边防部队无线视频监控系统
第一章 前言
1.1 背景
随着我国对外开放的进一步深入，出入境人流量不断上升，走私偷渡等犯罪活动也日益严重，要求边防部门执行任务的距离越来越远、反应速度越来越快。再加上边防区域地理位置复杂，无人值守边防站现场、出入境口岸现场等边境监控重点区域分布较广，且与监控中心距离较远，造成有线网络利用上的不便，使得传统监控解决方案一直未能很好地满足边境监控的需求。计算机技术及无线网络技术的快速发展，使远距离无线监控及数据传输成为可能。
由此可见，边防部队监控系统是不容忽视的一个课题，建立边防部队监控系统直观及时的反映重要地点的现场情况，增强安全保障措施。是部队现代化管理的有力工具。
1.2 系统的作用
无线视频监控系统能够实现多角度的实时监控和记录监控过程中的音、视频资料。总队和站部人员可以实时了解到前端实时情况，一旦发生意外情况，可以在第一时间采取有效措施，保障出入境的安全以及人们的生命和财产安全。而且录像资料可以为发生纠纷和刑事案件之后追查和划分责任提供强有力的证据。
无线视频监控系统性价比高，能够满足部队对低成本的苛刻要求。边防前端监控点数量庞大，每天的录像资料非常惊人，通过使用专门的监控软件和视频管理服务器，部队仅需少数人力就可以轻松管理这些海量资料。另外，使用独一无二的无线视频自动录像技术，录像数据将实时自动下载到设定的计算机上，以及前端本地录像存储更加适用于部队的查询管理。
1.3 无线视频边防军队应用特点
信息实时直达，指挥控制高效。通过互联互通的省军区、军分区、边防团、连队和哨所五级作战指挥网，边防部队信息指挥控制能力全面提升。网上边情处置、网上指挥控制等系统，让省军区实现了高效指挥决策。执勤景况直接显示在各级指挥中心，战士遇到情况上报方便快捷，指挥中心网上发布指令，"现场"同步指挥，实现了监控即时化。
视频监控、雷达监测、夜视仪、光学观测器等多种高技术观测手段在边境一线大显神通。边情报知快捷，边境监控可视。过去一个边防团对辖区边界全线巡视一次，十几个哨所的官兵同时展开需要几小时乃至十几小时，如今有了“无线视频远程指挥系统”，可全天候、全时段、全方位对边防一线重点地段、部位进行动态监控。
1.4 设计理念
对用户的需求进行了定量分析。站在部队的立场上为用户“量身定制”也这个边防部队监控方案。
本方案主要分为二层设计模式：
一、现场设备的架构：终端的安装
二、中心服务器系统的架构：边防监控指挥中心建设
第二章 边防监控系统
一、设计原则
整个视频监控系统设计先进，配置合理，符合标准化、规范化、现代化的要求。
系统设计和设备选型，充分考虑系统的可靠性、实用性、先进性和经济性。
分布式监控，集中式管理，智能化设置、人性化操作。
系统中局部故障不影响系统全局的正常工作，系统稳定，易维护。
系统具备很强的扩展能力，为以后的系统更新、升级、扩展，预留了很大的空间。
多种网络接入方式，适合各种网络环境，应用领域广泛。
二、系统示意
三、系统建设
设计概述：
本系统设计是基于GPRS/CDMA/
3.1 系统设计说明
整个系统分为终端系统和监控中心两部分：
前端设计考虑到边防沿海常年高温多雨，空气潮湿。因此产品选材除要有良好的防水、抗潮湿、防腐蚀的性能。
所以，基于以上分析，我们可以总结出边防监控的设备需增加如下设计：
1、增加室外用全钢金属防护罩
这种防护罩一般为全天候防护罩，即无论刮风、下雨、下雪、高温、低温等恶劣情况，都能使安装在防护罩内的摄像机正常工作。因而这种防护罩具有降温、加温、防雨、防雪等功能。室外防护罩密封性能一定要好，保证雨水不能进入防护罩内部侵蚀摄像机。
2、增加排风扇、雨刷和加热器
为了在雨雪天气仍能使摄像机正常摄取图像，一般在全天候防护罩的玻璃窗前安装有可控制的雨刷。目前较好的全天候防护罩是采用半导体器件加温和降温的防护罩。这种防护罩内装有半导体元体，既可自动加温，也可自动降温，并且功耗较小。有的室外防护罩还带有排风扇、加热板、雨刮器，可以更好的保护设备。当天气太热时，排风扇自动工作；太冷时加热板自动工作；当防护罩玻璃上有雨水时，可以通过控制系统启动雨刮器。
3、地理状况决定摄像机位置的分布
通常，监控点的设置都是选择在地形的制高点。依据地理状况的不同，监控点分布的密度也有所区别，通常分为两种情况：
（1）封闭式监控区域
此种监控区域是指在国家与国家相接壤的边防地带。其特点是人员、车辆的交通流量大，来往频繁、紧密，所以要求系统布置的摄像机数量多，监控点密集，产品采购量大。但是此陆路边防的单个监控设备不要求有很大的监控距离和广阔视角。
（2）开放式监控区域
此种地带是管制区，指的是海防线区域或国界无接壤的边防线。其特点是交通流量小，少有人员进出，所以摄像机的分布数量少，要求每个监控点的视角广阔、距离较长。
在监控中心机房，配置3台服务器分别作为中心服务器、存储服务器、以及监控主机，实现对各监控点视频的管理、存储和视频浏览，以及对前端摄象机的控制。
（1）中心服务器上安装“服务器管理平台软件”、“XRQ4000”软件，负责对整个系统的管理；
（2）存储服务器安装“存储服务器”软件，负责各监控点视频资料的录象。所需硬盘容量大小由录像视频数目、录像时间长短、录像保存周期，图像质量、帧率以及画面复杂度等决定。
（3）监控中心安装有网络视频分流器，负责将终端的采集来的数字信号解码还原出图像和声音传输到电视墙上。
（4）手机用户可以直接登陆中心服务器观看终端视频。
3.2 系统技术优势
利用集群的方法，将多条无线通讯链路通过底层协议，合理分配通讯资源，合并成为一条逻辑上独立的通讯链路，为视频传输提供了普通单路通讯1.8倍的带宽。两条链路互为备份，提高了无线通讯的可靠性。
相比普通的无线路由通讯方式，本系统利用自己开发的技术，在数据链路层对视频流数据进行一次性的封装，直接将数据发送到中心，减少了一次IP封装，去掉了不必要的封装数据，提高了传输效率，减小了视频延时，且使传输系统的实时可控性大大增强。
对压缩算法进行优化，用先进的码流控制技术保证传输的稳定性，充分利用带宽，保证在低带宽的情况下流畅的传输视频图像。普通的无线路由通讯方式无法发现路由器网络层以下的传输状况，不能非常实时的对传输流进行调整，本系统能够完全观测数据链路层的数据状况，从而能符合实际的对流控模块进行快速调整。
充分利用无线网络，在通讯连接建立后快速绑定数据，保证数据最短时间上传中心。在某条链路出现问题时，另一条链路保障正常通讯，同时系统能快速发现并恢复故障链路，避免关键时刻掉线。
3.3 平台服务功能
无线视频终端可检测车载其他设备的异常状态，如视频信号丢失、GPS异常等，视频终端通过平台将这些故障信息发送到中心，并可提醒值班人员及时处理。
报警发生后通过电子地图和实时的视频图像跟踪并显示报警点的位置和情况，根据警情的严重程度启动对应的处理流程。
本地指挥中心的报警、GPS、图像信息全部是由中心管理平台收集后根据需要进行转发。
系统内所有的终端资源和大部分的中心设备资源都是通过中心管理平台进行管理。
平台可以管理整个系统中的无线视频终端，并用树形结构展示。我们可以用管理器用类似WINDOWS的资源管理器一样进行管理，方便用户学习掌握。
1） 通电后在40秒以内所有设备将在管理服务器上显示。
2） 中心管理服务器对注册的无线视频终端进行管理，包含连线检测、断线重联、状态报告等。
3） 通过网络搜索，系统获得注册的监控设备。
4） 监控设备发送心跳包向联网服务器报告自己的联机状态。
5） 监控终端 3 秒从数据库服务器中对当前编组的设备状态表进行查询。
（1）用户注册认证，权限管理
系统要求用户输入用户名、密码，中心管理服务器对用户进行统一的认证，验证通过后根据用户所拥有的权限进行授权。
（2） 控制信息转发
转发用户对前端设备的控制信息。
（3）设备信息转发
用户可从平台系统获取相应权限内所管辖的所有监控设备的列表，并可随时查询设备的状态信息。
（4）报警信息转发
中心可以将前端发生的报警信息在毫秒时间内转发给对应的单位和人，保证处警及时。
（5）配置管理转发
用户在相应权限内可通过接入管理服务器对前端监控设备的配置参数进行查询和修改。参数配置包括资源控制、图像参数配置、报警配置，设备配置等。
（1）设备检测。
提供设备的自动检测功能，如设备自身故障、视频丢失，GPS天线断路等，中心可及时得到这些信息并进行处理。
（2）车辆管理。
中心提供对巡逻车辆、驾驶员等信息的录入、查询、编辑功能，可按单车或分类查询方式进行查询，亦可以组合查询条件进行查询。可按单车或分类查询方式，结合时间、时间段、车队、车型等查询条件进行查询。
（3）用户认证。
用户密码认证、DES硬件加密狗、USB加密KEY，多种加密认证机制，确保用户信息的安全。
（4）报表统计。
提供便利的统计报表功能。
（5）管理功能。
监控中心监控并管理整个系统的运行状态，管理系统的用户及其权限，发布系统资源消息，存储视频文件，回放和系统的日志管理等。
四、中心管理平台的组成
4.1、中心管理服务器
中心管理服务器，是整个系统的核心。同时中心管理服务器也是一个集成了大部分其他管理配置功能的管理平台。通过中心管理服务器可实现对系统内所有存储服务站点和设备的统一配置，包括无线视频终端里的所有的资源设置，集中用户权限设置、设备的自动注册等；负责对各种平台应用服务器（存储服务器、移动视频网关、看门狗、流媒体服务器、GIS服务器、数据库服务器等）的集中配置管理。
中心管理系统软件运用于Windows 2000/XP/2003操作平台上，为用户提供无限的应用空间。中心管理系统软件企业版基于数据库技术、多媒体处理技术、数据流管理技术所建立，标准的C/S或B/S网络架构完全满足多点布防与采集、大容量多媒体信息流管理与分发、多用户同步、实时、远程监视与控制的现代化安防和管理需求，使建设规模宏大、信息丰富、手段灵活的安防和管理系统成为可能。中心管理系统软件除了包括技安用户端的全部功能外，主要由信息、流管理服务器、设备身份识别与管理服务器、系统连接管理服务器、IP地址解析与管理服务器、日志管理服务器等功能模块共同组成。
由一台计算机提供系统管理服务，构成系统管理的核心。可另作双机热备，以保证系统数据服务的不间断工作。
存储系统中所有音视频处理设备和所有操作员的信息。使得系统内任何用户只要可以连网，无需再次注册设备信息，即可直接启动普通用户软件查看前端监控点的图像。
信息的注册与修改由系统管理员通过系统配置程序完成。配置程序可以运行在系统内任何一台连网的PC机上，但是只有系统管理员具有运行配置程序、修改和配置系统信息的权限。
主要功能包括
设备的管理：系统软件对所有音视频处理设备进行统一注册管理，所有设备信息集中保存在信息管理中心。系统管理员可以对各项硬件设备配置信息进行编辑、修改，作到设备的统一管理。
用户的管理：系统软件对系统内所有用户、部门进行统一注册管理，所有用户信息集中保存在信息管理中心。用户的注册包括部门、用户组、用户名称/密码的分配与设置。
权限的管理：权限的管理主要分为设备访问权限的管理和用户优先控制权限的管理。设备访问权限的管理是根据用户的职能划分设备访问范围。用户优先控制权限的管理是指对访问相同设备的不同用户可以制定不同的优先控制权。
日志管理：系统软件提供强大的日志（包括系统日志、用户日志、报警日志）的存储和检索功能。服务器区分日志类型、时间、触发信息等类别自动生成日志，完整地记录系统事件、报警消息、操作员登陆系统后的各项操作等。所有采集端与用户软件生成的日志自动发送到信息管理数据库中心保存。
显示结构明了的树型系统管理结构。
站点管理。对系统内所有服务站点及二级网关进行认证和管理，设置站点的流传输方式、组播方式、支持流类型；
在线用户管理。实时监视在线用户，根据需要可临时踢出特定用户，保障系统安全。
逻辑分组管理。可对系统内的所有前端设备：固定点监控、移动巡逻、管理部门等用户自定义方式进行分组，分组之后组与组之间逻辑上独立，方便权限和日常事务管理。
资源使能。可对系统内所有无线视频终端的资源（报警输入输出、音频输入输出接口等）激活或禁用。
4.2、存储服务器
存储服务器是整个系统的视频数据存储中心，通过存储服务器可以对前端设备进行报警录像、手动录像、定时录像、移动录相、24小时录像等音、视频存储功能。系统支持大规模的NAS、SAN阵列磁盘存储的同时也支持包括存储代价低廉的分布式网络存储技术，用多台网络PC的磁盘代替昂贵的磁盘阵列。存储服务器主要有以下功能。
（1）归属选择
可设置本存储服务和中心服务管理器的隶属关系。
（2）存储设置
可选择存储介质，并可根据存储介质的特点保留部分空间，防止因完全写满磁盘导致系统的异常。
（3）文件管理
可按时间删除过期的数据，并且提供破损文件检测功能，系统可自动检测出因停电等原因导致的文件损坏，并自动删除。
4.3、GIS服务器
系统建成后将对终端的GPS信息进行记录、分析和回放，对终端的定位信息处理量是非常大的，我们将GIS服务独立出来，用一台专用服务器进行处理，确保系统性能。GIS服务器有以下功能：
（1）GPS信息记录
实时记录所有车船单兵的定位信息，在用户需要的时候分发前端定位信息。
（2）属地判别
根据事先划分好的辖区管理地理信息范围，判断前端目前的管理权归属，移交中心服务管理器，报警发生后中心服务管理器根据属地信息和报警信息分发报警。
（3）轨迹回放
根据中心服务器的请求将特定巡逻车船、特定时段的出行记录选择性发送。
（4）前端定位信息转发
所有前端的GPS信息都发送到GIS服务器，GIS服务器将数据归拢后根据巡逻车辆的ID分发给不同的用户和单位，保持各终端之间的同步显示。
4.4、Web站点服务器
系统支持C/S架构、B/S架构、或混合架构的运行模式。支持Web浏览器的方式远程浏览系统内的通道图像。通过Web方式查看图像的用户，其权限验证方式与客户端软件的用户权限验证方式相同。
启用Web站点服务需要Web站点服务器安装Windows的IIS信息服务组件，需要有固定的IP地址或域名。用户可以将系统的Web站点嵌入在网站里，或申请、租用固定空间。
WEB服务是目前应用最便捷的一种应用，用户通过任何一台可以上网的电脑，通过用户认证就可以实时的登录系统，实时的浏览车辆上的图像。
4.5、短信猫服务
为方便远程控制系统的上下线，专们开发了短信猫服务，用手机短信就能控制启动设备上下线。
一、在安装了网关和短信猫的机器上，用串口线连接上短信猫，并且在短信猫中插入一张UIM卡，记录下卡的号码，例如13512345678，启动短信猫。
二、利用无线设备搜索器，搜索到设备，选择到其中的拨号参数
4.6、看门狗
为保障系统的稳定运行，我们开发了专门的软件看门狗，系统一旦发生意外，看门狗将重启服务，保障系统的正常运行。
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