智能监控信息系统架构及组成

智能监控信息系统包括视频采集子系统、视频传输子系统、网络存储子系统、智能分析子系统、智能浓缩巡检子系统和系统管理系统。智能监控信息系统架构如图5-25所示。

（1）视频采集子系统。

视频采集子系统是对前端场景进行视频信号采集，主要针对前端设置一定数量的摄像机并采集现场的视频信号，再通过光电信号转换将前端采集的视频信号传输至监控中心还原为现场图像画面。

视频采集子系统是在监区室内外关键区域安装的各种彩色摄像机，实时监控记录这些区域的现场情况。这部分是保证整个系统工作最重要的部分，根据不同的功能要求，选用不同类型的摄像机设备。

针对室外环境宽广、监视范围大且目标不定，采用高速一体化球摄像机进行画面采集。

针对室内区域，为保证白天和夜晚都全天候采集现场清晰的画面，摄像机需采用红外夜视，现场采用具备吸顶安装条件的红外半球，其他采用红外一体化枪机壁挂支架安装红外半球；为防止监狱人员人为暴力破坏监控摄像机，有些室内区域还需加装防暴摄像机，如谈话室、阅读室等区域采用红外防砸半球摄像机，该摄像机具备防暴力和超高清晰度等功能。

图5-25　智能监控信息系统架构图

对于走廊等通道区域，考虑到现场光照变化情况，镜头可配置自动光圈，并采用内置大功率红外灯一体化摄像机，保证在光照不足或光照变化情况下的画面采集。

（2）视频传输子系统。

视频传输子系统主要是光缆、六类（超五类）非屏蔽双绞线缆对视频信号的传输。

前端采用模拟摄像机，如果传输距离小于300 米，可采用规格SYV75-5 的视频同轴电缆传输；如果传输距离大于300 米小于500米，可采用规格STV75-7 的视频同轴电缆传输；如果传输距离大于500 米，可采用室内多模（或单模）光缆传输。

前端采用网络IP 摄像机，信号传输采用六（超五类）类非屏蔽双绞线缆进行传输，要求前端摄像机至前端接入网络交换机的传输线缆距离不大于90 米。

各个分监区、功能性建筑、其他设备间以及监控指挥中心，都采用万兆带宽光纤传输。

信号传输电缆与前端摄像机供电电源线缆分开走线，避免电源电磁场对视频信号的电磁干扰。

（3）网络存储子系统。

为了解决传统视频监控系统在存储容量上不能满足庞大的摄像机路数接入的问题，采用双码流技术在网络中传输，通过监控中心配置的核心网络交换机进行数据交换，再通过智能监控系统对前端视频图像存储进行统一管理与配置。

IP SAN 网络存储具有如下优点：①基于千兆位的存储带宽，更适合大容量数据高速处理的要求；②完善的存储网络管理机制，对所有存储设备，如磁盘阵列、磁带库等进行灵活管理及在线监测；③将存储设备与主机的点对点的简单附属关系升为全局多主机动态共享的模式；④实现LAN 共享，数据的传输、复制、迁移、备份等在SAN 网内高速进行，不需占用WAN/LAN 的网络资源；⑤灵活的平滑扩容能力；⑥兼容以前的各种SCSI 存储设备。(www.xing528.com)

（4）智能视频分析子系统。

智能视频分析的技术原理是接入各种摄像机以及DVR、DVS及流媒体服务器等各种视频设备，通过智能化图像识别处理技术，对各种安全事件主动预警，通过实时分析，将报警信息传导综合监控系统及客户端。

智能视频分析技术用于视频监控方案通常有两种，第一种是基于智能视频处理器的前端解决方案。在这种模式下，所有的目标跟踪、行为判断、报警触发都是由前端智能分析设备完成，只将报警信息通过网络传输至监控中心。第二种是基于工业计算机的后端智能视频分析解决方案。在这种模式下，所有的前端摄像机仅仅具备基本的视频采集功能，而所有的视频分析都必须汇集到后端或者关键节点处由计算机统一处理。

使用智能视频分析技术，用户可以根据实际应用，在不同摄像机的场景中预设不同的报警规则，一旦目标在场景中出现了违反预定义规则的行为，系统会自动发出报警。报警信息有多种形式，包括本地驱动报警设备和向后端监控中心发送报警数据，由监控工作站控制以弹出视频、自动弹出报警信息、驱动报警设备等形式报警。

（5）智能浓缩巡检子系统。

在一定时间段内，每个视频设备产生的所有索引指向的视频片段，按顺序合成在一起的视频录像，即成为视频片段摘要。视频摘要内的每个目标上标有时间标签，表明该目标在视频中出现和消失的时间，通过视频摘要，可以指向原始视频录像的特定录像段。视频浓缩录像保留了原始视频录像中目标活动的画面，而将无变化的背景图像省略，节省了存储空间，提高了存储效率。由于监狱内的绝大多数录像画面为无变化的背景画面，存储的效率能提高60 倍甚至几百倍。

①定时视频巡逻。利用智能视频定时快查设备的视频摘要技术，对没有进行实时识别的监区，定时生成视频浓缩录像，值班干警通过观察这些视频浓缩录像，可以快速对监狱内各监区的情况进行了解，及时发现其中的异常情况，抓住对案件侦破有重要意义的早期线索。

②目标标签还原。当在浓缩后的片段中发现有异常事件发生，需要对视频核对确认时，可以选取该浓缩片段中的目标标签（人物或者物体），通过目标标签功能将浓缩视频片段还原，该目标标签出现前后时间段的视频源的原始视频片段，帮助值班干警更加准确及高效地判断事件的严重程度。

③特征目标追踪。当我们需要了解或者对已发生事件的特定人物进行事中或者事后跟踪时，可以选取特征类型（如衣服颜色、身高、体型等特征类型）调取视频源中关于该特征人物的所有视频画面，由此可以观察出该特征人物的运动轨迹，为事前预警和事后的取证工作节省大量的时间，而不用再根据海量的视频录像进行逐个浏览。

（6）系统管理系统。

智能监控信息系统采用二层软件层次划分的体系结构模型，包括数据处理层和应用层。

数据处理层主要对视频图像进行分析，是实现智能视频监控的关键组成部分。视频分析由目标检测、目标跟踪、目标分类、活动分析、报警信息输出等多个部分组成。当前分析单元需要有高可靠性视频分析性能，目标识别率高，误差率小，所以对算法要求比较高，本次软件设计方案不考虑视频分析算法，可采用比较成熟，经过大规模应用的算法进行处理。智能监控信息系统数据处理层结构如图5-26所示。

图5-26　智能监控信息系统数据处理图

应用层为系统整体管理、配置、检索所有设备提供统一标准，系统提供的工具可以自定义、自创建、自组合很多与特定业务相关的业务功能和流程。系统提供的所有功能都通过Web Service 的国际标准提供对外接口，这可以在异种操作系统、异种语言之间进行交互。应用层通过XML 与数据处理层进行数据通信。智能监控信息系统应用层结构如图5-27所示。

监控系统服务器在接收到前端数据后存储到本地存储服务器或外部磁盘阵列，磁盘阵列间通过SCSI 接口进行互联，使用RAID5规范进行有效的数据备份和缓存。系统服务器同时输出报警信号给第三方报警服务系统（声光报警、短信系统等）进行相应的联动。

图5-27　智能监控信息系统应用层结构图