IE 或Netscape)，即可监视其影像。

网络视频服务器：主要是视音频的采集和编码便于进行网络传输。安装在网络上，传送影像及监视的一体型网络服务器，它的一端连接到IP摄像机，可以将模拟信号转化为数字信号通过网络进行传输，不需要另外的电脑，在因特网上利用标准网络浏览器实时可以看到高画质影像的最新概念的网络监视装备。

2.1.2 系统的应用条件

2007年中国视频监控的总体市场规模达到了41亿美金，比2006年增长了24.2%。数字视频监控是目前主要的监控模式，占到了总体市场规模的一半以上，而网络视频监控则增长更为迅速。平安城市和奥运会是中国视频监控市场的主要驱动力，视频监控市场未来的发展趋势主要有：网络视频监控系统将逐渐取代模拟和数字监控系统，成为主流的监控模式。同时，视频监控将从传统的监控领域向企业信息化和家居领域渗透，技术进步促使智能化监控得到更多的应用。政府、金融和电信是视频监控的主要应用领域，分别占到总体市场规模24.9%，20.2%和14.7%的比例。网络监控网络视频监控系统应用领域：教育系统主要是校园安全监控、电子考场监控、网络教学、远程教育等.

电力系统主要是机房无人值守、变电站无人值守、发电厂安全生产管理监控等.

公检法系统主要是社区监控、城市安全监控、监狱安全监控、庭审直播等. 部队系统主要是通信机房监控、作战指挥系统、仓储物资监控、基层连队的日常管理监控系统等.

石化系统主要是油井监控、储油库监控、加油站监控、石化工厂安全生产监控等.

银行系统 主要是银行监控系统的联网、储蓄监控、金库监控等.

铁路系统 主要是站内调度管理系统(视频部分)、站内安全管理、应急指挥系统等.

税务系统 主要是报税服务大厅监控. 钢铁系统 主要是安全生产管理监控系统.

医疗系统 主要是特护病房视频监控、手术直播及教学系统、日常安全管理监控等.

几乎每个行业都有多种需求,网络监控系统也需要我们创造更多的应用,来满足社会安全的需求。

2.2 系统设计原则

本套基于VPN的网络监控系统的设计须严格按照甲方的要求且遵守以下原则：

先进性：本监控系统采用国际上技术先进、性能优良、工作稳定的监控设备，使整个系统的应用在相当长的一段时间内保持领先的水平。

可靠性：系统的可靠性原则应贯穿于系统设计、设备选型、软硬件配置到系统施工的全过程。只有可靠的系统，才能发挥有效的作用。

方便性：监控系统的操作应具有灵活简便，人机界面友好，易于掌握的特点，操作人员能够方便物进行使用及维护，使整个系统的功能得以最大实现。

扩展性：系统设计留有充分的余地，以便日后比较方便地进行系统扩充。为此，设备采用模块式结构，在需要时可随时补充。增加视频及其它控制模块，使系统具备灵活的扩展性。

经济性：由于采用了虚拟专用网络，因此在远程访问的过程中省去了高昂的长途电话费用，以及设备维护的费用。

安全性：在数据传输过程中由于客户端用户都要在服务器端进行身份验证，所有的数据都经过了加密，保证了数据在传输过程中的完整性。

2.3 系统设计原理

2.3.1 总体设计方案

IP摄像机可以认为是一台普通客户端计算机，可以通过IP地址来进行访问，它是具有嵌入式操作系统，可以对系统进行设置，如修改IP地址，系统配置，波特率，解码器地址等，带云台控制的解码器地址就相当于计算机IP地址。方案总设计图如下：

图2-1

所有的IP摄像机一端连接到视频采集卡，通过网线连接到16口交换机，然后再通过4芯光纤将视频信号传输到监控中心的视频服务器，再通过光纤收发器将在光纤上传输的信号转发到超五类网线上，在视频监控中心，用交换机把视频服务器，VPN服务器以及通过光纤传输过来的IP摄像机视频信号，组成一个网络，VPN服务器一端连接到内部网络，另一端连接到Internet(外部网络)，部队总部的用户就可以通过VPN客户端设置，来访问VPN服务器，进而访问部队仓库的内部网络，从而达到远程监控的目的。

IP摄像机带云台控制，因此在远程可以对仓库的内部情况进行实时监控，也可以对监控到的视频进行录制；同时也省去了巡查的麻烦，部队首长可以随时对仓库各个岗哨的情况进行监控。用网线进行传输，超五类双绞线有着很好的屏蔽性，抗干扰性强，能够传输高质量的图像画面，可以清晰的看到部队综合仓库的各个监控点的情况。监控中心视频服务器的作用就是对客户端采集到的视频信息通过特定的网络视频监控软件进行集中管理。

2.3.2 VPN设计方案

在此方案设计中主要是对VPN服务器进行设置，首先VPN服务器采用的windows server 2003 的操作系统，因为其稳定性，系统效率，安全系数比较高。VPN服务器必须拥有两个网络连接，一个网络用于连接到视频监控内部网络(192.0.0.X)，对局域网内的视频信息进行综合管理，另一个网络用于连接到Internet(202.102.64.X)，以供外部的用户能够通过客户端VPN拨号连接到内部网络，对仓库内部进行实时监控，为了保证内部网络的安全，需要在VPN服务器前端架设防火墙，防火墙采用ISA 2004进行策略的的修改，ISA 2004对VPN网络有很好的支持，能够对外部用户进行身份验证，确保只有合法用户才能访问到服务器，同时防火墙也能够对Internet上的恶意攻击起到过滤作用，可防止入侵，防止DoS和DDoS攻击；可判别蠕虫病毒攻击，防止地址和端口扫描、SYNC攻击、ICMP Flooding等，能够保障来自Internet的不安全因素，对外部用户的访问起到过滤和限制的作用，确保了信息传输的安全性，保密性。VPN设计方案如下图：

图2－2

VPN客户端需要再新建一个连接向导，连接到办公网络，需要输入VPN服务器连接到Internet的IP地址，在拨号的时候需要输入用户名和密码，如果内部网络存在域控制器的话，需要输入域的名称。如果提示连接成功的话就可以访问内部网络。

2.3.3 网络监控系统设计方案

在网络监控系统设计中，从前端设备开始，IP摄像机负责采集视频信息并通过网络视频编码器对视频压缩或解压功能，完成图象数据的采集或复原等,将图像数据压缩通过Internet网络传输数据以及音频数据的处理，本系统将采集的数字信息直接传输到计算机，然后通过计算机对收集到的视频信息进行集中管理。每一个摄像机都有自己的IP地址，由于视频服务器采用的是嵌入式操作系统，因此在远程可以通过计算机对IP摄像机进行配置，包括修改IP地址，图像分辨率，波特率等。

图2－4

还有一个网络监控方式就是通过硬盘录像机，这种传输方式是通过视频线来进行传输，不需要网线，连接到网络系统中的DVR、视频编码器或视频存储服务器发送的视频数据流，通过网络传送到视频解码器中，解码还原为模拟电视信号，输出到电视监视器上显示出来。在基于网络构建的监控系统中，视频解码器通常放置在监控中心，可直接驱动电视墙等监视设备。 音视频同步实时硬件解码，每路视频25帧/S；采用32位嵌入式处理器和RTOS实时操作系统设计，系统稳定可靠；内嵌Web Server，B/S模式操作，可通过浏览器和互联网进行远程控制访问； 支持TCP/IP协议，RJ45以太网接口；具有报警输入输出接口，可定义自动报警任务和动作.

图2－5

图2－6

IP摄像机后端通过视频线连接到视频服务器，视频服务器的另一端通过网线

进行传输，24V电源是用来接控制线，有的IP摄像机带云台控制，可以自由旋转，调光圈和焦距，对一定范围内的所有设施进行监控。12V电源是用来给摄像机供电，有的摄像机带红外线，即使在夜里也能够成像，真正实现24小时监控。

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