网络视频监控系统总体架构设计

于波

[摘  要]网络视频监控系统的设计首先要确定系统的设计目标、设计原则;然后提出并分析系统的总体设计方案。网络视频监控系统的总体架构设计主要包括系统的网络部署架构组成、监控软件系统的功能架构、系统数据库设计等方面。本文主要对网络视频监控系统的网络部署架构进行详细的设计。

[关键词]设计目标  设计原则  数据传输  监控

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）22-0108-01

一、系统设计目标

网络视频监控系统的构建，主要是为了弥补目前办公大楼视频监控系统的不足问题，提高大楼的安防能力，满足安防使用需求，并且具有较好的实用性和可操作性。系统具体的设计目标包括：

1、构建一套可远程控制的网络视频监控系统。系统应能够具备对摄像机、编码设备、报警设备等的远程控制能力，用户在监控中心就能够通过系统获取各类远端设备的状态数据，并可以通过发送指令的方式，对远端设备的参数进行设置，并控制摄像设备的运动状态，从而减轻操作人员的工作强度。

2、根据应用场景灵活配置的网络视频监控系统。用户应能够根据具体的使用目的，调整系统的各类参数，如视频的编码格式、数据传输率、保存模式等，从而能够在视频监控的质量和性能之间达到平衡，使系统能够适用于不同的场景，并可在不同场景下达到最佳的性能表现。

3、要具备较高的智能化程度。系统应能够改变传输数字监控系统的工作模式，基于图像处理技术实现运动目标的主动检测，从而有效地提高系统的监测效率，提高存储设备的使用率，在整体上提高系统性能。系统应能够具备自适应的编码选择和数据传输处理能力，使系统在达到应用要求的QOS 标准的前提下，尽可能地节约所占用的资源。

4、要具有良好的扩展性。一方面，系统能够根据实际业务需求的变化，方便地对系统的功能进行扩展，使系统能够满足新需求的应用要求，有效增加系统的使用寿命，实现系统的纵向扩展;另一方面，根据整体安防的要求，视频监控系统应能够与其他安防管理信息系统相关联，实现数据的共享，以及联动指挥的实施，与其他系统在数据和业务逻辑方面实现关联，从而实现系统的横向扩展。

5、要具有良好的安全性。系统应具备权限管理功能，保证系统及数据的安全。系统自身还要建立起完善的数据容错和备份机制;第三是构建完备的防御体系防止计算机病毒的侵害;最后系统应采用模块化开发，提高可维护性。

二、系统设计原则

网络视频监控系统的开发目的是为了解决当前大楼内部安防系统较为落后，在功能和性能方面都无法满足用户需求等问题。为了实现上述目标，系统在设计开发时必须要遵循以下几个原则：

一是实用性原则。系统必须以办公用户的实际使用需求出发，符合用户的使用习惯，通过新技术的应用和新架构的建立，真正达到提高监控效率，减轻用户工作负担的目标，切实提高系统的实用性。

二是先进性原则。该系统经历了长时间的发展和演进，出现了很多新技术和新应用，系统应根据实际的需求，使用新技术以提高网络视频监控系统的功能和性能指标，保证系统在较长的时期内在技术方面具有一定的先进性。

三是稳定性原则。该系统由于其特殊的应用领域，需要 24 小时工作，因此稳定性是系统最为重要的设计原则。系统应保证一定范围内的设备和功能冗余，一旦在某一部分出现问题，其冗余和备份设备应立即实现接替。

四是兼容性原则。系统的各个组成部分之间要实现相互协作，共同完成视频监控的任务。各部分之间应既关联，又独立，在设计时需要充分考虑到不同组件之间的兼容性问题，以保证当某些组件出现问题时，可以有多种备选组件进行更换;同时，对于前期构建的传统数字视频监控系统，通过一定的改造，也应能够融入到本系统中。

三、系统网络部署架构设计

网络部署架构主要包括四个组成部分，不同部分通过网络实现连接和数据交换，共同完成视频监控的业务流程。各组成部分的分析如下：

一）是音视频数据采集部分，该部分的主要功能是获取监控对象的图像和声音信息，并将获取到的模拟信号转换为可以在网络中传输的数字信号，并经过适当的编码，对音视频数据进行压缩，从而减轻网络的传输压力。该部分主要包括音视频模拟图像获取设备、各类型报警设备、摄像机控制设备、语音设备、编码设备等。图像获取设备主要是指摄像机，包括两种类型，一种是高清网络摄像机，

另一种是传统的模拟摄像机。

二）是音视频数据传输部分，该部分主要是依托网络连接设备和传输设备实现监控数据的传输和转发。综合考虑数据传输的需要和建设的成本，在传输线路的构建方面采用按需构建的原则，720P 分辨率的监控视频推荐传输带宽为 2Mbps，而 D1 画质的监控视频传输带宽推荐为 1Mbps，根据实际的应用需求，分支区域采用网线作为传输设备，而对于主干网络，以及视频监控中心与传输设备之间的连接线路，采用光纤作为传输设备。在交换机等网络连接设备的选择与部署方面，对于不同厂区内不同区域的汇集节点，采用数据交换能力较高的交换机，以提高突发并发大数据量的处理能力，而中心交换机则采用背板和包转率较高的千兆交换机。此外，根据监控业务的实际需求，在系统承载网络的构建方面，采用专网新建与现有网络利用相结合的方式，将视频监控系统的网络与厂区内目前现有的网络融为一体，也为不同信息管理系统之间的关联应用构建基础。

三）是数据存储部分，由于高清网络摄像头获取的音视频数据量较大，而且厂区内有多个视频监控点，很可能出现多路数据同时写入的情况;同时，位于不同位置的监控中心也需要对存储设备中的音视频数据进行提取和回放，形成多路同时读取数据的情况。因此，对于数据存储部分的设计必须要能够支持高速率的数据吞吐能力。传统的磁盘存储设备已经无法满足高清网络监控系统的数据处理和存储要求，而先进的 SAN 存储系统或者 DAN 存储系统虽然具有良好的性能，能够满足音视频监控数据的存储，但是成本较高，而且在一些功能方面，如文件级的数据共享等方面有所欠缺。因此，本系统采用了基于 Nexsan 视频集中存储的解决方案，在其内部采用 SATA 硬盘构成存储体，可支持多种 RAID 方式，具有高性价比，高可靠性，高存储密度等优点，采用集中式管理方式，维护较为方便。

四）是终端监视控制部分，该部分的主要功能是为用户提供监控中心软件，使用户能够根据业务逻辑对视频监控系统进行控制和操作。该部分主要包括音视频解码设备、监视器墙、控制软件等设备。音视频解码设备主要是将传输来的音视频数据经过解码后转换为可播放的流媒体，以便于在监视墙上显示。控制软件接受用户的输入和操作，将控制指令通过网络发送到远端的音视频采集设备，从而调整设备的参数，以及工作模式。监控中心软件采用面向服务的架构模式设计开发并部署，整体上采用浏览器/服务器和客户端/服务器相结合的方式，监控中心的人员通过客户端软件实现对网络视频监控系统所有功能的使用，而一般人员经过权限认证后，可以在任意一台电脑上，通过浏览器实现对监控功能的简单调用。

四、结论

综上所述，网络视频监控系统与传统的视频侦控系统的网络结构类似，大体上包括视频图像及音频数据获取部分，网络传输部分，数据存储部分，以及终端监视控制部分四个方面。但该网络视频监控系统与传统的基于专用音视频传输网络的监控系统不同，它是基于网络平台构建、开发和部署的。因此通过这套系统的设计，可以大大增强区域安保水平和能力，保障安保工作的顺利开展。