現(xiàn)代數(shù)字化校園建設已經(jīng)成為許多學校必不可少的建設項目之一，建筑校園網(wǎng)絡同時建立“數(shù)字校園”系統(tǒng)，一方面鋪設教學數(shù)字校園網(wǎng)絡系統(tǒng)，同時依靠網(wǎng)絡迅速建立起一套專門針對學校的安防監(jiān)控系統(tǒng)。對于山東萊蕪職業(yè)技術學院而言,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上實現(xiàn)統(tǒng)一，既避免了投資的浪費，也兼顧了管理的便利，系統(tǒng)的網(wǎng)絡化工作方式?jīng)Q定了該系統(tǒng)可以產(chǎn)生很多基于網(wǎng)絡的應用方案，全方位地為校園用戶解決問題。

　　業(yè)主需求

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

　　網(wǎng)絡多出口：

　　A.多權限ISP;

　　B.多ISP 分別計費的需求;

　　用戶管理：

　　A.使用方便，存在WEB 認證;

　　B. 賬號和端口綁定;

　　C.實現(xiàn)全網(wǎng)的安全管理;

　　D.上網(wǎng)實時跟蹤實時追查;

　　E.用戶帶寬進行控制

　　多種教學方式并行的需求：

　　A.多媒體教學;

　　B.VOD點播業(yè)務;

　　安全管理：

　　A.校園網(wǎng)絡安全;

　　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. 獨立數(shù)字光纜;

　　B.7*24 小時不間斷的監(jiān)控和錄像.

　　圖1 項目整體效果圖[nextpage]

　　數(shù)字校園方案設計

　　網(wǎng)絡平臺建設采用“統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施原則”，統(tǒng)一規(guī)則是指把網(wǎng)絡的可靠性、安全性、可管理性、冗余性等等全部考慮在內(nèi)。旨在建設一個“多功能合一”的數(shù)字化運轉(zhuǎn)平臺(包括視頻、教務、資源教材、資產(chǎn)管理等等)。

　　在網(wǎng)絡整體規(guī)劃中， 采用高性能接口網(wǎng)關設備，設備具備日志記錄功能、流量管理功能、VPN 功能，以及強大的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)性能;核心交換機作為整個業(yè)務網(wǎng)的核心設備要求性能高、具備高度可靠性、冗余以保證整個業(yè)務的不中斷，形成學校可靠的運輸平臺作用;匯聚設備采用支持萬兆互連的交換機，整個核心運營網(wǎng)絡，設計動態(tài)路由簡單、方便擴展并且可以起到負載均衡和鏈路備份的作用;接入設備充分考慮其多業(yè)務性(主要是指接網(wǎng)方的認證，以前多數(shù)據(jù)混合的接入)、可管理性(主要是指設備的管理特性)要求設備支持組播、視頻等等的多業(yè)務網(wǎng)絡的全部功能。一期網(wǎng)絡設計具備設備高性能選擇，整個網(wǎng)絡規(guī)劃可以平滑升級到網(wǎng)絡整體規(guī)劃的要求和性能。

　　平安校園數(shù)字監(jiān)控方案設計

　　校園監(jiān)控系統(tǒng)采用全數(shù)字的組網(wǎng)架構(gòu)，目前設計為主流數(shù)字解決方案，前端攝像機采用數(shù)字網(wǎng)絡攝像機，中間傳輸設備采用網(wǎng)絡交換機，錄像存儲采用網(wǎng)絡的IP-SAN。只有通過良好的技防和人防結(jié)合，才能達到一個良好的監(jiān)控效果。針對以上多種問題, 山東萊蕪職業(yè)技術學院采用如下的一整套解決方案。

　　圖2 校園網(wǎng)絡平臺建設

　　前端設備系統(tǒng)部分

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

　　教學樓出入口及主要通道走廊、圖書館、財務檔案室教學樓是學校人員較密集處，當學生上課、下課時人流量較大，為防止學生在上、下課及午休時發(fā)生打鬧、擁擠等意外情況，在各樓宇出入口、主要通道和財務室以及檔案室為學校的重點區(qū)域，防止非法人員的侵入、偷盜安裝網(wǎng)絡紅外槍型高清一體攝像機對該區(qū)域進行全方位監(jiān)控，即使在夜間也可通過紅外燈實時監(jiān)控大樓出入口及主要通道走廊的監(jiān)控?？汕逦@示樓宇出入口、主要通道的視頻畫面，使相關負責人可以實時了解情況，并做出正確的指揮調(diào)度。

　　食堂、膳食制作場所和食品儲藏室

　　在午餐時間，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)絡紅外高清半球攝像機，使相關負責人在出現(xiàn)類似情況時能迅速做出正確指揮。在膳食制作場所和食品儲藏室安裝網(wǎng)絡紅外半球攝像機，可對該區(qū)域進行24 小時全天候?qū)崟r監(jiān)控，防止非法人員對食品進行投毒;當有可疑人員進入時，可使安保人員及時發(fā)覺，并采取相應的措施。室外體育活動場所校園內(nèi)有較多室外體育活動場所(包括足球場、籃球場、操場)，體育運動比較多，人員活動也較多，在各運動場周邊安裝網(wǎng)絡紅外一體高清高速球機。對運動場進行全景監(jiān)控，當出現(xiàn)糾紛以及事故，可遠程控制球機對局部區(qū)域進行重點監(jiān)控，事后通過存儲的視頻數(shù)據(jù)進行取證調(diào)查。[nextpage]

　　網(wǎng)絡傳輸設計

　　傳輸部分，采用獨立監(jiān)控網(wǎng)絡，千兆主干，百兆接入;設備采用光纖部署的局域網(wǎng)形式傳輸。前端網(wǎng)絡攝像機，采集到的視頻信號通過數(shù)字網(wǎng)絡系統(tǒng)傳送到網(wǎng)絡存儲設備。

　　院區(qū)監(jiān)控設計分四部分，第一部分校區(qū)周界，視頻圖像采用光纖進行傳輸;第二部分，學校大門及各樓主要出口，視頻圖像采用光纖進行傳輸;第三部分，位于學校內(nèi)各停廠分布點及重要運動廠所(如體育場等)，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)，對樓內(nèi)主要梯口及財物室進行集中監(jiān)控。

　　前端傳輸帶寬標準則為每路攝像機帶寬設置為3M 碼流，(建議按照設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，一臺百兆交換機即可。而后端集中匯聚網(wǎng)絡帶寬是匯聚前端網(wǎng)絡而組成，則90 路攝像機，就需要90*3=270M 碼流，因此需要一臺千兆交換機即可。組網(wǎng)設計：在網(wǎng)絡核心層，部署一臺千兆核心交換機，作為局域網(wǎng)用戶訪問互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關設備。在網(wǎng)絡匯聚層，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)絡傳輸，所以部署一臺匯聚交換機，所有接入交換機通過光纜匯聚到此匯聚交換機后，經(jīng)由室外光纜連接到核心交換機上。視頻通過VLAN 的劃分隔離，實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡互連并保證監(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)絡存儲系統(tǒng)

　　網(wǎng)絡存儲系統(tǒng)

　　學校監(jiān)控系統(tǒng)需大量的視頻資料錄像數(shù)據(jù)，同時也是系統(tǒng)的視音頻資料存儲管理中心，存儲管理系統(tǒng)要求提供集中大量存儲功能，支持不同壓縮格式(MJPEG, MPEG4,H.264) 影像信息的網(wǎng)絡存儲，并提供方便的檢索、查詢方式、支持根據(jù)日期、時間、報警信息、位移偵測報警查詢相關歷史記錄，并可根據(jù)時間、地點和報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)絡攝像機和存儲機制，以最佳的碼流進行錄像，因此建議根據(jù)折中的圖像碼流3M,設置的分辨率為720P，根據(jù)所占用的磁盤空間來計算，一天24小時錄制一路視頻圖像占用磁盤空間為：單路：3M*1024Kbps/8*1 路*1 天*24 小時*3600秒/1024Kbps/1024Kbps=31G ;90 路1 天為2790G，錄制30 天則需要83700G=85T。通過對前述存儲設備選擇的建議分析，選擇IP-SAN 磁盤陣列作為此次視頻監(jiān)控系統(tǒng)中心存儲設備。

　　圖4 監(jiān)控中心設計

　　由于采用了先進的存儲網(wǎng)絡iSCSI 網(wǎng)絡協(xié)議，因此該存儲系統(tǒng)具有更高的性能和存儲容量。監(jiān)控中心以及視頻監(jiān)控電視墻設計方案監(jiān)控中心機房是學校集中網(wǎng)絡設備的關鍵區(qū)域，前端網(wǎng)絡攝像機在各樓宇匯聚后，經(jīng)光纖將視頻數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控中心，實現(xiàn)對整個校園的全面監(jiān)控。監(jiān)控中心與學校中心機房通過光纖連接，使學校內(nèi)任意授權用戶可實時監(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)控中心只做本地實時視頻瀏覽，將所有視頻數(shù)據(jù)全部存儲在學校中心機房內(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器和數(shù)字帶數(shù)字接口(VGA/DVI/HDMI) 的顯示器/液晶電視機構(gòu)成。顯示屏幕上可以輪流顯示用戶定制的畫面，由軟件控制對畫面進行輪流切換，由此實現(xiàn)在少量顯示器上對多畫面監(jiān)控點進行巡視。在電視墻設計中，根據(jù)客戶端相對應的顯示器而設計，在此系統(tǒng)中，設置了4 臺客戶端服務器，分別接8個顯示器，服務器帶有雙顯卡輸出，則在不同的8 個屏幕上顯示不同的畫面，而在電視墻運用中，如何巡視和切換都可以由用戶自己進行訂制，軟件的親和度與適應性都非常出色，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)控點間切換。[nextpage]

　　系統(tǒng)平臺軟件系統(tǒng)

　　系統(tǒng)平臺軟件是為了適應該學校的分布式網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)而開發(fā)的多級監(jiān)控管理軟件。它提供多目錄、多級架構(gòu)做到了每個子系統(tǒng)是一個獨立的監(jiān)控系統(tǒng)，上一級目錄或網(wǎng)絡故障不影響其他子系統(tǒng)的正常運行，同時充分考慮了網(wǎng)關備份、錄像服務器備份、目錄服務器的備份功能。

　　圖5 平臺多級架構(gòu)設計

　　平臺系統(tǒng)重要功能

　　管理服務是系統(tǒng)的控制中心，保障系統(tǒng)中所有設備、各種資源安全有效地運行與共享，包括應用管理、設備管理、服務器間連接與切換、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)控中心領導建設不同的賬號，則可以根據(jù)自己的賬號進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，輕松實現(xiàn)海量設備的管理，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。響應的實時性和系統(tǒng)的強壯性，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)，最大限度的分攤網(wǎng)絡負擔，避免網(wǎng)絡瓶頸和擁塞。配合中繼(Relay)轉(zhuǎn)發(fā)模式，支持應用層路由優(yōu)化，限制無效網(wǎng)絡流量的產(chǎn)生。

　　平臺系統(tǒng)構(gòu)架

　　多服務器多分發(fā)架構(gòu)：在大型項目部署中，系統(tǒng)提供多級架構(gòu)，并提供多服務器轉(zhuǎn)發(fā);有效分擔轉(zhuǎn)發(fā)服務器負擔，且提高轉(zhuǎn)發(fā)效率;不因多級架構(gòu)中某臺服務器宕機導致整個系統(tǒng)崩潰;為大型項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)管理員通過對系統(tǒng)的管理模塊進行設備參數(shù)、錄像計劃等配置，系統(tǒng)會通過全局一致性，快速將配置信息分發(fā)個客戶端;

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

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