1、前言

　　近幾年來，上港集團發展迅速，下屬裝卸單位遍布上海周邊，業務繁忙，往來的人員、車輛繁雜。如何國際視野中提升上海港整體企業形象，為各裝卸單位創建一個健康、良好的持續發展環境，加強上港集團安全保障乃是當前的重中之重。

　　目前，隨著國家經濟建設的發展，社會的不斷發展和國內的全面開放，我國城市化進程不斷加快發展，港口業務發展迅速，無論是內陸港，還是進出口港都對港口建設的數字化提出了越來越高的要求，數字化港口是港口業務發展的方向。

　　視頻監控系統是港口安防系統中的重要組成部分，隨著港口各項業務系統的數字化程度不斷提高，同時也隨著數字化、網絡化、智能化數字視頻技術的不斷發展和成熟，如何充分利用新的網絡化視頻技術為港口各項業務運行提供智能化服務，提高港口業務的運作效率，提高生產力水平，已經成為港口數字化建設中的重要課題之一。

　　更重要的是，為了確保港口安全，有效防范恐怖襲擊，必須充分借助網絡化、智能化的視頻監控技術，迅速準確的發現異常情況，在危機發生之前產生預警信息，防止重大事故和恐怖襲擊事件的發生。

　　因此，本系統將根據上海港當前的實際情況，在現有視頻監控系統和網絡設施的基礎上構建一套網絡化、數字化、智能化的視頻監控系統。該系統將把原有的模擬監控系統平滑過渡為網絡化的視頻監控系統，并充分利用智能化視頻分析技術，大大提高對港口重點區域的安全防護。在次此基礎上，該系統還將進一步實現與港口相關業務的集成和互動，從而達到提高生產效率、降低生產事故的目標。

　　上海港網絡視頻監控系統的建設，還將充分考慮到上海港各港區之間聯網監控的需求，設計方案將充分體現信息數字化、構架節點化、功能模塊化、應用智能化的先進理念。

　　上港集團選用上海子牙信息科技有限公司出品的EVIP網絡視頻管理平臺搭建上海港整體視頻平臺，在人機交互功能、可靠性、安全性、操作智能化和軟硬件維護性上，取得了新的突破，在高效、安全、智能化上有了質的飛躍。

　　2、上海港整體結構

　　上海港是由多個港區組成，每個港區中包含了派出所、邊檢、一個或多個港口，其中派出所可以監看所有視頻，并負責將港口的數字圖像通過網閘接入公安專網上傳給港口公安局進行瀏覽。

　　在每個港區中都配備了EVIP 視頻監控專業版一套，部署了登陸服務器、流媒體服務器、錄像服務器、檢索服務器等。

圖1

圖2　港口公安局的現場拍照

　　3、港區的整體結構

　　每個港區都是一個獨立的子網，各個港區之間的網絡是完全隔離的。在港區中，都是一個全千兆的網絡。

圖3　外高橋派出所的現場拍照

圖4　上海港龍吳港區的結構圖

　　其中部分采用模擬攝像機+Axis 7406編碼器、部分使用標清網絡攝像機、部分使用高清網絡攝像機。通過網絡（部分使用光纖），接入到中心機房，并通過EVIP軟件的流媒體服務器對前端視頻信號進行分發及增強，并傳送給錄像服務器，邊檢、中控、派出所進行瀏覽及屏幕墻。


圖5　龍吳港口中控室的現場拍照

　　4、解決方案

　　4.1　建設目標

　　根據上海國際港務集團當前的實際情況，在現有視頻監控系統和網絡設施的基礎上構建一套網絡化、數字化、智能化的視頻監控系統。經過層層挑選，客戶最終決定采用安訊士的解決方案把原有的模擬監控系統平滑過渡為網絡化的視頻監控系統。安訊士網絡視頻監控系統的建設，充分考慮到上海國際港務集團各港區之間聯網監控的需求，體現了信息數字化、構架節點化、功能模塊化、應用智能化的先進理念。

　　4.2　系統構成

　　視頻監控系統主要由三個部分組成：港口現場設備、監控中心設備（部級，省級，市級和港口碼頭視頻監控中心）、承載傳輸網絡（主要由現有通信專網提供）等構成。視頻監控中心主要實現信令控制、媒體交換、業務管理、用戶管理、設備管理、網絡管理、認證鑒權等方面的功能。監控中心由管理服務器、流媒體轉發服務器、數字矩陣、磁盤陣列、電視墻顯示設備、智能分析系統和應急指揮系統組成等組成。

　　管理服務器和數據庫主要完成業務管理、用戶管理、設備管理、網絡管理、認證鑒權等方面的功能；流媒體轉發服務器和磁盤陣列共同完成媒體信令控制、媒體調度、存儲、分發等功能。

　　港口現場設備負責使用攝像機采集視頻流、使用麥克風采集音頻流、使用控制口采集報警信息、對攝像機云臺鏡頭進行操作和存儲本地圖像信息等功能。

　　監控客戶端軟件負責將前端設備采集到的視頻流、音頻流、報警信息通過監控平臺提交給監控用戶，并根據監控用戶要求操縱前端監控設備，如云臺、鏡頭等。監控客戶端可再細分為集中式監控客戶端（如電視墻）、單監控客戶端（如PC機上安裝的客戶端軟件）。 

　　4.3　聯網系統功能要求 

　　4.3.1　管理功能

　　?全中文統一界面

　　系統具有統一的管理界面，可對下級監控系統、圖像調度設備、存儲設備、編碼器、解碼器等設備進行全方位統一的管理和控制功能。

　　 ?設備管理 

支持設備管理功能，包括添加設備、配置設備、刪除設備、管理設備等；支持設備分組管理，能夠以樹狀結構方式進行設備組管理。 

　　?用戶管理 

　　系統具備用戶管理功能，包括添加用戶、配置用戶、刪除用戶、管理用戶等。 

　　?權限管理 

　　系統具備權限管理功能，可對不同用戶進行不同級別的授權，不同權限的用戶可對不同的資源進行操作；支持多級權限管理，在多級級聯的情況也可實現權限管理功能；當不同用戶具有相同權限的時候，系統應能夠對優先使用權進行設置和管理。 

　　?日志管理 

　　為了方便管理員維護和管理系統，系統具有日志管理功能，日志應能夠詳細跟蹤用戶的操作過程，發現管理員的誤操作，并能準確定位圖像調度時出現的網絡問題；日志具有分類、分級功能，可根據不同類別和級別對日志進行查詢；系統中存儲的日志內容可在不需要時從系統中刪除。 

　　?校時功能 

　　根據國家電臺發布的北京時間，對監控中心系統、前端主機系統進行自動校時，確保錄像時間準確。 

　　4.3.2　圖像調度功能

　　?支持大量用戶并發查看和點播

    系統具有流媒體轉發功能，支持大量并發用戶同時查看某監控點圖像的功能，在多個用戶并發查看某監控點圖像時，從前端圖像采集點只上傳一路圖像，即只占用一路帶寬。

    ?具有大規模圖像接入能力 

    系統支持多級級聯，以及對用戶權限和媒體流的分級管理和統一調度，實現多級視頻的實時監控和控制；單臺設備不能滿足時可進行系統集群來達到系統的擴容，并不增加系統的使用復雜度，具有統一的界面管理。 

    ?按需傳送，節省大量網絡帶寬 

    為了節省網絡資源，系統具有嚴格的帶寬管理機制，視頻圖像應按照按需傳送的原 則在網絡中進行傳輸，沒有進行調度的監控圖像不應占用網絡資源。 

    ?支持多種網絡監控點接入方式 

    支持不同網絡環境監控點的統一接入，前端監控圖像可以以不同速率接入系統。 

    ?支持云臺PTZ控制功能 

    可以通過管理界面對遠程控制攝像頭云臺，包括方向、焦距進行控制。

　　4.3.3　圖像存儲功能

　　?前端存儲為主，集中存儲為輔

    系統支持前端本地存儲與集中存儲相結合的分級存儲模式。編碼器河數字硬盤錄像機等內置存儲模塊，大量監控資源在前端進行存儲，對關鍵、重要地點的圖像同時在監控中心進行存儲，這樣既在網絡出現故障或擁塞等情況時，保證本地數據存儲，避免有效數據丟失，又可以對重要監控資源進行雙備份，同時也可以起到上級監督下級工作的作用。 

　　?分布式存儲，統一檢索和點播 

    存儲數據是分布在整個網絡上的，為了方便進行圖像文件檢索，在監控中心數據庫中具備統一的文件索引記錄，索引內容包括前端存儲數據的文件記錄和監控中心存儲數據的文件記錄；通過管理中心WEB管理界面和視頻監控客戶端軟件，能夠對異地存儲的圖像資源實現輸出回放，并將需要回放的圖像顯示在輸出顯示設備上。

    ?支持多種存儲方式，使用靈活

    從存儲的觸發條件上看，支持定時存儲，報警存儲和手動存儲；從存儲的地點分類，支持中心存儲和本地存儲等等。 

　　?采用先進存儲技術，穩定可靠

　　監控平臺支持iSCSI/SCSI/FCSCSI/RAID5等多種存儲技術，用戶可以根據自己需求進行選擇和擴展。RAID其是一種成熟、伸縮性好的存儲解決方案，具有較高的性價比，應用非常普遍，可以適用于不同規模的圖像信息接入管理平臺；iSCSI/SCSI/FCSCSI都是大型的存儲解決方案，容量大，擴展性好，性能優越，適用于大型圖像信息管理平臺。

　　4.3.4　圖像顯示功能

　　?支持各種多路AV輸出顯示； 
    ?采用集群功能，支持大規模監控點圖像功能； 
    ?支持每幅畫面的手動或自動輪巡，輪巡間隔可設置； 
    ?顯示支持多路畫面任意拼接顯示功能； 
    ?VGA輸出支持2，3，4，5＋1，3+4，7＋1，9，8+2，12+1，16等分屏模式。　

　　4.3.5　報警聯動功能

　　?支持多種報警探頭接入

　　系統支持包括各種報警信息和探頭的接入，包括溫度探測器，紅外探測器，煙桿探測器等；獲取報警源發送過來的報警信息，根據監控中心報警設置，將報警信息分發給相應的系統、設備進行處理。報警源可以是連接于前端設備的報警器/報警子系統、監控設備的視頻移動偵測輸出或現有電話報警系統的聯動輸出。

　　?支持各種報警聯動規則

　　視頻編碼器支持報警輸入，放置在各個監控點的視頻編碼器接收到報警后，首先根據本地的攝像頭報警聯動設置對攝像頭進行聯動，同時把數字的報警信息上傳到歸屬的監控中心，監控中心獲取報警信息后可根據用戶配置自動進行相應的報警聯動處理；根據報警級別，向上級監控中心上傳報警信息；自動調度顯示相應的圖像和聲音；自動啟動存儲；可遠程調整目標圖像的云臺轉動、及攝像機的焦距等。

　　?詳細的記錄報警信息

　　當發生報警時，監控中心應記錄報警的詳細信息，如報警地址、報警所屬組織、報警級別、報警類型、報警時間等。

　　4.3.6　音頻通信

　　?雙向對講

　　監控中心可以實現和任意的前端編碼器實現點對點的通話，即監控中心通過配備的遠程視頻監控客戶端軟件對需要下達指令的前端編碼器發送聲音指令，監控點前端編碼器通過揚聲器能夠聽到指揮中心的聲音指令。

　　?廣播喊話

　　監控中心可以實現對所有或者部分監控點的廣播，即監控中心通過配備的遠程視頻監控客戶端軟件對全部或部分前端編碼器發送聲音指令，監控點前端編碼器都可以通過揚聲器能夠聽到指揮中心的聲音指令。

　　4.3.7　電子地圖功能

　　?系統內置電子位圖功能

　　支持電子位圖功能，將監控點的地理坐標嵌入到電子地圖中，當前端某一監控點出現報警時，監控指揮中就能自動地在電子地圖中搜索到報警地點的精確位置，采取最快的應急措施，也可在電子地圖中迅速定位監控點的位置，并執行調閱圖像、遠程控制的操作。

　　?支持與大型電子地圖功能集成的接口

　　4.3.8　集裝箱圖像遠程檢測

　　通過網絡視頻聯網平臺的傳輸，可以把港口集裝箱檢測系統的實時的檢測視頻圖像傳輸調度到監控指揮中心，便于遠程對重點港口的監督和案件的偵破。

　　4.4　設計應用

　　大規模IP監控典型應用，實際安裝500多路視頻上海國際港務集團原視頻監控系統，有近千監控點，每點安裝一臺模擬攝像機。這些模擬攝像機通過同軸電纜連接到監控中心DVR上進行錄像。改造內容主要為利用港口已建成的基礎光纖網絡，與碼頭數據以太網結合，建成基于以太網傳輸的網絡視頻監控系統。在整個改造項目中，通過增加視頻編碼器，將原模擬監控系統改造成數字化系統。

　　采用安訊士的高性能機架式視頻編碼器AXIS Q7406+AXIS 291對原有的模擬監控系統進行改造。安訊士的機架式編碼器可以分別部署在原有港口監控機房和二級監控中心，將原來接入DVR的模擬視頻線和云臺控制線轉接至視頻編碼器的視頻輸入接口和RS-485控制接口，從而可以保留現有的模擬視頻線路和控制線路，減少布線的工作量。視頻編碼器的輸出接口RJ-45的網絡接口，可以直接接入到交換機，從而實現將原有模擬系統的網絡化改造。

圖6　原有模擬監控系統改造

　　在上海國際港務集團原有監控點的基礎上，再增加285個前端監控點，作為預留點位。

圖7　新增點位的建設方案

　　4.5　優勢特點

　?。?）全面采用H.264壓縮技術，大大降低帶寬和存儲需求

　　該項目全面采用新一代的H.264壓縮技術，在所有分辨率條件下均可達到每秒25幀（或更高）的傳輸速率，根據不同的圖像分辨率、圖像壓縮率以及圖像內容每臺設備所占用的帶寬資源位于幾十K到6M之間。考慮到不同的網絡應用環境，安訊士視頻產品提供了多種帶寬管理技術，可根據實際情況，自行調節設備的帶寬占用量，大大節省與優化了網絡帶寬資源。

　?。?）采用真正的高清IP攝像技術，最高分辨率達1080P@25FPS

　　采用真正的高清IP攝像技術，清晰度高，色彩逼真，圖像壓縮格式完全符合國際標準，在最高分辨率1080P情況下可達25幀/秒，清晰度可達廣播級圖像畫質，從視覺效果來看，其圖像質量可達到或接近銀幕電影的水平，從畫質來看，畫面清晰度、色彩還原度都要遠勝過標清網絡攝像機。

　　（3）分布式部署，統一化管理，監控范圍覆蓋上港集團16多個碼頭

　　原有的監控點通過編碼器進行數字化改造，新增的監控點位或者通過編碼器加模擬攝像機的方式，或者直接采用網絡攝像機的方式進行數字化。所有視頻數據全部以數字化的方式在上海港各個港區的監控中心進行顯示和存儲。同時監控中心還可根據需要部署數字屏幕墻，實時顯示現場監控畫面，從而對各主要區域實現實時監控，以及時發現問題并及時處理。監控中心同時部署有錄像/應用服務器，主要用于錄像以及智能視頻分析功能，并在此基礎上實現與港區業務系統的集成。對于有權限的遠程用戶（例如出差在外地的領導）也可以通過Internet訪問和使用該系統，從而真正實現領導遠程辦公，極大的方便領導處理突發事件。有權限的本地用戶只需接入本地網絡即可在機場內任何地點訪問和使用該系統中的視頻數據和業務數據，也可實時瀏覽監控畫面或回放錄像文件。

　?。?）構建了功能強大的綜合安保平臺

　　?支持構架層次化、大規模網絡視頻監控系統；
　　?可集成智能視頻分析功能；
　　?高分辨率實時圖像；
　　?支持C/S和B/S兩種視頻監控模式；
　　?完善的控制優先權機制；
　　?支持多路圖像同時處理和顯示；
　　?方便的設備管理配置和實時設備狀態監視；
　　?完善的事件日志功能。

　?。?）高可靠性、無延遲流媒體技術

　　為了適應各種網絡環境及減少前端設備的傳輸、編碼壓力，上海港項目全部采用了流媒體技術，通過流媒體技術我們對前端設備采集一路視頻流，將此視頻流智能的進行錄像、屏幕墻、客戶端等多處應用。

　　在項目中，每100路D1（含部分720P）圖像，接入一臺流媒體服務器，同時輸出200～250視頻流。系統上線前，我們均對當地流媒體模擬各種環境進行壓力測試，達到1000萬次有效訪問無故障后才正式上線。并且在100路接入250路輸出，達到畫面流暢，累加延遲小于10毫秒。

圖8　流媒體技術的邏輯圖

　　同時對于港口公安局，實現了多個一級流媒體服務器并流進入一個二級流媒體服務器的技術。

　　（6）可整體拼接的屏幕墻解決方案——EMatrix

　　因為上海港旗下港口眾多，每個港口及派出所都要配置電視墻，為了能夠節約成本以及可以更便捷的操作，上港集團采用上海子牙信息科技有限公司的電視墻管理模塊，進行屏幕墻管理及屏幕拼屏等操作，即實現了在一個軟件中完成了屏幕墻控制器的工作，也在同時完成了屏幕墻圖像管理調度的工作。為上海港節省了很大一筆硬件開支。

圖9　屏幕墻搭建邏輯圖


圖10　通過軟件拼接一個720P圖像到3x3屏幕墻的實際效果

　　5、結語

　　基于安訊士網絡視頻產品所構建的數字化視頻監控系統可以直接連入網絡，達到即插即用的效果，省掉多種復雜的電纜，安裝方便（僅需設置一個IP地址），用戶也無需安裝任何硬件設備，僅通過PC機瀏覽器即可觀看，解決了以往系統的諸多弊端。

　　視頻監控系統是港口安防系統中的重要組成部分，隨著港口各項業務系統的數字化程度不斷提高，同時也隨著數字化、網絡化、智能化數字視頻技術的不斷發展和成熟，安訊士幫助上海國際港務集團利用新的網絡化視頻技術為港口各項業務運行提供智能化服務，提高港口業務的運作效率，提高生產力水平。更重要的是，為了確保港口安全，有效防范恐怖襲擊，必須充分借助網絡化、智能化的視頻監控技術，迅速準確的發現異常情況，在危機發生之前產生預警信息，防止重大事故和恐怖襲擊事件的發生。——上海港公安局副局長周耀平