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普洱电信视频监控系统的设计与实现软件工程研究

论文编号:lw202003212303051780 所属栏目:软件工程硕士论文 发布日期:2020年03月24日 论文作者:无忧论文网

本文是一篇软件工程硕士论文,本项目仅仅是针对普洱市平安城市一期项目在实际应用中逐渐暴露出的问题和对后期应用拓展的局限性,提出的一些针对性的改进措施。还有许多平安城市项目的具体应用在本文中并未提及。当具备了全数字、全网络、分布式部署的系统之后,大量的应用只需在这个网络上加载,即可实现相关的应用,如:交警闯红灯自动记录系统、卡口系统、图像分析、图像研判、人脸识别等等。“平安城市”视频监控系统是一个庞大的综合安全防控管理系统,它除了要满足治安管理、交通管理、城市管理、应急指挥调度等需求,还要满足对灾难事件的预警、群体事件的监管等方面对图像监控的要求,如此复杂的安全和管理需求,自然需要由一个性能超强的大型综合监控管理平台来完成对所有子系统功能的控制、调度和管理。


第一章 绪论


1.1 课题背景和意义

近年来,我国整体经济实力显著增强,同时社会治安状况也日趋复杂,公共安全问题不断,城市犯罪日益突出,且手段不断更新、升级。这些都迫切要求加快建设以主动预防为主的视频监控管理系统。

城市视频监控管理系统是衡量一个城市现代化管理水平的重要体现,是保障一个城市乃至整个国家安全和稳定的基础。建立合理、高效的视频监系统,能够使政府管理部门在他第一时间发现问题,提出应对措施及应急预案。

2008 年,为健全完善社会治安防控体系,提高城市管理水平,建设“平安和谐文明普洱”,深入贯彻落实“科技强警”战略,进一步提高公安机关对社会治安的掌控能力,根据《云南省社会治安综合治理委员会关于加强城市报警和监控系统建设的意见》、《普洱市社会治安综合治理维护稳定委员会关于城市报警和监控系统建设的实施意见》和国家有关规定,普洱市公安局、中国电信普洱分公司按照整体规划分步实施,先重点后一般、先城市后乡村的要求,对“平安城市”城市监控和报警系统进行规划,普洱市政府所在地思茅区以硬盘录像机为核心建设了 80 个监控点,九个县分别建设了数量不等的监控系统,摄像机主要安装在城区的公共治场所。

受限于当时的技术、资金、网络条件,“平安普洱”城市报警与视频监控系统一期在系统设计、平台架构、网络组网方面存在一些缺陷。

目前,普洱市公安局、普洱电信公司拟建设“平安普洱”城市报警与监控系统(二期工程),希望通过 GPON 技术、IP-SAN 海量存储技术、智能视频分析技术等新技术的应用达到优化系统设计,从而更好的支撑社会各级应用中心共享系统资源的目的。

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1.2 论文研究内容及结构安排

论文从“平安普洱”城市报警与视频监控系统一期工程的应用效果出发,分析了系统的现状与存在的问题,找出系统在架构设计、网络组网方面存在的缺陷,确定了系统二期工程应该采用 H.264 视频编码技术、GPON 光纤接入技术、IP-SAN 海量存储技术、VCA 智能视频分析技术等新技术的应用来达到优化系统设计和提升网络传输效果,并据此设计了系统的优化改造方案,对其中的关键应用技术要点在本论文中重点进行了深入研究,论文结构如下:

第一章  绪论。分析项目设计、优化的背景和意义、论文的主要内容和结构。

第二章  一期“平安普洱”系统的组网和存在的问题。对现有系统的组网方式和工作原理进行阐述。经过几年的运行,现有系统运行中不适应实际应用的一些现象逐步暴露,从 1)系统共享能力不足,2)模拟视频矩阵部署成本高、扩容难、不利于多级部署,3)存储、管理安全性不足,4)模拟摄像机图像不够清晰、夜间效果不好,5)系统光纤资源占用过多,6)硬盘录像机的瓶颈,7)系统扩容难度大、不易管理,七个方面对系统的现状进行了深入分析,与后面的优化改造方案形成呼应。

第三章  网络视频监控的关键技术。重点介绍了“平安普洱”二期工程所采用的新技术及其相关理论知识,如视频编码技术 H.264、光纤接入技术 GPON、网络存储技术 IP-SAN、  智能视频分析技术 VCA。

第四章  系统的改造优化方案。重点针对一期系统存在的缺陷与不足,结合最新的视频编码、光纤接入、网络存储、智能视频分析技术对系统的总体设计、网络组网、设备更新等从四个方面进行改造和优化。四个方面包含平台系统改造,编码、存储系统改造,前端设备改造,传输网络改造。

第五章  系统功能。主要从监控管理系统平台主要功能、监控管理系统功能和应用、监控管理系统主要性能、监控管理系统平台编码规则,四个方面对系统的功能进行了全方位阐述。 第六章  总结与展望。总结论文的主要工作及对未来的展望。

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第二章 一期“平安普洱”系统的组网和存在的问题


2.1 一期系统的组网及工作原理

2.1.1 系统组网图

图 2.1  “平安普洱一期”系统组网图

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2.2 系统现状分析

普洱市开展监控管理系统建设以来,在社会治安动态管理、应急处置及提高城市公共事业方面发挥了重要作用。但是,普洱市城市监控管理系统一期工程建设过程中,由于建设资金、技术/设备发展等客观因素的制约,存在着监控报警系统监控点位不足、图像清晰度无法满足实战需要、监控图像资源无法共享等问题,直接影响到全市监控管理系统的充分应用和可持续发展。

2.2.1 系统共享能力不足

普洱市一区九县建设了 10 套监控系统,各自独立运行,虽然通过网络连接起来了,但是同时打开某路图像的用户(进程)只能达到 5 个,不利于大范围、多层次的系统共享。 在某些热点事件发生以后,有可能派出所、县公安局、市公安局甚至省公安厅的多个部门都需要同时访问,在极端的时候,同一路图像会有超过 100 个进程同时打开的需求。

目前,平安城市项目由政府投资、公安具体使用,但是,城管、消防、环卫等部门都有使用需求,有的部门甚至提出来要新建一套系统的需求,现有系统共享能力不足的问题严重制约着系统效益的有效发挥。

2.2.2 模拟视频矩阵部署成本高、扩容难、不利于多级部署

128 进 16 出的视频矩阵只能接 128 路摄像机、16 个监视器,前端扩容,必须扩容视频矩阵,否则就不能上墙显示。

非中心机房管理的图像要上墙需要把经过远程传输数字图像转换成模拟图像通过视频矩阵才能上电视墙,图像经过多级模数、数模转换后图像的清晰度衰减较大。

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第三章  网络视频监控的关键技术 ..................................... 9

3.1  视频编码技术——H.264 ................................. 9

3.1.1 H.264 简介 ........................................ 9

3.1.2 H.264 的优势 ............................................ 9

第三章  网络视频监控的关键技术 ............................. 9

3.1  视频编码技术——H.264 ................................. 9

3.1.1 H.264 简介 ................................ 9

3.1.2 H.264 的优势 .................................. 9

第五章 系统功能与实现 ........................................... 27

5.1  监控管理系统平台主要功能 ............................................. 27

5.1.1  监控管理 ..................................... 27

5.1.2  报警管理 .................................... 28


第五章   系统功能与实现


5.1 监控管理系统平台主要功能

监控管理平台实现视音频及报警信息的采集、传输/交换、显示/存储、控制;支持身份认证和权限管理,保证信息的安全;实现报警联动;提供与其他业务系统的数据接口。 系统的扩容能力和兼容能力均满足今后长期发展的需要,能针对不同职能部门和区域划分实现有效的“分权分域”管理[20]。

5.1.1 监控管理

1.  实时图像浏览

a)  按照指定设备、指定通道进行图像的实时浏览,支持浏览图像的显示、缩放、抓拍和录像,支持多用户对同一图像资源的同时浏览;

b)  支持多个监控画面同时显示,并可实现全屏显示;

c)  支持将用户预先定制好策略对一组监控点位轮流显示播放。显示间隔时间可进行设置;

d)  支持用户通过输入点位、拖曳点位、在电子地图上框选点位等方式建立预案,并支持以预案的方式对相应的视频切换、浏览方案进行保存。能按照既定的预案实现事件调阅和相关视频的存储、建档;

e)  支持基于 GIS/电子地图的图像浏览方式,实现以地图方式对点位位置定位,并可直接在 GIS/电子地图上通过圈定地理区域快速切换调用点位图像;

图 5.1  云台控制界面图

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第六章   总结与展望


6.1 总结

视频监控系统建设,是加速推进科技强警战略的一项重大举措,是公安信息化建设服务实战的必然要求,对于提高社会治安防控能力、应急处置突发性事件能力和城市管理水平,有着举足轻重的重大作用。

本项目仅仅是针对普洱市平安城市一期项目在实

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