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为给出一个实用的、先进的、可持续发展的校园防控监控应用系统的解决方案,本技术方案从完整信息应用系统的角度,利用当今成熟的数字视频压缩技术、媒体播放技术、光缆传输技术、电视监控技术、网络技术等,构建一套适合于整个学校的监控应用系统。
校园安保监控系统管理的目的是为了保证校区内的师生及环境、基础设施和保密资料等的安全,实现对校区的掌控,因此在本方案设计时定位于校区正常工作的监控管理,本系统将基于网络,实现对各前端视频信息的采集、传输、监视、存储、处理、备份等管理。
一、工程概况(案例说明)
工程名称:虹口区某学校安全防范系统工程设备
工程概述:
某学校贯彻上海市职教会议精神,将建设一所金融、商贸、餐饮和计算机等为骨干专业的职业学校,并使成为上海市对外开放的现代化学校的标志。使某学校的教学水平跨入全国、全市的一流行列。
某学校是一所多学科的综合性职业学校,校区面积为150亩,在校师生5000多人,由于校园内学生以初职和高职学生为主,年龄偏小,自我约数能力较差,同时,校园内教学楼、行政楼、宿舍区等分散较开,因此对校园内师生安全、基础设施、保密资料等的管理难度较大。
本次某学校的安全防范系统包括图像监控系统、电子围栏报警系统。学校总控中心位于行政楼9楼,分控中心位于门卫值班室。同时所建系统必须满足技防办及有关部门的审查要求。
在建立本套系统的同时,必须要对原有的安全防范系统进行集成。所需集成的安全防范系统包括:3、4、5、6号楼的各个教室、宿舍区域以及门卫室的原监控系统和电子围栏报警系统。其中3、4、5、6号楼各个教室的摄像机已接入4号楼2楼的DVR中;宿舍区域的各摄像机已接入A宿舍楼底楼的DVR中;现要求将上述各DVR以及校门口门卫室的DVR通过校园网接入行政楼9楼总控中心。
根据某学校上述的实际情况及建设要求,公司进行了深入了论证,提出了采用两级控制的方式,将校区分成三个分控中心并进行数字化联网有总控中心进行集中的管理和控制,充分利用数字视频编解码、网络数据传输技术等高科技优势,建设一套先进、高速、准确、及时和具备强大管理及网络传输功能的数字监控系统。三个分控中心分别位于4号楼2楼的监控室,A宿舍楼底楼监控室,门卫值班室。
本方案主要就设计要求、设计依据进行了确认,同时根据要求和依据对整个系统的主体架构进行了设计,根据用户的实际需要突出了整个系统的功能特点以及达到的效果。并对分控中心、中心控制室相关设备的选型要求、功能进行描述。
 二、监控系统需求分析 
2.1技术要求

整个系统要求采用网络化数字安防系统结构实现分级控制,集中管理。系统必须具备强大的集中管理的能力,同时要方便地实现本校区继续扩容与升级。
整个系统要求实现防盗报警与图像监控、设备远程控制、广播喊话系统在软硬件上的集成,具备监控、报警联动控制、设备远程控制功能,上述功能应采用专用统一的操作模式,并预留双向语音传输接口。
整个系统要求实现实时监控,录像及回放的图像分辨率最高可达到400线以上。
整个系统接入校区监控中心后,现有总控设备应能回放前端硬盘录像机所存储的图像,实现对前端防盗报警设备的布撤防和录像管理,实现灯光、防盗探测器和摄像机的自动联动,实现设备远程手动控制等一系列的功能。
整个系统要求通过局域网络实现在任意级建立分控中心
整个系统要求原有监控系统(教学楼和宿舍楼)也要接入新的监控中心。
整个系统要求组织施工时尽可能避免破坏校园道路建筑结构等,以不影响校园正常教学活动为前提。
规划以报警探测器和声音、图像联动报警方式加强各种安全防范探测手段。白天对流动参观人员以监视为主,夜间防范入侵为主。
2.2系统布点
根据校方的要求和行业规范,某学校电视监控系统主要在校区的主要出入口、通道、停车场、行政楼、教学楼、实训楼、图书馆,操场等部位设置摄像机。摄像机均选用高清晰度、低照度的彩色CCD摄像机,并通过灯光补偿来带到全天24小时彩色录像,具体监控点位的设定参见下表:
CCTV系统的监控点分布表

建筑名称
安装位置
固定彩色摄像机型号
数量
中职教学楼(6号楼)
大门进口
SSC-DC493BP
1
1楼走廊
SSC-DC493BP
2
2楼走廊
SSC-DC493BP
2
3楼走廊
SSC-DC493BP
2
4楼走廊
SSC-DC493BP
2
5楼走廊
SSC-DC493BP
2
中职教学楼(5号楼)
大门进口
SSC-DC493BP
1
1楼走廊
SSC-DC493BP
2
2楼走廊
SSC-DC493BP
2
3楼走廊
SSC-DC493BP
2
4楼走廊
SSC-DC493BP
2
5楼走廊
SSC-DC493BP
2
中职教学楼(4号楼)
大门进口
SSC-DC493BP
1
1楼陈列室
SSC-DC493BP
1
1楼走廊
SSC-DC493BP
2
2楼走廊
SSC-DC493BP
2
3楼走廊
SSC-DC493BP
2
4楼走廊
SSC-DC493BP
2
6号楼和5号楼的连廊
1楼连廊
SSC-DC493BP
1
5号楼和4号楼的连廊
1楼连廊
SSC-DC493BP
1
高职教学楼(3号楼)
大门进口
SSC-DC493BP
1
1楼走廊
SSC-DC493BP
2
2楼走廊
SSC-DC493BP
2
3楼走廊
SSC-DC493BP
2
4楼走廊
SSC-DC493BP
2
5楼走廊
SSC-DC493BP
2
图书馆
正门口
SSC-DC493BP
1
北侧门口
SSC-DC493BP
1
西侧门口
SSC-DC493BP
1
行政楼
正门口
SSC-DC493BP
2
后门口
SSC-DC493BP
1
监控中心
SSC-DC493BP
1
财务室
SSC-DC493BP
1
档案室
SSC-DC493BP
1
人事室
SSC-DC493BP
1
体育馆
大门口
SSC-DC493BP
1
大门,侧门,车库,校园通道,球场等外围处
 
SSC-DC493BP
51
合计
107

系统设计共设置107个摄像点;所有前端摄像机数量、类型、安装位置等可根据实际情况需要进行调整。
 三、监控系统设计

某学校电视监控、自动报警系统设计方案基于先进的网络架构,考虑到校区布点分散,在设计中将校区划分为4号楼2楼的监控室,A宿舍楼底楼监控室,门卫值班室等3个分控中心。分控中心将对划定在该区域内的摄像机、报警探头等进行统一的管理,通过DVR/DVS服务器进行现场监视、控制与录像。分控中心的视频图像及报警信号通过校园监控局域网传输到中心控制室,在中心控制室数字视频矩阵系统将对前端的任意一台DVR/DVS的视频图像进行随意的组合切换,并投到电视墙大屏上进行集中监控和管理。
3.1设计依据
? 《某学校安全防范系统工程建设方要求》
? GB/T50314-2007《智能建筑设计标准》
? GB50339 -2007《智能建筑工程质量验收规范》
? JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》
? GB50254-96《电气装置安装工程施工及验收规范》
? GB50303-02《建筑电气工程施工质量验收规范》
? GA/T75-94《安全防范工程程序与要求》
? GA/T74-2000《安全防范系统通用图形符号》
? GB50198-94《民用闭路监视电视系统工程技术规范》
? GA/367-2001《视频安防监控系统技术要求》
? GB50348-2004《安全防范工程技术规范》
? DB31/329、6-2206《学校、幼儿园安全防范上海地方标准》
? GB12663-2001《防盗报警控制器通用技术条件》
? GA/T368-2001《入侵报警系统技术要求》
? 沪公技防(2007)003号

 3.2 设计原则 

某学校监控系统建设方案的设计要以“先进、可靠、实用、经济、安全”为总体建设思路,同时应具有:
    扩展性:系统、设备、接口可扩展、可兼容性,系统规模和功能易于扩充,系统配套软件具有升级能力。
? 统一性:统一和开放控制协议、编解码协议、接口协议、压缩格式、传输协议,提供透明传输通道。
? 可操作性:提供清晰、简洁、友好的中文操作界面,操控简便、灵活,易学易用,便于管理和维护,能自动纠错和系统恢复。
在以上要求指导下, 我们的设计与实现遵循下列原则:
? 先进性和实用性
采用先进的设计思想和设计方法,坚持一切从实际出发,系统的建立以服务公安实战需要作为设计的出发点和归宿,求得先进性和实用性相统一。
? 可靠性和稳定性
系统的可靠性和稳定性从某种程度代表了这个系统的成熟度,也是衡量一个系统是否成功的标准,所以无论是硬件还是系统软件配置都要充分考虑系统可靠性,保证系统的不间断运行,对应用系统的开发和应用要保证系统的成熟和稳定,坚持采用成熟的产品,并严格进行测试和管理,确保应用系统的稳定运行。
? 可扩展性
任何系统的需求都不是一成不变的,应该如何适应实际变化就对我们的系统提出了可扩展性的要求;扩展系统应保持稳定性和连续性、保护系统的投资、节约建设成本、缩短建设周期。
? 安全性
为了更好地保护宝贵的信息资源,确保万无一失,必须确保系统信息获取的可靠性,通过完整的安全体系,保障数据安全和系统安全。在系统联网等方面,要确保本系统的网络、校园内部网络与公共网络之间的隔离,杜绝各类安全隐患的发生。
? 可维护性
系统应采取相应的手段使之易于维护,如:在本系统建设中要采用合理的系统体系结构,在中心建立设备管理信息资料等。

 3.3系统架构图

某学校安全防范系统分为电视监控、电子围栏两个部分
3.3.1 系统概述
电视监控系统主要监控范围为小区范围内各主要出入口、通道、停车场、行政楼、教学楼、实训楼、图书馆等部位,根据本次建设方的要求,我们采用分控与总控相结合,二级分控概念,系统基于网络实现对整个监控系统的管理和控制。
根据系统的总体规划,整个校区被分为3个分控中心来负责现场图像、报警信号的采集、电视监控、视频录像、远程传输等。各分控中心监控系统采用固定枪机等采集现场图像。各分控点就近接入附近摄像机的视频信号,在分控中心采用数字化设备进行监控与存储,同时,通过光缆将各分控点的数字视频信号传输到总控中心进行集中显示、集中管理和集中控制。在校区的各重要位置如周界、财务室等设置红外/微波探测器,采用电子地图报警布撤防。
在该系统中分控中心数字监控系统已经不再是独立的监控录像存储系统,而是跟中心控制室通过网络连接的前端的子系统。当中心控制室需要查看修改前端任意一台DVS/DVR时也可以通过网络发送控制信息从而完成对前端DVS/DVR主机的控制,真正做到了分控系统可以无人职守。目前市面上的DVR系统软件,其主要功能集中在监控录像和报警等功能,远程网络传输、控制功能没有得到深层次的开发。本方案中DVS/DVR系统在网络传输、自动寻像放大、数字图像处理等方面有实质性的突破,使得这套监控分控子系统真正成为可用于实战的有力武器。
3.3.2数据的网络传输:
在本系统中采用光纤传输为主,我们根据摄像机分布的具体情况,在整个园区一共架设了10对16路的光纤收发器,分布在校园各点的摄像机通过视频线缆就近接入附近光端机,然后通过8芯单模光纤输入到监控中心,另外,对于原有监控系统和门卫分控室,通过数字硬盘监控录像系统DVS/DVR中的网络传输功能通过交换机与设在总控中心的数字矩阵和管理主机进行数据交换(数据信号中包含数字视频流、控制流等)。数字矩阵可以通过局域网络发送命令随意选择切换前端任何一个分控中心的任何一台数字硬盘监控录像系统的任何一路图像。同时,中心控制室的多媒体控制平台上用户还可以直接在视频图像上通过画框、点击的方式实现对前端一体化摄像机的控制。
3.3.3 集中显示系统:
利用数字视频矩阵的集中显示切换功能,连接各分控的电视墙,构成统一的数字显示通道,可以对各分控的视频信号进行任意组合和切换,并接受集成管理平台的调度和切换;在数字视频矩阵中可以同时进行很多控制,配合分控中心的DVS/DVR主机使用,可以实现观看远端视频并对前端的任意视频进行任意的组合、切换同时可以控制远端视频、报警信号采集设备,并可将远端DVS/DVR主机的数字压缩信号输出到屏幕墙上。单台视频矩阵服务器最多可以同时对8路视频进行远程实时预览,不占用计算机CPU的资源,系统稳定、可靠。
3.3.4集中管理系统:
由于前端各分控中心都有DVS/DVR主机,每台DVS/DVR每时每刻都在以某种工作方式在运行,为了使分控中心可以做到无人值守,在控制中心的管理人员需要知道远程所有DVS/DVR的工作状态,网络连接状态,以及根据他们的工作状态判断前端各分控点的DVS/DVR的工作是否正常,是否正确,并及时的采取相应的变更措施。鉴于远程管理的需要,采用数字视频系统服务器来实现远程集中操作和管理。
远程集中管理和操作可以有效的避免各个分控中心操作人员的误操作,在中心控制室,管理者可以查看到DVS/DVR系统的所有相关的运行参数,操作日志、报警记录等,并可对相关参数进行修改。同时可有效的根据当时整个网络系统运行状况和资源以及随时产生的操作需要进行及时的变更,降低分布式管理系统的各自为政的操作带来对系统或资源的浪费。
周界报警系统
四、 学校周界防范

4.1学校周界描述
经过现场勘查和测量,学校围墙为可大概分为东南西北四个面围墙,总长度约1200米,四面围墙并不是直线,有多处拐角,墙壁结构有部分出现裂痕,在今后施工时还需对裂痕处进行加固。
根据平面图围墙的分布情况,以及实地考察后,我们把整个周界分为48个防区(建议每个防区最长不要超过40米),张力式电子围栏安装在围墙的上方,向实体围墙外侧倾斜30-45°角。采用4道钢绳防范,每一个防区配置4个张力探测器、1个控制杆、1个受力杆、若干个支撑杆及配件(弹簧、紧固螺母等),周界中有二个出入口,无法使用张力围栏,现设计使用主动红外对射探测器辅助防护。
本次周界报警系统我司采用上海安盾电子有限公司的张力式产品。

4.2学校安保系统设计原则
本安保系统是专门为学校的安全防范设计的。针对学校的具体情况,结合现代化的张力探测技术,为学校防盗报警系统提供一套安全可靠、运行稳定的安保系统。在设计这种报警系统必须考虑到以下几个原则:
先进性和可靠性:
目前的电子防范技术的发展突飞猛进,在本方案设计中除了起点要高,在技术上具有一定的超前性以外,考虑到学校主要为了保护青少年的安全,所以必须保证系统的可靠稳定而采用时下国内外成熟的防范技术和产品,保证安保系统建成为先进的可靠的防范严密的综合安全防范系统;
方便性和实用性: 
由于学校的施工应尽量不影响正常的教育工作开展,往往在假期进行,所以方案的设计必须考虑施工的方便性,以保证缩短工期;另一方面,要考虑到今后人员操作的直观简易,系统应以实用为主,始终要把学校的实际需求放在首位,充分分析安保系统的需求及园区环境情况,采用优质设备,满足安防要求,保证操作方便耐久实用; 
扩展性:
系统可集中管理、监控,分散控制,总体结构具有较强兼容性,并在技术平台的搭建上要考虑系统扩容的技术可行,既便于系统的充实、完善、改进和提高,又便于设备的更新、换代;

4.3周界防范系统构建介绍
一个有效的户外周界防护系统应该由五个基本要素组成:
1.阻止与威慑:周界系统应能清楚明了地标示出防区的边界及范围,防止轻易进入。
2.探测:当入侵情况确实发生时,户外周界探测系统能够对发生的非法入侵提供早期告警。
3.延迟:探测处理应具备合理的延迟以在入侵者接近被保护物体的延迟时间做出正确的分析。
4.分析:报警信息被处理识别是否为有效报警。
5.响应:以分析为基础,采取适当的联动。
安防专业人员在选择一种适当的探测器或探测技术之前,必须要理解威胁的种类和入侵者的各种可能。通过对入侵假设的分析,制定清晰的真实入侵和可察觉到的威胁之间的区别。也必须掌握现场地形,确定可用的“空旷防区”。
安防业发展至今,周界报警探测器已经有很多种类,如红外对射、电网脉冲、张力围栏等。目前,城市中都在大力推广人文环境优美舒适的绿化住宅小区和校园,那些层出不穷的绿化度很高的个性化造型校园围墙确实大大提升了居住和教学环境,但同时也给我们的安防专家们提高了设计有效合理的周界防范系统的难度。
同时,校园使用的设备,对于人身意外伤害防范也是相当重要的,如果学童顽皮攀爬围墙,而使用的设备是带电工作的,那么因围栏麻电让人击落掉地造成间接伤害,这样的后果都不是校方和家长们所愿意接受的,而且现在社会上人们普遍都有较强的维权意识,在校园这样一种案场,设置周界系统应该避免不必要的麻烦。
所以针对校园围墙绿化较多的复杂现场,适宜结合其他探测防范手段使用抗误报和漏报能力较强的张力电子围栏。在所有周界探测技术的单一运用系统中,钢丝的误报率较低。
? 该张力式电子围栏是由张力钢丝探测器将周界实体阻挡物与电子探测器结合在一起。它的显著特性为:有形阻吓、有效预警、没有电击带来的间接伤害,因此,可以作为一个可信赖的系统在绿化环境复杂的现场被用户接受,实现了探测概率与实质性地消除误报两者的有机结合。
? 有形阻吓:一组平行拉紧的钢丝连接各个数码探测器,通过侦测入侵者的攀爬、切割、分离钢丝围栏的企图来探测入侵。这些钢丝可以安装在现有的围墙结架上,也可根据实际情况选择独立支架。此周界探测技术被分类为被动型、可见的、依地形、线形的周界探测系统。
? 有效预警:张力式电子围栏探测器将入侵者的攀爬、切割、分离产生的力信号转换成电信号传送至报警主机,并显示报警的具体位置,方便保安人员及时处理警情,误报率几乎为零。
? 没有电击带来的间接伤害:由于张力式电子围栏本体不带电脉冲信号,不会对人体造成伤害。
4.4校园安保周界电子围栏系统构成示意图:

 

 

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