引言

校園安全已經(jīng)成為一個社會高度關注的熱點問題。隨著信息技術的飛速發(fā)展，新技術不斷涌現(xiàn)。智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)融合了視頻處理、計算機視覺以及人工智能等多個領域的先進技術，在圖像與事件之間建立映射關系，使計算機從紛繁的視頻圖像中分辨、識別出關鍵目標物體并分析理解其行為。智能視頻分析系統(tǒng)對輸入的視頻流采用對運動目標的監(jiān)測、跟蹤、分類技術，將視頻內的目標經(jīng)背景建模、目標分割、跟蹤及分類等圖像識別算法，完成由圖像到事件參數(shù)的轉變,從而實現(xiàn)對各種突發(fā)事件的實時檢測，包括區(qū)域入侵檢測、穿越警戒面檢測、徘徊檢測、物品拿取防止檢測和人流統(tǒng)計等。

1系統(tǒng)總體結構

智能校園安防系統(tǒng)前端采用高清和標清網(wǎng)絡攝像機，通過視頻專網(wǎng)接入到監(jiān)控中心的交換機中，通過視頻綜合平臺實現(xiàn)視頻信號的解碼上墻及智能分析，通過監(jiān)控平臺軟件的控制實現(xiàn)對視頻的統(tǒng)一實時查看、錄像和管理，通過流媒體軟件實現(xiàn)對視頻流的轉發(fā)。

系統(tǒng)由前端設備、信號傳輸和監(jiān)控室三個部分組成，系統(tǒng)結構如圖1所示。前端設備主要由攝像機組成，根據(jù)現(xiàn)場不同的環(huán)境和應用選用不同的攝像機，如在出入口選擇紅外攝像機及快速球機，在樓梯口和走廊設置紅外槍式攝像機,在周界可以選用紅外攝像機和快速球機，在校園室外開闊區(qū)域選用室外球型攝像機等。網(wǎng)絡是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的承載平臺,采用以太網(wǎng)傳輸技術，以交換機為核心設計，監(jiān)控中心存儲設備、流媒體服務器、管理電腦、視屏綜合平臺等接入監(jiān)控局域網(wǎng)，實現(xiàn)視頻信號的存儲與瀏覽。監(jiān)控室實現(xiàn)對監(jiān)控報警系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和控制，包括存儲、顯示系統(tǒng)、報警主機及管理和網(wǎng)絡設備等組成。

2視頻圖像存儲設計

監(jiān)控室選用IPSAN作為存儲設備，采用集中存儲的存儲架構，通過存儲服務器提供豐富的存儲策略，如中心報警錄像、冗余錄像、電視墻顯示錄像和錄像備份。存儲管理服務器集中管理監(jiān)控中心和區(qū)域的存儲設備，監(jiān)控它們的工作狀態(tài)，對存儲設備產(chǎn)生的報警進行提示，管理和分配錄像任務，部署錄像計劃以及設定錄像參數(shù)等。所有存儲設備都采用千兆以太網(wǎng)接入監(jiān)控專網(wǎng)，IPSAN存儲構架如圖2所示。

單個通道24h存儲1天的計算公式為:

Z(GB)=碼流大小(Mb/s)+8X3600(s)X24(h)X1(d)^1024

以一路視頻圖像在7天、15天、30天所需要的占用空間估算(實際配置還需要考慮格式化、RAID、設備的開銷等)，如表1所歹U。若以存儲200路高清720P圖像30天計算，則需要容量186TB。因此，考慮到格式化損耗以及RAID5功能，設計時可以選擇兩臺A1048R進行集中存儲。

表1存儲容量設計單位：GB7天15天30天222475950

3系統(tǒng)主要功能實現(xiàn)

整個校園監(jiān)控分為三道防線來布防。第一道防線為校園周界、大門出入口，該部分主要采用周界防范報警+周界監(jiān)控+出入口監(jiān)控的方式來實現(xiàn)。通過分析發(fā)現(xiàn)最近發(fā)生的校園事件，犯罪分子主要是通過學校出入口強行闖入校園，所以視頻監(jiān)控一定要把好出入口關，預防并及時發(fā)現(xiàn)隱患。校園周界采用室外快球攝像機和紅外攝像機全天候記錄視頻信息；大門出入口及其他與外界相通的出入口，應選能全天候清楚地辨別出入人員的面部特征及機動車牌號的攝像機。報警系統(tǒng)發(fā)出報警信號后，監(jiān)控中心人員應及時動作，視頻監(jiān)控等應定位事故發(fā)生區(qū)域，視頻監(jiān)控可實現(xiàn)與報警系統(tǒng)的聯(lián)動，由此可實現(xiàn)有目的的、精確的跟蹤。

第二道防線為校園內室外(包括操場、主要道路口等)，該部分主要采用室外快球攝像機。

第三道防線為各教學樓、辦公樓、宿舍樓等，通過安裝在大門出入口、樓梯口、走廊等位置紅外攝像機等不同類型的攝像機來實現(xiàn)相應區(qū)域的監(jiān)控。圖3所示是本系統(tǒng)的功能結構圖。

圖3系統(tǒng)功能結構圖

本系統(tǒng)主要包括預警功能、監(jiān)視功能、錄像功能、聯(lián)網(wǎng)服務功能、周界防范報警聯(lián)動功能、管理功能以及擴展接口。

(1)預警功能

預警功能采用周界防范等報警系統(tǒng)并配合視頻監(jiān)控等第一時間來發(fā)現(xiàn)事故點，有關部門根據(jù)應急預案迅速反應，把事故損失控制到最小范圍。

監(jiān)視功能

監(jiān)視采用高品質攝像機來獲得監(jiān)視范圍內清晰的視頻圖像，滿足學校不同部位的監(jiān)控要求。

錄像功能

前端網(wǎng)絡攝像的視頻信號通過網(wǎng)絡接入監(jiān)控中心的磁盤陣列，通過IPSAN方式存儲數(shù)據(jù)，錄像保存時間可達到30天以上，以供事后調查取證。

聯(lián)網(wǎng)服務功能

網(wǎng)絡攝像機、視頻綜合平臺及監(jiān)控平臺軟件應通過視頻專網(wǎng)相連，從而形成聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，并為以后的網(wǎng)絡攝像機接入和上級平臺的接入預留端口。

周界防范報警聯(lián)動功能

周界防范報警聯(lián)動功能主要實現(xiàn)報警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)動，在監(jiān)視器上顯示報警所在位置的視頻畫面，提醒值班人員快速處理。

管理功能

管理人員或授權訪問人員可通過訪問監(jiān)控系統(tǒng)，實時瀏覽監(jiān)控畫面、回放歷史監(jiān)控圖像、下載監(jiān)控資料等。

預留擴展接口

預留擴展接口主要是滿足今后監(jiān)控點位的增加需要。此外，在上述校園監(jiān)控的基本功能基礎上，重點設計和實現(xiàn)了校園安防的智能視頻分析子系統(tǒng)，實現(xiàn)視頻監(jiān)控從被動防御到主動防御的變革，可以進行多種行為分析，包括穿越警戒線、區(qū)域入侵等多元化分析，重點實現(xiàn)了跨線檢測、區(qū)域入侵檢測和異常事件檢測功能，智能分析子系統(tǒng)功能如圖4所示。

圖4中的跨線檢測主要應用于各警戒區(qū)域、停車場區(qū)域及大門口，自動檢測運動目標穿越警戒線的行為，支持單向、雙向或者多條警戒線組合功能。

區(qū)域入侵檢測則主要應用于禁區(qū)入侵報警功能，對貴重物品、危險物品或者事故易發(fā)區(qū)域設定越界自動報警并語音提示功能，支持檢測多目標同時出現(xiàn)在區(qū)域內部功能。

系統(tǒng)中的異常事件檢測功能，一是物品拿取檢測，應用于有貴重物品的智能看守。當物品被盜、被移動時發(fā)出主動報警信號，并在圖像上示意出被盜物品所在位置。二是遺棄物檢測，當有遺棄物或可疑物遺留超過用戶設定時間時，則實現(xiàn)關聯(lián)報警。

圖4智能視頻分析子系統(tǒng)功能結構圖

4結語

因為學校頻頻出治安事件，所以必須要加強學校的安防工作，安防工作一般通過技防加人防的手段來實施。其中，技防為安防工作提供第一手資料及能為事后取證提供資料，所以技防是整個安防系統(tǒng)中重要的一部分，而視頻監(jiān)控和周界防范又是安防中技防的重要手段。因此，本文針對目前校園安防中存在的不足，基于智能視頻分析和IPSAN存儲構架設計了智能校園安防系統(tǒng)，包括前端設備、信號傳輸和監(jiān)控室三部分，主要實現(xiàn)了預警功能、監(jiān)視功能、錄像功能、聯(lián)網(wǎng)服務功能、周界防范報警聯(lián)動功能；重點闡述了智能分析子系統(tǒng)中跨線檢測、區(qū)域入侵檢測和異常事件檢測功能的實現(xiàn)。實際應用表明，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，功能完整，可應用于高校校園的安全監(jiān)控。

20211024_617435f4b33e2__智能校園安防系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)