監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)需求

　　到目前為止，很多監(jiān)獄的視頻監(jiān)控系統(tǒng)還是停留在比較落后的水平，采用模數(shù)結(jié)合的系統(tǒng)，圖像分辨率也較低，采用CIF或2CIF。但隨著高清技術(shù)在監(jiān)控領(lǐng)域的成熟，很多新建或改造監(jiān)獄已經(jīng)實現(xiàn)D1分辨率的覆蓋，并且在部分監(jiān)控點位也在逐步嘗試采用數(shù)字化高清(720P、1080P分辨率)監(jiān)控。

　　同時，一些新建或改造監(jiān)獄對攝像機(jī)覆蓋率提出了更高的期望，要求能夠?qū)崿F(xiàn)全面覆蓋，不允許出現(xiàn)監(jiān)控死角。這導(dǎo)致監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模出現(xiàn)了爆發(fā)式的擴(kuò)張，一個監(jiān)獄的監(jiān)控點達(dá)到了幾千路，如何用好這幾千路圖像就成為了出現(xiàn)的新問題。

　　規(guī)模如此大的一個監(jiān)控系統(tǒng)，就系統(tǒng)本身而言是否穩(wěn)定可靠，擴(kuò)容是否方便，錄像調(diào)閱是否方便，錄像存儲是否安全是在方案設(shè)計階段不得不考慮的問題。

　　另外，很多安防監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，往往是周界防護(hù)系統(tǒng)、主/被動報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、對講系統(tǒng)等安防子系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)、智能圖像分析系統(tǒng)等監(jiān)控子系統(tǒng)的簡單堆砌，靠最原始的人工分析將安防系統(tǒng)上報的安全事件/突發(fā)事件與監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場畫面聯(lián)系起來，監(jiān)控人員的勞動強(qiáng)度大，工作效率低。而一個優(yōu)秀的安防體系，雖然由若干相對獨立的子系統(tǒng)構(gòu)成，但是絕不應(yīng)該是各個子系統(tǒng)之間的簡單疊加，而應(yīng)該在整合在安防系統(tǒng)的統(tǒng)一架構(gòu)下，互相融合，互相聯(lián)動，成為一個整體的有機(jī)組成部分。這樣，才能對安全事件立即反應(yīng)，迅速處置，把安防系統(tǒng)的作用由事后取證向事中遏止和事前預(yù)防發(fā)展。

　　監(jiān)獄中安防設(shè)施和視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，不同于普通大型園區(qū)的安防監(jiān)控建設(shè)，除了普通安全防范之外，還有對罪犯的監(jiān)督管理、教育改造以及對干警工作監(jiān)督等多重目的。因此，監(jiān)獄安防監(jiān)控系統(tǒng)，不僅要在安防監(jiān)控層面上實現(xiàn)各個子系統(tǒng)之間的聯(lián)動配合;而且也要在業(yè)務(wù)管理層面上與生產(chǎn)管理、應(yīng)急指揮、所政管理、司法業(yè)務(wù)等密切相關(guān)。實現(xiàn)技防管理與上層應(yīng)用業(yè)務(wù)的緊密配合，已經(jīng)成為今后司法監(jiān)獄安防監(jiān)控建設(shè)的發(fā)展方向。

　　全交換方案的系統(tǒng)架構(gòu)

　　目前監(jiān)控系統(tǒng)可選擇的架構(gòu)主要有三種：模數(shù)結(jié)合的系統(tǒng)、IP流媒體架構(gòu)的系統(tǒng)、IP全交換監(jiān)控系統(tǒng)。模數(shù)結(jié)合的監(jiān)控系統(tǒng)由于聯(lián)網(wǎng)困難、擴(kuò)容復(fù)雜、安防聯(lián)動較難等問題，在新建或改造監(jiān)獄中基本不再考慮。IP流媒體架構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)，實況轉(zhuǎn)發(fā)和錄像存儲需要使用大量的服務(wù)器，由于服務(wù)器的性能瓶頸以及可靠性問題，在監(jiān)獄行業(yè)的應(yīng)用也不具備優(yōu)勢。很多監(jiān)獄最終還是考慮了IP全交換視頻監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)拓?fù)鋱D1所示。

　　整個系統(tǒng)以IP網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，IP監(jiān)控系統(tǒng)為平臺來管理整個監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)視頻業(yè)務(wù)流與控制信令流相分離，監(jiān)控平臺只處理控制信令不進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。在這樣的數(shù)據(jù)處理機(jī)制下，監(jiān)控平臺的處理壓力被降到最小，也加強(qiáng)了監(jiān)控平臺的管理能力，可實現(xiàn)三臺服務(wù)器管理5000路圖像的管理能力。

　　全交換方案的詳細(xì)設(shè)計

　　監(jiān)獄監(jiān)控管理系統(tǒng)采用“二級中心”的模式構(gòu)建，即在指揮中心設(shè)置一級中心，作為全監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總控制中心;在各值班室設(shè)置二級監(jiān)控指揮中心，分別按各自的職責(zé)、權(quán)限、管轄區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)管理操作。

　　監(jiān)控核心平臺設(shè)計

　　在監(jiān)獄監(jiān)控指揮中心，部署監(jiān)控管理服務(wù)器、IPSAN網(wǎng)絡(luò)錄像設(shè)備，配置相應(yīng)的管理客戶端和解碼設(shè)備，作為視頻監(jiān)控系統(tǒng)核心，實現(xiàn)監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)音視頻資源的調(diào)度。

　　全交換架構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)的核心平臺由三臺服務(wù)器構(gòu)成，在這樣的架構(gòu)之下管理平臺只進(jìn)行系統(tǒng)的管理不參與視頻數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)過程，圖像的轉(zhuǎn)發(fā)全部由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的分發(fā)來完成，系統(tǒng)實現(xiàn)了業(yè)務(wù)流和控制信令流的分離。采用全交換架構(gòu)設(shè)計，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，將傳統(tǒng)流媒體方案的性能處理瓶頸問題進(jìn)行了徹底的解決。

　　在監(jiān)獄監(jiān)控中心往往會發(fā)生服務(wù)器故障、掉電等意外情況，一旦發(fā)生此類情況對傳統(tǒng)流媒體監(jiān)控系統(tǒng)將會是一個致命的問題，直接將導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓并且無法進(jìn)行錄像的存儲，所以在流媒體方案中常常會采用雙機(jī)熱備或者集群等技術(shù)來降低故障風(fēng)險，但不管采用哪種方法都無法從根本上規(guī)避該類問題而且還會增加服務(wù)器的投入。全交換方案中基于先進(jìn)的系統(tǒng)架構(gòu)實現(xiàn)端到端的存儲和上墻顯示，圖像無需服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)，此時如果服務(wù)器故障并不會影響圖像的存儲和實時圖像的上墻觀看，從根本上規(guī)避了系統(tǒng)性能瓶頸的問題。

　　存儲系統(tǒng)設(shè)計

　　在全交換方案中采用端到端的直接存儲技術(shù)，即采集的圖像經(jīng)過前端設(shè)備編碼后形成數(shù)據(jù)塊，此數(shù)據(jù)塊通過網(wǎng)絡(luò)直接傳輸至存儲設(shè)備而不需要平臺服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)，即實現(xiàn)了裸數(shù)據(jù)塊的直存。

　　不同于傳統(tǒng)的文件存儲系統(tǒng)，數(shù)據(jù)塊存儲使得圖像存儲和調(diào)閱更加可靠、高效。文件存儲由于文件打包需要一定的時間而無法實現(xiàn)圖像的秒級回放，數(shù)據(jù)塊存儲則不存在該限制，可以實現(xiàn)任何前一秒的圖像的回放，在監(jiān)獄實戰(zhàn)應(yīng)用時可以更加快速地回放出當(dāng)前事故發(fā)生前幾秒的錄像而有效防止惡性事件的發(fā)生。

　　同時，文件存儲會產(chǎn)生文件碎片導(dǎo)致有效存儲空間減少，而數(shù)據(jù)塊存儲由于不進(jìn)行文件打包就不會產(chǎn)生文件碎片，大大提高了存儲空間的利用率。

　　前端設(shè)備部署

　　前端常規(guī)部署有編碼器加模擬攝像機(jī)和IPC兩種方式，隨著整個監(jiān)控領(lǐng)域數(shù)字化的發(fā)展，IPC替代編碼器方式已經(jīng)逐漸成為趨勢(高密度標(biāo)清點位依舊以多路編碼器為主)，特別是高清監(jiān)控完全采用IPC來部署。

　　在監(jiān)獄內(nèi)目前還是以標(biāo)清監(jiān)控為主，醫(yī)院、食堂、教學(xué)樓等對圖像質(zhì)量要求一般的室內(nèi)監(jiān)控，可根據(jù)需求配置多路標(biāo)清編碼器或標(biāo)清IPC，而周界、道路等防護(hù)等級較高的區(qū)域則部署高清IPC。

　　在監(jiān)舍內(nèi)部，通常的做法是部署兩個攝像機(jī)達(dá)到完全覆蓋監(jiān)舍的效果，但很多時候出于節(jié)省系統(tǒng)建設(shè)成本考慮，我們更希望一個攝像機(jī)就能夠覆蓋整個監(jiān)獄。普通監(jiān)舍使用的攝像機(jī)無法做到一個攝像機(jī)覆蓋整個監(jiān)舍，可通過部署一個帶廣角鏡頭的半球來實現(xiàn)對監(jiān)舍的覆蓋，取代傳統(tǒng)部署兩個半球的方案。

　　另外，禁閉室等重點看押區(qū)域，可部署內(nèi)嵌智能分析或行為分析功能的音視頻編碼器或IPC，在普通音視頻監(jiān)控的同時，可早期處理或預(yù)防惡性事件。

　　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備部署

　　監(jiān)獄內(nèi)部安防承載網(wǎng)往往會采用獨立建網(wǎng)，并且采用“核心—匯聚—接入”三層架構(gòu)。

　　在全交換監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)，為滿足一路圖像多個客戶端觀看，往往會使用組播功能進(jìn)行圖像的轉(zhuǎn)發(fā)來釋放服務(wù)器的轉(zhuǎn)發(fā)壓力。前端攝像機(jī)或編碼器支持可控組播功能，交換機(jī)開啟組播功能，即可完成圖像的組播轉(zhuǎn)發(fā)。

　　在監(jiān)獄道路和周界圍墻監(jiān)控點的鏈路部署較為困難，采用傳統(tǒng)部署方式光纖浪費較為嚴(yán)重，故引入EPON接入技術(shù)，單條光纖可串接眾多監(jiān)控點，取代傳統(tǒng)視頻光端機(jī)設(shè)備。在道路、周界多個IPC通過一根光纖采用EPON方式接入到中心交換機(jī)上，采用無源光器件，大大提高系統(tǒng)的整體可靠性。[nextpage]

　　全交換方案特點

　　IP全交換系統(tǒng)架構(gòu)

　　采用先進(jìn)的IP全交換架構(gòu)，將管理和業(yè)務(wù)承載的數(shù)據(jù)流分離，單臺服務(wù)器管理視頻資源最大化，同時確保在服務(wù)器故障時，原來進(jìn)行的圖像錄像、視頻觀看業(yè)務(wù)不中斷，為監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供了最可靠保障。

　　端到端的顯示和存儲

　　根據(jù)監(jiān)獄實際需求和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中對實時流和存儲流的需求差異，全交換方案在編碼器中采用了實時流和存儲流分別輸出的雙流設(shè)計，其中實時流支持單、組播，存儲流支持標(biāo)準(zhǔn)的單播流，編碼器到IP SAN盤陣間實現(xiàn)端到端連接，既滿足實時流低延時、大收斂比的訪問需求，又滿足了存儲流高可靠性、海量、分布式存儲的需求，避免了傳統(tǒng)方案媒體服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)存儲流的瓶頸問題，優(yōu)化了系統(tǒng)的整體并發(fā)處理性能。

　　極大地降低了擴(kuò)容成本

　　由于全交換方案業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流的分發(fā)不需要通過服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)來實現(xiàn)，三臺服務(wù)器可實現(xiàn)5000路以內(nèi)圖像的管理，在系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容時只需要增加前端設(shè)備和存儲即可，不需要增加后端服務(wù)器，大大降低了擴(kuò)容成本和設(shè)備維護(hù)工作量。

　　圖像壓縮方式優(yōu)化

　　采用最新的專業(yè)圖像壓縮技術(shù)，可提供720P和1080P高清晰圖像分辨率，支持MPEG2、MPEG4、H.264等多種編碼格式。其中H.264采用最高的HighProfile標(biāo)準(zhǔn)，可將720P壓縮至1-3M，1080P壓縮至3-6M，尤其是在高動態(tài)圖像監(jiān)控場合，可以為用戶提供廣播級的高清圖像質(zhì)量。

　　同時專網(wǎng)方案下通過組播優(yōu)化等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使得具備低于300毫秒的實時性能，滿足監(jiān)獄應(yīng)急指揮中對視頻監(jiān)控的要求。

　　存儲設(shè)備數(shù)據(jù)管理優(yōu)化

　　編碼器和IP攝像機(jī)均支持iSCSI協(xié)議，實現(xiàn)裸數(shù)據(jù)方式直接寫入盤陣。管理服務(wù)器可通過特殊技術(shù)手段在數(shù)據(jù)寫入過程中實時監(jiān)控數(shù)據(jù)寫入過程，可完成視頻數(shù)據(jù)實時刷新和存儲裝態(tài)實時監(jiān)控。采用端到端的直接寫入，使系統(tǒng)工作穩(wěn)定、可靠，特別是系統(tǒng)擴(kuò)展上，視頻編碼設(shè)備碼率變化后對系統(tǒng)壓力影響相當(dāng)小。

　　高效的數(shù)據(jù)檢索技術(shù)和數(shù)據(jù)管理，直接采用塊方式進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)的讀寫，避免了文件切分的瓶頸問題，同時克服了傳統(tǒng)監(jiān)控模式中文件存儲容易損壞文件和無法查詢最近圖像的弊端，大大縮短了圖像回放響應(yīng)時間，可實現(xiàn)歷史圖像信息的秒級回放，為緊急情況處置爭取了時間。保證寫入、查詢、讀取等各種操作的高效，同時具備最佳的系統(tǒng)穩(wěn)定性。

　　智能便利的管理維護(hù)

　　將IP網(wǎng)管及業(yè)務(wù)控制平臺的技術(shù)應(yīng)用至IP監(jiān)控系統(tǒng)，徹底改變傳統(tǒng)監(jiān)控只能依靠人工進(jìn)行系統(tǒng)管理和維護(hù)的局面，實現(xiàn)編解碼、存儲、網(wǎng)絡(luò)傳輸和業(yè)務(wù)軟件(服務(wù)器)四大平臺的統(tǒng)一管理。全網(wǎng)設(shè)備的統(tǒng)一拓?fù)湟晥D、拓?fù)渥詣影l(fā)現(xiàn)管理、全網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)管理、故障自動告警及定位管理和GIS地圖功能。

　　前端設(shè)備具有多種接入方式

　　具有Ethernet(以太網(wǎng))、SFP(光纖)、EPON(無源光網(wǎng)絡(luò))等多種接入方式。編碼器提供雙網(wǎng)口、SFP光纖接口和EPON無源光網(wǎng)絡(luò)接口，方便不同環(huán)境選擇組網(wǎng)方案。室外周界圍墻視頻監(jiān)控可采用EPON光纖組網(wǎng)，在提供高帶寬接入的同時還大大節(jié)約了光纖資源。

　　結(jié)語

　　在監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)注較多的往往是系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性和數(shù)據(jù)安全性，這兩者實質(zhì)上都是圍繞一個目的在進(jìn)行，即一旦出現(xiàn)突發(fā)事件能夠快速調(diào)閱監(jiān)控錄像，以作為指揮中心實施應(yīng)急指揮的重要決策依據(jù)，并且錄像不容易外泄即便泄露不法分子也不容易讀取數(shù)據(jù)。

　　全交換架構(gòu)系統(tǒng)可以很好的從根本上解決上述問題，是目前在監(jiān)獄安防系統(tǒng)建設(shè)中廣泛應(yīng)用的一種建設(shè)模式，而且隨著監(jiān)控規(guī)模的不斷擴(kuò)大和高清化的深入，全交換架構(gòu)模式的優(yōu)勢將越發(fā)明顯。