某監獄信息化建設工程技術方案

隨著國家改革開放步伐的加快，社會犯罪也不斷向科技化、專業化發展，這給公安部門的偵破工作帶來了前所未有的困難，而在費盡周折將罪犯繩之以法后，一個更加艱巨的問題擺在了司法干警面前，就是如何適應時代的發展，結合當今的新形勢，科學地做好罪犯的管理改造工作，完善監獄自身各方面的建設。 就目前監獄系統而言，現有的信息化建設還是比較落后的，具體體現在以下幾個方面： ·現有信息化硬件平臺缺乏、落后，目前的設備無法滿足管理人員應用需求，急需更換;

·現有信息化軟件平臺標準各異，無法形成規模應用，往往造成信息孤島，各自為政，對工作的整體管理造成障礙;

·系統內部業務軟件平臺缺乏，使絕大部分基層單位不得不將本已有限的警力和時間花在繁重、瑣碎的重復性勞動中，從而造成比較大的成本浪費。

隨著國家相關主管機構對監獄信息化建設重視程度的不斷提高，監獄系統陸續在政策、財政上取得了不同程度的傾斜，這為監獄系統信息化建設的開展提供了必要的保障，也極大地吸引了業界的關注，使得各省市監獄系統的信息化建設在內容和質量方面都將進行很大的提升。

本次方案設計根據項目的相關文件及項目的實際需求，參照有關國際標準和國家標準，并總結曾經從事過的多個項目所積累的經驗，以某監獄為例，對安防系統設計提供參考方案。

系統總體設計思路及原則

在本項目中，系統總體設計考慮到充分和有效地進行系統集成，實現各子系統的管理和信息最大程度的共享，便于今后系統的擴充及增容等，預留未來的功能拓展接口。

在安全防范系統中所選用的各個功能子系統設備都具有開放的通訊接口，可以通過RS232、數據庫或TCP/IP方式API協議接口與各個分控系統進行集成。每個子系統以各自的主控系統為中心，獨立工作，同時通過集成與其它子系統有機地協同工作、聯動防范，構成一個完整的防區安全技術防范體系。 在品牌選型方面，由于安全防范系統具有功能的特殊性、聯動的復雜性、集成的層次性等特點，因此必須考慮各子系統之間的開放性，采用主流的、統一的品牌產品，實現安全防范系統以及更高層次的系統的深度集成功能。

總體設計原則可概括為：

·先進性：在技術上應具有一定超前性，采用國際或國內通行的先進技術，以適應現代科學技術的發展; ·成熟性和實用性：采用被實踐證明為成熟和實用的技術和設備，最大限度地滿足本項目現在和將來的業務發展需要，確保耐久實用;

·開放性和兼容性：采用高度模塊化設計，可與未來更換擴展的設備具有互連性和互操作性;

·安全性和可靠性：安防系統必須具有高度的安全性、可靠性和穩定性，包括系統自身安全和信息傳遞的安全，以及運行的可靠性;

·經濟適用性：設備選型和系統設計要在確保滿足用戶需求、系統集成要求的前提下具有良好的性價比。 項目需求與方案設計

信息化建設工程一期由監獄管理局單位提出，工程項目包括視頻監控系統、光纖網絡系統、報警聯動視頻系統、監獄對講系統、應急指揮中心系統、舊線改造系統。本文以視頻監控系統、控制系統、報警聯動視頻系統為講解重點，光纖網絡系統、應急指揮中心系統和舊線改造系統稍作說明。

視頻監控系統

視頻監控系統主要對室內監區、放風區、室外監區、主要出入口、辦公大樓、炊場、接見樓、習藝樓等區域進行監控，要求做到全方位、實時監控，實現視頻監控系統對整個監獄區域的全覆蓋。

視頻監控系統由前端系統、傳輸系統和終端系統三大部分組成。前端系統主要指攝像機系統，視頻監控用攝像機能夠把活動景物的光信號轉變為圖像的電信號。攝像機器件是視頻攝像機的核心部分，作用是完成光電轉換，其結構和性能將直接決定攝像機的各種指標。

本項目需要進行視頻監控的各個區域可根據不同的應用環境和功能需求配置不同型號、規格和性能的攝像機及其附屬設備，構成視頻監控系統的前端部分。前端攝像機設備均利用光電成像技術對監視范圍內的目標進行感知并生成圖像信息，經傳輸線路傳送至分控中心和主控中心進行顯示、控制和存儲。 本系統設備選型主要考慮如下：

·環境工作條件：在充分考慮包括工作溫度、機械振動等狀況在內可能對前端設備正常工作有所影響的因素后，進行設備選型;

·環境照度條件：考慮了包括白天和夜晚的全天候照度變化情況，保證監視目標的最低環境照度高于攝像機最低照度;

·被監視目標的特點和要求：包括監控范圍和視野以及一定的監控范圍和視野條件下系統對監視目標宏觀和微觀等方面的監測要求等;

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·產品性價比：在充分保證用戶管理要求的前提下，盡量保護用戶投資，使投資能充分發揮應有的作用。 本設計針對項目的具體情況以及切身需要，站在使用方的立場上認真考慮了監獄的每個監控點位，并進行了反復的推敲和揣摩，力爭做到最好。

控制系統設計

分控室系統設計

根據監獄管理方面職責的不同，現設計分控中心共13個，分控中心內所安放設備為：硬盤錄像機、單/多聯操作臺、液晶顯示器、網絡交換機、自監攝像機等。

每個分控制室負責對轄區內所有視頻攝像機的圖像進行匯集、顯示管理、存儲等工作，分控系統設備在滿足第一級管理功能的同時，通過硬盤錄像機標配的RJ45網絡接口將設備連接入千兆光纖網絡，視頻圖像以數字形式經由網絡傳輸至中心控制室進行圖像二級管理。

硬盤錄像機設計采用BFAK系列嵌入式數字硬盤錄像機作為圖像存儲設備，每臺嵌入式數字硬盤錄像機的圖像存儲時間需要達到15天(CIF格式)以上，按照實時錄像設計，每路視頻信號存儲一小時，錄像文件的大小約225M，據此設計:225M×24小時×16路×15天=1296000M≈1300G。

總控制室系統設計

本次設計中心控制室配置主要設備為：電視墻顯示系統、數字矩陣、數字矩陣管理主機、千兆核心交換機、報警主機等(如圖1所示)。

總控室設計安裝三臺數字矩陣設備，數字矩陣設備通過千兆電口模塊直接連接至中心控制室千兆核心網絡交換機，通過數字矩陣將前端各個分控室的圖像進行匯集、顯示，每臺數字矩陣設備可以控制四臺液晶電視分別進行四畫面分割顯示或單畫面顯示，數字矩陣管理服務器也通過千兆電口模塊連接入核心交換機，通過網絡對三臺數字矩陣進行權限、操作、日志記錄等功能，保證中心控制設備穩定運行。

總控制室采用的中心平臺軟件首先在網絡視頻監控平臺業界提出“Networkismyself”的設計理念，采用流媒體技術、P2P、Java、WebService、Minicore、Plugin、Portal等多項先進技術并將其有效地應用于中心平臺系統中，這些先進技術在中心平臺系統中的靈活應用使得中心平臺系統具備多方面的技術優勢，保證其系統實現和系統應用的先進性。

網絡系統是本次視頻監控系統的核心，所有分控部分的視頻圖像全部通過網絡傳輸至中心控制室，LAN局域網是傳輸鏈路中的重中之重，根據本次系統選型的特點及傳統設計經驗，現設計采用H3C7502E系列千兆核心交換機作為LAN網絡的核心。

報警視頻聯動系統

本次系統設計安裝28個緊急報警按鈕裝置，13個分控室各安裝一個，余下15個則安裝在重要領導辦公室內，采取隱蔽方式安裝。報警視頻聯動系統的主要組成部位為：前端報警裝置、地址碼模塊、總線制報警主機、管理服務器、報警聯動輸出箱以及協議轉換器等組成。

本次采用的報警主機為總線制報警主機，整體報警系統通過總線方式進行信號傳輸，每個緊急報警按鈕裝置均配套安裝一個地址碼模塊，地址碼模塊的作用就是每個緊急按鈕在報警主機系統內均有一個固定的地址，就像計算機的IP地址一樣，這樣報警主機就可以在某一區域產生報警信號的同時迅速確定該報警區域的準確地址，從而聯動聲、光及視頻監控。

通過上述一整套報警系統設備可以實現前端任意一個緊急報警裝置所輸出的開關量都在第一時間內傳輸到總控制中心，可以直接聯動警鈴、警燈、以及視頻圖像自動彈出(如圖2所示)。

光纖網絡系統

光纖網絡系統為整個監獄的網絡系統提供一個物理的配線平臺，在本系統方案設計中，主要為視頻監控系統網絡傳輸提供專用線路通道。

光纖網絡系統是一套比較復雜的系統，它要求傳輸的數據保密可靠，不能丟失更不能被其他單位復制，并且，隨著計算機技術、網絡技術的不斷發展和普及，對系統數據傳輸的速度和線路的要求越來越高，這樣就要求本次系統設計不僅能夠滿足目前的使用需要，還要考慮到將來一個時期內的變化，為將來的網上辦公、可視電話等高新技術系統打下堅實的物理基礎。

應急指揮中心系統

應急指揮中心系統是為監獄管理領導在發生突發事件時可以直觀地了解到監獄各個區域實時情況，可以迅速處理突發事件而建設的。

本項目中配置會議桌、椅、投影機、幕布、報警聯動板等設備，可將主控室內所有圖像通過投影機投影到幕布上，可以使管理人員直觀地了解到前端發生的情況。

報警地圖聯動板為專業定制設備，主要材料為有機玻璃面板，面板顯示內容為監獄整體監區平面地圖，安裝LED指示燈，LED指示燈通過導線連接至總控中心報警聯動輸出板，可以實現某一監區發生緊急情況報警時，相應的LED指示燈會常亮或頻閃，提示管理人員相應區域發生了緊急情況。

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舊線改造系統

監獄原室內弱電線纜(門控線、網絡線、電話線、有線電視線、音頻對講線)全部通過PVC線槽墻壁敷設方式進行傳輸，室外部分弱電線纜為架空方式傳輸，本次系統設計將原有室內部分舊線纜路由進行更新，室外部分路由進行入地處理。

以現代信息技術為支撐，逐步建成覆蓋整個監獄的網絡互聯互通、信息資源共享、標準規范統一、應用功能完備的監獄信息化框架體系，各個分控中心對轄區內的視頻攝像機進行第一級視頻監控管理，圖像清晰、流暢，視頻圖像采用本地存儲方式，總控制室可隨意調看前端各個分控中心的視頻圖像及錄像回放資料;分控報警系統無誤報，如發生報警可迅速將圖像上傳至電視墻顯示屏;語音對講系統工作穩定，語音清晰、流暢;整體系統具備可延展性，方便監獄今后對視頻監控系統進行擴容。

本項目的中心平臺系統軟件具有以下主要技術特點

大規模聯網視頻監控系統

中心平臺系統通過資源樹技術、海量視頻訪問技術、分布式視頻信息存儲技術、自適應視頻網絡傳輸技術、視頻源并發訪問處理技術、視頻傳輸故障自愈技術等先進的設計方法和視頻前沿技術的開發，成功地解決了一個大型系統所必須解決的諸如海量用戶和設備的接入管理、區域/分級聯網、服務質量體系構建、異構網絡和系統的互聯互通互控、視頻信息的多元存儲模式、海量視頻信息的分布式并發存儲/檢索與分發等技術難點，使之具有全面滿足大型視頻監控系統能力要求和質量要求。本中心平臺系統支持多種網絡協議，可以跨平臺使用。

基于資源樹的系統先進架構

大型的聯網頻監控系統均具有從最高級別監控中心開始向各級下屬監控中心、下屬應用節點和用戶端系統以及前端攝像設備逐級擴展的向下發散展開的管理控制特點，同時，大型視頻監控系統還具有從前端視頻監控點開始向各級監控中心逐級收攏的向上匯聚的傳輸特點。這就是大型視頻監控系統的管理控制流向下逐級展開視頻傳輸流向上逐漸匯聚的相向流動特點。本中心平臺系統深入分析了大型視頻監控系統的這一特征，建立起了符合這種特征的“資源樹”模型，并在此模型基礎上開發科完整的資源樹技術。 前端設備接入的開放式接口

中心平臺系統采用獨創的視頻源設計技術，實現不同類別不同技術的前端設備的任意擴展和動態接入，滿足了大型視頻監控系統的開放性要求。

中心平臺系統的視頻源技術是一項自主開發的開放性接口-技術。通過該接口，可以輕松實現將市面上各種不同技術規格的DVR、嵌入式視頻主機、普通攝像機、網絡攝像機、網絡視頻服務器、乃至不同技術

規格的視頻壓縮卡都納入系統控制。同時，各種新的技術、新的設備都可以通過中心平臺系統的視頻源接口-技術輕松得到擴展應用。

終端/用戶縱深式控制管理

中心平臺系統基于資源樹架構下的權限縱深式管理機制提供了應用系統授權分級管理，用戶登錄操作鑒權處理以及系統日志等系統安全管理控制能力。同時，根據業務需求，系統也可提供臨時的授權，使低級別或其余機構的用戶跨級訪問非權限范圍內的視頻資源。

系統在資源樹中心對系統資源的集中控制、管理和監視，通過授權方式實現用戶終端的權限控制。系統中所有注冊用戶根據權限、所在機構的不同等屬性組成樹狀的管理結構，用戶根據級別訪問不同內容的視頻資源。其中，高級別權限用戶可以隨時掌控其權限范圍內用戶的客戶端使用情況，并對可疑用戶進行遠程封鎖管理。

異構網絡下視頻自適應傳輸機制

由于各種異構網絡接入條件在帶寬、時延、誤碼率等方面存在巨大的差異性，因此，能否提供視頻流在傳輸過程中的實時性、流暢性和平穩性的優良性能的保證，是大型網絡視頻監控系統的平臺軟件的基本能力之一，也是區分是否達到大型網絡視頻監控系統的平臺軟件水平的分界點之一。

中心平臺系統開發了許多專門的網傳優化技術。例如：基于資源樹的流媒體分發技術、關鍵幀重置技術、輕量級數據包技術、網絡帶寬動態嗅探技術、基于資源樹并發訪問的單視頻流傳輸組織技術、問題數據包丟包和接收端重建技術、基于資源樹的傳輸故障自愈技術、通過資源樹網絡流量負載均衡控制技術、基于資源樹的客戶端懸浮接入技術等。

中心聯網系統管理功能

管理服務功能：中心平臺系統管理服務功能主要由資源樹管理中心軟件包中各軟件模塊提供。實現對整個網絡監控系統的管理信息和視頻信息進行統一管理。本系統可以實現的管理功能包括：數據庫管理服務、資源樹管理、節點信息管理、用戶信息管理、用戶權限管理、系統日志管理等等。

客戶端服務功能：系統客戶端服務功能主要由Monitor軟件包中各軟件模塊提供。在系統中，Monitor作為客戶端工具，可以根據應用需要發布到任何授權的節點主機中，比如，可以是各級監控中心的主控臺，也可以是某一普通使用人員的桌面PC、甚至是某個末端客戶系統。Monitor經過授權發布后，即可成為使用者桌面的視頻監控系統的客戶平臺，享受其中授權使用的功能服務。

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