系统设计概要

  乡镇街道治安电子防控系统，是指以乡镇街道为信息汇接点的实时图像监控系统，在乡镇辖区内主要道路、重要场所、要害部位和标志性建筑周边等位置安装合适的摄像机，通过无线链路将前端的视频图像传输到警务室/警务站监控中心，实现采集图像的切换、控制、显示、存储和发布等功能，整个图像监控系统，包括摄像机等相关的前端设备、传输设备、链路、监控中心设备、上级应用设备等。
主要可以满足如下功能：

1. 实时监控

  系统具备实时监控能力，对监控点可以采用全实时的方式进行监控，并进行本地录像，可以随时在本地或者通过系统网络对其他节点图像进行浏览、控制，并支持系统内各级的录像检索等操作

1. 全数字化、全IP结构

  系统实现信号全数字化形式，视频等各种数据均以数字化形式在网络内部进行传输并且网络基础设计结构采用全网IP化管理方式并启用了三层交换模式，除模拟摄像机外的所有设备均有全网独立唯一的IP地址，大大降低了系统维护和管理的难度

1. 分布式的系统架构

  系统内每个乡镇警务室/警务站、派出所和公安局公安局都是依照分布式结构建立，各级建立独立监控中心机房，均有自己独立的硬件、软件、成像系统和供电保证系统，视频录像数据存储在警务室/警务站本地，各监控中心均可独立运行不依赖其他节点，这样大大保证了网络的稳定性和可靠性

1. 先进的无线传输技术

  系统内各个监控点均采用无线进行视频信号传输，在设计上我们采用电信级设备，周密规划了安装计划不仅提供了大带宽的数据传输同道同时还预留了很多扩展空间以备日后升级扩容。

1. 强大的扩充、升级能力

  系统充分考虑到政府工程的各项因素，在数据传输设备上大胆启用先进设备，在带宽和架构设计上均为日后的升级、扩容预留足够的空间，在系统软件上设计预留了各种接口，可以很轻松的与其他软件进行对接（如政务网等）。

  第一级、公安局、政府：

  在系统中区公安局和政府拥有高管理权限，可以随时控制、使用、调度管辖区内各个派出所和警务室/警务站的资源，这一级别在整个系统内是唯一的。

第二级、派出所：

  在系统中派出所可以对其管辖区内警务室/警务站的资源进行控制、使用、调度该级别无法控制使用第一级（公安局）的资源，派出所与派出所之间可以通过授权互相访问，但不能在未授权情况下访问其他派出所资源。

第三级、警务室/警务站：

  在系统中警务室/警务站一级是小逻辑单位，负责收集由前端摄像机传送回来的数据并且在本地集中存储，一般情况下警务室/警务站资源只能有上级派出所和公安局进行管理，警务室/警务站与警务室/警务站之间未经过授权不能互相访问，也不能访问上一级的资源。系统逻辑结构图如下（图一）。

系统逻辑结构图（图一）

无线链路的规划

  传统的监控系统在铺设监控线路的同时会遇到诸多问题，对于一些距离较远和需要动土破路的环境会无论沟通协调还是现场施工都会遇到很多难题，造成工期延误成本上升。鉴于此种原因我们引入了无线技术作为传统监控系统的一种有效补充。

  在设计方案时我们综合考虑这些因素决定整个网络采用有线与无线相结合的模式进行，将无线作为传统监控系统中传输模式的一个补充。

  通过无线传输方式将被监控点的图像信息准确、清晰、快速地传送到监控中心。监控中心通过监控软件，实时掌握各个被监控点的情况，并对发生的情况做出反应和处理。

  无线设备的安装分为点对点和点对多点两种模式，由于施工现场具体情况较多会遇到交结点比较集中、距离相对较近的情况，对于这种环境我们将会采用将周边较近设备用有线方式汇集到一点，同时该点也将使用带宽较高的无线设备通过交换机将周边收集的数据传输到远端，采用此种方式适用于环境比较特殊的情况。

1、需求分析

  将某派出所管辖的213处的摄像头，其中包括：新增视频监控、重点场所视频监控视频监控、新增村与村卡口、新增村与乡卡口、新增乡与县卡口、进出县城卡口。通过无线传输方式传至四个村的警务室/警务站。每台视频摄像机所需要的流量为5 Mbps。

  无线视频监控是监控与无线网络技术的完美结合。通过无线传输方式将被监控点的图像信息准确、清晰、快速地传送到监控中心。

1. 基于前端监控设备较为分散，点数较多，需要采用无线网络覆盖的功能，所以要求无线设备能够有很强的覆盖和提供多用户接入的能力。
3. 性能稳定，在大用户量接入的时候吞吐率不下降。延时稳定，不管用户数量多少，保持稳定的延时
4. 在城市中无线链路会受到来自各种不同因数的干扰，这就需要无线设备抗干扰能力强，采用GPS同步技术，才能更好的保证视频的传输。
5. 能够全天候365天正常工作，在户外恶劣的环境下保证正常工作。
6. 避免无线传输过程中自干扰的情况出现，影响链路数据的传输。

2、技术方案

  根据方案需求考虑到摄像头的密集程度和在这样一个部署非常密集频率相互干扰的情况下，我们终采用CAMBIUM NETWORKS点对多点系列的产品。CAMBIUM NETWORKS设备可以提供高达200 Mbps以上实际用户速率，采用2×2 MIMO-OFDM技术。其主要特性在于具有GPS同步技术，可以在频率非常有限的区域内大限度地降低自干扰，提供行业高的性能和优异的短时延。

  采用CAMBIUM NETWORKS公司的宽带无线接入设备组成的无线网络。实现视频监控信号的传输，满足视频信号采集和共享的需求。

  无线设备的主要应用是末端视频信号至监控中心的数据传输，警务室/警务站至派出所之间、派出所至公安局之间可通过铺设光缆或无线桥接链路，因此我们需要以警务室/警务站为单位建立多个基站，信号覆盖范围仅限于该警务室/警务站内部，如图：

信号覆盖方式示意图

  每台无线基站保证200M左右的净带宽，每个无线远端站设备要保证20M左右的净带宽，覆盖范围为整个警务室/警务站辖区内全部监控点，要能够保证每个前端监控子站设备的吞吐量在5M，可以很好的完成各监控点数据的采集工作。

无线组网示意图

基于CAMBIUM NETWORKS设备的配置方案

典型频率复用和扇区规划方案

单扇区多基站

  无线基站外置双极化60°/90°/120°扇区天线，典型的单扇区多基站方案是在同一方向的扇区安装2台基站，每台基站使用间隔开的非重叠信道。每台基站各使用1个非重叠信道，同时相邻信道采用交叉的天线极化方式。

  单扇区多基站方式适合于系统扩容，在一个扇区上增加带宽和容量。六扇区(6台无线基站) 标准组网方式之一，在配置大型城域网时,此种网络设计方案使网络管理者有更多的频率选择。

  系统组网时第一扇区采用信道1垂直极化，第二扇区采用信道2水平极化，第三扇区采用信道3垂直极化，第五扇区采用信道2垂直极化，第六扇区采用信道3水平极化。这样既可以采用少三个频点的方式来保护这六个扇区的覆盖。保证了扇区之间大的隔离度又可以大限度的节省频率资源。

  CAMBIUM NETWORKS扇区6台无线基站示意图：

无缝覆盖

  在多中心多扇区的系统中，其频率规划采用与单中心多扇区方式类似的频率复用，如下图可实现无缝覆盖的应用：

  一个基本的点对多点无线宽带覆盖由一个无线基站设备和若干个无线用户端模块组成，可以对周围的用户提供无线宽带网络服务。 同样我们可以通过多个无线基站模块组合成一个无线基站集群提供一个全向覆盖的无线宽带接入网络。在每一个无线基站集群站点或整个系统，每一个无线基站模块提供GPS定时脉冲，这样他们的发射周期就可以达到同步。如果有一个接入点模块没有同步，那么它就可能在其它模块的接收周期内发送而使接收器的灵敏度降低。点对点和点对多点设备不仅可以各自使用，我们还可以在网络中组合使用，这样通过点对点和点对多点的双重工作方式完成一个复杂全无线网络的无线宽带接入系统。

如下图示：

系统总体架构

  采用全IP全数字化监控系统模式构建全数字监控系统，其前端采用网络视频服务器将模拟图像信号数字化编码压缩后，通过网络传送到监控中心。在监控中心，利用后台数字监控平台管理软件，执行信号解码还原显示、录像、控制等功能。后台监控管理软件将数字压缩信号解码成数字视频信号并通过电脑显示器进行数字化显示。

  信号采集和数据传输采用有线与无线相结合的方式，提供灵活的组网方式。

前端图像拾取部分

  前端设备主要包括，摄像机（含枪机、高速球机）、编码器、防雷器、支架和防护罩等。摄像机负责对各监控点现场进行图像和信息的拾取通过编码器转为数字化信息经由无线设备或网线传送到监控中心进行处理。

链路传输部分

  传输部分主要包括节点交换机、核心交换机、点对多点无线设备、点对点无线设备等相关设备。传输部分是整个系统的神经系统，负责将前端设备收集到的图像、信息和各类数据传送到监控中心，同时也将监控中心的一些控制信令、交换数据和返回信息送达到前端的设备。整个网络传输部分设计采用有线与无线相结合的方式进行规划设计。

后台监控中心

  监控中心的建设共分为以下部分：

1）警务室/警务站

  警务室/警务站属于整个系统中的第三级，各警务室/警务站周边监控点将前端拾取到的图像通过无线链路或网线传送到警务室/警务站监控中心，并在本地进行存储，通过至派出所的光纤系统可以直接将图像送达到派出所、公安局。

2）派出所

  派出所属于整个系统中的第二级，可以控制管辖区下级各个警务室/警务站的系统，实现如实时图像浏览、权限控制、录像检索翻查等操作。在派出所级监控中心建立起数字屏幕墙系统，为应急指挥或集中管理提供方便，派出所包括大屏成像单元、终端控制台、核心交换机、核心服务器等。

3）公安局

  公安局属于整个网络高级别，在公安局与各派出所间有光纤或无线进行通信派出所、警务室建立完毕可以随时将信号送达公安局供调用（参图二）。