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為了進(jìn)一步加強監(jiān)獄信息化建設(shè)，提升監(jiān)獄信息化管理水平，西南某省某監(jiān)獄計劃對監(jiān)所原有視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整體改造。該監(jiān)獄早期建設(shè)有一套模擬監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過多年的使用，原來的系統(tǒng)越來越不穩(wěn)定，頻繁出現(xiàn)的死機、錄像文件丟失等問題，使得正常的監(jiān)控業(yè)務(wù)受到很大影響，同時，由于原有系統(tǒng)圖像清晰度只能達(dá)到D1畫質(zhì)，無法實現(xiàn)高清，在應(yīng)用上也已經(jīng)不能滿足需求。而隨著監(jiān)所所關(guān)押人員數(shù)量的增加，規(guī)模的不斷擴(kuò)大，原先系統(tǒng)建設(shè)的點位已經(jīng)無法覆蓋新擴(kuò)建的監(jiān)區(qū)，安全監(jiān)管壓力與日俱增。綜上原因，本次建設(shè)計劃采用高清方案。

    需求分析

    整個監(jiān)所劃分為5大區(qū)域：AB門區(qū)域、各監(jiān)區(qū)監(jiān)舍區(qū)域、生產(chǎn)車間勞動區(qū)域、辦公區(qū)域、周界與外場區(qū)域。這5大區(qū)域，根據(jù)不同功用，應(yīng)用需求亦不同(如圖1)。

某監(jiān)獄高清視頻監(jiān)控應(yīng)用案例分析

    AB門區(qū)域

    AB門區(qū)域是監(jiān)獄公共區(qū)域通往監(jiān)區(qū)的唯一通道門，在監(jiān)獄的安全管理上處于非常關(guān)鍵的位置，目前監(jiān)獄方在“二大門”的監(jiān)管上都投入了很大的警力。而由于“二大門”進(jìn)出人員頻繁及種類繁多，如普通獄警、考察人員、探監(jiān)家屬、施工人員等，再加上人工登記的手續(xù)復(fù)雜，看管獄警的工作量加大且容易出錯，從而造成了監(jiān)獄的安全隱患。

    由于某監(jiān)獄原先采用人工登記看管，這樣就存在偷換服刑人員的可能，人工登記的弊端在于無法限制進(jìn)出人員，只能手工查詢登記的進(jìn)出人員數(shù)量及類別，工作效率極低，非常不利于監(jiān)獄的整體管理。

    根據(jù)某監(jiān)獄目前的管理現(xiàn)狀，本期建設(shè)將運用一些高科技的安全手段，如生物識別、網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)字圖像等技術(shù)，配合監(jiān)獄專用管理軟件及硬件設(shè)備，實現(xiàn)人防、物防、技防三重結(jié)合，建設(shè)現(xiàn)代化的高安全性數(shù)字化監(jiān)獄管理系統(tǒng)。

    各監(jiān)區(qū)監(jiān)舍區(qū)域

    監(jiān)舍區(qū)域是犯人聚集、休息的場所，在監(jiān)舍區(qū)域內(nèi)由于犯人與犯人之間的個體差異性，在生活中往往會發(fā)生摩擦，產(chǎn)生矛盾，發(fā)生惡性事件。若監(jiān)舍無視頻監(jiān)控，一旦發(fā)生突發(fā)事件，干警無法及時采取措施進(jìn)行有效制止，同時，由于沒有視頻錄像，缺乏事后查證的根據(jù)，在很大程度上會影響到對罪犯的改造和監(jiān)管。本期計劃對新建監(jiān)舍安裝視頻系統(tǒng)實現(xiàn)對監(jiān)舍區(qū)域的可視化監(jiān)管，再配合智能分析功能實現(xiàn)犯人打架報警、群聚報警、跨越區(qū)域報警等各類智能化的應(yīng)用，以此有效的進(jìn)行事前預(yù)警與事后查證。

    生產(chǎn)車間勞動區(qū)域

    犯人在車間生產(chǎn)勞動時，一般邊上都有帶班干警在執(zhí)勤。各個車間的犯人在生產(chǎn)勞動的過程中，會接觸到各類工作器具和材料，犯人很有可能會利用這些工具，實施一些危害行為，需要通過監(jiān)控系統(tǒng)對整個區(qū)域進(jìn)行無死角的監(jiān)控，杜絕安全隱患。

    辦公區(qū)域

    辦公區(qū)域是干警工作的場所，需要在辦公區(qū)域出入口、樓道口及幾個特殊場所安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對辦公區(qū)域的防護(hù)部署。

    周界與外場區(qū)域

    周界監(jiān)控又分為監(jiān)所外墻監(jiān)控子系統(tǒng)與監(jiān)所內(nèi)墻監(jiān)控子系統(tǒng)，其中，外墻監(jiān)控子系統(tǒng)需要周界值班室、總監(jiān)控室、武警值班室三方共享圖像資源。外場監(jiān)控子系統(tǒng)，主要是針對空曠地帶、放風(fēng)區(qū)域及其他室外至高點部署高速球機、中長焦高倍槍型攝像機進(jìn)行大范圍全方位的監(jiān)控，確保監(jiān)所監(jiān)控人員能夠?qū)崟r掌握監(jiān)所室外環(huán)境的動態(tài)情況。 

技術(shù)方案

    通過與用戶多次的技術(shù)溝通交流，從監(jiān)獄各不同區(qū)域的安全級別、建設(shè)需求特點、系統(tǒng)技術(shù)風(fēng)險、系統(tǒng)建設(shè)效果、建設(shè)成本等各方面綜合分析，最終，確定了整體的技術(shù)方案框架，針對每個區(qū)域采用不同的技術(shù)實現(xiàn)方案：IP組網(wǎng)技術(shù)方案(IPCamera+NVR/IP-SAN方式);數(shù)模結(jié)合技術(shù)方案(模擬攝像機+DVR方式);HD-SDI高清數(shù)字非壓縮技術(shù)方案(HD-SDI攝像機+視頻綜合管理平臺，如圖2)。

某監(jiān)獄高清視頻監(jiān)控應(yīng)用案例分析

    各區(qū)域技術(shù)方案概述

    AB門人行通道：200萬高清防暴攝像機與槍機，通過視頻專網(wǎng)實現(xiàn)高清1080P錄像在后端總控中心集中存儲。

    AB門車行通道：200萬高清智能卡口，高清車牌抓拍、識別、對比、記錄，另外進(jìn)行同步的高清錄像，在后端總控中心集中存儲。

    監(jiān)舍與生產(chǎn)車間：700線模擬攝像機配合DVR3.0，實現(xiàn)模擬高清解決方案，采用分布式存儲。

    周界與外場：200萬HD-SDI高清槍機與球機，從周界圍墻到外場至高點，高低搭配形成全方位無死角的監(jiān)控設(shè)防，編碼圖像通過M60系統(tǒng)在總控和各監(jiān)區(qū)分控集中存儲。

    存儲方式設(shè)計

    AB門區(qū)域：AB門在監(jiān)所總控中心采用IP-SAN集中存儲，保持時間長、數(shù)據(jù)安全性要求高。車輛牌照、圖片信息集中存儲3-6個月。

    周界與外場區(qū)域：HD-SDI高清攝像機根據(jù)選點情況分別接入監(jiān)所總控中心與各監(jiān)區(qū)分控中心，通過編碼后，采用IP-SAN集中存儲。

    監(jiān)舍與生產(chǎn)車間：采用大華DVR3.0分布式存儲，重要錄像在各監(jiān)區(qū)分控中心IP-SAN備錄。

    報警錄像存儲：本期建設(shè)的報警、門禁與視頻智能分析三大系統(tǒng)，通過與相對應(yīng)的監(jiān)控點位形成報警關(guān)聯(lián)。在觸發(fā)異常報警后，系統(tǒng)關(guān)聯(lián)到報警錄像，備錄報警觸發(fā)前10秒與后10秒的錄像數(shù)據(jù)。門禁、報警、智能分析系統(tǒng)，任何觸發(fā)的報警錄像都會在監(jiān)所總控中心IP-SAN上集中存儲3-6個月。

    中心系統(tǒng)設(shè)計

    AB門值班室：通過網(wǎng)絡(luò)采用PC客戶端、解碼器實時監(jiān)控與錄像調(diào)用。

    監(jiān)舍與車間值班室：通過DVR3.0可實現(xiàn)本地顯示、調(diào)用網(wǎng)內(nèi)任何一臺設(shè)備的實時圖像和錄像回放，無需再配置PC客戶端。

    監(jiān)區(qū)分控中心：各個監(jiān)區(qū)內(nèi)的HD-SDI攝像機通過光纖接入各自所屬的分控中心平臺，可實現(xiàn)高清非壓縮數(shù)據(jù)的上墻顯示、控制、切換、實時監(jiān)控，另外平臺系統(tǒng)可解碼視頻專網(wǎng)內(nèi)所有IPCamera、DVR通道上墻顯示。

    監(jiān)所總控中心：周界外墻的HD-SDI攝像機通過光纖接入總控中心平臺，各監(jiān)區(qū)平臺通過光纖級聯(lián)與總控中心平臺實現(xiàn)雙向非壓縮高清數(shù)據(jù)的傳輸?？偪刂行目蓪崿F(xiàn)本級與下級各分控所有HD-SDI高清像機的非壓縮圖像上墻顯示、控制、切換等操作，另外中心平臺可解碼視頻專網(wǎng)內(nèi)所有IPCamera、DVR通道上墻顯示，通過網(wǎng)絡(luò)可在PC客戶端上調(diào)用錄像。

技術(shù)亮點介紹

    網(wǎng)狀嵌入式平臺系統(tǒng)

    在監(jiān)舍、車間、辦公區(qū)區(qū)域前端采用700線路模擬攝像機，后端采用DVR3.0系統(tǒng)進(jìn)行編碼、存儲、控制。DVR3.0系統(tǒng)與傳統(tǒng)DVR設(shè)備相比，有如下幾個技術(shù)特點。

    在監(jiān)舍、車間、辦公區(qū)區(qū)域前端采用700線路模擬攝像機，后端采用DVR3.0系統(tǒng)進(jìn)行編碼、存儲、控制。相比較傳統(tǒng)DVR2.0為星型架構(gòu)，后端業(yè)務(wù)的開展，實時監(jiān)控、錄像調(diào)取依賴軟件平臺與服務(wù)器，一旦服務(wù)器和平臺出問題，則導(dǎo)致系統(tǒng)無法使用。

    本方案中DVR3.0不是單臺設(shè)備而是設(shè)備族，將軟件平臺的相關(guān)業(yè)務(wù)組件通過嵌入式平臺植入設(shè)備中，使原有設(shè)備從單點網(wǎng)絡(luò)設(shè)備升級為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點設(shè)備，從而實現(xiàn)分布式自主管理自完備系統(tǒng)，DVR3.0是一個嵌入式系統(tǒng)平臺解決方案。

    傳統(tǒng)DVR2.0中一旦某臺NVR設(shè)備出現(xiàn)故障，即使前端IPCamera設(shè)備完好，業(yè)務(wù)也無法流轉(zhuǎn)。本方案中的DVR3.0設(shè)備，其中任一某臺NVR設(shè)備的故障，可通過自動搜尋另外一臺完好的DVR設(shè)備，來實現(xiàn)IP攝像機業(yè)務(wù)流的分擔(dān)，提高服務(wù)的可靠性。

    傳統(tǒng)DVR2.0存儲方式較為單一，本地編碼本地存儲，無法實現(xiàn)錄像數(shù)據(jù)在設(shè)備與設(shè)備之間的異地備份。DVR3.0由于內(nèi)置強大的功能模塊，可以實現(xiàn)本地設(shè)備的編碼數(shù)據(jù)與異地存儲設(shè)備之間的備份功能，通過此功能可以設(shè)計出更多符合用戶需求的存儲方案。

    后端中心系統(tǒng)高度集成化

    在監(jiān)獄系統(tǒng)中，前端既有模數(shù)結(jié)合的技術(shù)系統(tǒng)，又有在周界、外場這類大范圍室外監(jiān)控場景中配置的HD-SDI、IP網(wǎng)絡(luò)高清攝像機。因此，后端的中心系統(tǒng)就必須具備非常強大的視頻融合、交換、應(yīng)用能力。

    本解決方案通過視頻綜合平臺系統(tǒng)通過參考ATCA架構(gòu)，模塊化的設(shè)計，來實現(xiàn)高清數(shù)字非壓縮信號、模擬信號、網(wǎng)絡(luò)信號后端的傳輸、顯示、控制、編碼和存儲。將大容量視音頻信號的接入、編碼、矩陣切換控制、視頻應(yīng)用等容納于一臺設(shè)備中，實現(xiàn)機房設(shè)備的精簡化和集成化。

    大路數(shù)高清非壓縮數(shù)據(jù)交換

    核心視頻交換設(shè)備采用高速交換總線，用于傳輸非壓縮的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，保證視頻的低延時和高質(zhì)量。通過內(nèi)置16個千兆光電復(fù)用端口，具備8GPS大容量交換能力，用于傳輸編碼后的視頻數(shù)據(jù)，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的存儲、預(yù)覽、回放等應(yīng)用。

    支持無損數(shù)字矩陣切換顯示控制

    視頻矩陣切換、顯示、級聯(lián)均支持非壓縮數(shù)字信號，非壓縮數(shù)字信號是未經(jīng)編碼壓縮的原始數(shù)據(jù)流，經(jīng)過矩陣切換、顯示、多級級聯(lián)后不會影響視頻圖像的質(zhì)量。因此，在圖像的質(zhì)量、系統(tǒng)穩(wěn)定性可靠性上相比模擬矩陣系統(tǒng)更具優(yōu)勢。

    高性能編解碼能力

    核心設(shè)備采用TI最新高性能編解碼芯片，對高清圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼運算，能實現(xiàn)對D1、720p、1080p、200萬高清圖像的25幀實時H.264視頻編碼。

    大路數(shù)高清編碼視頻數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)交換

    核心設(shè)備采用性能強大的64位四核處理器，能夠支持大路數(shù)的編碼視頻的網(wǎng)絡(luò)交換應(yīng)用。單機無需額外配置服務(wù)器，即可實現(xiàn)高清視頻碼流的轉(zhuǎn)發(fā)與存儲應(yīng)用。

    配置靈活易擴(kuò)展

    核心設(shè)備采用插拔式模塊化、機架式設(shè)計，由主機箱(含交換背板)、主控板、冗余電源、級聯(lián)擴(kuò)展板、各類視音頻輸入輸出業(yè)務(wù)板等組成。用戶可根據(jù)功能需求對系統(tǒng)靈活配置。

    可通過功能模塊進(jìn)行擴(kuò)展，實現(xiàn)各種視頻接入的業(yè)務(wù)需求。支持多臺級聯(lián)擴(kuò)展，擴(kuò)展模式可光纖級聯(lián)板或網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。使用光纖級聯(lián)板將多臺中心平臺進(jìn)行連接，傳輸非壓縮視頻數(shù)據(jù)，保證視頻信號的低延時和高質(zhì)量。能充分滿足未來功能擴(kuò)展升級和系統(tǒng)改造的需要。

    系統(tǒng)高可靠性

    核心設(shè)備參考ATCA設(shè)計，具備電信級穩(wěn)定性和可靠性，關(guān)鍵模塊冗余設(shè)計。機箱上采用雙電源模塊接入，每個模塊都可保證系統(tǒng)的正常運行，保證系統(tǒng)運行的可靠性和穩(wěn)定性。

    結(jié)語

    在整個項目在設(shè)計過程中，通過與用戶的溝通，我們發(fā)現(xiàn)在監(jiān)所中各個區(qū)域的應(yīng)用場景、監(jiān)控目標(biāo)、應(yīng)用需求都有差異。根據(jù)這些差異，針對監(jiān)所不同區(qū)域的不同需求，我們分別配置不同特性的技術(shù)方案，去滿足用戶的實際需求，從而實現(xiàn)整體行之有效的系統(tǒng)解決方案。