监控系统是安全防范技术体系中的一个重要组成部分，是一种先进的、防范能力极强的综合系统，它可以通过遥控摄像机及其辅助设备直接观看被监视场所的情况，一目了然；同时它可以把被监视场所的图像全部或部分的记录下来，这样就为日后对某些事件的处理提供了方便条件及重要依据，同时电视监控系统还可以与防盗报警等其他安全技术防范体系联动运行，使防范能力更加强大。

安全防范技术的器材、设备以及由其组成的系统能对入侵者做到快速反应，并及时发现和抓获罪犯，对犯罪分子有强大的威慑作用。而安全防范技术又能及时发现事故的隐患，预防破坏，减少事故和预防火灾，所以它是公安保卫工作中很重要的预防手段。尤其是在现代化技术高度发展的今天，犯罪更趋智能化，手段更隐蔽，加强现代化的安防技术就显得更为重要。

闭路电视监控系统的技术实现摄像机的清晰度、系统的传输带宽、视频信号的信噪比、电视信号的制式、摄像机达到较高画质和操作的功能以及系统各器件的环境适应度。

二、系统组成

从硬件实体和物理部署上看，电视监控系统如图所示主要有以下几部分组成：
1）视频采集
主要由摄像机、视频采集设备组成，负责将视频采集后将模拟视频信号传输给视频矩阵和视频存储设备。
2）报警采集
由报警探测设备、报警主机和报警控制主机设备组成，报警探测设备产品报警信号后发送至报警主机，报警控制主机将报警主机的报警信息进行分析后，将信号发送至本地的网络控制器进行处理。
3）视频矩阵
由模拟视频切换矩阵及其板卡组成，完成视频切换、PTZ信号控制和报警信号汇聚转发等功能。
4）视频存储
主要由数字网络硬盘录像机组成，将视频采集设备采集的视频信息进行数字化压缩并保存在本机的磁盘上，供视频显示和视频矩阵调用。
5）本地视频显示
由液晶监视器、回放终端组成。显示所需的图像或调用所需的录像文件。
6）本地操作
由控制键盘、回放终端、多媒体终端组成。向本地视频网络控制器发送视频调用、PTZ操作、录像调用等请求。
7）传输与网络
本地视频光端机、交换机、网络和通信传输网负责传输视频流和控制数据的传输。
8）基地中心控制服务器
由视频服务器和网管服务器组成。接受来自中心和上层网的操作指令；完成中心显示的切换控制；负责对本线所有设备的控制和维护，发现异常时向集中维护发出告警信息；与时钟完成集成，接受来自时钟系统的时间信息。
9）上层网
本基地视频需预留接入上层网的能力，可使视频图像供上层网各中心操作员调用。上层网控制指令发送至中心控制服务器，由其负责完成相应操作。
从系统的逻辑角度上看，电视监控的软件构成可以分为四个部分：
OCC控制软件
基地视频控制软件
录像管理软件
系统管理及维护软件软件

三、系统图

四、系统工作原理

1．视频信号采集设备
本方案参照由公安局技术防范办公室提出的《重点单位重要部位安全技术防范系统要求》(第七部分)。将根据监控区域的光照强度、覆盖范围等环境因素不同， “因地制宜”的对摄像机及其镜头进行选择，从最优化监控质量的角度出发，保证摄像机获取图像的范围及清晰度达到安防监控的需求。
本方案中主要选用英飞拓V1025系列高解析度彩色固定摄像机，摄像机镜头选用英飞拓V1122-0550手动变焦自动光圈镜头。在各单体的电梯内采用英飞拓V5411-A3014ST定焦半球型固定摄象机。

2．模拟视频信号处理设备
1）视频均衡
众所周知，每路摄像机的视频信号在经过长电缆传输后，将导致信号的衰减。根据招标文件的要求，每路摄像机的视频信号经电缆传输后都要经过视频均衡器进行均衡，以弥补由于经过长电缆传输后引起的视频信号的衰减和畸变。本方案所配置的均衡器严格按照均衡器的要求进行配置。视频均衡器与通常电视监控系统中所用的视频补偿放大器有本质的区别，前者要对视频信号整个频段范围内进行4个频点进行均衡(所谓的均衡，是要将整个频段内的信号进行均衡的提升和放大，因为视频信号的频率带宽为0-6MHz)，而后者只是对视频某一个高的频率进行提升(通常再-5MHz左右)，并不能起到均衡的作用。二者所采用的技术和对视频信号的改善作用是完全不一样的，尤其是对微分增益和微分相位指标的改善，前者非常明显，后者几乎没有作用。如用一个多波群视频信号进行测试，该信号是一个 0MHz到6MHz的视频信号，经过长电缆传输后，前者基本可将输出的视频信号均衡到接近原始的测试信号，即波形是平的；而后者则是将某个较高的频点进行放大，输出的波形是二头大，中间小。详见下图：

所有摄像机视频信号接入因特尔INV-B3508型视频均衡器。本系统中的视频模拟传输充分考虑了电气化铁道的特性，采用专用变压器将电缆线的地与接受端的地进行物理隔离，从根本上解决了上述问题。为了补偿线缆传输过程中的各种损失和使用变压器隔离带来的影响，该设备还可以对本路视频信号频率、相位、幅度进行调节补偿。因此该均衡器同时具备视频隔离地功能和视频均衡补偿功能。图像经均衡器隔离地及均衡后将得到很好的直观效果。
2）字符叠加及视频分配
所有摄像机信号经均衡器处理后，接入因特尔INV-C3716型视频字符发生分配器，由字符发生分配器为每路图像叠加不同的中英文标识和时钟，提供的字符有镶边处理，并可分别调节主字体和边框体的亮度。由于本工程对时间校对的严格要求，该设备具有RS-232接受外部时间校对命令的接口，并同时备有RS- 485接口用于多机间时间校对命令的联系。只要对该车站的一台发送时间校对命令，即可校对本基地内所有字符发生器进行校时。
INV-C3716型字符发生分配器还具有视频分配器一分四的功能，所有图像可被分配成以下四路：
与视频切换矩阵连接
与录像设备连接
与九画面处理器连接
系统备用
3) 数字九画面处理器
本工程内选用海康的16路嵌入式数字硬盘录象机做为数字九画面处理及分割器

3．录像和回放
在电视监控系统，记录设备是系统非常重要的设备。由于铁路交通的电视监控中的摄像机数量比较多，单靠值班人员是很难观察到这么多的图像的，因此通过设置在基地安防分控点的硬盘录像机记录图像信号尤其显得重要。
随着半导体技术以及数字存储技术的发展，视频的数字化记录、存贮已成为现实。传统的模拟存贮方式已被优势明显的数字存贮方式所代替。本系统所采用的数字硬盘录像机就是采用最新的视频压缩方式，运用嵌入式微处理结构、工业实时操作系统，具有独立知识产权的新一代数字硬盘录像机。其比较明显的特点是可以与网络互联，在硬件上集成网络功能，通过10M/100M以太网接口可组成以太网，并可联入广域网。这样通过联网的计算机，即可实现远程控制、监视和录像回放。
本方案配置浙江大华的产品，对所有前端摄像机图像进行全天不间断录像。所有录制的图像均可根据需要设置不同的权限作本管辖区域的本地（通信机房、基地、控制中心安防分控点）及预留远程（公安分控中心、运营控制中心和铁路公安指挥中心，及其他预留单位）实时回放，并可按日期、时间、通道号等信息对所有录像进行检索和选择。相应线路控制中心、铁路公安指挥中心的录像回放功能应同时得到保证。在本系统中，每个硬盘录像机被内置了5块500G硬盘(硬盘容量的计算：根据招标文件技术规格对硬盘录像机录像回放清晰度的要求，即回放清晰度为704×576，则每路每小时记录图像需要的容量为500-800M，按平均 650M计算，因此15天记录图像的容量=8×0.65×24×15=1.872T)，以保证15天时间的连续无覆盖的录像保存，图像采用了MPEG-4 的压缩方式，录像帧速固定为25帧/秒，不会出现画面丢帧现象，连续性好，系统操作简单。
通过对硬盘录像机的设置，可对已录制的图像信号的回放进行分组，通过不同的权限，查询和观看不同的录像消信号。
各车站每一路摄像机信号经均衡、叠加字符和分配后，输入至8路嵌入式数字硬盘录像机进行全实时24小时记录(15天存储时间)。

4. 视频网络及传输设备
本工程在车辆基地安防分控点增加视频三层以太网交换机，我方考虑与线路传输系统的兼容和可靠性，选用华三的LS-5500-52C-SI作为基地的视频以太网交换机。
由于本工程中周界围墙上安装的摄象机离安防分控点的范围较远，已超出SYV75-5线的传输距离，故选用光端机来传输。我方考虑到对前端设备的故障报警管理功能，选用带网管功能的上海庄诚ZC800系列光端机作为视频传输设备。

五、系统功能

监控系统要充分发挥其特有职能，全方位负责铁路系统运营的安全、可靠，充当忠实的守护神，能及时发现各种安全隐患，便于有效处理及制止事态漫延，并为日后提供查询资料，以保障正常运营次序及完善各项管理。尤其当采用数字化监控或数模混合监控系统时，由于采用了开放的系统结构和TCP/IP传输架构，可以集成更多的功能，从而更好地服务业务系统，例如，可用于安防的模式识别(对爆炸物的预警)，可用于提供乘客服务的流量提示(避峰出行)等等。
1、资源统一编号
资源统一标示，是系统结构化和抽象化的必然要求，通过统一编号，可以方便的实现系统的互联和协议格式的统一，并提高了系统设备数据的规范性。
每个字节0---255，满足招标文件要求，具体分配如下：
监控设备统一编号、命名
摄像机统一编号、命名，满足唯一性，摄像机编号包括三部分，第一部分为所属线编号，第二部分为该摄像机在所属基地编号，第三部分为该摄像机在所属基地的位置编号。每部分为字节型，占用一个字节长度。摄像机名称格式为：所属线名称+所属基地名称+该摄像机在所属基地的位置名称（区域号＋具体编号）。
视频切换矩阵统一编号、命名，满足唯一性，视频切换矩阵编号包括两部分，第一部分为所属线编号，第二部分为该视频切换矩阵在所属基地编号。每一部分均为字节型，占用一个字节长度。视频切换矩阵名称格式可为：所属线名称+视频切换矩阵在所属基地编号。
基地网络控制器统一编号、命名，满足唯一性，编号分为两部分，第一部分为所属线编号，第二部分为所属基地编号，每一部分均为字节型，占用一个字节长度。网络控制器名称格式为：所属线名称+所属基地名称+网络控制器名称。
控制台统一编号、命名，满足唯一性，操作台编号包括两部分，第一部分为所属地（本地/运营/公安）编号，第二部分为该控制台在所属地（本地/运营/公安）的编号，每一部分均为字节型，占用一个字节长度。控制台名称格式为：所属地名称+控制台+控制台编号。
监视器统一编号、命名，满足唯一性，监视器编号包括两部分，第一部分为所属地编号，第二部分为该监视器在所属地的编号。每一部分均为字节型，占用一个字节长度。监视器名称格式为：所属地名称+监视器在所属地的编号。
光端机统一编号、命名，满足唯一性，光端机编号包括两部分，第一部分为所属地编号，第二部分为该光端机在所属地的编号。每一部分均为字节型，占用一个字节长度。光端机名称格式为：所属地名称+光端机在所属地的编号。
基地、OCC和公安指挥中心统一编号、命名，统一命名，编号是唯一的，该编号为字节型，占用一个字节长度。
2、集中资源管理
采用了集中式的配置管理，即任何数据，包括运营数据，设备特性，用户账号等，均采用集中管理，定期分发到各个控制单元，如基地的网络控制器，公安铁路分局的网络控制设备和运营中心的视频监控设备，这就增加了系统的一致性，提高了系统的可靠性。
3、基地本地监控
基地摄像机经过矩阵接入各值班点的监视器；
值班人员可以控制矩阵进行切换控制；
4、预留远程监控
基地视频图像将来可通过解码器接入运营中心，接入运营中心的视频图像为MPEG-2格式的数字图像；
运营中心监视器可显示基地内的视频信息；
公安指挥中心监视器可显示各基地的视频信息；
远程控制基地矩阵切换图像；
5、录像调用
在安防分控点可通过控制键盘实现对需要的录像资料进行回放，由网络控制器实现与硬盘录像机之间的通信；
在运营控制中心及公安指挥中心将来可通过网络方式实现录像调用；
6、图像管理
所有图像需要叠加附加信息，包括图像源、日期、时间等，叠加的附加信息统一格式，统一显示时间；
对录制图像统一调度回放；
可以占用和保持（锁定）图像一定时间，在图像锁定期间级别较低的用户无权控制该被锁图像；
系统可以授权控制，使得某个操作台具有部分图像信息的独占能力，其它终端和操作台无法介入；
7、多画面轮巡
监控用户可将一个工作组内的所有监控现场在特定的时间间隔内按顺序轮流切换。也可在一个图像框内轮巡显示全部的摄像机画面。不同监控客户可以轮巡相同或者不同工作组的监控现场，画面切换间隔时间可灵活设置。画面间隔时间可任意调节。
8、系统联动
基地监控中心的视频矩阵系统可以采集若干告警量，当有告警发生时，可以在系统界面上醒目显示，并可配以声光效果，告警可产生联动动作，实现电视监控子系统与报警系统的报警信息显示与图像识别相结合的联动。
9、控制优先权机制
系统具有非常完善的控制优先权机制，网络上的设备及其所代表的用户可以被管理员分为0-20个控制权限等级，当多个用户同时想控制某个摄像机时，系统规定优先级高的人可以控制，优先级低的人不能控制，但可以浏览图像。同时系统会在低优先级的用户屏幕上显示某某高级用户正在控制，只有优先级高的用户放弃控制权后，优先级低的用户才能控制。相反，低优先级用户正在控制某摄像机时，高优先级用户可以接过控制权来控制，低优先级用户就暂时不能控制了。相同优先级的用户谁先取得控制权系统就默认由谁控制。最低优先级用户仅能看摄像机画面，任何时候都不能控制摄像机。
10、强大的分组功能
可以将摄像机根据监控编成不同工作组，每个工作组可分配多个摄像机，同一个摄像机可同时分配在不同的工作组中。
11、密码保护功能
系统采用严格的操作密码保护机制。维护人员如需修改设备设置，必须输入授权的用户名和密码。
系统访问认证：用户进入远程视频监控系统必须事先进行输入用户名和密码注册，系统管理员根据用户授予相应的权限监视和控制权限，同一时刻只允许同一用户登录一次。
12、网管功能
1)系统登陆
系统管理员启动控制台软件
控制台提示用户输入用户名和口令
控制台检查用户口令
用户帐户验证后获取相应的权限后进入控制台界面
2)系统管理员维护
创建系统管理员帐户
修改系统管理员帐户
删除系统管理员帐户
3)系统日志
系统日志查询
系统日志导出
系统日志删除
4)基地内数据管理
线内基地数据管理包括：
管理本线内的基地通用数据。本软件提供工具从其他应用程序导入相关数据，同时，本软件也提供相关接口对其他获准接入的系统开放数据。
管理该线内所有基地配置的数据，本线的OCS完成数据维护，该数据也被本线的OCS所使用，由相关的控制人员能够检查各条站的运行情况
管理本线内的电视传输监控设备数据。
线内基地数据主要包含：各基地的摄像机信息，根据用户需要提供的其他线路信息，由各种设备配置管理单元汇总的设备数量信息
5)控制权限优先级设定
系统中每一个终端和其代表的用户都被赋予特定的角色，角色的定义代表了在获取设备控制权时，所赋有的权限。权限分配以操作为单位,可以分配给相应的角色。
A) 角色类型
角色共分3种类型：管理员、操作员和观众。用户也可以自定义角色,并将相关的操作权限指派给角色.系统用户被分配相应的角色中进行管理。
a）管理员
管理员具有最高权限。系统管理员具有系统配置管理等权限，能对系统设备进行配置设置、系统参数设置、用户权限设置和动态修改、系统配置和系统参数修改等面向服务器的操作和管理，管理员具有切换、控制的完全权限。
b）操作员
操作员的权限比管理员低，是具有观看视频流权限的用户类型，具有对可控设备的操作权限，不具备对设备的配置修改权限。
c）观众
观众是级别最低的用户，只可以观看视频流，不具备对设备的配置修改权限，也不具备对可控设备的操作权限，只能在通过编解码器在显示器或桌面计算机上观看图像。
B) 角色的级别
系统中每个用户都被分配一个级别：
管理员：0级
操作员：1~15级
观众：  16~20级
其中0级为最高级别，20级为最低级别。
C) 角色权限的确定
角色权限是指用户对系统进行管理或对信息资源进行访问时所能达到的职能范围。
角色优先级是指当2个以上用户指令同时到达管理设备时管理设备对用户指令的先后执行顺序。角色权限与优先级根据用户类型进行确定。高级别的角色类型比低级别的用户类型具有更高的权限。具有相同类型的用户根据其角色级别来确定优先级的高低，级别数值越低其优先级越高。用户级别相同其优先级相同。
6)用户账号设定
为了安全性的考虑，每一个实际操作或查看监控图像的用户，需要一个用户账号登录到系统，用户账号在确定的时候，即被赋予一个角色，获得此角色的相应权限。
用户应该以正确的用户名和口令登录系统：
合法的用户名应该由汉字、a ～ z的大小写英文字母、0 ～ 9的数字或下划线组成，用户名长度应在2 ～ 20个字符之间（一个英文字母或数字为一个字符，一个汉字为两个字符），禁止使用空白键。
口令可使用任何英文字母及阿拉伯数字组合，口令长度应在4 ～ 20个字符，并区分英文字母大小写，禁止使用空白键。
用户可自行更改自己的用户名和口令；
7)设备编号
为了方便键盘等瘦客户端设备便捷地管理和命名设备，需对可管理设备进行数字编号。
网络管理终端按照设备编号规则对系统中在线的设备进行编号或命名，该编号表成为将来设备配置和管理的统一字典。
8)设备配置
在完成了设备编号之后，即可对设备的属性进行定义，比如，编号为010101的编码器，其视频输出位于0101矩阵的xx输入端，其IP地址 xxx.xxx.xxx.xxx，其赋予不同用户角色的权限等级，其输出视频流的能力等。这些数据提供了系统配置的全部细节，以此为基础，控制台程序生成控制命令。
控制键盘
控制键盘可配置的属性
设备名称
设备型号
操作员信息
矩阵
矩阵可配置的属性
设备名称
设备位置
设备IP地址
矩阵厂商属性
初始化配置
群切配置
顺序切换配置
摄像机
摄像头可配置的属性
设备业务编码
设备名称
设备位置
设备优先权设置
监视器
监视器可配置的属性
设备名称
设备位置
对应解码器设备
监视器字符配置
硬盘录像机
硬盘录像机可配置的属性
设备名称
设备型号
设备IP地址
硬盘录像机厂商属性
硬盘录像机连接摄像头参数
字符时间发生器
字符时间发生器可配置属性
设备名称
设备位置
设备型号
9)配置数据分发
由于系统的分布式结构和容错性要求，视频监控设备在录入了完整的系统配置数据后将向基地控制单元，公安网络控制设备分发相应的数据。
分发的原则为：仅向上述控制设备分发其控制范围内的必要和充分的数据，使其能独立进行的操作；
按需分发：视频监控设备的配置数据仅在发生更新之后，向上述控制器重新分发；上述各控制器在发生异常，如掉电或故障导致数据丢失时，向视频监控设备要求重新分发配置数据。
版本管理：配置数据分发采用递增的版本号，视频监控设备定时向上述控制器比对版本，保证版本统一。
10)网管控制器
网管控制器对系统内能够管理的网络设备进行管理，包括工作状态诊断和告警采集。
网管控制器可以定义相关的策略，当收到相关信号量后执行指定的动作.例如在收到售票处的告警信号后将售票处的摄像机切换到指定的监视器上。
网管控制器向集中维护系统开放基于UDP的对外接口协议，并提供有关网管信息，所有现场设备的故障告警信息等所有相关信息均实时上传至控制中心网管设备，并在现场加注统一的时间标签。
网管控制器内嵌NTP客户端.Network Time Protocol（NTP）是用来使计算机时间同步化的一种协议，它可以使计算机对其服务器或时钟源（如石英钟，GPS等等)做同步化，它可以提供高精准度的时间校正（LAN上与标准间差小于1毫秒，WAN上几十毫秒），且可介由加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击。网管控制器通过连接远端时间服务器获取时钟，如果需要也可提供时间信息给远端的时间服务器。
系统内部各单元具有对统一网管的不同支持程度，数字硬盘录像机和矩阵等支持SNMP协议，可以并入通讯系统网络管理平台，其余单元，如光端机，和字符发生器等，不支持标准协议，但可以通过网管控制器将独有的管理协议，如RS－232消息、命令，转换成SNMP的TRAP信息，集成到通讯系统网络管理平台中。

上海格瑞特机电系统工程有限公司
2009-10-28