水务监控系统
xx市重点河道（堤防）
视
频
监
控
系
统
设计单位：广州洪森科技有限公司
设计日期：
目录
一、概述
重点河道（堤防）视频监控系统是整个工程项目不可或缺的重要组成部分，以统一规划、合理布局、互联互通、资源共享为原则，采用先进的计算机网络技术、视频监控技术、自动控制技术、通信技术、音频技术和三防指挥管理技术，实现对中山市及各镇区重点河道的远程视频监控。
重点河道（堤防）视频监控系统按照标准的前端设备、传输设备、监控中心和客户端四个部分进行建设，在中山市各镇区新建232个覆盖各重点河道及水利工程的视频监测点（其中有65个监控点的建设在中顺大围工程调度系统进行建设）。系统建成后即可实现在中山市水务局三防监控中心对全市各重点河道、堤防工程监控系统工程中的矩阵进行控制(包括通过矩阵对云台进行控制)，将所需的图像切换到传输通道上，经广域网通道传输到三防监控中心进行展示，中山市的三防部门在三防监控中心即可实现对全市重点河道、堤防和水利防洪工程进行实时监控。在搭好中山视频监控系统骨架的基础上，可按照统一的技术规范和标准预留其他重点水利工程的监视设备接入接口，未来实现中山市水务一体化视频监控。
水利工程视频监控系统是包括了监控技术、通讯技术、音视频技术和三防指挥技术的一套综合性业务应用系统，不论规模大小，从系统功能构成的主体类型上主要由采集/接入、传输/交互、控制/管理和交互/显示四个功能单元组成，分别完成采集/接入、传输/交换、控制/管理、交互/显示四大类功能。如图所示：
图视频监控系统功能单元结构图
本系统则分别按照前端设备、传输设备、监控中心、客户端四个部分进行对应四大类功能建设。
二、技术方案
前端设备
前端设备对应视频监控系统的视频监控点和视频监控分中心（交换传输点），即视频监控系统的信息采集和接入功能单元，主要完成对监控点现场连续画面（也可以包含声音）的采集、编码，通过网络传输到管理平台，同时接收管理
平台下达的控制指令并加以执行。前端设备通过传输网络经交换传输点与市水
务局的监控中心连接，各镇区及重点工程管理单位可以根据自身需要成立分控
中心进行接入，前端采集的视频一般通过网络往交换传输点汇聚各监控点的数
据及音视频编码。对于部分有防盗、防破坏需求的监控点，则还需要安装入侵
探测、防盗报警装置。
为了后期维护方便和节省投资，视频监控点将根据部署的实际情况采用新
建监测点、接入已有的监控点和整合现有监控设备三种方式进行部署，需要部
署大约232个监控点（其中有65个监控点的建设在中顺大围工程调度系统进行建设，本项目考虑167个监控点的建设）。
视频交换传输点设在各镇区以及工程管理单位，根据视频监控系统的建设
需要对设备进行配套升级，共需设立33个（其中有5个视频交换传输点的建设在中顺大围工程调度系统进行建设，本项目考虑28个监控点的建设）。每个配
备iDCN、交换机、Ups电源等设备一套。各视频监控点采集的数据采用交换中
心点本地存储，数据保存为15天，水利局监控中心调用的原则，同时在监控中心实现重点数据的备份存储。
1、系统设备配置
每套前端设备由安装在各监控区域的网络摄像机、镜头、防护罩、支架、光纤链路等组成，主要包括球形网络摄像机、高清网络枪形摄像机，音视频解码设备及相关辅助设备（如配电、防雷设备）。
摄像机负责图像和数据的采集及信号处理，监控点设立各河道水文站以及水利工程信息采集点附近以便于设备的的管理，其中本次拟建167个点。在前端监控点采用数字监控方式，可灵活选用球形网络摄像机或高清网络枪形摄像机的模式。在各镇区水利所及水闸就近部署1台网络交换机连接附近的网络摄像机，将光收发器部署在前端通过光纤与后端交换机连接。前端摄像机装采集到的图像信号数字化并传输到IP网络，就近传输到分存储中心进行图像存储。为保证图像的清晰度，采用编码、2Mbps码流，实现D1(720×576)分辨率的图像，部分关键点位采用高清1080P（1920*1080，30帧）清晰度,提高重点区域视频分辨率，方便水域的全景监控。
前端设备应考虑具备抗风、抗震、防雨、防雷电、防尘、防盐雾、防腐蚀、防变形、防人为等因素。
2、监控采集点布设原则
视频监控采集点的布设原则：能监视中山市的重点河道及重要堤防、水利工程全貌和绝大部分的高点、危险堤段、易发事故点，能监视现场的防汛防风防旱形势及灾情险情，方便前端设备施工和管理，运行安全及能反映所需特征的地点；水库点至少能监视全貌和绝大部分的高点、坝前水位情况、溢洪道及坝体概况。在监测点选址中需要遵循方便取电、方便管理、分布均衡三个原则，全面地考虑视频采集设备、观测对象、现场供电条件以及现场环境的影响，力
求所选择的视频采集点能够观察整体环境的同时也能够监视到重点观测目标。具体如下：
（1）水库
一般情况中小型水库安装3个监控点，分别安装在坝上游、坝下游和溢洪道设施周围，对水库坝上游、坝下游情况进行全范围监视。坝上游的监控点可以安装在坝上游左岸或右岸，摄像机镜头以左上方或右上方的角度对上游坝坡、库水位、溢洪道进口进行监控；坝下游的监控点可以安装在坝下游左岸或右岸，摄像机镜头通过右下方或左下方的角度对下游坝坡、溢洪道出口、发电尾水口及下游河水情况进行监控。大型水库溢洪道设施的监控点，可以在溢洪道周围适当位置安装一台固定高清网络枪形摄像机对溢洪道设施进行全景监控。因水库都为大中型规模，摄像机监控面都比较宽，基本无法将坝坡、库水位、溢洪道监控等情况完整的显示在一个画面上，所以大中型水库的视频采集设备基本选用室外高速球型网络摄像机进行视频采集，可以多方位、多角度对水库上下游情况进行实时图像监控。对一些规模较小的水库，坝基长度较短，通过安装摄像机能满足监控要求，在具体实施的时候可以灵活地选择安装固定网络摄像机进行监控。
（2）堤围及河道
根据堤围、河道的实际需要来决定视频采集设备的安装个数，安装个数一般在5~10个。堤围、河道监控点可以安装于泄水闸旁边以及控制断面的周围，确定每个监控点都能监视到堤顶、堤内外坡、堤内外水情、控制性工程、河面情况等。堤围的视频采集设备基本选用室外网络高速球型摄像机进行多方位、多角度实时图像监控，同时增加1080P高清网络枪形摄像机做为全景监控。堤
围河道视频监控摄像机布设考虑到对岸观察和两岸共享原则，按照每２公里一个监控点的原则建设，其中部分监控点与水闸监控点共用。
（3）水闸
水闸工程一般布设1个监控点，监控点可以安装在水闸上游河道岸上，要求对闸门启闭情况、闸上游河水情况进行监控，或者可以安装在水闸上，对水闸上下游河水情况进行监控。视频采集设备选用室外高速球型摄像机进行多方位、多角度实时图像监控。对一些规模较小的水闸，通过安装摄像机能满足监控要求，同时在关键位置可以灵活性的选择安装高清网络枪形摄像机进行监控，高保真的还原现场实际状况。
如上所示，结合本系统远程视频监控范围覆盖全市各重点堤围、河道视频交换传输点、水库站以及内河监控，并保留新增工程监控点接口。监控布局图如下：
图河道堤防监控布局图
表新增堤防（河道）视频监控点明细表
表新增水库视频监控点明细表
内河涌监控方面，在尽量与河道堤防的监控共用基础上进行添加，其中黄圃—南头、东凤—阜沙、三角—民众、火炬区—港口等内河涌片区每片区各配
置2个监控点，坦洲—三乡内河涌片区设置3个监控点，共计11个视频监控点。内河涌的监控前端就近接入河道堤防的交换传输点。
根据工程的大概分布情况以及参考《广东省水利工程视频监控系统技术规范》本系统设定每个水库站安装3个监控点，监控的堤防段和河道设置有5个监控点，布设时尽量考虑水闸的监控可以兼顾河道堤防。总计新增河道堤防监控点170个，其中中顺大围工程调度系统安装的水闸监控点有65个只需要把监控数据接入本系统即可，所以本项目新增河道堤防监控点105个，按照就近分组接入的原则，共计16个视频交换传输点，本项目建设12个河道堤防视频交换传输点；设置水库站监控点51个，交换传输点17个；设置内河涌监控点11个，就近接入河道堤防或者水库的交换传输点。
综上所述，本项目所需建设的视频监控前端设备共计监控点167个，视频交换传输点28个，其中每个交换传输点选择1个关键位置部署1个1080P高清网络摄像机，其余139个监控点每个点配置1个FULLD1网络高速球型摄像机。每个点均需配置防雷设备、供电照明设备、光纤收发器一对以及其他辅材一套。每个交换传输点配置iDCN设备1套，交换机1台，专用机柜一个，ups电源一套，光纤收发器一台，机柜一个以及其他网络传输设备等。
传输设备
传输设备对应于功能结构的传输/交换单元（TSU）及监控系统传输网络，主要包括接入设备、传输线路、交换设备、以及传输骨干网设备等。传输网络根据传输的要求和环境，可以是有线网络或无线网络的形式，但需要支持TCP/IP 通信协议簇，负责将视频信号传输到监控中心机房的主控设备。根据建设需要本系统的组网方式采用分布式组网，即前端设备在现场只需监控不用配置管理，
管理工作由中山市三防会商中心的监控平台完成，实现远程监控。各镇区或水
利工程管理部门监控分中心可以通过市三防监控中心的授权而进行独立的控制。根据本系统的设计要求，本系统组网方式基本上采用集中组网，由市水务局经
交换传输点连接监控前端设备，市属各水利管理部门也可以通过申请建立本地
监控分中心与监测点前端设备连接。
传输网络根据分布的环节，又分为前端接入网、传输骨干网、中心交换网
三部分。本模块应遵循全省水利信息网络及全市信息网络的建设规划要求，在
三防指挥系统的网络系统部分进行统一规划、统一建设。
1、前端接入网
前端接入网分布于前端设备（采集节点）与水利工程（本地管理节点）或
各级监控中心（区域管理节点）之间，用于将监控前端设备进行网络接入，就
近连到镇区、水利工程管理部门（视频交换传输点）的传输网络。前端接入网
主要完成视频监控图像采集与现场监控的接入，是本次视频监视系统传输设备
的主要增加部分。在具体施工时可以根据网络实际分布情况因地制宜，通过接
入中山已经覆盖全市的“村村通”骨干信道，根据现场环境选择相应的接入方式。前端摄像头采用“FTTx+LAN”的方式就近连接水利所或水闸（视频交换传
输点）。
在具体施工中，可根据现场的具体情况，采用光纤通信、GPRS、微波通信，作为视频监控点和交换传输点的信息传送通道。
视频监控点至监控分中心或视频交换传输点采用光纤和无线接入等方式实
现通信,主要采用光纤通信，其中河流、水库监控点自建光纤线路，根据表的估算大概为河流堤防监控需建光纤通道86.75公里，水库按照每个点2公里计算，
共100公里，内河涌监控则就近接入各中心交换传输点，大约每个点2公里，共22公里。目前中山市已经实现了了“村村通”网络互联，按照项目的经费限制和考虑项目以后的运行维护管理，所有监控点与中心交换传输点的连接采取租用100M光纤线路的方式，共167个点，每个点通过以太网等各种方式就近接入光纤主干道，本项目建设周期预计为两年，其中第二年开始项目试运行。所以本项目考虑一年的光纤租用。
具体实现如图所示：
图信息采集网络结构图
2、传输骨干网
传输骨干网是中山市三防指挥系统数据传输与交换的平台，负责从各交换传输点将已经解码成数字化的音视频信息传输到中山市水务局三防指挥调度中心。传输骨干网分布于市水务局与上级单位、相关部门之间以及市水务局与各镇区、市属水利工程管理单位之间，以保障从监控中心到上级监控中心、相关单位、下属各水利管理部门的监控分中心的通信线路和带宽资源。
传输骨干网的建设基于三防指挥系统一期的成果，主要包括带宽及设备的扩充以保护已有投资为原则，具体根据本期音视频信息传输的需要而定，每路视频图像按照不少于4MB（实时流2M，存储流2M）带宽计算，对于高清至少保证8M（实时流4M，存储流4M）带宽。利用中山水务局原有的VPN专用网链路，开辟新的视频监控系统通信专网，以中山水务三防监控中心为中心节点，连接辖区各个镇区监控分中心或视频交换传输点，为数据、视频业务提供网络传输通道，实现监控分中心（视频交换传输点）与三防监控中心互联的高带宽网络。
如图所示：
图核心层网络图
中心交换传输点与监控中心的连接采取租用光纤专线的方式，共33个点，本项目建设周期预计为两年，本项目考虑一年的光纤租用。
3、中心交换网
中心交换网是指市水务局监控中心内部的局域网络，主要是负责监控中心内部连接、传输骨干网传过来数据的接收、以及管理平台和客户端的连接。使得用户终端、管理平台设备通过网络连接，并通过关口设备与传输骨干网相衔接。
中山市水务局已租有光缆（1000M）至运营商通信机房，因此，核心层利用原有链路资源，在核心交换机与接入交换间配置光纤模块进行转发。只需针对视频监控系统配置专用交换网络传输视频图像，配置一台核心交换机配置光纤与以太网接口模块，通过光纤模块与各水闸与水利所配置的接入交换机相连。本部分的建设可以在基础设施里进行。
监控中心
1、管理中心服务器
包括视频管理控制服务器(iDCN)，视频管理服务器是用于集中认证、注册、配置、控制、报警转发控制的专用信令服务器，可以实现完善的视频编解码设备网络管理功能，支持多台信令管理服务器相互协同工作组建多级多域的管理平台。
方案配置1台视频管理控制服务器(iDCN)负责视频监控图像的调度与监控，配置1台（包括：存储\转发\解码上墙）服务器负责视频监控存储录像的调看与存储、多用户点播与单、组播转换、解码上墙等。
系统平台需要兼容现已建中顺大围管理处监控平台，做到以市三防指挥中心为一级平台监控、调度与管理全市所有联围、河道、水库监控图像。中顺大围作为下级管理中心平台，管理与维护中顺大围监控图像，有权限调用上级图像，但无权管理上级图像。与市三防指挥中心形成上下级关系统一管理与维护所有监控图像。
2、存储系统
支持前端与后台多种存储方式，可以基于iSCSI标准的IPSAN技术和强大的数据管理服务器构建完善的网络存储系统。系统支持监控图像前端进行本地NVR存储和本地SD卡缓存，同时可进行存储备份。
在28个传输交换点上各部署1台NVR，形成以分散存储、集中管理的模式。在三防水利监控中心再部署一台iDCN备份存储设备，通过存储管理服务器将重要图像备份到后台存储中，将关键图像的数据安全做到双保险。
堤防存储系统的设计时前端监控以D1格式清晰度来进行存储15天，全天24小时的进行存储，以D1的分辨率2048Kbps码流可以计算得知，单路2048Kbps 码流存储存储1天所需要的空间为23GB，单路存储15天所需要的存储空间为348GB。高清1080P采用4Mbps存储。针对传输交换点的iDCN硬盘配置，前端摄像机数量11个以内，配置2块2TB硬盘，11－15个摄像机配置3块2TB硬盘，16－20个摄像机配置4块2TB硬盘，对于三保水利枢纽30个点，需配置6块2TB硬盘。11个堤防，存储共配置28块硬盘。针对17个水库iDCN进行存储同样D1以分辨率2048Kbps、1080P以4096Kbps进行存储，每个水库只需1块2TB 硬盘，共配置2TB硬盘17块。
客户端
客户端分为中山市三防指挥中心和水政监察大队监控中心两个部分分别进行。其中三防指挥中心的客户端由两台iDCN和2个PC客户端组成，提供友好方便的人机界面，为监控中心操作用户提供包括实时视频监控、历史录像检索回放以及云台控制、接警以及电视墙输出控制等功能，并集成了基本的电子地图功能方便用户操作。客户端采用C/S模式。水政监察大队监控中心配合视频监控系统的实际需要将配置两台等离子视频监控显示屏和２台客户机，为中山市水政监察大队提供视频监控系统的实时数据。
除了三防指挥中心、水政监察大队监控中心以外，中山市水利系统的各镇区、水利工程管理单位只要有相关的接入权限都可以申请控制权限，由于客户端采用C/S模式，客户端就可以访问与控制监控图像与前端摄像头。
水政监察大队监控中心配备两台65寸等离子电视和两台PC客户机，其功能参数与三防指挥中心类似，在水政监察大队配置两台解码器用于连接等离子电视以方便将图像上传到监控中心大屏中。
图监控系统结构图
三、系统配置
设备产品参数
1、总体功能要求
所有平台管理模块具有自愈能力，当意外掉电、网络故障等问题修复后，服务器自动回复到故障发生前的状态继续运行；
平台管理软件支持配置的保存和恢复，具有快速故障恢复能力；
平台各管理服务器支持向NTP服务器进行时钟同步的功能，管理服务器可以支持配置不少于三个NTP时钟源；
应支持双IP地址配置，同时向两个子网的设备提供管理、服务功能；
应支持双机热备功能。
2、视频管理平台模块
（1）系统管理
处理认证、控制、配置、注册等信令信息，不进行图像的集中处理，当服务器故障时，不影响视频流的存储和监视。
采用国际标准IP传输协议和SIP信令协议，可为今后开发多种业务用服务器提供通用接口。
支持记录所有功能操作、异常情况的日志，并提供多种检索、查询方案。
支持对各管理服务器、存储、编解码器的统一管理
应能够主动检测各个设备工作状态,当发现异常情况时，按事先设定的事件处理办法自动处理。
支持设备故障恢复功能：编码器掉电或重启时设备自动上线、业务自动恢复;存储设备上线后能继续存储；中心服务器掉电或重启后设备自动恢复、业务自动恢复。
支持编码器、解码器的管理配置功能，能够支持批量增加、批量升级、批量配置、基于通道的模板配置等功能，并支持配置自动同步。编码器和摄像头具有显示名，显示名支持中文。
支持电视墙的管理功能，可以向电视墙资源增加或删除监视器,可修改监视器在电视墙布局中的位置和大小。
应支持设置前端编码设备OSD功能，可设置中英文，OSD显示位置可调，应支持设置两组OSD文字，两组OSD文字可交替显示，交替显示周期时间可调。
（2）用户权限管理
支持用户配置、用户登录、认证、管理等各种管理功能；
支持角色管理，包括对角色的分级、分设备、分功能、分资源组、报警接收处理等权限的管理，最多可支持63级角色权限；
支持基于角色的用户权限管理。用户按角色分配权限，一个用户可以拥有一个或多个角色，用户自动继承所拥有角色的权限；
支持对用户的跨域设备调用、控制权限的管理；
支持对用户的信息管理，可编辑用户信息；
可查询所有用户的权限、状态、操作的历史记录；
支持用户的多点登录；
支持组织结构功能，实现对摄像机的分区和共享管理，可最大实现7级组织。
（3）实时视频播放
视频流支持、MEPG2、MPGE4、MJPEG等多种编解码标准。图像质量最高支持处理1080P全高清。
实时视频传输应支持单播、组播两种方式，组播方式下从编码器通过网络直接传送给客户端和解码器，无需经过服务器转发。
视频管理服务器故障或网络中断情况下，正在进行的实时视频播放可以不受影响。
系统应支持实时视频播放时对前端编码设备主流和辅流的自主选择，以适应不同的网络环境。
支持轮切功能。可支持在监视器间及客户端多窗格启动轮切。支持对每个摄像机单独配置切换时间，每个摄像机的切换时间可不同。
可支持轮切的手动开始、停止、暂停、暂停后前翻、暂停后后翻、恢复功能。支持摄像机不在线情况下启动轮切，轮切资源组中某几个摄像头的状态不影响轮切的正常进行。
应支持电视墙监视器轮切计划的制定，查询功能。
云台控制
支持完善的云台控制功能，支持鼠标直接控制云台。
支持预置位功能。支持预置位的调用及基于预置位的云台巡航。
支持PELCO-D、PELCO-P、ALEC、VISCA、ALEC_PELCO-D、ALEC_PELCO-P、MINKING_PELCO-D、MINKING_PELCO-P等多种云台协议。
支持云台控制权管理功能。高优先级用户可抢占低优先级用户的云台控制权限。支持云台控制权限自动释放，自动释放时间可设置。
支持云台控制锁定功能。用户可锁定云台控制权，锁定后其它用户不可抢占其权限。
支持巡航功能，巡航线路可配置。巡航中，每个预置位停留时间可单独配置不同时间。
支持巡航计划功能，一个巡航计划可配置多个巡航线路。巡航计划可按天、按周等不同时间周期配置。
支持云台看守位功能，可在预置位中任意设置一个看守位，云台长时间不操作后自动回看守位，时间取值可设置。摄像机重新上线或巡航停止后自动回看守位。
报警管理和联动
支持设备故障报警和恢复报警，包括温度告警、风扇故障告警、视频丢失告警、运动检测告警、开关量告警、存储满告警、存储读写失败告警、设备上线告警、设备下线告警等。
支持多种报警的接收、处理、发送和确认功能。
支持设置移动侦测报警的侦测区域、报警灵敏度。
支持自定义开关量报警信息。
支持报警联动功能，一路报警可支持不少于16个联动动作，联动策略可配置。支持报警联动到开关量输出、联动到监视器及客户端的视频播放、联动预置位、联动存储及报警摄像头在地图的显示。
支持告警布撤防功能，能够实现基于周期的布防计划。
支持对单个报警源的布撤防。
可以与专业报警管理系统软件实现集成，当发生报警时，通过软件联动实现图像切换、报警存储等。
平台联网
支持基于SIP协议实现多级平台联网，平台层级不少于7级，上级平台可管理不少于128个下级平台。
支持跨平台实时视频播放、云台控制、录像检索、回放功能。
客户端功能
支持全屏、多种模式的多分屏，可实现1/4/6/8/9/10/13/16/17/25分屏。
支持对单屏和所有分屏的播放、停止、抓拍、本地录像、中心录像、录像下载等功能。
支持所有分屏的批量操作。
支持多种格式图片抓拍、本地录像、录像下载路径的自由配置。
支持多分屏模式下，实时视频、录像回放和电子地图画面的混排。
支持实时视频和录像回放时画面的手动和自动抓拍，自动抓拍频率可调。
客户端支持在私网下的NAT穿越。
客户端支持非正常断线恢复后和平台故障恢复后原客户端业务的一键式场景恢复。
支持单PC机多客户端登录。
客户端应支持显示图像质量情况，包括播放图像的码流、编码格式和丢包率等。系统客户端Logo可根据客户需要用户化，Logo、厂商标记可替换。
软件规格要求
平台单系统管理能力如下：
表平台系统管理能力
3、存储管理平台模块
存储设备管理
支持对分布部署的IPSAN存储设备实现统一配置管理。
支持对IPSAN存储设备进行认证、注册、配置管理和实时存储状态检测。