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為了進一步加強監獄信息化建設，提升監獄信息化管理水平，西南某省某監獄計劃對監所原有視頻監控系統進行整體改造。該監獄早期建設有一套模擬監控系統，經過多年的使用，原來的系統越來越不穩定，頻繁出現的死機、錄像文件丟失等問題，使得正常的監控業務受到很大影響，同時，由于原有系統圖像清晰度只能達到D1畫質，無法實現高清，在應用上也已經不能滿足需求。而隨著監所所關押人員數量的增加，規模的不斷擴大，原先系統建設的點位已經無法覆蓋新擴建的監區，安全監管壓力與日俱增。綜上原因，本次建設計劃采用高清方案。

    需求分析

    整個監所劃分為5大區域：AB門區域、各監區監舍區域、生產車間勞動區域、辦公區域、周界與外場區域。這5大區域，根據不同功用，應用需求亦不同(如圖1)。

某監獄高清視頻監控應用案例分析

    AB門區域

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

    由于某監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出人員，只能手工查詢登記的進出人員數量及類別，工作效率極低，非常不利于監獄的整體管理。

    根據某監獄目前的管理現狀，本期建設將運用一些高科技的安全手段，如生物識別、網絡通訊、數字圖像等技術，配合監獄專用管理軟件及硬件設備，實現人防、物防、技防三重結合，建設現代化的高安全性數字化監獄管理系統。

    各監區監舍區域

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

    生產車間勞動區域

    犯人在車間生產勞動時，一般邊上都有帶班干警在執勤。各個車間的犯人在生產勞動的過程中，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，需要通過監控系統對整個區域進行無死角的監控，杜絕安全隱患。

    辦公區域

    辦公區域是干警工作的場所，需要在辦公區域出入口、樓道口及幾個特殊場所安裝視頻監控系統，實現對辦公區域的防護部署。

    周界與外場區域

    周界監控又分為監所外墻監控子系統與監所內墻監控子系統，其中，外墻監控子系統需要周界值班室、總監控室、武警值班室三方共享圖像資源。外場監控子系統，主要是針對空曠地帶、放風區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行大范圍全方位的監控，確保監所監控人員能夠實時掌握監所室外環境的動態情況。 

技術方案

    通過與用戶多次的技術溝通交流，從監獄各不同區域的安全級別、建設需求特點、系統技術風險、系統建設效果、建設成本等各方面綜合分析，最終，確定了整體的技術方案框架，針對每個區域采用不同的技術實現方案：IP組網技術方案(IPCamera+NVR/IP-SAN方式);數模結合技術方案(模擬攝像機+DVR方式);HD-SDI高清數字非壓縮技術方案(HD-SDI攝像機+視頻綜合管理平臺，如圖2)。

某監獄高清視頻監控應用案例分析

    各區域技術方案概述

    AB門人行通道：200萬高清防暴攝像機與槍機，通過視頻專網實現高清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，另外進行同步的高清錄像，在后端總控中心集中存儲。

    監舍與生產車間：700線模擬攝像機配合DVR3.0，實現模擬高清解決方案，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控設防，編碼圖像通過M60系統在總控和各監區分控集中存儲。

    存儲方式設計

    AB門區域：AB門在監所總控中心采用IP-SAN集中存儲，保持時間長、數據安全性要求高。車輛牌照、圖片信息集中存儲3-6個月。

    周界與外場區域：HD-SDI高清攝像機根據選點情況分別接入監所總控中心與各監區分控中心，通過編碼后，采用IP-SAN集中存儲。

    監舍與生產車間：采用大華DVR3.0分布式存儲，重要錄像在各監區分控中心IP-SAN備錄。

    報警錄像存儲：本期建設的報警、門禁與視頻智能分析三大系統，通過與相對應的監控點位形成報警關聯。在觸發異常報警后，系統關聯到報警錄像，備錄報警觸發前10秒與后10秒的錄像數據。門禁、報警、智能分析系統，任何觸發的報警錄像都會在監所總控中心IP-SAN上集中存儲3-6個月。

    中心系統設計

    AB門值班室：通過網絡采用PC客戶端、解碼器實時監控與錄像調用。

    監舍與車間值班室：通過DVR3.0可實現本地顯示、調用網內任何一臺設備的實時圖像和錄像回放，無需再配置PC客戶端。

    監區分控中心：各個監區內的HD-SDI攝像機通過光纖接入各自所屬的分控中心平臺，可實現高清非壓縮數據的上墻顯示、控制、切換、實時監控，另外平臺系統可解碼視頻專網內所有IPCamera、DVR通道上墻顯示。

    監所總控中心：周界外墻的HD-SDI攝像機通過光纖接入總控中心平臺，各監區平臺通過光纖級聯與總控中心平臺實現雙向非壓縮高清數據的傳輸。總控中心可實現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內所有IPCamera、DVR通道上墻顯示，通過網絡可在PC客戶端上調用錄像。

技術亮點介紹

    網狀嵌入式平臺系統

    在監舍、車間、辦公區區域前端采用700線路模擬攝像機，后端采用DVR3.0系統進行編碼、存儲、控制。DVR3.0系統與傳統DVR設備相比，有如下幾個技術特點。

    在監舍、車間、辦公區區域前端采用700線路模擬攝像機，后端采用DVR3.0系統進行編碼、存儲、控制。相比較傳統DVR2.0為星型架構，后端業務的開展，實時監控、錄像調取依賴軟件平臺與服務器，一旦服務器和平臺出問題，則導致系統無法使用。

    本方案中DVR3.0不是單臺設備而是設備族，將軟件平臺的相關業務組件通過嵌入式平臺植入設備中，使原有設備從單點網絡設備升級為網絡節點設備，從而實現分布式自主管理自完備系統，DVR3.0是一個嵌入式系統平臺解決方案。

    傳統DVR2.0中一旦某臺NVR設備出現故障，即使前端IPCamera設備完好，業務也無法流轉。本方案中的DVR3.0設備，其中任一某臺NVR設備的故障，可通過自動搜尋另外一臺完好的DVR設備，來實現IP攝像機業務流的分擔，提高服務的可靠性。

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

    后端中心系統高度集成化

    在監獄系統中，前端既有模數結合的技術系統，又有在周界、外場這類大范圍室外監控場景中配置的HD-SDI、IP網絡高清攝像機。因此，后端的中心系統就必須具備非常強大的視頻融合、交換、應用能力。

    本解決方案通過視頻綜合平臺系統通過參考ATCA架構，模塊化的設計，來實現高清數字非壓縮信號、模擬信號、網絡信號后端的傳輸、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、視頻應用等容納于一臺設備中，實現機房設備的精簡化和集成化。

    大路數高清非壓縮數據交換

    核心視頻交換設備采用高速交換總線，用于傳輸非壓縮的數字視頻數據，保證視頻的低延時和高質量。通過內置16個千兆光電復用端口，具備8GPS大容量交換能力，用于傳輸編碼后的視頻數據，實現視頻數據的存儲、預覽、回放等應用。

    支持無損數字矩陣切換顯示控制

    視頻矩陣切換、顯示、級聯均支持非壓縮數字信號，非壓縮數字信號是未經編碼壓縮的原始數據流，經過矩陣切換、顯示、多級級聯后不會影響視頻圖像的質量。因此，在圖像的質量、系統穩定性可靠性上相比模擬矩陣系統更具優勢。

    高性能編解碼能力

    核心設備采用TI最新高性能編解碼芯片，對高清圖像數據進行編碼運算，能實現對D1、720p、1080p、200萬高清圖像的25幀實時H.264視頻編碼。

    大路數高清編碼視頻數據網絡交換

    核心設備采用性能強大的64位四核處理器，能夠支持大路數的編碼視頻的網絡交換應用。單機無需額外配置服務器，即可實現高清視頻碼流的轉發與存儲應用。

    配置靈活易擴展

    核心設備采用插拔式模塊化、機架式設計，由主機箱(含交換背板)、主控板、冗余電源、級聯擴展板、各類視音頻輸入輸出業務板等組成。用戶可根據功能需求對系統靈活配置。

    可通過功能模塊進行擴展，實現各種視頻接入的業務需求。支持多臺級聯擴展，擴展模式可光纖級聯板或網絡擴展。使用光纖級聯板將多臺中心平臺進行連接，傳輸非壓縮視頻數據，保證視頻信號的低延時和高質量。能充分滿足未來功能擴展升級和系統改造的需要。

    系統高可靠性

    核心設備參考ATCA設計，具備電信級穩定性和可靠性，關鍵模塊冗余設計。機箱上采用雙電源模塊接入，每個模塊都可保證系統的正常運行，保證系統運行的可靠性和穩定性。

    結語

    在整個項目在設計過程中，通過與用戶的溝通，我們發現在監所中各個區域的應用場景、監控目標、應用需求都有差異。根據這些差異，針對監所不同區域的不同需求，我們分別配置不同特性的技術方案，去滿足用戶的實際需求，從而實現整體行之有效的系統解決方案。