現(xiàn)代數(shù)字化校園建設(shè)已經(jīng)成為許多學(xué)校必不可少的建設(shè)項(xiàng)目之一，建筑校園網(wǎng)絡(luò)同時(shí)建立“數(shù)字校園”系統(tǒng)，一方面鋪設(shè)教學(xué)數(shù)字校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時(shí)依靠網(wǎng)絡(luò)迅速建立起一套專門針對(duì)學(xué)校的安防監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)于山東萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院而言,兩套系統(tǒng)在職能上有區(qū)分，在管理和使用上可以完全兼容，成功地在傳輸和中心平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一，既避免了投資的浪費(fèi)，也兼顧了管理的便利，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化工作方式?jīng)Q定了該系統(tǒng)可以產(chǎn)生很多基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用方案，全方位地為校園用戶解決問題。

　　業(yè)主需求

　　校園網(wǎng)建設(shè)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部全方位數(shù)據(jù)共享，應(yīng)用三層交換，提供全面的QoS 保障服務(wù)，使網(wǎng)絡(luò)安全可靠，從而實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控、教育管理、多媒體教學(xué)、圖書館管理自動(dòng)化，而且還要通過Internet 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)，提供可增值可管理的業(yè)務(wù)，要求數(shù)字傳輸平臺(tái)必須具備高性能、高安全性、高可靠性，可管理、可增值特性以及開放性、兼容性、可擴(kuò)展性。

　　網(wǎng)絡(luò)多出口：

　　A.多權(quán)限ISP;

　　B.多ISP 分別計(jì)費(fèi)的需求;

　　用戶管理：

　　A.使用方便，存在WEB 認(rèn)證;

　　B. 賬號(hào)和端口綁定;

　　C.實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的安全管理;

　　D.上網(wǎng)實(shí)時(shí)跟蹤實(shí)時(shí)追查;

　　E.用戶帶寬進(jìn)行控制

　　多種教學(xué)方式并行的需求：

　　A.多媒體教學(xué);

　　B.VOD點(diǎn)播業(yè)務(wù);

　　安全管理：

　　A.校園網(wǎng)絡(luò)安全;

　　B.提供上網(wǎng)日志;

　　C.多流量管理與控制;

　　校園安全監(jiān)控：

　　A. 獨(dú)立數(shù)字光纜;

　　B.7*24 小時(shí)不間斷的監(jiān)控和錄像.

　　圖1 項(xiàng)目整體效果圖[nextpage]

　　數(shù)字校園方案設(shè)計(jì)

　　網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)采用“統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施原則”，統(tǒng)一規(guī)則是指把網(wǎng)絡(luò)的可靠性、安全性、可管理性、冗余性等等全部考慮在內(nèi)。旨在建設(shè)一個(gè)“多功能合一”的數(shù)字化運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)(包括視頻、教務(wù)、資源教材、資產(chǎn)管理等等)。

　　在網(wǎng)絡(luò)整體規(guī)劃中， 采用高性能接口網(wǎng)關(guān)設(shè)備，設(shè)備具備日志記錄功能、流量管理功能、VPN 功能，以及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)性能;核心交換機(jī)作為整個(gè)業(yè)務(wù)網(wǎng)的核心設(shè)備要求性能高、具備高度可靠性、冗余以保證整個(gè)業(yè)務(wù)的不中斷，形成學(xué)?？煽康倪\(yùn)輸平臺(tái)作用;匯聚設(shè)備采用支持萬兆互連的交換機(jī)，整個(gè)核心運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)路由簡(jiǎn)單、方便擴(kuò)展并且可以起到負(fù)載均衡和鏈路備份的作用;接入設(shè)備充分考慮其多業(yè)務(wù)性(主要是指接網(wǎng)方的認(rèn)證，以前多數(shù)據(jù)混合的接入)、可管理性(主要是指設(shè)備的管理特性)要求設(shè)備支持組播、視頻等等的多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的全部功能。一期網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)具備設(shè)備高性能選擇，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃可以平滑升級(jí)到網(wǎng)絡(luò)整體規(guī)劃的要求和性能。

　　平安校園數(shù)字監(jiān)控方案設(shè)計(jì)

　　校園監(jiān)控系統(tǒng)采用全數(shù)字的組網(wǎng)架構(gòu)，目前設(shè)計(jì)為主流數(shù)字解決方案，前端攝像機(jī)采用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，中間傳輸設(shè)備采用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)，錄像存儲(chǔ)采用網(wǎng)絡(luò)的IP-SAN。只有通過良好的技防和人防結(jié)合，才能達(dá)到一個(gè)良好的監(jiān)控效果。針對(duì)以上多種問題, 山東萊蕪職業(yè)技術(shù)學(xué)院采用如下的一整套解決方案。

　　圖2 校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)

　　前端設(shè)備系統(tǒng)部分

　　前端采用二百萬高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī);支持移動(dòng)偵測(cè)功能;新校區(qū)，全新建設(shè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。學(xué)校門口、周界、停車場(chǎng)學(xué)校大門口人流復(fù)雜，而且校大門臨街建設(shè)，很容易出現(xiàn)交通事故，也有部分社會(huì)不良青年聚集學(xué)校門口滋事。為防止學(xué)生在上學(xué)、放學(xué)時(shí)發(fā)生意外情況，在學(xué)校大門口的內(nèi)、外部區(qū)域安裝網(wǎng)絡(luò)紅外高清高速球機(jī)對(duì)校門口區(qū)域進(jìn)行全方位監(jiān)控，對(duì)學(xué)校周界的一些較低圍墻區(qū)域進(jìn)行全部監(jiān)控，即對(duì)學(xué)校周界2 米高的地方進(jìn)行無縫覆蓋監(jiān)控，該網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)具備百萬像素高清畫質(zhì)，可將大門口范圍內(nèi)的人員、車輛活動(dòng)情況清晰的顯示到監(jiān)控中心，當(dāng)出現(xiàn)糾紛以及事故，可遠(yuǎn)程控制高速球機(jī)對(duì)局部區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，方便事后通過視頻錄像進(jìn)行取證。具有二百萬的高清畫質(zhì)的圖像不管鏡頭的拉遠(yuǎn)拉近，始終保持1600*1200 的百萬像素的畫質(zhì)。

　　教學(xué)樓出入口及主要通道走廊、圖書館、財(cái)務(wù)檔案室教學(xué)樓是學(xué)校人員較密集處，當(dāng)學(xué)生上課、下課時(shí)人流量較大，為防止學(xué)生在上、下課及午休時(shí)發(fā)生打鬧、擁擠等意外情況，在各樓宇出入口、主要通道和財(cái)務(wù)室以及檔案室為學(xué)校的重點(diǎn)區(qū)域，防止非法人員的侵入、偷盜安裝網(wǎng)絡(luò)紅外槍型高清一體攝像機(jī)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行全方位監(jiān)控，即使在夜間也可通過紅外燈實(shí)時(shí)監(jiān)控大樓出入口及主要通道走廊的監(jiān)控。可清晰顯示樓宇出入口、主要通道的視頻畫面，使相關(guān)負(fù)責(zé)人可以實(shí)時(shí)了解情況，并做出正確的指揮調(diào)度。

　　食堂、膳食制作場(chǎng)所和食品儲(chǔ)藏室

　　在午餐時(shí)間，食堂人流量非常大，為防止擁擠及打鬧事件影響他人，在食堂大廳及打飯口安裝網(wǎng)絡(luò)紅外高清半球攝像機(jī)，使相關(guān)負(fù)責(zé)人在出現(xiàn)類似情況時(shí)能迅速做出正確指揮。在膳食制作場(chǎng)所和食品儲(chǔ)藏室安裝網(wǎng)絡(luò)紅外半球攝像機(jī)，可對(duì)該區(qū)域進(jìn)行24 小時(shí)全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控，防止非法人員對(duì)食品進(jìn)行投毒;當(dāng)有可疑人員進(jìn)入時(shí)，可使安保人員及時(shí)發(fā)覺，并采取相應(yīng)的措施。室外體育活動(dòng)場(chǎng)所校園內(nèi)有較多室外體育活動(dòng)場(chǎng)所(包括足球場(chǎng)、籃球場(chǎng)、操場(chǎng))，體育運(yùn)動(dòng)比較多，人員活動(dòng)也較多，在各運(yùn)動(dòng)場(chǎng)周邊安裝網(wǎng)絡(luò)紅外一體高清高速球機(jī)。對(duì)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)進(jìn)行全景監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)糾紛以及事故，可遠(yuǎn)程控制球機(jī)對(duì)局部區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，事后通過存儲(chǔ)的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行取證調(diào)查。[nextpage]

　　網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)計(jì)

　　傳輸部分，采用獨(dú)立監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，千兆主干，百兆接入;設(shè)備采用光纖部署的局域網(wǎng)形式傳輸。前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，采集到的視頻信號(hào)通過數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳送到網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備。

　　院區(qū)監(jiān)控設(shè)計(jì)分四部分，第一部分校區(qū)周界，視頻圖像采用光纖進(jìn)行傳輸;第二部分，學(xué)校大門及各樓主要出口，視頻圖像采用光纖進(jìn)行傳輸;第三部分，位于學(xué)校內(nèi)各停廠分布點(diǎn)及重要運(yùn)動(dòng)廠所(如體育場(chǎng)等)，采用超五類雙絞線及光纖混合傳輸;第四部;主要集中在樓內(nèi)，對(duì)樓內(nèi)主要梯口及財(cái)物室進(jìn)行集中監(jiān)控。

　　前端傳輸帶寬標(biāo)準(zhǔn)則為每路攝像機(jī)帶寬設(shè)置為3M 碼流，(建議按照設(shè)定帶寬流量為首要傳輸碼流)，則前端只需要百兆接入即可，因此周圍不超過百米的，一臺(tái)百兆交換機(jī)即可。而后端集中匯聚網(wǎng)絡(luò)帶寬是匯聚前端網(wǎng)絡(luò)而組成，則90 路攝像機(jī)，就需要90*3=270M 碼流，因此需要一臺(tái)千兆交換機(jī)即可。組網(wǎng)設(shè)計(jì)：在網(wǎng)絡(luò)核心層，部署一臺(tái)千兆核心交換機(jī)，作為局域網(wǎng)用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。在網(wǎng)絡(luò)匯聚層，由于監(jiān)控的重要作用以及監(jiān)控中心需要的高質(zhì)量數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸，所以部署一臺(tái)匯聚交換機(jī)，所有接入交換機(jī)通過光纜匯聚到此匯聚交換機(jī)后，經(jīng)由室外光纜連接到核心交換機(jī)上。視頻通過VLAN 的劃分隔離，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)互連并保證監(jiān)控視頻流的Qos 及帶寬速率不受數(shù)據(jù)流的影響。

　　圖3 網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)

　　網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)

　　學(xué)校監(jiān)控系統(tǒng)需大量的視頻資料錄像數(shù)據(jù)，同時(shí)也是系統(tǒng)的視音頻資料存儲(chǔ)管理中心，存儲(chǔ)管理系統(tǒng)要求提供集中大量存儲(chǔ)功能，支持不同壓縮格式(MJPEG, MPEG4,H.264) 影像信息的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)，并提供方便的檢索、查詢方式、支持根據(jù)日期、時(shí)間、報(bào)警信息、位移偵測(cè)報(bào)警查詢相關(guān)歷史記錄，并可根據(jù)時(shí)間、地點(diǎn)和報(bào)警類型等信息檢索并回放影像。通常情況下，需要調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)和存儲(chǔ)機(jī)制，以最佳的碼流進(jìn)行錄像，因此建議根據(jù)折中的圖像碼流3M,設(shè)置的分辨率為720P，根據(jù)所占用的磁盤空間來計(jì)算，一天24小時(shí)錄制一路視頻圖像占用磁盤空間為：?jiǎn)温罚?M*1024Kbps/8*1 路*1 天*24 小時(shí)*3600秒/1024Kbps/1024Kbps=31G ;90 路1 天為2790G，錄制30 天則需要83700G=85T。通過對(duì)前述存儲(chǔ)設(shè)備選擇的建議分析，選擇IP-SAN 磁盤陣列作為此次視頻監(jiān)控系統(tǒng)中心存儲(chǔ)設(shè)備。

　　圖4 監(jiān)控中心設(shè)計(jì)

　　由于采用了先進(jìn)的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)iSCSI 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，因此該存儲(chǔ)系統(tǒng)具有更高的性能和存儲(chǔ)容量。監(jiān)控中心以及視頻監(jiān)控電視墻設(shè)計(jì)方案監(jiān)控中心機(jī)房是學(xué)校集中網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的關(guān)鍵區(qū)域，前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)在各樓宇匯聚后，經(jīng)光纖將視頻數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)校園的全面監(jiān)控。監(jiān)控中心與學(xué)校中心機(jī)房通過光纖連接，使學(xué)校內(nèi)任意授權(quán)用戶可實(shí)時(shí)監(jiān)看校園內(nèi)任意一路視頻畫面。為保證視頻數(shù)據(jù)的安全，監(jiān)控中心只做本地實(shí)時(shí)視頻瀏覽，將所有視頻數(shù)據(jù)全部存儲(chǔ)在學(xué)校中心機(jī)房?jī)?nèi)，即使監(jiān)控中心受到破壞，歷史視頻數(shù)據(jù)依然完好無損。數(shù)字電視墻構(gòu)建主要由客戶端服務(wù)器和數(shù)字帶數(shù)字接口(VGA/DVI/HDMI) 的顯示器/液晶電視機(jī)構(gòu)成。顯示屏幕上可以輪流顯示用戶定制的畫面，由軟件控制對(duì)畫面進(jìn)行輪流切換，由此實(shí)現(xiàn)在少量顯示器上對(duì)多畫面監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行巡視。在電視墻設(shè)計(jì)中，根據(jù)客戶端相對(duì)應(yīng)的顯示器而設(shè)計(jì)，在此系統(tǒng)中，設(shè)置了4 臺(tái)客戶端服務(wù)器，分別接8個(gè)顯示器，服務(wù)器帶有雙顯卡輸出，則在不同的8 個(gè)屏幕上顯示不同的畫面，而在電視墻運(yùn)用中，如何巡視和切換都可以由用戶自己進(jìn)行訂制，軟件的親和度與適應(yīng)性都非常出色，用戶可以決定任意畫面靜止或循環(huán)顯示，也可以讓畫面在輪流指定的監(jiān)控點(diǎn)間切換。[nextpage]

　　系統(tǒng)平臺(tái)軟件系統(tǒng)

　　系統(tǒng)平臺(tái)軟件是為了適應(yīng)該學(xué)校的分布式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)而開發(fā)的多級(jí)監(jiān)控管理軟件。它提供多目錄、多級(jí)架構(gòu)做到了每個(gè)子系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)，上一級(jí)目錄或網(wǎng)絡(luò)故障不影響其他子系統(tǒng)的正常運(yùn)行，同時(shí)充分考慮了網(wǎng)關(guān)備份、錄像服務(wù)器備份、目錄服務(wù)器的備份功能。

　　圖5 平臺(tái)多級(jí)架構(gòu)設(shè)計(jì)

　　平臺(tái)系統(tǒng)重要功能

　　管理服務(wù)是系統(tǒng)的控制中心，保障系統(tǒng)中所有設(shè)備、各種資源安全有效地運(yùn)行與共享，包括應(yīng)用管理、設(shè)備管理、服務(wù)器間連接與切換、用戶管理、日志管理、心跳管理、客戶端在線管理等。至于不同部門管理者，只需要監(jiān)控中心領(lǐng)導(dǎo)建設(shè)不同的賬號(hào)，則可以根據(jù)自己的賬號(hào)進(jìn)行登陸瀏覽和查詢錄像資料。系統(tǒng)支持多目錄、多中心服務(wù)，輕松實(shí)現(xiàn)海量設(shè)備的管理，支持多中心數(shù)據(jù)同步和互備份，保障了數(shù)據(jù)的完整性。響應(yīng)的實(shí)時(shí)性和系統(tǒng)的強(qiáng)壯性，避免了信息孤立和垃圾信息的產(chǎn)生。

　　系統(tǒng)提供的分布式多轉(zhuǎn)發(fā)中心架構(gòu)，最大限度的分?jǐn)偩W(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，避免網(wǎng)絡(luò)瓶頸和擁塞。配合中繼(Relay)轉(zhuǎn)發(fā)模式，支持應(yīng)用層路由優(yōu)化，限制無效網(wǎng)絡(luò)流量的產(chǎn)生。

　　平臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)架

　　多服務(wù)器多分發(fā)架構(gòu)：在大型項(xiàng)目部署中，系統(tǒng)提供多級(jí)架構(gòu)，并提供多服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā);有效分擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器負(fù)擔(dān)，且提高轉(zhuǎn)發(fā)效率;不因多級(jí)架構(gòu)中某臺(tái)服務(wù)器宕機(jī)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰;為大型項(xiàng)目提供了多種訪問前端視頻的途徑;

　　便捷的配置管理：系統(tǒng)管理員通過對(duì)系統(tǒng)的管理模塊進(jìn)行設(shè)備參數(shù)、錄像計(jì)劃等配置，系統(tǒng)會(huì)通過全局一致性，快速將配置信息分發(fā)個(gè)客戶端;

　　在有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬下，系統(tǒng)基于用戶權(quán)限的分配機(jī)制，為不同的用戶提供不同的瀏覽權(quán)限;同時(shí)，在視頻流轉(zhuǎn)發(fā)的過程中，為高權(quán)限用戶提供保障性的帶寬;

　　智能檢索：在整個(gè)系統(tǒng)中，錄像檢索應(yīng)利用技術(shù)手段有效縮短從海量錄像資料中檢索目標(biāo)錄像的時(shí)間，如錄像書簽功能;錄像回放系統(tǒng)應(yīng)提供多路視頻的同步回放，有利于系統(tǒng)分析突發(fā)事件;報(bào)警監(jiān)控中心控制系統(tǒng)利用排隊(duì)機(jī)制使接警人員高效、有序地處理每條報(bào)警信息;防止報(bào)警信息漏處理。