某监狱信息化建设工程技术方案

　　随着国家改革开放步伐的加快，社会犯罪也不断向科技化、专业化发展，这给公安部门的侦破工作带来了前所未有的困难，而在费尽周折将罪犯绳之以法后，一个更加艰巨的问题摆在了司法干警面前，就是如何适应时代的发展，结合当今的新形势，科学地做好罪犯的管理改造工作，完善监狱自身各方面的建设。

　　就目前监狱系统而言，现有的信息化建设还是比较落后的，具体体现在以下几个方面：

　　·现有信息化硬件平台缺乏、落后，目前的设备无法满足管理人员应用需求，急需更换;

　　·现有信息化软件平台标准各异，无法形成规模应用，往往造成信息孤岛，各自为政，对工作的整体管理造成障碍;

　　·系统内部业务软件平台缺乏，使绝大部分基层单位不得不将本已有限的警力和时间花在繁重、琐碎的重复性劳动中，从而造成比较大的成本浪费。

　　随着国家相关主管机构对监狱信息化建设重视程度的不断提高，监狱系统陆续在政策、财政上取得了不同程度的倾斜，这为监狱系统信息化建设的开展提供了必要的保障，也极大地吸引了业界的关注，使得各省市监狱系统的信息化建设在内容和质量方面都将进行很大的提升。

　　本次方案设计根据项目的相关文件及项目的实际需求，参照有关国际标准和国家标准，并总结曾经从事过的多个项目所积累的经验，以某监狱为例，对安防系统设计提供参考方案。

　　系统总体设计思路及原则

　　在本项目中，系统总体设计考虑到充分和有效地进行系统集成，实现各子系统的管理和信息最大程度的共享，便于今后系统的扩充及增容等，预留未来的功能拓展接口。

　　在安全防范系统中所选用的各个功能子系统设备都具有开放的通讯接口，可以通过RS232、数据库或TCP/IP方式API协议接口与各个分控系统进行集成。每个子系统以各自的主控系统为中心，独立工作，同时通过集成与其它子系统有机地协同工作、联动防范，构成一个完整的防区安全技术防范体系。

　　在品牌选型方面，由于安全防范系统具有功能的特殊性、联动的复杂性、集成的层次性等特点，因此必须考虑各子系统之间的开放性，采用主流的、统一的品牌产品，实现安全防范系统以及更高层次的系统的深度集成功能。

　　总体设计原则可概括为：

　　·先进性：在技术上应具有一定超前性，采用国际或国内通行的先进技术，以适应现代科学技术的发展;

　　·成熟性和实用性：采用被实践证明为成熟和实用的技术和设备，最大限度地满足本项目现在和将来的业务发展需要，确保耐久实用;

　　·开放性和兼容性：采用高度模块化设计，可与未来更换扩展的设备具有互连性和互操作性;

　　·安全性和可靠性：安防系统必须具有高度的安全性、可靠性和稳定性，包括系统自身安全和信息传递的安全，以及运行的可靠性;

　　·经济适用性：设备选型和系统设计要在确保满足用户需求、系统集成要求的前提下具有良好的性价比。

　　项目需求与方案设计

　　信息化建设工程一期由监狱管理局单位提出，工程项目包括视频监控系统、光纤网络系统、报警联动视频系统、监狱对讲系统、应急指挥中心系统、旧线改造系统。本文以视频监控系统、控制系统、报警联动视频系统为讲解重点，光纤网络系统、应急指挥中心系统和旧线改造系统稍作说明。

　　视频监控系统

　　视频监控系统主要对室内监区、放风区、室外监区、主要出入口、办公大楼、炊场、接见楼、习艺楼等区域进行监控，要求做到全方位、实时监控，实现视频监控系统对整个监狱区域的全覆盖。

　　视频监控系统由前端系统、传输系统和终端系统三大部分组成。前端系统主要指摄像机系统，视频监控用摄像机能够把活动景物的光信号转变为图像的电信号。摄像机器件是视频摄像机的核心部分，作用是完成光电转换，其结构和性能将直接决定摄像机的各种指标。

　　本项目需要进行视频监控的各个区域可根据不同的应用环境和功能需求配置不同型号、规格和性能的摄像机及其附属设备，构成视频监控系统的前端部分。前端摄像机设备均利用光电成像技术对监视范围内的目标进行感知并生成图像信息，经传输线路传送至分控中心和主控中心进行显示、控制和存储。

　　本系统设备选型主要考虑如下：

　　·环境工作条件：在充分考虑包括工作温度、机械振动等状况在内可能对前端设备正常工作有所影响的因素后，进行设备选型;

　　·环境照度条件：考虑了包括白天和夜晚的全天候照度变化情况，保证监视目标的最低环境照度高于摄像机最低照度;

　　·被监视目标的特点和要求：包括监控范围和视野以及一定的监控范围和视野条件下系统对监视目标宏观和微观等方面的监测要求等;

　　·产品性价比：在充分保证用户管理要求的前提下，尽量保护用户投资，使投资能充分发挥应有的作用。

　　本设计针对项目的具体情况以及切身需要，站在使用方的立场上认真考虑了监狱的每个监控点位，并进行了反复的推敲和揣摩，力争做到最好。

　　控制系统设计

　　分控室系统设计

　　根据监狱管理方面职责的不同，现设计分控中心共13个，分控中心内所安放设备为：硬盘录像机、单/多联操作台、液晶显示器、网络交换机、自监摄像机等。

　　每个分控制室负责对辖区内所有视频摄像机的图像进行汇集、显示管理、存储等工作，分控系统设备在满足第一级管理功能的同时，通过硬盘录像机标配的RJ45网络接口将设备连接入千兆光纤网络，视频图像以数字形式经由网络传输至中心控制室进行图像二级管理。

　　硬盘录像机设计采用BFAK系列嵌入式数字硬盘录像机作为图像存储设备，每台嵌入式数字硬盘录像机的图像存储时间需要达到15天(CIF格式)以上，按照实时录像设计，每路视频信号存储一小时，录像文件的大小约225M，据此设计:225M×24小时×16路×15天=1296000M≈1300G。

　　总控制室系统设计

　　本次设计中心控制室配置主要设备为：电视墙显示系统、数字矩阵、数字矩阵管理主机、千兆核心交换机、报警主机等(如图1所示)。

　　总控室设计安装三台数字矩阵设备，数字矩阵设备通过千兆电口模块直接连接至中心控制室千兆核心网络交换机，通过数字矩阵将前端各个分控室的图像进行汇集、显示，每台数字矩阵设备可以控制四台液晶电视分别进行四画面分割显示或单画面显示，数字矩阵管理服务器也通过千兆电口模块连接入核心交换机，通过网络对三台数字矩阵进行权限、操作、日志记录等功能，保证中心控制设备稳定运行。

　　总控制室采用的中心平台软件首先在网络视频监控平台业界提出“Networkismyself”的设计理念，采用流媒体技术、P2P、Java、WebService、Minicore、Plugin、Portal等多项先进技术并将其有效地应用于中心平台系统中，这些先进技术在中心平台系统中的灵活应用使得中心平台系统具备多方面的技术优势，保证其系统实现和系统应用的先进性。

　　网络系统是本次视频监控系统的核心，所有分控部分的视频图像全部通过网络传输至中心控制室，LAN局域网是传输链路中的重中之重，根据本次系统选型的特点及传统设计经验，现设计采用H3C7502E系列千兆核心交换机作为LAN网络的核心。

　　报警视频联动系统

　　本次系统设计安装28个紧急报警按钮装置，13个分控室各安装一个，余下15个则安装在重要领导办公室内，采取隐蔽方式安装。报警视频联动系统的主要组成部位为：前端报警装置、地址码模块、总线制报警主机、管理服务器、报警联动输出箱以及协议转换器等组成。

　　本次采用的报警主机为总线制报警主机，整体报警系统通过总线方式进行信号传输，每个紧急报警按钮装置均配套安装一个地址码模块，地址码模块的作用就是每个紧急按钮在报警主机系统内均有一个固定的地址，就像计算机的IP地址一样，这样报警主机就可以在某一区域产生报警信号的同时迅速确定该报警区域的准确地址，从而联动声、光及视频监控。

　　通过上述一整套报警系统设备可以实现前端任意一个紧急报警装置所输出的开关量都在第一时间内传输到总控制中心，可以直接联动警铃、警灯、以及视频图像自动弹出(如图2所示)。

　　光纤网络系统

　　光纤网络系统为整个监狱的网络系统提供一个物理的配线平台，在本系统方案设计中，主要为视频监控系统网络传输提供专用线路通道。

　　光纤网络系统是一套比较复杂的系统，它要求传输的数据保密可靠，不能丢失更不能被其他单位复制，并且，随着计算机技术、网络技术的不断发展和普及，对系统数据传输的速度和线路的要求越来越高，这样就要求本次系统设计不仅能够满足目前的使用需要，还要考虑到将来一个时期内的变化，为将来的网上办公、可视电话等高新技术系统打下坚实的物理基础。

　　应急指挥中心系统

　　应急指挥中心系统是为监狱管理领导在发生突发事件时可以直观地了解到监狱各个区域实时情况，可以迅速处理突发事件而建设的。

　　本项目中配置会议桌、椅、投影机、幕布、报警联动板等设备，可将主控室内所有图像通过投影机投影到幕布上，可以使管理人员直观地了解到前端发生的情况。

　　报警地图联动板为专业定制设备，主要材料为有机玻璃面板，面板显示内容为监狱整体监区平面地图，安装LED指示灯，LED指示灯通过导线连接至总控中心报警联动输出板，可以实现某一监区发生紧急情况报警时，相应的LED指示灯会常亮或频闪，提示管理人员相应区域发生了紧急情况。

　　旧线改造系统

　　监狱原室内弱电线缆(门控线、网络线、电话线、有线电视线、音频对讲线)全部通过PVC线槽墙壁敷设方式进行传输，室外部分弱电线缆为架空方式传输，本次系统设计将原有室内部分旧线缆路由进行更新，室外部分路由进行入地处理。

　　以现代信息技术为支撑，逐步建成覆盖整个监狱的网络互联互通、信息资源共享、标准规范统一、应用功能完备的监狱信息化框架体系，各个分控中心对辖区内的视频摄像机进行第一级视频监控管理，图像清晰、流畅，视频图像采用本地存储方式，总控制室可随意调看前端各个分控中心的视频图像及录像回放资料;分控报警系统无误报，如发生报警可迅速将图像上传至电视墙显示屏;语音对讲系统工作稳定，语音清晰、流畅;整体系统具备可延展性，方便监狱今后对视频监控系统进行扩容。

　　本项目的中心平台系统软件具有以下主要技术特点

　　大规模联网视频监控系统

　　中心平台系统通过资源树技术、海量视频访问技术、分布式视频信息存储技术、自适应视频网络传输技术、视频源并发访问处理技术、视频传输故障自愈技术等先进的设计方法和视频前沿技术的开发，成功地解决了一个大型系统所必须解决的诸如海量用户和设备的接入管理、区域/分级联网、服务质量体系构建、异构网络和系统的互联互通互控、视频信息的多元存储模式、海量视频信息的分布式并发存储/检索与分发等技术难点，使之具有全面满足大型视频监控系统能力要求和质量要求。本中心平台系统支持多种网络协议，可以跨平台使用。

　　基于资源树的系统先进架构

　　大型的联网频监控系统均具有从最高级别监控中心开始向各级下属监控中心、下属应用节点和用户端系统以及前端摄像设备逐级扩展的向下发散展开的管理控制特点，同时，大型视频监控系统还具有从前端视频监控点开始向各级监控中心逐级收拢的向上汇聚的传输特点。这就是大型视频监控系统的管理控制流向下逐级展开视频传输流向上逐渐汇聚的相向流动特点。本中心平台系统深入分析了大型视频监控系统的这一特征，建立起了符合这种特征的“资源树”模型，并在此模型基础上开发科完整的资源树技术。

　　前端设备接入的开放式接口

　　中心平台系统采用独创的视频源设计技术，实现不同类别不同技术的前端设备的任意扩展和动态接入，满足了大型视频监控系统的开放性要求。

　　中心平台系统的视频源技术是一项自主开发的开放性接口技术。通过该接口，可以轻松实现将市面上各种不同技术规格的DVR、嵌入式视频主机、普通摄像机、网络摄像机、网络视频服务器、乃至不同技术规格的视频压缩卡都纳入系统控制。同时，各种新的技术、新的设备都可以通过中心平台系统的视频源接口技术轻松得到扩展应用。

　　终端/用户纵深式控制管理

　　中心平台系统基于资源树架构下的权限纵深式管理机制提供了应用系统授权分级管理，用户登录操作鉴权处理以及系统日志等系统安全管理控制能力。同时，根据业务需求，系统也可提供临时的授权，使低级别或其余机构的用户跨级访问非权限范围内的视频资源。

　　系统在资源树中心对系统资源的集中控制、管理和监视，通过授权方式实现用户终端的权限控制。系统中所有注册用户根据权限、所在机构的不同等属性组成树状的管理结构，用户根据级别访问不同内容的视频资源。其中，高级别权限用户可以随时掌控其权限范围内用户的客户端使用情况，并对可疑用户进行远程封锁管理。

　　异构网络下视频自适应传输机制

　　由于各种异构网络接入条件在带宽、时延、误码率等方面存在巨大的差异性，因此，能否提供视频流在传输过程中的实时性、流畅性和平稳性的优良性能的保证，是大型网络视频监控系统的平台软件的基本能力之一，也是区分是否达到大型网络视频监控系统的平台软件水平的分界点之一。

　　中心平台系统开发了许多专门的网传优化技术。例如：基于资源树的流媒体分发技术、关键帧重置技术、轻量级数据包技术、网络带宽动态嗅探技术、基于资源树并发访问的单视频流传输组织技术、问题数据包丢包和接收端重建技术、基于资源树的传输故障自愈技术、通过资源树网络流量负载均衡控制技术、基于资源树的客户端悬浮接入技术等。

　　中心联网系统管理功能

　　管理服务功能：中心平台系统管理服务功能主要由资源树管理中心软件包中各软件模块提供。实现对整个网络监控系统的管理信息和视频信息进行统一管理。本系统可以实现的管理功能包括：数据库管理服务、资源树管理、节点信息管理、用户信息管理、用户权限管理、系统日志管理等等。

　　客户端服务功能：系统客户端服务功能主要由Monitor软件包中各软件模块提供。在系统中，Monitor作为客户端工具，可以根据应用需要发布到任何授权的节点主机中，比如，可以是各级监控中心的主控台，也可以是某一普通使用人员的桌面PC、甚至是某个末端客户系统。Monitor经过授权发布后，即可成为使用者桌面的视频监控系统的客户平台，享受其中授权使用的功能服务。