建筑和裝修行業(yè)視頻監(jiān)控解決方案
隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，安全生產(chǎn)的概念已經(jīng)深入人心，人們對安全生產(chǎn)的要求也越來越高。在事故多發(fā)的建筑行業(yè)，如何保證施工人員的人身安全，以及工地的建筑材料、設(shè)備等財(cái)產(chǎn)的保全是施工單位關(guān)心的頭等大事。
由于施工環(huán)境的限制，設(shè)備、材料的安全管理不完善及部分員工的自我防護(hù)意識的薄弱，為犯罪分子提供了可乘之機(jī)。為了建筑工地安全管理進(jìn)一步完善，將監(jiān)控技術(shù)引入施工現(xiàn)場，成了許多建筑單位的首選。由于監(jiān)控環(huán)境的特殊性，建筑工地布線困難，無線監(jiān)控以其自身的靈活性高，擴(kuò)展性強(qiáng)，維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)，被許多建筑工程公司廣泛采用。
建立無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)管理建筑工地，旨在通過3G傳輸技術(shù)和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，加強(qiáng)建筑工地施工現(xiàn)場安全防護(hù)管理，實(shí)時(shí)監(jiān)測施工現(xiàn)場安全生產(chǎn)措施的落實(shí)情況，對施工操作工作面上的各安全要素如塔吊、井字架、施工電梯、中小型施工機(jī)械、安全網(wǎng)、外腳手架、臨時(shí)用電線路架設(shè)、基坑防護(hù)、邊坡支護(hù)，以及施工人員安全帽配戴（識別率達(dá)90%以上）等實(shí)施有效監(jiān)控，隨時(shí)將上述各類信息提供給相關(guān)單位監(jiān)督管理，及時(shí)消除施工安全隱患。
文明施工措施是否落實(shí)到位，不僅影響作業(yè)環(huán)境，影響市容美觀，也間接直接涉及到施工現(xiàn)場和施工人員的安全問題。為此，無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)也有針對性地設(shè)置了工地文明施工的監(jiān)控要點(diǎn)，目的均在于落實(shí)安全工作。
一、總體方案概述
1.總體架構(gòu)圖
2.方案描述
眾所周知，建筑工地施工現(xiàn)場的基坑、邊坡支護(hù)安全，模板工程安全，“三寶”、“四口”防護(hù)，腳手架搭設(shè)安全以及文明施工等是安全生產(chǎn)的基本要求。但在相當(dāng)一些建筑工地中，有的施工單位片面追求高利潤，不顧設(shè)計(jì)規(guī)范要求，降低安全標(biāo)準(zhǔn)的問題時(shí)有發(fā)生，留下了安全隱患。為了確保建設(shè)工程的施工安全，傳統(tǒng)的監(jiān)督方法是依靠安全管理人員深入工地檢查，但由于人力有限，效率低下，已經(jīng)不能適應(yīng)近年來城市建設(shè)力度日益加大的新形勢。因此，加強(qiáng)建筑工地的安全監(jiān)管手段，提高安全生產(chǎn)監(jiān)管水平，已是擺在建設(shè)安全監(jiān)督部門面前的首要迫切任務(wù)。采用無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)屏幕實(shí)時(shí)監(jiān)管分布在全市各地的多個(gè)工地施工現(xiàn)場，既減輕了監(jiān)管人員的工作強(qiáng)度，又加強(qiáng)了建設(shè)行政主管部門以及監(jiān)管機(jī)構(gòu)的調(diào)控監(jiān)管力度，提高了工作效率。根據(jù)不同的施工階段，對建筑工地的施工現(xiàn)場現(xiàn)場實(shí)施有效監(jiān)控。
3.技術(shù)架構(gòu)
本方案的技術(shù)架構(gòu)如上圖。從上圖可以看出，本系統(tǒng)平臺(tái)是采用分布式軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)的。
主要子系統(tǒng)包括連接服務(wù)器、調(diào)度核心、媒體服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。連接服務(wù)器和連接盒共同作用，實(shí)現(xiàn)用戶、攝像頭終端登錄功能。此設(shè)計(jì)主要解決了大量并發(fā)訪問的問題。單個(gè)連接盒可以同時(shí)處理3000個(gè)并發(fā)用戶。系統(tǒng)可以配置多個(gè)連接服務(wù)器，單個(gè)連接服務(wù)器可以配多個(gè)連接盒。這樣使系統(tǒng)平臺(tái)能夠處理更大并發(fā)訪問量。媒體服務(wù)器的設(shè)計(jì)主要是解決媒體傳輸大流量的問題。媒體服務(wù)器是基于長連接打流量來設(shè)計(jì)的。結(jié)合連接服務(wù)器與連接盒的實(shí)現(xiàn)，使得整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)處理不同的業(yè)務(wù)請求時(shí)，會(huì)更加流暢，更加得心應(yīng)手。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫中間件的設(shè)計(jì)，使得整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)運(yùn)行效率更好，結(jié)構(gòu)更加清晰，更易于維護(hù)。后臺(tái)服務(wù)器的所有與數(shù)據(jù)庫的交互都是通過數(shù)據(jù)庫中間件來實(shí)現(xiàn)的。并且其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了緩存機(jī)制，使得常用數(shù)據(jù)的讀寫更快。
4.組網(wǎng)說明
中心部分的控制。監(jiān)控指揮中心是整個(gè)系統(tǒng)的控制、圖像顯示、圖像錄像中心，監(jiān)控中心能向指揮調(diào)度人員提供全面的、清晰的、可操作的、可錄制、可回放的現(xiàn)場實(shí)時(shí)圖像。本方案方便宜用。通過3G網(wǎng)絡(luò)來完成視頻的傳輸，從而實(shí)現(xiàn)工地的監(jiān)控。圖像是CIF/D1格式，支持雙碼流，CIF碼率在60-80KB/S，有效節(jié)省帶寬。
一部分工地前端監(jiān)控通過3G DVS+水滴型攝像機(jī)組成；一部分工地前端監(jiān)控通過3G 網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)直接組成。本方案根據(jù)客戶需求選用不同的監(jiān)控前端，防水防塵。用戶還可以通過智能手機(jī)/PC控制和瀏覽前端監(jiān)控設(shè)備。
5.方案特性
● 穩(wěn)定性：
整個(gè)后臺(tái)管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)架構(gòu)是參照電信運(yùn)營商級別的架構(gòu)來設(shè)計(jì)的。此架構(gòu)的穩(wěn)定性已經(jīng)在多年的電信服務(wù)中得到了驗(yàn)證。并且在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，采用了失敗保護(hù)機(jī)制，來保證每一次數(shù)據(jù)的傳輸?shù)耐暾浴?BR> ● 先進(jìn)性：
大容量、分布式媒體分發(fā)平臺(tái)。本方案采用了創(chuàng)新的分布式程序協(xié)同工作方式，支持多路并行分布式工作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確分發(fā)。同時(shí)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于互聯(lián)網(wǎng)的多機(jī)并行服務(wù)，可以根據(jù)用戶的物理位置和所在的網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)選擇離用戶最近（物理位置）和系統(tǒng)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器提供服務(wù)，保證用戶連接速度和使用體驗(yàn)最優(yōu)。
平臺(tái)與設(shè)備之間雙向?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)交互。不管終端設(shè)備是處于內(nèi)網(wǎng)還是公網(wǎng)，使用什么類型的IP地址（IPv4/IPv6）， 不管是通過多少重防火墻連接，只要可以訪問互聯(lián)網(wǎng)，就可以視頻分發(fā)和設(shè)備控制。
使用控制命令與媒體數(shù)據(jù)通道分離的、雙通道的方式，實(shí)現(xiàn)多機(jī)負(fù)載均衡和失敗保護(hù)。本方案采用了創(chuàng)新的采用多通道連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信令數(shù)據(jù)和媒體數(shù)據(jù)的分離。每一通道，都有完整的通道選擇管理技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)智能的負(fù)載均衡，和失敗保護(hù)。即訪問的時(shí)候，自動(dòng)的選擇負(fù)載最輕的服務(wù)器，離用戶最近的服務(wù)器。一旦服務(wù)器連接失敗，可以立即連接另外的其他服務(wù)器。保證了業(yè)務(wù)的可靠和高可用性。
● 擴(kuò)展性：
硬件擴(kuò)展性。本方案具有相當(dāng)良好的系統(tǒng)擴(kuò)展能力，只需直接增加服務(wù)器，經(jīng)過簡單的配置，就能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能的快速平滑擴(kuò)展，從而支持更多的分支服務(wù)器和更大級別的用戶量，并提供更快的系統(tǒng)響應(yīng)速度和處理能力。值得特別提到的是，擴(kuò)展的時(shí)候可以不中斷系統(tǒng)運(yùn)行，基本不會(huì)影響正常的業(yè)務(wù)處理應(yīng)用。
軟件擴(kuò)展性。本方案采用了OOP（Object Oriented Programming，面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)）的設(shè)計(jì)思想來進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)。將系統(tǒng)的功能、模塊都進(jìn)行了封裝。若要進(jìn)行功能的擴(kuò)展、功能的增加，這種設(shè)計(jì)模式將會(huì)很容易的進(jìn)行擴(kuò)展。
● 安全性：
本方案的所有傳輸都是基于加密了的傳輸通道進(jìn)行的。視頻媒體數(shù)據(jù)采用了混沌算法進(jìn)行加密。其加密效率和算法安全性都是比較先進(jìn)的。控制命令在傳輸?shù)倪^程中采用的非對稱加密。即使被非法獲取，也是無法進(jìn)行破譯的。
二、系統(tǒng)平臺(tái)介紹
1.PC管理客戶端
PC客戶端是基于C/S架構(gòu)來進(jìn)行開發(fā)的，可以通過此客戶端程序來對自行車監(jiān)控點(diǎn)的攝像機(jī)進(jìn)行管理。主要包括：
攝像機(jī)監(jiān)控位置的調(diào)整。此功能主要是對攝像機(jī)的云臺(tái)進(jìn)行調(diào)整，可以對攝像機(jī)進(jìn)行上下左右的轉(zhuǎn)動(dòng)，來達(dá)到監(jiān)控不同角度的目的。
歷史視頻監(jiān)控文件的查看。若發(fā)生突發(fā)事件，要調(diào)用某個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的歷史視頻監(jiān)控錄像時(shí)，可以通過PC客戶端軟件來查看歷史錄像。此軟件支持多用戶同時(shí)查看同一個(gè)視頻錄像。
歷史視頻監(jiān)控文件的清除。當(dāng)系統(tǒng)使用了一段時(shí)間以后，歷史錄像會(huì)越來越多，占用很大的磁盤空間。此時(shí)，可以通過此軟件將時(shí)間較老的歷史視頻錄像手動(dòng)刪除。另外，還可以在后臺(tái)進(jìn)行設(shè)定，將歷史錄像設(shè)為循環(huán)錄像。當(dāng)空間滿了以后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)會(huì)替換掉最老的歷史錄像。
焦距調(diào)節(jié)。PC客戶端軟件可以對終端攝像機(jī)的焦距進(jìn)行調(diào)整。也可以用攝像機(jī)的自動(dòng)對焦功能，進(jìn)行對焦。
其主要界面如下圖：
此外，PC客戶端還支持多畫面同時(shí)播放、圖像的水平/垂直翻轉(zhuǎn)、修改用戶密碼等功能。
2.手機(jī)客戶端
手機(jī)客戶端就是將PC客戶端的功能移到手機(jī)上面。功能大體都是一樣的。具體功能說明參見“PC管理客戶端”。手機(jī)客戶端軟件支持目前主流的手機(jī)操作系統(tǒng)，具體包括：Windows Mobile、Iphone、Android、Symbian等。手機(jī)的操作界面如下，以Symbian為例，其他手機(jī)操作系統(tǒng)的界面類似。
3.WEB后臺(tái)管理端
WEB后臺(tái)管理端的功能是對系統(tǒng)平臺(tái)的用戶及其權(quán)限以及前端攝像機(jī)設(shè)備進(jìn)行管理。它是整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)的管理核心。其主要功能包括：
用戶及權(quán)限管理。主要是整個(gè)平臺(tái)系統(tǒng)的用戶進(jìn)行增刪改操作，以及用戶的權(quán)限進(jìn)行管理。用戶的權(quán)限分為三個(gè)等級。最高一級是系統(tǒng)管理員，擁有對整個(gè)系統(tǒng)的管理權(quán)限。第二級是主賬戶用戶權(quán)限，擁有對自己有權(quán)限的攝像機(jī)的所有權(quán)限。包括云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)、視頻錄像的刪除權(quán)限等。第三類是子賬戶權(quán)限，他從屬于主賬戶，并且也只有查看視頻的權(quán)限。
攝像機(jī)設(shè)備管理。主要是對接入系統(tǒng)平臺(tái)的攝像機(jī)設(shè)備進(jìn)行管理，包括設(shè)備的新增、修改、刪除以及對設(shè)備的設(shè)定。可以設(shè)定設(shè)備的幀率、碼率、SN和KEY的設(shè)定等。
錄像設(shè)定。主要是對攝像機(jī)的錄像時(shí)間、錄像空間進(jìn)行設(shè)定�？梢詫z像機(jī)在哪個(gè)時(shí)間段進(jìn)行錄像，那個(gè)時(shí)間段不錄像。可以對攝像機(jī)的錄像空間進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)錄像的空間到了以后，可以對錄像文件進(jìn)行備份以后再進(jìn)行循環(huán)覆蓋。
平臺(tái)服務(wù)器監(jiān)控。主要是對平臺(tái)服務(wù)器的多個(gè)軟件應(yīng)用進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控它們是否運(yùn)行正常，是否DOWN了。監(jiān)控軟件再發(fā)現(xiàn)平臺(tái)服務(wù)器中的軟件應(yīng)用有問題以后，會(huì)自動(dòng)記錄日志。并出發(fā)相應(yīng)的動(dòng)作，如發(fā)送郵件或短消息。如果是DOWN機(jī)了，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)用。
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理。此部分主要是對系統(tǒng)用到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。包括設(shè)備型號、設(shè)備品牌、設(shè)備顏色等。主要增刪改操作。
其主要界面如下：
4.媒體中心
媒體中心主要是對監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。包括媒體保存、媒體分發(fā)、媒體備份等。媒體中心主要由三部分組成，媒體服務(wù)器、媒體管理服務(wù)器和其核心，分布式文件管理系統(tǒng)。媒體服務(wù)器、媒體管理服務(wù)器主要是對媒體文件進(jìn)行管理的，包括媒體的存儲(chǔ)、讀取刪除。分布式文件管理系統(tǒng)是對媒體文件的物理位置進(jìn)行管理�？梢宰龅矫襟w數(shù)據(jù)的冗余備份。當(dāng)媒體數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題時(shí)，可以及時(shí)的對數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)。
5.數(shù)據(jù)通信
數(shù)據(jù)通信部分采用媒體數(shù)據(jù)通道和命令數(shù)據(jù)通道分開的雙通道技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。采用這種技術(shù)，可以完全的分開大數(shù)據(jù)量的長連接和小數(shù)據(jù)量的短連接。如上圖，黃色線的部分是媒體連接通道，黑色線的部分是命令連接通道。
攝像機(jī)在啟動(dòng)以后會(huì)自動(dòng)根據(jù)其本身設(shè)定的服務(wù)器IP來進(jìn)行連接。服務(wù)器在收到命令以后，會(huì)根據(jù)其上傳上來的SN和KEY進(jìn)行判斷，看其是否正確，是否能成功登陸。
攝像機(jī)在登錄成功以后。服務(wù)器會(huì)根據(jù)用戶對攝像機(jī)設(shè)定的規(guī)則，發(fā)送命令給攝像機(jī)，讓其上傳媒體數(shù)據(jù)。
攝像機(jī)在登錄時(shí)，是通過連接盒與連接服務(wù)器進(jìn)行命令交互，以實(shí)現(xiàn)命令交互。攝像機(jī)在上傳媒體數(shù)據(jù)時(shí)，是通過收到連接服務(wù)器的上傳媒體數(shù)據(jù)的命令以及其下發(fā)的媒體服務(wù)器的IP地址及端口，再通過媒體通道連接媒體服務(wù)器的。
服務(wù)器發(fā)送上傳媒體命令給攝像機(jī)以后，攝像機(jī)會(huì)連接到媒體服務(wù)器，并進(jìn)行媒體上傳。媒體服務(wù)器收到媒體以后，如果是直播，會(huì)將媒體數(shù)據(jù)發(fā)送給相應(yīng)的終端。如果是保存媒體文件，會(huì)將媒體數(shù)據(jù)發(fā)送給分布式文件系統(tǒng)DFS。DFS在收到媒體數(shù)據(jù)以后，會(huì)根據(jù)攝像機(jī)的名稱和系統(tǒng)的當(dāng)前時(shí)間對媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。
手機(jī)終端、PC終端輸入用戶名/密碼后，發(fā)送登錄請求。連接服務(wù)器在收到登錄請求以后，如果登錄成功，就會(huì)返回媒體服務(wù)器的IP和端口號。手機(jī)終端、PC終端再去連接媒體服務(wù)器，進(jìn)行視頻直播和視頻文件播放。
6.終端攝像機(jī)
本系統(tǒng)平臺(tái)的終端攝像機(jī)支持多個(gè)廠家的多種設(shè)備。主要設(shè)備的外形如下：
根據(jù)不同項(xiàng)目的實(shí)際情況，選擇不同的終端攝像機(jī)。室外的要防塵防水的，可以選擇第3種。室內(nèi)的帶云臺(tái)的，不用變焦的，可以選擇第1種。室內(nèi)的帶云臺(tái)的，要變焦的，可以選擇第2種。模擬機(jī)再加DVS的，可以選擇第4種。攝像機(jī)的基本技術(shù)參數(shù)如下：
視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)：MPEG4或者H.264。
視頻分辨率：D1、CIF、QCIF、HALF-D1。
音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)：ADPCM或者G.711。
音頻壓縮碼率：8Kbps。
水平解析度：480 TVL、520TVL。
旋轉(zhuǎn)角度：水平360°無限位連續(xù)旋轉(zhuǎn)，垂直0°-90°。
三、應(yīng)用方向
本方案的應(yīng)用行業(yè)有建筑和裝修行業(yè)的視頻監(jiān)控。建筑和裝修行業(yè)的視頻監(jiān)控有個(gè)主要的特點(diǎn)，就是布線非常困難。一般情況下，只能采用無線的監(jiān)控。此方案還適合其他室外、無線的視頻監(jiān)控方案。 |
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