建筑和裝修行業(yè)視頻監(jiān)控解決方案
隨著社會的不斷進步，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、設備等財產(chǎn)的保全是施工單位關心的頭等大事。
由于施工環(huán)境的限制，設備、材料的安全管理不完善及部分員工的自我防護意識的薄弱，為犯罪分子提供了可乘之機。為了建筑工地安全管理進一步完善，將監(jiān)控技術引入施工現(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，擴展性強，維護簡單等優(yōu)點，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傳輸技術和先進的計算機技術，加強建筑工地施工現(xiàn)場安全防護管理，實時監(jiān)測施工現(xiàn)場安全生產(chǎn)措施的落實情況，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、中小型施工機械、安全網(wǎng)、外腳手架、臨時用電線路架設、基坑防護、邊坡支護，以及施工人員安全帽配戴（識別率達90%以上）等實施有效監(jiān)控，隨時將上述各類信息提供給相關單位監(jiān)督管理，及時消除施工安全隱患。
文明施工措施是否落實到位，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)也有針對性地設置了工地文明施工的監(jiān)控要點，目的均在于落實安全工作。
一、總體方案概述
1.總體架構圖
2.方案描述
眾所周知，建筑工地施工現(xiàn)場的基坑、邊坡支護安全，模板工程安全，“三寶”、“四口”防護，腳手架搭設安全以及文明施工等是安全生產(chǎn)的基本要求。但在相當一些建筑工地中，有的施工單位片面追求高利潤，不顧設計規(guī)范要求，降低安全標準的問題時有發(fā)生，留下了安全隱患。為了確保建設工程的施工安全，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)不能適應近年來城市建設力度日益加大的新形勢。因此，加強建筑工地的安全監(jiān)管手段，提高安全生產(chǎn)監(jiān)管水平，已是擺在建設安全監(jiān)督部門面前的首要迫切任務。采用無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過計算機屏幕實時監(jiān)管分布在全市各地的多個工地施工現(xiàn)場，既減輕了監(jiān)管人員的工作強度，又加強了建設行政主管部門以及監(jiān)管機構的調控監(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)場實施有效監(jiān)控。
3.技術架構
本方案的技術架構如上圖。從上圖可以看出，本系統(tǒng)平臺是采用分布式軟件架構設計的。
主要子系統(tǒng)包括連接服務器、調度核心、媒體服務器、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。連接服務器和連接盒共同作用，實現(xiàn)用戶、攝像頭終端登錄功能。此設計主要解決了大量并發(fā)訪問的問題。單個連接盒可以同時處理3000個并發(fā)用戶。系統(tǒng)可以配置多個連接服務器，單個連接服務器可以配多個連接盒。這樣使系統(tǒng)平臺能夠處理更大并發(fā)訪問量。媒體服務器的設計主要是解決媒體傳輸大流量的問題。媒體服務器是基于長連接打流量來設計的。結合連接服務器與連接盒的實現(xiàn)，使得整個平臺系統(tǒng)處理不同的業(yè)務請求時，會更加流暢，更加得心應手。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫中間件的設計，使得整個平臺系統(tǒng)運行效率更好，結構更加清晰，更易于維護。后臺服務器的所有與數(shù)據(jù)庫的交互都是通過數(shù)據(jù)庫中間件來實現(xiàn)的。并且其內(nèi)部實現(xiàn)了緩存機制，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)場實時圖像。本方案方便宜用。通過3G網(wǎng)絡來完成視頻的傳輸，從而實現(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+水滴型攝像機組成；一部分工地前端監(jiān)控通過3G 網(wǎng)絡攝像機直接組成。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/PC控制和瀏覽前端監(jiān)控設備。
5.方案特性
● 穩(wěn)定性：
整個后臺管理平臺的設計架構是參照電信運營商級別的架構來設計的。此架構的穩(wěn)定性已經(jīng)在多年的電信服務中得到了驗證。并且在進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，采用了失敗保護機制，來保證每一次數(shù)據(jù)的傳輸?shù)耐暾浴?BR> ● 先進性：
大容量、分布式媒體分發(fā)平臺。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，實現(xiàn)系統(tǒng)實時準確分發(fā)。同時，系統(tǒng)實現(xiàn)了基于互聯(lián)網(wǎng)的多機并行服務，可以根據(jù)用戶的物理位置和所在的網(wǎng)絡，自動選擇離用戶最近（物理位置）和系統(tǒng)運營商網(wǎng)絡的服務器提供服務，保證用戶連接速度和使用體驗最優(yōu)。
平臺與設備之間雙向實時數(shù)據(jù)交互。不管終端設備是處于內(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，實現(xiàn)多機負載均衡和失敗保護。本方案采用了創(chuàng)新的采用多通道連接技術，實現(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，可以實現(xiàn)智能的負載均衡，和失敗保護。即訪問的時候，自動的選擇負載最輕的服務器，離用戶最近的服務器。一旦服務器連接失敗，可以立即連接另外的其他服務器。保證了業(yè)務的可靠和高可用性。
● 擴展性：
硬件擴展性。本方案具有相當良好的系統(tǒng)擴展能力，只需直接增加服務器，經(jīng)過簡單的配置，就能實現(xiàn)系統(tǒng)性能的快速平滑擴展，從而支持更多的分支服務器和更大級別的用戶量，并提供更快的系統(tǒng)響應速度和處理能力。值得特別提到的是，擴展的時候可以不中斷系統(tǒng)運行，基本不會影響正常的業(yè)務處理應用。
軟件擴展性。本方案采用了OOP（Object Oriented Programming，面向對象的程序設計）的設計思想來進行架構設計。將系統(tǒng)的功能、模塊都進行了封裝。若要進行功能的擴展、功能的增加，這種設計模式將會很容易的進行擴展。
● 安全性：
本方案的所有傳輸都是基于加密了的傳輸通道進行的。視頻媒體數(shù)據(jù)采用了混沌算法進行加密。其加密效率和算法安全性都是比較先進的�？刂泼钤趥鬏�?shù)倪^程中采用的非對稱加密。即使被非法獲取，也是無法進行破譯的。
二、系統(tǒng)平臺介紹
1.PC管理客戶端
PC客戶端是基于C/S架構來進行開發(fā)的，可以通過此客戶端程序來對自行車監(jiān)控點的攝像機進行管理。主要包括：
攝像機監(jiān)控位置的調整。此功能主要是對攝像機的云臺進行調整，可以對攝像機進行上下左右的轉動，來達到監(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，要調用某個監(jiān)控點的歷史視頻監(jiān)控錄像時，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查看同一個視頻錄像。
歷史視頻監(jiān)控文件的清除。當系統(tǒng)使用了一段時間以后，歷史錄像會越來越多，占用很大的磁盤空間。此時，可以通過此軟件將時間較老的歷史視頻錄像手動刪除。另外，還可以在后臺進行設定，將歷史錄像設為循環(huán)錄像。當空間滿了以后，系統(tǒng)會自動會替換掉最老的歷史錄像。
焦距調節(jié)。PC客戶端軟件可以對終端攝像機的焦距進行調整。也可以用攝像機的自動對焦功能，進行對焦。
其主要界面如下圖：
此外，PC客戶端還支持多畫面同時播放、圖像的水平/垂直翻轉、修改用戶密碼等功能。
2.手機客戶端
手機客戶端就是將PC客戶端的功能移到手機上面。功能大體都是一樣的。具體功能說明參見“PC管理客戶端”。手機客戶端軟件支持目前主流的手機操作系統(tǒng)，具體包括：Windows Mobile、Iphone、Android、Symbian等。手機的操作界面如下，以Symbian為例，其他手機操作系統(tǒng)的界面類似。
3.WEB后臺管理端
WEB后臺管理端的功能是對系統(tǒng)平臺的用戶及其權限以及前端攝像機設備進行管理。它是整個系統(tǒng)平臺的管理核心。其主要功能包括：
用戶及權限管理。主要是整個平臺系統(tǒng)的用戶進行增刪改操作，以及用戶的權限進行管理。用戶的權限分為三個等級。最高一級是系統(tǒng)管理員，擁有對整個系統(tǒng)的管理權限。第二級是主賬戶用戶權限，擁有對自己有權限的攝像機的所有權限。包括云臺的轉動、視頻錄像的刪除權限等。第三類是子賬戶權限，他從屬于主賬戶，并且也只有查看視頻的權限。
攝像機設備管理。主要是對接入系統(tǒng)平臺的攝像機設備進行管理，包括設備的新增、修改、刪除以及對設備的設定�？梢栽O定設備的幀率、碼率、SN和KEY的設定等。
錄像設定。主要是對攝像機的錄像時間、錄像空間進行設定�？梢詫z像機在哪個時間段進行錄像，那個時間段不錄像�？梢詫z像機的錄像空間進行設定。當錄像的空間到了以后，可以對錄像文件進行備份以后再進行循環(huán)覆蓋。
平臺服務器監(jiān)控。主要是對平臺服務器的多個軟件應用進行監(jiān)控。監(jiān)控它們是否運行正常，是否DOWN了。監(jiān)控軟件再發(fā)現(xiàn)平臺服務器中的軟件應用有問題以后，會自動記錄日志。并出發(fā)相應的動作，如發(fā)送郵件或短消息。如果是DOWN機了，會自動啟動應用。
基礎數(shù)據(jù)管理。此部分主要是對系統(tǒng)用到的基礎數(shù)據(jù)進行管理。包括設備型號、設備品牌、設備顏色等。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，媒體服務器、媒體管理服務器和其核心，分布式文件管理系統(tǒng)。媒體服務器、媒體管理服務器主要是對媒體文件進行管理的，包括媒體的存儲、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行管理�？梢宰龅矫襟w數(shù)據(jù)的冗余備份。當媒體數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題時，可以及時的對數(shù)據(jù)進行恢復。
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來實現(xiàn)。采用這種技術，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。
攝像機在啟動以后會自動根據(jù)其本身設定的服務器IP來進行連接。服務器在收到命令以后，會根據(jù)其上傳上來的SN和KEY進行判斷，看其是否正確，是否能成功登陸。
攝像機在登錄成功以后。服務器會根據(jù)用戶對攝像機設定的規(guī)則，發(fā)送命令給攝像機，讓其上傳媒體數(shù)據(jù)。
攝像機在登錄時，是通過連接盒與連接服務器進行命令交互，以實現(xiàn)命令交互。攝像機在上傳媒體數(shù)據(jù)時，是通過收到連接服務器的上傳媒體數(shù)據(jù)的命令以及其下發(fā)的媒體服務器的IP地址及端口，再通過媒體通道連接媒體服務器的。
服務器發(fā)送上傳媒體命令給攝像機以后，攝像機會連接到媒體服務器，并進行媒體上傳。媒體服務器收到媒體以后，如果是直播，會將媒體數(shù)據(jù)發(fā)送給相應的終端。如果是保存媒體文件，會將媒體數(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，會根據(jù)攝像機的名稱和系統(tǒng)的當前時間對媒體數(shù)據(jù)進行保存。
手機終端、PC終端輸入用戶名/密碼后，發(fā)送登錄請求。連接服務器在收到登錄請求以后，如果登錄成功，就會返回媒體服務器的IP和端口號。手機終端、PC終端再去連接媒體服務器，進行視頻直播和視頻文件播放。
6.終端攝像機
本系統(tǒng)平臺的終端攝像機支持多個廠家的多種設備。主要設備的外形如下：
根據(jù)不同項目的實際情況，選擇不同的終端攝像機。室外的要防塵防水的，可以選擇第3種。室內(nèi)的帶云臺的，不用變焦的，可以選擇第1種。室內(nèi)的帶云臺的，要變焦的，可以選擇第2種。模擬機再加DVS的，可以選擇第4種。攝像機的基本技術參數(shù)如下：
視頻壓縮標準：MPEG4或者H.264。
視頻分辨率：D1、CIF、QCIF、HALF-D1。
音頻壓縮標準：ADPCM或者G.711。
音頻壓縮碼率：8Kbps。
水平解析度：480 TVL、520TVL。
旋轉角度：水平360°無限位連續(xù)旋轉，垂直0°-90°。
三、應用方向
本方案的應用行業(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)控有個主要的特點，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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