智慧家庭云平台视频监控系统方案设计书V3

智慧家庭云平台视频监控
系
统
方
案
书
2015年11月
第1章现状与需求分析
1.1平台系统背景
1.1.1物联网系统现状
物联网是通过光学识别、射频识别技术、传感器、全球定位系统等新一代信息技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

物联网现在已被提高到国家的战略高度，它不但是信息技术发展到一定阶段的升级需要，同时也是实现国家产业结构调整、推动产业转型升级的一次重要契机。

目前，全国很多省份和城市都已经围绕物联网纷纷制定出地方的物联网发展规划，并积极推进物联网示范基地和示范工程。

从当前的物联网发展形势来看，逐步形成了长三角、珠三角、环渤海地区和中西部地区四大核心区域，这四大区域目前形成了中国物联网产业的核心产业带，呈现出物联网知识普及率高、产业链完善、研发机构密集、示范基地和工程起步早的特点。

在这些区域已经建设了很多基于感知、监测、控制等方面的示范型工程。

特别是在智能家居、智能农业、智能电网等方面成绩比较突出，在矿山感知、电梯监控、智能家居、农业监控、停车场、医疗、远程抄表等都取得了重大突破
1.1.2视频监控系统现状
视频监控业务具有悠久的历史，传统的应用是在安防领域，是协助公安部门及相关管理单位打击犯罪、维持社会安定的重要手段。

如果把摄像机看作人的眼睛，智能视频系统或设备则可以看作人的大脑，视频监控就是物联网的感知环节少不了的“眼睛”，其主要作用是忠实地将远端的视频信息进行展现和记录，是人们视觉的延伸。

然而，由于监控探头的数量和监控数据的存储量非常巨大，随之而来的问题是如果完全依靠人工分析和监控，会存在效率低下、识别率不高及存储困难等问题，常常不能实时发现突发事故的发生。

随着社会的发展，计算机
技术、图像处理技术以及移动通信技术的不断提高，使得对远程现场的图像、视频监视与遥控等功能实现变得愈加可能，从而也为公交、环保、电力、气象、水利、娱乐、医疗等传统视频监控难以满足需求的场合提供了新的安全监控以及运营管理手段。

物联网是通过对物的动态、连续、实时、在线的全面智能化感知及海量数据的加工处理和智能挖掘，达到对物联世界实时控制、精确管理和科学决策目的。

因此RFID所提供的静态的、离散的、非实时的信息不能满足物联网的发展需求，而动态、实时、连续、在线的视频手段恰好能够很好地解决这些问题，视频监控在物联网中不能孤立存在、自成体系，而是与其他感知手段融合，进而实现智能化管理及科学决策的目的，即将感知、网络、平台、应用全面结合，围绕客户的需求来构建物联网解决方案，物联网才可能真正落地。

1.1.3家庭应用需求分析
据统计，在市场经济迅速发展、社会治安形势总体平稳的状态下，影响社会治安稳定的因素仍然大量存在。

家庭防盗盲区众多，一旦发生恶性事件，就会造成灾难性损失。

伴随计划生育带来的人口老龄化问题越来越严重，很多子女由于繁忙的工作，没有时间照顾家中老人。

家中老人孤单一人，无法感受到亲情的关怀，出现意外状况无法及时采取措施。

“狼保姆”事件频繁发生，小孩无法有效看护，这些事件无疑为家庭生活带来了不可预估的伤害。

视频看家的出现为这些问题提供了一个很好的解决平台，远程实时监护孩子，可同现场监护人交流，拒绝“狼保姆”。

同时防盗报警，保障用户的财产安全。

第2章总体设计方案
2.1建设思路
2.1.1科学规划，合理布建
按照视频监控系统国家标准有关技术要求，结合各行业实际情况，对接入方案、联网架构、安全接入等进行科学规划，坚持先进性与实用性相结合。

行业引领，深化应用
2.1.2统筹兼顾、持续发展
系统建设必须兼顾今后发展的需求，采用先进、成熟的视频、通信传输、存储技术及相关设备，在充分利用光纤、网络带宽发挥系统最佳性能。

同时，在实施建设时，为今后系统扩展、扩容预留相应的接口。

2.2设计依据
《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T28181-2011）
国家标准GB/T28181-2011《安全防范视频监控联网系统信息传输交换控制技术要求》修改补充文件
《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）
《安全防范系统验收规则》（GA308-2001）
《安全防范系统通用图形符号》（GA/T74-2000）
《视频安防监控系统技术要求》GA/T367
《计算机软件开发规范》 GB8566
《电器装置安装工程电缆线路施工及验收规范》（GB50168-92）
《计算机信息系统安全保护等级划分准则》（GB17859）
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198）
《跨区域视频监控联网共享技术规范》（DB33/T 629-2007）
2.3设计原则
2.3.1统一标准原则
在系统建设中，必须执行国家相关技术标准，严格按照GB/T 28181-2011《安全防范视频监控联网系统传输、交换、控制技术要求》，确保监控系统互联互通。

视频应用系统建设，要充分考虑与其他行业信息系统的衔接与共享，满足各行业对视频资源接入需求。

2.3.2先进实用原则
在系统建设中，既要满足各行业业务需求，又要充分考虑未来发展需求，采用的系统必须用先进、成熟、主流的技术。

采用的应用软件必须界面友好、操作简便，满足一实际需求。

2.3.3易于扩展原则
由于技术和需求在不断地发展，对系统功能和建设规模、建设质量的要求也将不断增多。

在设计上，采用具备良好扩展性的系统接口和模块化设计，当需要升级时，系统能实现平滑过渡，方便兼容旧系统。

2.3.4易于开发原则
开放相关接口，统一建设标准，满足用户能够独立自主的对平台进行“支撑、服务、定制开发”。

2.3.5易于维护原则
系统在设计时充分考虑其易维护性，以确保系统在使用过程中出现故障时能在最短时间内恢复运行。

系统具备设备日志记录、远程维护与管理、故障及时告警等功能，以方便日常维护。

2.4系统架构
2.4.1系统整体架构
智慧家庭云平台系统，是一个综合大型的平台系统，有三部分组成，由娱乐中心平台，生活控制中心平台和安防系统平台组成。

娱乐中心，主要是为家庭提供智慧化娱乐服务，包括，投影，幕布，电视播放等；
生活控制，主要包括家庭窗帘，空调，灯光，智能电饭煲等智慧话应用，为家庭创造更舒适，绿色生活环境；
安防系统，主要包括网络摄像机，烟感探测，红外报警等应用，为家庭创造出更安全的生活环境；
2.4.2系统逻辑结构
物联网视频监控系统逻辑结构如下图所示，主要由设备接入层、网络层、数据层、服务器层和应用层五大部分组成。

设备接入层：主要包括前端摄像头等产品，主要实现音视频信息的采集，可实现语音对讲等功能；
网络层：本系统的依托媒介，支持有线、无线和光纤等不同的方式；
数据层：视频监控平台中云存储部分业务，对前端采集的数据进行存储，并支持客户端的访问。

服务层：体现了本系统视频监控平台具有业务平台的管理功能，并对前端采集的图像进行转发、分发或存储，对报警进行联动处理；
应用层：体现在不同的客户端（PC、手机、PAD）在业务上的展现。

智能接
2.4.3系统平台服务架构
自下而上，最底层为设备层，包括常规是监控设备以及门禁、报警主机等设备。

设备层之上为平台的设备接入层，它包括一些列的接入服务，使用SDK方式与设备硬件交互。

平台设备层之上，平台业务服务，负责为整个平台的终端提供业务支撑。

最上层，为平台的终端，包括操作远端和管理员端，他们使用协议或SDK的方式和平台服务交互。

2.4.4平台模块结构
2.4.
3.1
2.4.
3.1DM-001中心管理系统
CMS系统由下列模块组成：
逻辑模块（LogicMdl）、数据中心（DataCenter）、数据库访问单元（DBVisitor）、功能服务处理单元（processors）等（如下图所示）：
CMS作为中心管理，需提供的职责有：
1)组织管理。

组织的增删改。

2)用户管理。

包括用户、角色、对应组织的管理。

3)资源管理。

资源配置、资源和组织的分配。

设备属于资源的一类，资源
的广义概念包括编码设备、解码设备、存储设备、告警设备、服务器、
计算资源等等。

4)授权管理。

按组织或单点分配角色资源权限。

5)认证管理。

对用户接入的认证：用户名密码、PKI；对资源的接入、服
务的接入认证。

以及通过平台访问子系统管理功能时的统一认证。

1.许可证管理。

系统规模、功能、失效的许可管理。

2.服务管理。

集群服务、单服务的配置。

服务的远程配置、查找。

3.业务逻辑配置管理。

如录像计划配置、干线管理配置、资源分配配置等。

2.4.
3.2DM-002 WEB管理子系统
用户权限模块
用户、权限、角色实体的关系如下ER图
图2-3
组织结构管理
组织结构E-R图如下：
图2-4
2.4.
3.3DM-003告警处理子系统
针对报警应用APP，报警功能由ASC、ADS、Web、APP四部分组成：ASC负责预案管理，ADS负责报警存储与转发，Web负责报警预案配置，APP负责报警联动。

针对报警客户应用Client，报警功能由ADS、CMS、Client三部分组成：CMS 负责预案存取，ADS负责报警存储与转发，Client负责报警预案配置、本地存储及报警联动。

而Client与APP、ASC、Web间在报警服务上彼此无关系；ADS与ASC间无关系。

（后续考虑Web不与DB直连，修改与获取预案都通过ASC来操作，要求ASC提供完备的接口方法）。

总体设计图如下：
图2-5红色表示报警上报过程，黑色箭头表示登入。

2.4.
3.4DM-004中心存储服务
中心存储服务SS，主要功能包括：
1)磁盘管理
2)存储空间管理
3)码流直写存储
4)录像任务执行管理
5)中心录像查询与回放。

6)设备录像查询与回放。

2.4.
3.5 DM-005流媒体转发服务
MTS 是监控系统平台的一个组成部分，也可以单独提供服务。

MTS 主要提供码流分发功能，从设备取流，分发至各取流客户端。

MTS 与外围模块的关系如下图：
CMS 主要对MTS 进行业务控制。

在MTS 单独提供服务的时候，可以由其他程序进行控制。

Client 主要使用RTSP 访问MTS ，获取媒体数据。

DVR （或者其他前端设备）主要是向MTS 提供媒体数据。

Storage Service (SS)
Centre Management Service (CMS)
IP Camera (IPC) DSS Client
IP Camera (IPC) IP Camera (IPC)
ESS
Instruction Data
Author: Junwei Sun
Created: 2013-8-10 Updated: 2014-3-26
DSS Admin
Browser
DSS
接口说明：
A接口：DSS平台协议，使用HTTP+XML格式
B接口：标准RTSP协议，支持扩展的传输方式。

C接口：设备接入协议，一般使用大华二代、三代协议。

或者是使用设备接入库的统一接口。

D接口：客户端和DSS平台协议，不在本文档讨论范围，从略。

需要注意的是A接口中会获取cameraID和token，通过D接口交给客户端，以便在C接口中使用。

2.4.
3.6DM-006设备管理服务
DMS设备管理服务，主要负责设备接入管理。

如上图所示。

其中，IDevice层中还有一块“设备管理”，它的功能是管理所有加入系统中的设备，提供ID到设备的映射，这个是所有服务都需要的基础功能。

2.4.
3.7DM-007电视墙服务
视频上墙服务（VMS-Video Matrix Server，也称视频矩阵服务），通过主动
注册到中心服务（CMS）并不断接收来自CMS的协议数据信息控制解码设备的
电视墙配置与上墙操作管理。

CMS的数据信息可以是管理远端、客户端与报警服
务发起的，来源不同对应的功能点不同。

将本模块的主要功能归结成以下7种：功能1：完成对解码设备的状态上报
功能2：完成对解码设备通道信息打印显示的控制
设备方设备
议设备
议和连接方式，并绕过一些协议限制，从而方便设备接入平台。

转换后的协议使用大华二代协议，多连接方式（以后再考虑升级到动态
连接方式）。

转换前的协议支持下列协议：
（1）RW设备协议，绕过同一用户只能登陆一次的限制
（2）设备主动连接，绕过主动连接只能连接一个地址，从而绕过多应用不能同时访问设备的限制。

（3）标准协议（HTTP+XML+RTSP+RTP），用于接入第三方设备
设备代理系统总体架构如下：
（注：“proxy设备”是逻辑上提的，实现时可以是device_proxy程序中某个类的一个对象实例）
2.4.
3.9DM-009主动注册服务
主动注册服务ARS，主要对接主动注册协议类设备。

包括移动设备和国标、千里眼协议设备。

2.4.
3.10DM-010平台互联子系统
平台代理服务UAS/平台代理客户端UAC，主要作为平台级联网关使用。

大致功能如下：
1、对上、下级平台的注册、启用、停用、注销；
2、作为上级平台：
a)设置转换规则：目录转换、编码转换；
b)接收下级平台推送的资源目录，根据转换规则转换后，推送给中心管理服务
的组织管理和资源管理模块；
a)处理本平台的预览取流、录像检索、回放取流及控制、手动录像、云台
控制、事件布防指令，转发给下级，进行请求相应信令进行转换；
b)接收下级平台的事件，转发给本平台；
c)下级平台流的标准化转换，包括：
i.将非标准封装转换为标准RTP或PS封装；
ii.将非标准视频编码，转换为标准H264编码；
3、作为下级平台：
a)设置推送范围；
b)设置转换规则：目录转换、编码转换；
c)读取组织机构和资源数据，根据转换规则转换为资源目录，推送给上级；
d)处理上级平台的预览取流、录像检索、回放取流及控制、手动录像、云台控
制、事件布防指令，转发给本本平台处理，进行请求相应信令进行转换。

e)接收本平台的事件，转发给上级平台；
f)对本级平台流的标准化转换，根据上级平台的流标准进行转换；
4、多级级联：
a)将下级推送的资源目录推送给上级；
b)处理上级平台的预览取流、录像检索、回放取流及控制、手动录像、云台控
制、事件布防指令，转发下级平台处理，进行请求相应信令进行转换；
c)接收下级平台的事件，转发给上级平台；
d)根据策略配置，将下级平台视频流转发给上级平台；
2.4.
3.11DM-011门禁动环子系统
门禁动环子系统由PES/MCD组成，系统大致逻辑如下：
1．MCD主动注册到CMS上，CMS推送设备组信息给MCD
2．PES从CMS处得到设备组信息，注册到MCD上并发送设备的管理命令给MCD
3．MCD得到设备的上报信息并推送给PES
4．MCD得到设备的状态信息并推送给CMS
系统详细交互图如下：
MCD CMS
PES
门禁设备
设备核心服务层接口协议
设备通信协议
2.4.
3.12DM-012平台SDK
DPSDK作为平台功能接口封装，供CU客户端调用，也可对外提供给其他平台作为二次开发协议。

提供平台SDK功能，提供基础的功能命令和数据读写，不缓冲数据。

抽象出一个通用接口，DSS使用PlatformSDK封装与监控系统服务器的交互。

2.4.
3.13DM-013桌面应用客户端
CU端大致架构如下：
1．基础库
提供一些通用功能。

2．PlatformSDK层
提供平台SDK功能，提供基础的功能命令和数据读写，不缓冲数据。

抽象出一个通用接口，DSS使用PlatformSDK封装与DSS服务器的交互，PSS 提供另外一套本地处理的实现。

3．业务功能层
提供业务功能逻辑的封装，将一些高层的操作分解成多个PlatformSDK的操
作，进行组合。

另外还包括一些数据的缓存（例如设备列表）。

如果业务功能很简单，这一层可以为空，UI直接调用PlatformSDK，例如云台操作。

业务功能层是跨平台的，与UI无关。

4．界面组件层
负责处理UI操作，根据需要可以组合多个业务功能，处理不同业务功能之间的逻辑关系。

同一个业务功能的逻辑应放入业务功能层的组件。

界面组件层先实现MFC组件，可以同时用于windows下的C/S和B/S（基于IE）的开发。

后续还将开发基于QT的界面组件，用于linux和mac的C/S开发。

另外还将开发基于NPAPI的界面组件，用于firefox和safari的B/S开发。

5．应用层
各个行业客户端，另外还包括PSS和DSS OCX对外发布组件。

各个客户端可以搭建自己的应用程序框架，进行不同的布局，然后在功能区放置上述功能组件，根据需要进行扩展。

2.4.4系统云存储服务
针对海量的监控音视频文件的集中存储与共享需求，解决视频监控高清化、系统集中化、建设规模化带来存储容量需求日渐膨胀，存储压力增大的困难，建立一套具有高可靠、可在线弹性伸缩，满足高吞吐量并发访问需求的云存储平台。

为系统数据存储提供便捷、统一管理和高效应用的基础平台支撑。

2.5性能与指标
2.5.1图像质量
系统最终显示图像（主观评价）应达到四级（含四级）以上图像质量等级，对于电磁环境特别恶劣的现场，图像质量不应低于三级。

对于重点监控区域摄像机尽量选择高清摄像机，利于智能分析和人脸识别等技术的实现。

2.5.2视频编码
视频编码采用H.264标准协议或公安部许可的标准协议。

视频编码设备必须具有符合《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》（GB/T28181-2011）标准相关要求的检测报告。

编码、传输和存储的视频图像数据不低于4CIF（704×576）格式的图像分辨率。

实时视频图像及存储视频图像帧率不低于25帧/秒。

2.5.3时延指标
当信息（包括视音频信息、控制信息及报警信息等）经由网络传输时，时延指标应满足下列要求：
1）、前端设备与接入监控系统的信息延迟应≤2000ms；
2）、前端设备与用户端设备间端到端延迟时间（不含解码缓存的延时），即用户端首次发起点播信令到接收到前端设备视频流数据包的时延，应≤2500ms；
3）、前端设备（网络摄像机、编码器、硬盘录像机等）的编码I 帧间隔设置应≤1000ms。

第3章平台功能介绍
3.1客户端功能
平台客户端的主要功能有：实时监视、录像回放、电子地图、报警管理、云台控制、语音对讲、视频上墙，以及本地配置等功能。

客户端的主界面如下：
3.1.1实时监控
功能概述：
通过实时监视功能，实现对监控网点全天候、全方位的视频监视功能。

对监视目标进行实时、直观、清晰的监视，全天24小时均可观察到前端现场的监控状况。

功能说明：
☉支持多分屏画面显示
☉支持画面比例八档调整（满屏，1:1,16:9,4:3,5:4，4:5，3:4，9:16）
☉支持监视画面的亮度，对比度等参数调整
☉支持客户端抓图及连续抓图
☉支持客户端本地录像
☉支持实时监视流畅/实时模式切换
☉支持音频监听开关
☉支持从设备树上拖动摄像头到视频窗口打开一个画面
☉支持拖动设备或组织节点打开其所属的所有通道
☉支持关闭当前窗口/关闭摄像头/关闭所有窗口操作
☉支持当前监视保存为任务
☉支持手工指定或者自动选择主辅码流类型
☉支持对监视摄像头所属设备进行语音对讲
☉支持对监视摄像头保存到收藏夹
☉支持单窗口的放大/恢复
☉支持窗口的全屏显示
☉支持双击视频通道打开视频
☉支持双击设备或组织节点打开所有其所属通道视频
☉支持从收藏夹打开监视摄像头的视频
3.1.2轮巡任务
功能概述：
监控任务和监控计划是一种监控轮巡策略。

用户可以通过设置监控任务，指定一组摄像头在特定监控画面中打开。

用户可以通过设置监控计划，指定监控任务在特定的时间内执行。

功能说明：
☉支持监视任务/计划创建、编辑、修改
☉支持按计划执行任务
☉支持暂停/恢复计划/任务
3.1.3录像回放
功能概述：
监控系统的建设除了实时监视和报警，防患未然外，还有一个重大的作用就是事发后有据可查，因此，录像的检索、连续流畅、多功能播放也是平台的一个很重要的功能。

功能说明：
☉支持录像查询/回放
1)支持从前端设备/中心平台，查询一天的录像，提供图像化和列表两种方式显示查
询结果
2)支持单路回放
3)支持多路回放，最大可以同时三十六路路回放
4)支持时间条上双击回放
☉支持报警录像查询/回放
1)支持指定报警源、类型和时间段，查询出报警信息列表
2)支持单击报警信息查询出关联的录像
3)支持选择报警录像进行回放，依次在窗口上打开，最大支持四路同时回放
☉支持录像打标/查询/播放
1)支持回放录像（本地录像除外）以文字信息进行打标
2)支持按组织结构、设备名称、通道名称、录像时间、标签时间、录像来源查询打标
录像
3)支持标签录像的播放
4)支持删除标签、查看、修改标签详细信息
☉支持录像下载
1)支持显示下载列表
2)支持按时间下载
3)支持取消下载操作
4)支持下载文件自动命名
5)支持按文件下载，支持按文件批量下载
☉支持播放控制
1)支持暂停操作
2)支持停止操作
3)支持2/4/8倍速快放
4)支持1/2,1/4,1/8倍速慢放
5)支持本地录像播放
6)支持播放过程中抓图
7)支持播放前一帧(本地文件回放有效)
8)支持播放下一帧
9)支持静音切换
10)支持音量控制
11)支持同步
☉支持下载列表与回放窗口之间切换
☉支持打开录像下载路径
☉支持录像类型选择显示，全部\普通录像\外部报警\移动侦测\视频丢失\视频遮挡\智能报警\定时录像\手动录像\报警录像
☉支持本地录像，按照组织结构、设备进行检索
☉支持设备树的模糊搜索
3.1.4报警管理
功能概述：
报警管理提供接收到的报警信息罗列和查询过滤操作。

报警等级通过不停颜色进行区分，报警的信息包括处理状态、报警类型、时间、事件类型、报警设备、通道、报警等级。

用户可以指定报警类型、时间段，对相关的设备进行报警信息的查询。

功能说明：
☉支持报警自动分级；
☉对报警可以进行处理操作，处理后的报警信息变为已处理状态；
☉可以指定报警类型、开始时间、结束时间，查询设备的报警信息；
3.1.5云台控制
功能概述：
用户在实时监视时，可以通过云台控制摄像机的转动、聚焦、变倍等基本操作，以及预制点、巡航线、灯光等辅助功能。

此外，用户可以使用三维定位功能，在实时监视时可以通过框选的方式，迅速将局部区域放大，方便地定位到重点关注区域。

云台控制操作有不同的优先级，高优先级的用户可以抢占低优先级的用户的操作。

功能说明：
☉支持云台控制锁定功能
☉支持高级用户直接抢夺低级用户的云台控制权
☉支持平级或低级用户通过协商方式向云台使用者请求控制权
☉支持鼠标模拟云台控制方向键（视频窗口上的右键菜单也提供此操作）
☉支持三维定位功能
☉支持八方向控制（↑、↓、←、→、↖、↙、↗、↘）
☉支持步长选择
☉支持变倍\聚焦\光圈
☉支持预置点设置、定位、修改、删除
☉支持巡航线设置、启用、停止
☉支持辅助功能，包括灯光、雨刷、云台菜单、自动旋转、辅助命令、线扫、巡迹☉支持鼠标放大、缩小画面
3.1.6电子地图
功能概述：
提供电子地图功能，可以查看设备的属性信息，打开实时视频，在地图上显示报警提示等。

功能说明：
☉支持多级地图的配置
☉支持地图信息的缩略、放大。