整体设计原则和理念

　　监狱安全防范系统除维护监狱安全外，另一重要目的是服务与管理，给监狱安全文明管理提供有效的技术手段。最优性价比是最主要考虑因素之一，系统的实施不能理想化地达到国内一流或最先进的，也要依据实用、可靠的原则，使用一些先进的技术或系统，同时在最优的性价比的前提下，达到预期目标。所遵循的原则和理念主要有先进性;实用性;可靠性;扩展性;模块化;在线式维护;系统的安全性和保密性;经济性等等，除此之外，系统设计时还要注意采用先进、成熟的数字技术、数字设备，顺应数字化、网络化、智能化的潮流，以计算机信息网络为平台，建立一个多功能的、集散式综合信息服务系统。

　　项目需求分析

　　某监狱位于市东南方，距市内4公里。监狱面积1.35平方公里，地势平坦，河流从北向南贯穿而过。需求分析如下。

　　囚室监控

　　对于一些具有高度危险性的囚犯，需要对其活动进行实时和完全的监控;以防意外事件发生，保障其本人以及监狱中其他人的安全;利用监控报警系统，通过囚室内安装的摄像机，对囚室进行全实时的视、音频录像，囚犯在囚室内的所有活动都记录在内;还可以通过远程控制中心对囚室进行监控，实现无人值班时进行实时录像。

　　公共场合

　　在监狱内部，食堂、礼堂、操场、工作场合等公共场合是犯人相对比较集中的地方，由于在押犯人情况混杂，往往易出现各种异常情况，在狱警较少情况下，为保证各种公共场合内人员、设施的安全，须要有一定的安全监控报警措施，通过监控系统有效地对这些场合实时监控及录像，通过报警系统在出现非正常现象时，及时向监狱管理部门发出报警信号，及时地对各种非正常现象作出处理。

　　监狱周边、门口

　　监狱的周边及门口是监狱与外界联接的部分，往往是在押人员越狱逃跑的地方，通过监控、报警系统有效的保证这些地方及在此进行看管的人员安全，并有效的配合监狱看管人员联动，防止在押人员越狱行为的发生，同时防止外界人员进入。

　　看管人员工作生活区

　　负责在押人员管理的狱警及负责监狱安全的武警官兵的安全是保证监狱整体安全稳定的重中之重。通过监控报警系统，在看管人员工作区设立控制室，可以在看管人员较少的情况下，有效地对全监狱内情况进行全面掌握，及时做出反应。通过在看管人员工作生活区设立监控报警设备，可以有效的保证看管人员的安全，为监狱的整体安全与稳定打好基础。

　　系统网络架构

　　整个监狱监控系统的信号传输基于以太网，采用接入---汇聚---核心三级网络架构，以百兆/千兆作为接入层，千兆作为主干。数字摄像机通过屏蔽双绞线和接入层交换机连接，接入层交换机与汇聚层交换机之间采用超六类千兆线连接，汇聚层和核心层采用光纤连接。在网络设计中，再根据实际需要采用VLAN，端口汇聚，负载平衡等网络技术保证整个网络顺畅(图1)。

　　根据以上的系统中各个节点的使用分析，并结合工程经验，推荐服务器放在骨干上，带宽符合千兆以太网，网络摄像机等设备带宽要求保障一路视频流的带宽，即满足百兆以太网应用，并需充分考虑整个网络冗余设计。

　　为保证良好的图像清晰度和流畅度，同时有效节省带宽和存储资源，本方案将采用在同等码流前提下画质最高的H.264编码(例如在码流为100kbps时，H.264大约比MPEG4好3dB(约2倍)，比MJPEG好约10dB(约10倍)，即同样容量的硬盘，在储存画质及速率一样的情况下，H.264可以比MPEG4多储存2倍的时间，比MJPEG多储存10倍的时间)配置进行实时浏览和录像。

　　·D1普清如下：图像压缩格式：H.264MainProfile@Level3;图像分辨：4CIF(D1,704x576);图像码流：2Mbps;图像帧速度：25fps;

　　·720P高清如下：图像压缩格式：H.264/MJPEG;图像分辨率：720P(1280*720);图像码流：4Mbps;图像帧速度：25fps。

　　上述配置情况下，单路复合流(视频与音讯流之和)的D1最大带宽约为2Mbps，720P的最大带宽约为4M,按照要求，整个监狱视频监控系统前端摄像点位总计1000个普清监控点;100个高清监控点，分布在6个监区和三个工厂建筑当中。根据相关设计规范和经验，并以单路复合流最高的带宽占用值2-4Mbps计算，充分考虑设置码流在实际带宽的突发占用情况，因此监控应急指挥中心与每个监区之间千兆的网络链路，完全可以满足带宽的需求。

　　为保证视频传输网络系统的高稳定性、高冗余性，本次视频传输专用网络系统在核心交换机组连接上采用双机热备、负载均衡技术。参考上述需求分析使用数据流统计分析表后，设计的骨干网就不会出现满载运行，故设计主干带宽时，不能按极限带宽计算，否则将造成极大的浪费。本次设计主干按极限需求的70%计算，已足够保证用户的带宽需求。对于处于整个监控系统存储推荐采用专业的监控视频存储IP-SAN产品，采用多台专业型48盘位磁盘阵列，三电源冗余。单块硬盘采用2T容量工业级专业监控硬盘，在RAID5模式下存储一个月，可以完全满足需要。

　　监狱监控要求分别对监狱的行政区域、生活区域、生产区域进行有效的监控管理。囚室、禁闭室监控设置日夜型防暴半球摄像机;在监狱内部，食堂、礼堂、操场、工作场合等公共场合设置百万网络智能高速球、百万网络摄像机及低照度网络摄像机、红外网络摄像机等高清加标清的监控模式，监狱周边设置百万网络红外摄像机、大门口设置百万网络智能高速球。看管人员工作生活区根据应用场所的不同设置网络智能高速球、网络半球摄像机、网络低照度摄像机。特殊场所设置智能分析低照度摄像机、智能分析一体化高速球、智慧分析防暴半球摄像机，达到智能视频监控的目的。

　　在监狱的各个监区设立分控中心，部署一台管理服务器，多台存储服务器，多台流媒体服务器及工作站，采用磁盘阵列座位存储介质，对于监控画面采用网络矩阵、高清译码设备实现上墙功能，采用3×3液晶拼接屏及16台22英寸LCD监视器组成的电视墙图像实时监控。管理服务器对整个辖区的所有摄像头以及其他设备进行综合管理。

　　在监狱的办公大楼设置总控中心，部署两台管理服务器(一台为热备)，多台存储服务器，多台流媒体服务器及工作站，采用磁盘阵列座位存储介质，对于监控画面采用网络矩阵、高清译码实现上墙功能，采用3×6液晶拼接屏及32台22英寸LCD监视器组成的电视墙实时监控图像。管理服务器对整个监狱的所有摄像头以及其他设备进行综合管理，存储服务器对重点部位进行备份存储。

　　集成平台建设

　　监狱安全防范综合管理系统平台系统功能应包含视频类设备远程管理及控制、报警类设备远程管理及控制、门禁类设备远程管理及控制、电子地图应用、远程监看和控制图像、系统日志、数据集中存储、权限集中管理等基本功能，支持语音对讲、远程门禁控制及管理、照明设备远程控制等功能。

　　监控综合管理平台软件从功能上分为三层(图2)：

　　1、数据采集及汇总层

　　主要实现监控相关资料的采集和汇总，包括音视频数据、报警数据、设备数据。

　　2、核心数据管理及调度层

　　主要负责实现各种数据的综合及联动处理逻辑。

　　3、应用层

　　实现对各类数据处理的终端直观体现。

　　网络化结构

　　所有的监控产品采用网络化结构，视频图像经摄像机采集之后被直接数字化，并通过标准的网络协议进行传输，从而能够充分保持图像的清晰度，可高达720P/1080P。网络数字视频产品所构建的数字化视频监控系统可以直接连入网络，达到即插即用的效果，安装方便(仅需设置一个IP地址)，系统具有几乎无限的无缝扩展能力。

　　多设备兼容的高扩展性

　　综合管理平台通过设备接入管理层，专门针对设备接入做特殊处理，可实现接入国内大部分主流编码厂商的产品。软件系统中的设备管理及驱动服务模块负责将设备与系统的核心服务隔离，保证系统核心服务的设备无关性。如果设备厂商能提供完善的SDK，可在短时间内将其产品兼容到本系统中，保证软件系统长期的投资可靠性。

　　视频监控新技术的应用

　　根据现场的不同环境定制不同的个性方案，满足实际的需要。如防暴产品应用、网络摄像机集成报警、对讲等实用功能，省去监狱的报警及对讲投入的费用。同时实现智能视频分析功能，对一些特殊事件做出智能视频分析，如人员徘徊检测、人流量统计、人员密集检测、打架检测等。从传统的监控的事后取证，做到智能的事中预警，当发生异常行为报警，可以通过跟踪系统，让球机自动追踪目标，使目标持续放大并显示在画面中央，以利于确认犯人或者可疑人员的身份和事后对照取证。

　　电子地图功能

　　用户通过简单的点击可直接查看地图上某个位置的图像。现场地图可以是图片，区域地图，建筑物布置图，楼层平面图;多个地图按分层顺序进行组织;在地图上可放置摄像机图示，用户通过点击图示，可快速选择所要观察的监视点。

　　视频与门禁、报警智能联动

　　有权限的用户可设置报警时的联动方式，根据需要手动或自动进行布防。系统实现对操作员信息及操作时间、报警设备信息及报警时间等信息自动存档;实现与其他报警子系统等警用系统联动。监控前端能自动打开声光等报警联动设备，并发送相关的报警信息至服务器;报警时，授权遥控监视点能自动弹出报警信息窗口和发出声音提示，并显示报警点的具体位置，报警类型及现场图像，并存储相关摄像机的图像及联动录像等。支持门禁联动附近门口的视频图像，如正常开门和非正常开门均可实现视频联动。

　　维护和培训

　　受培训的人员主要包括用户方狱警干部及值班管理人员、设备维护人员等，由资深工程师及项目支持工程师在现场对其进行系统的技术培训。让用户方使用人员能对整个系统全面了解，熟悉日常维护工作，有能力处理一般性问题，并消除系统因使用或操作不当而引起的故障、减少突发故障的发生。使系统使用人员能熟练掌握各个系统的基本操作，具备一定的日常维护能力。

　　结语

　　本项目系统充分利用视频监控系统平台功能的多面性、智能方案的丰富性、架构的灵活性和开放性，贯穿整个网络的释放设计需求。运用智慧视频分析技术，针对监狱的安全防范、罪犯脱逃、凶杀、非正常死亡等各类影响监狱安全稳定的事故几个功能组合使用，充分发挥人防加技防的优势，有效发现异常情况，将可能发生的各种事情消灭在萌芽状态，维护社会的稳定、国家的安宁。