基于光纤通信的平安城市建设

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  摘要:平安城市建设已经进入高速的发展和提高阶段,对监控系统的建设要求也发生了新的变化。以矩阵、硬盘录像机和模拟摄像机等组合的模拟标清监控无法应对平安城市大规模部署的需求,因此平安城市的建设方向渐渐地向网络数字标清变化。由此应用背景提出一种基于光纤通信的平安城市建设解决方案。使用高清数字摄像机作为数据采集终端,使用CWDM+EPON作为光纤通信网络,以及高清监控管理平台,建立全方位、立体化的多级监控联网管理体系。
  关键词:平安城市 光纤 CWDM EPON
  中图分类号:TN915.02 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2012)010-060-03
  随着平安城市建设的不断深入实践和应用,城市治安视频监控系统正从单纯的城市治安防范的技术手段形成为大型的、综合性非常强的视频图像信息系统,不仅是“平安城市”建设的重要组成部分,更成为“数字城市”的重要载体。它不仅可以满足治安管理、城市管理、交通管理、应急指挥等的需求,在预防、发现、控制和打击违法犯罪,提供破案线索,固定违法犯罪证据等方面发挥人防、物防所不可替代的重要作用;而且还能兼顾灾难事故预警、安全生产监控、环境等方面对视频图像的需求,对于提升城市可视化管理水平和政府应急处置能力,建立社会治安防控体系具有十分重大的意义。
  1 基于光纤通信的平安城市建设的系统设计
  1.1 设计思想
  平安城市的主体就是利用现代信息通信技术,达到指挥统一、反应及时、作战有效。以适应我国在现代经济和社会条件下实现对城市的有效管理和打击违法犯罪,加强中国城市安全防范能力,加快城市安全系统建设,建设平安城市和谐社会。
  平安城市项目涵盖社会方方面面众多领域,有民用街区、商业建筑、银行、邮局、道路监控、校园,也包含流动人员、机动车辆、警务人员、移动物体、船只等。针对重要场所,如:机场、码头、油库、电厂、水厂、桥梁、大坝、河道、地铁,需要建立全方位的立体防护。针对不同的目标群体,可提供报警、视频、联动等多种组合方式。将110/119/122报警指挥调度、GPS车辆反劫防盗、远程可视图像传输、远程智能电话报警及地理信息系统(GIS)等有机的链结在一起,实现火灾发生实时连动报警、犯罪现场远程可视化及定位监控、同步指挥调度,从而有效实现信息高速化,实现城市安防从“事后控制”向“事前预防”转变,提升城市的安全程度和人民生活的舒适程度。
  1.2 系统整体规划
  平安城市利用平安城市综合管理信息公共服务平台,包括城市内视频监控系统、数字化城市管理系统、道路交通等多个系统,利用市区级数据交换平台实现资源共享。系统前端数据通过视频监控系统采集并传输到市、区监督指挥调度中心。监督指挥调度中心管理平台由数据库服务器、存储服务器、管理服务器、报警服务器、调度控制服务器、流媒体服务器、Web服务器、显示服务器和其他应用服务器组成。硬件中除服务器外,还包括各种监控终端、安防产品、为了增加网络覆盖而增加的网络产品、基层组织监控用的计算机设备等,这些产品的需求随着平安城市系统覆盖范围的增加而快速增长。而软件解决方案除操作系统、数据库等系统软件外,还包括各种监控管理平台、流媒体软件、监控软件、智能交通系统、电子警察系统等。
  1.3 系统架构
  以株洲市“数字株洲”城市治安防控系统为例,基于光纤的通信网络建设范围主要分为市、区和派出所三级,建设范围确定如下:
  组建包括市公安局、电子政务中心、天元公安分局、石峰区公安分局、荷塘区公安分局、芦淞区公安分局等六个节点的DWDM密集波分骨干环网;开通市公安局、电子政务中心至市区4个公安分局各1个GE,开通市公安局、电子政务中心至5个县公安分局各1个GE,并提供通道1+1保护;分别组建天元公安分局、石峰区公安分局、荷塘区公安分局、芦淞区公安分局及其下辖派出所的CWDM粗波分骨干环网,开通每个公安分局至各个派出所各1个GE,并提供通道1+1保护;建设前端监控点EPON光纤接入网,负责接入株洲市城区21个派出所的所有前端报警和监控点。采用100M 电路方式,扩容提速市公安局—五县公安局的骨干中继链路;采用2M数字电路为各县区公安局以及两城区21个派出所“三台合一”系统分节点提供话音中继通道。网络示意图如图1所示。
  2 基于光纤通信的平安城市建设的系统组成
  2.1 高清数字摄像机
  平安城市视频监控前端摄像头的选择,应满足实际应用中对高清视频监控的需要,前端部署标清和高清监控摄像机,目前流行采用光纤网络高速快球和高清网络摄像机,光纤网络高速快球和高清网络摄像机各具优势。平安城市监控系统监控点摄像头根据监控点周围实际情况和监控侧重点分别选择光纤网络高速快球或者高清网络摄像机。
  2.1.1 光纤网络快球摄像机
  光纤网络快球集摄像机、云台护罩、控制信号解码器、视频信号编码器、光纤信号发送设备于一体,摄像机、风扇、加热器等设备预先安装成一个整体,能产生对比度正常、无重影、无杂波的高清晰数字视频图像,具备高倍率宽视角镜头和全向高速云台。
  系统采用海康威视DS-2DF1 6XY系列光纤网络快球摄像机,其具有以下特点:基于以太网控制,同时支持模拟接入;可通过IE浏览器观看图像并实现控制;采用H.264视频压缩算法和TI高性价比的最新达芬奇处理芯片和平台,性能可靠稳定;一体化集成设计,结构紧凑,内部设置数据断电不丢失;精密电机驱动,反应灵敏,运转平稳,在任何速度下操作平滑無抖动;完全实现对HIKVISION、Pelco-P/D协议、安防行业协议的自动识别;三维智能定位功能,配合客户端软件或DVR可实现点击跟踪和放大。
  2.1.2 高清网络摄像机
  城市治安监控点对固定目标的监控如出入口、重要建筑大门、道路等的监控可采用高清网络摄像机,固定高清网络摄像机应具备高清、低照度、彩转黑的功能特点,满足全天候24小时监控的需要。   高清网络摄像机采用海康威视DS-2CD862MF-E,其特点为:采用先进的视频压缩技术,压缩比高,且处理非常灵活;采用TI高性价比的达芬奇处理芯片和平台,性能可靠稳定;130万像素逐行扫描CCD,捕捉运动图像无锯齿,同时输出1280€?60超凡色彩表现力的图像;支持SD/SDHC卡本地存储;支持双码流,支持手机监控;支持自动光圈,自动电子快门功能,适应不同监控环境。
  2.2 CWDM
  市监控中心与4个公安局之间、4个公安局与21个派出所之间采取CWDM技术组成环网,一级和二级监控环网采用8x2.5Gb/s CWDM设备。这是因为CWDM用很低的成本提供了较高的接入带宽,适用于点对点、以太网、等各种流行的网络结构,特别适合短距离、高带宽、接入点密集的通信应用场合。尤其值得一提的是CWDM与PON(无源光网络)的搭配使用,通过与CWDM相结合,每个单独波长信道都可作为PON的虚拟光链路,实现中心节点与多个分布节点的宽带数据传输。
  CWDM设备采用烽火通信CITRANS830,该产品系列正是配合CWDM国标的即将正式发布,满足城域网建设对经济适用的WDM产品需求,而推出的电信级光网络产品。除了具有与DWDM设备相同的容量大,速率透明,协议透明,升级扩容方便的特征外,还有下列突出的特点:(1)多重保护,高可靠性:支持OMSP、OSNCP等多种网络保护方案,提供对重要设备单元和光纤线路的多重保护,大幅度提升网络运行可靠性;(2)超大容量,应对自如:最多支持18波道传输,总带宽达45G;(3)接口丰富,和谐承载:X-RATE转发器支持任意速率信号;支持10M/100Mb/s、GE接口及其交换功能;支持Fiber Channel、ESCON和FICON等接口;支持GE、155Mb/s、622Mb/s子速率复用;丰富的多业务接口满足城域多元的需求,轻松实现Everything Over Optical;(4)统一管理,运营方便:可纳入烽火通信MSTP、DWDM的统一网管平台,具有强大的网络、设备监控能力,支持带内OSC及带外多种监控通道传送网管信息;(5)灵活配置,自由组网:可配置为OMT、OADM和C-OMT方式,可以灵活组成链型、环型以及点对多点的星型组网结构;通过灵活的子速率复用功能,充分利用波道带宽,进一步降低网络建设成本。
  2.3 EPON
  在本项目中,各个派出所分别建设一套EPON系统,EPON系统的上联GE信号通过新组建的CWDM环网传输到各派出所,各派出所再通过波分环网将信号都汇聚到同一个数据平台上,网管信息也通过这个数据平台连接到网管系统上。由于EPON系统的覆盖半径可达20千米,因此在用户数据量不超过一个OLT的容量的情况下,可直接在市中心局设置一台OLT,建議该OLT最大可接入1024个ONU。根据接入用户对接口和业务需求的不同,给每个用户配置各类型的ONU设备。ODN网络的建设可利用现有的城域光缆网络资源,在路边光交接箱内放置光分路器。根据线路资源情况,对重要用户可进行主干线路的1+1保护,对分布分散的用户可采用多级分光的形式节约光缆资源。
  EPON(以太无源光网络)是一种新型的光纤接入网技术,它采用点到多点结构、无源光纤传输,在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了PON技术,在链路层使用以太网协议,利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。因此,它综合了PON技术和以太网技术的优点:低成本;高带宽;扩展性强,灵活快速的服务重组;与现有以太网的兼容性;方便的管理等等。
  OLT设备采用烽火通信AN5116-06,其为烽火通信新推出的FTTH局端设备之一,设备逻辑功能等同于AN5116-02,设备采用横插板结构,高度仅4.5U,能够提供4个有效线卡槽位,当前可以提供256个ONU的接入需求,适用于中等用户规模、对设备提及要求较苛刻的场合。AN5116-06有效弥补了原有AN5116-02与AN5116-03设备之间空缺的中型OLT的位置。
  AN5116-02设备单盘完全兼容,插满4块EC2接口盘时可以提供256路ONU的接入;可以提供与AN5116-02完全相同的业务能力:以太网,E1专线,语音(V5或软交换);AN5116-06最大可以提供7个1000M上联接口,同时可以提供STM-1的155光口来完成TDM的E1/T1透明传输;所有盘支持热拔插,IP核心交换盘、窄带控制盘具有主备功能,并可以自动倒换。
  ONU设备采用烽火公司AN5006-02,该设备适用于FTTH或FTTD的应用场景,提供GE、FE、POTS、CATV等丰富接口,满足不同的业务接入需求。语音支持H.248、MGCP和SIP协议;支持CTC OAM扩展协议;可选配配套箱体、后备电源及电池以保障断电续航;上行接口:1€譋PON。
  3 结语
  平安城市视频监控系统解决方案从城市管理的全局需求出发,采用固定治安监控点与移动执法监控相结合、公安治安监控与社会治安监控相结合、视频监控与GIS系统相结合、人工监控与智能分析相结合、分布式管理与统一指挥管理相结合等方式,通过新建扩建、整合利用、升级改造和业务集成等途径,扩大视频监控范围,充分利用现有各种视频资源,提高监控图像质量,实现视频资源的共享和视频信息增值应用,最终建立全方位、立体化的多级监控联网管理体系。采用先进的视频编解码技术、网络传输技术、智能视频分析技术、海量存储管理技术、高清视频采集传输和高清视频显示技术,高起点、全方位地加强视频图像信息系统的建设和整合,将公安、交通、市政和社会视频监控资源集成到统一的管理平台,建成统一的规范化的视频图像信息系统。为创建和谐社会、健全社会治安防控体系、加强社会综合治理、深入开展平安创建活动做出贡献。
  参考文献:
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