周界入侵防范智能视频监控系统设计方案

(V4.1 2016)
第一章 项目概要

一、项目概述
近年来随着我国国民经济的发展和人民生活水平的不断提高,人们对于安全防范提出了更高更严格的要求。
为了进一步满足社会经济发展与文明生活的高标准要求,创造一个安全、舒适、温馨的工作、生活环境,从具体实际情况出发,智能安全防范系统也就成为了安保建设中不可或缺的一项,特别是在智能周界防范入侵方面。智能周界安全防范系统是为防止人员从非入口区域未经允许擅自闯入,避免和防范各种潜在的危险。

二、需求分析
鉴于该项目周界安全的特殊性及重要性,其周界防范系统必须具备检测率高、误报率低、自动报警等特点。周界防范系统的设计应根据各类建设标准及业主的要求,贯彻国家已颁布实施的有关“规范”和“标准”,考虑到成本,并综合运用电子信息技术、计算机网络技术、安全防范技术等,构成先进、可靠、经济适用的周界安全防范体系。
根据客户需求,该项目的场景为一个四边型的周界,严密监控周界区域的前端系统的核心是在周界的防区(如:围墙)内“发现可疑行为的人”、“摄像并报警”、“鸣响警铃”。尤其以“发现可疑行为的人”作为设计基础。只有在发现了可疑行为的基础,摄像才有更加实际的意义。在传统的闭路电视监控模式下,管理人员需要监视太多的视频画面,远远超出人的接受能力,导致实际监控效果低下。实验结果表明,在盯着视频画面仅仅22 分钟之后,人眼将对视频画面里95%以上的活动信息视而不见。因此我们需要智能视觉监控来改善监控效果,同时减轻管理人员的负担。这样才能真正让安保人员从繁杂的电视监控工作中解脱出来,以便有更多的资源应对可疑现场。所以,选择一套成熟的、可靠的检测周界入侵的产品,对于周界安全防范项目的成功有着深刻的意义。
经过长时间研制、军方测试修改后,以色列的中科润程的智能视觉分析技术已经相当成熟,其产品已广泛用于世界各国的军事、政府、工业、商业等要求高度安全的场所。
中科润程公司的产品是基于嵌入式智能视觉分析技术的安保系统,它具有入侵检测、非法停车检测、遗弃物检测、物品搬移检测、徘徊检测等功能模块,可以很好为别墅周界防范提供各种功能需求。而且,中科润程产品具有自学习自适应能力,即使是在各种极端恶劣的环境和照明条件下也可以保持极高的性能——在保持99.9%超高检测率的同时,只有极低的误报率(少于1个/天)。

三、技术分析
中科润程公司的产品是基于嵌入式智能视觉分析技术的监控跟踪系统,在周界防范的问题上可以用到它所具有入侵检测功能模块,可以很好地解决建筑的周界防范的难题。不仅在监控范围上满足要求,而且它所具有的自学习、自适应、预录像功能和自调节能力,以及先进的算法和视觉逻辑分析提供了无比强大的威胁探测能力。即使是在各种恶劣环境和照明条件下也可以保持极高的性能——在保持99.9%超高检测率。相对于安全围栏、运动传感器、防盗报警器、CCTV监控和录像系统等传统的安防系统来说:中科润程产品仅需少量的安保人员甚至是无人值守(自动检测、报警触发录像、短信自动外发报警)、布线方式简单、易于使用与维护,非常适合防护此类民用住宅区域。

四、设计依据
系统配置是根据业主国家或行业批准发布的相关产品/系统标准而设计的。
《民用智能视觉监控系统工程技术规范》            GB50198/T75-94 
《安全防范工程程序与要求》                      GA/T75-94
《安全防范系统通用图形符号》                    GA/T74-94
《安全防范工程费用概预算编制方法》              GA/T70-94
《民用建筑电气设计规范》                        JGJ/TI-92
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》            GB50198-94
《入侵探测器系列技术条件》                      GB10408 1-89
《入侵报警控制器通用技术条件》                  GB50198-94
《电气装置安装工程施工及验收标准》              GB50258-96
《民用建筑电气设计规范》                        JGJ/T16-92
《建筑智能视觉化系统工程设计标准》               DB32/181-1998
《建筑智能视觉化系统工程实施及验收规范》         DB32/366-1999
《建筑智能视觉化系统工程检测规程》           DB32/365-1999
《工业电视系统工程设计规范》                     GBJ115-87
《安全防范工程程序与要求》                       GA/T75-94
《电子避雷器通用规范》                          SJ/T 11147-97
《电子设备雷击保护守则》                         GB 7450-87
《视频安防监控系统技术要求》                     GA/T367-2001
《建筑智能视觉化系统工程评估标准》           DB32/367-1999
《电子计算机机房设计规范》                       GB05174-93
《计算机场地安全要求》                         GB9361-88

五、设计原则
本项目方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。并综合考虑施工、维护及操作因素,并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。本系统设计内容是系统的、完整的、全面的;设计方案具有科学性、合理性、可操作性。其具有以下原则:
1、先进性与适用性
系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平;同时,系统的安装调试、软件编程和操作使用又应简便易行,容易掌握,适合中国国情和本项目的特点。该系统集国际上众多先进技术于一身,体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平,适应时代发展的要求。同时系统是面向各种管理层次使用的系统,其功能的配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则,其操作应简便易学。
2、经济性与实用性
充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势,根据用户现场环境,设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案,通过严密、有机的组合,实现最佳的性能价格比,以便节约工程投资,同时保证系统功能实施的需求,经济实用
3、可靠性与安全性
系统的设计应具有较高的可靠性,在系统故障或事故造成中断后,能确保数据的准确性、完整性和一致性,并具备迅速恢复的功能,同时系统具有一整套完成的系统管理策略,可以保证系统的运行安全。
4、开放性
以现有成熟的产品为对象设计,同时还考虑到周边信息通信环境的现状和技术的发展趋势,可以消防、防盗、聚光系统实现联动,具有RJ-45网络通讯,可实现远程控制。
5、可扩充性
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要,具有更新、扩充和升级的可能。并根据今后该项目工程的实际要求扩展系统功能,同时,本方案在设计中留有冗余,以满足今后的发展要求。
6、追求最优化的系统设备配置
在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下,追求最优化的系统设备配置,以尽量降低系统造价。
7、保留足够的扩展容量
该项目设备的控制容量上保留一定的余地,以便在系统中改造新的控制点;系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口;也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。
8、提高监管力度与综合管理水平
本项目系统设备控制需要高效率、准确及可靠。本系统通过中央控制系统对各子系统运行情况进行综合监控,时时动态撑握监视及报警情况。闭路电视监控大大减少劳动强度,减少设备运行维护人员;另外,系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行,在最佳情况下运行,既可节能,又可大大减少设备损耗,减少设备维修费用,从而提高监管力度与综合管理水平。 


第二章 智能视频监控系统设计方案

一、智能视频分析监控系统监控点的部署
1.1 智能视频周界防范布点分析

根据客户需求,该项目场景为一个300×200(举例,可依据项目情况自行修正)米多边型周界区域(如图一所示),严密监控区域的前端系统的核心是在别墅周界上“发现可疑行为的人”和“摄像并报警”。尤其以“发现可疑行为的人”作为设计基础。只有在发现了可疑行为的基础上,摄像才有更加实际的意义。其属于周界部分的监控区域主要有以下几个方面:


图1


a、 区域的主出入口的监控:
出入口是人员、车辆出入防区的主要途径,必须要安装球型摄像机来重点监控进出口的人员、车辆出入的动态情况以及相关的周界情况,利用智能视觉监控系统的智能视觉分析技术,在无人职守的时段自动检测非法的、可疑的人员和车辆并作出自动跟踪以及触发告警(提示音、声光警号、喇叭、短信、多媒体信息)通知管理人员及时反应作出反应;
b、 区域周界的无缝覆盖监控:
周界经常是不法分子翻越进入区域域的主要途径,因此,基于周界达到安全防范的目的,必须采用首尾相连无缝覆盖安装监控摄像点(如图一所示),防止不法分子翻越围墙,利用智能视觉监控系统的智能视觉分析技术中的围栏入侵检测功能,可以在监控的场景中按照围墙的位置设置虚拟的围栏和翻越的方向(如图二所示),24小时全天候自动检测监控场景中的有翻越围墙的“可疑行为”,触发告警(提示音、声光警号、喇叭、短信、多媒体信息)通知管理人员及时反应作出处理(如图三所示)。



图二



图三


1.2智能视频分析系统周界防范布点设计
1.2.1 定焦周界监控设计
按照中科润程智能视频监控报警系统对安装使用焦距确定的固定摄像机(俗称枪机)的周界围栏监控点的安装要求,主要分析考虑以下几个方面的问题:
摄像机的布局方式
摄像机的安装高度及相邻摄像机间间距
摄像机的配置(CCD尺寸、镜头的选择)

由于每台摄像机均存在监控盲区,对其正下方10-20米范围内的目标运动无法实施有效监控。因此,经大量的工程实践证明,最有效的摄像机部署方案为首尾相连的追尾部署方式。在设置为追尾方式后,该摄像机的监控盲区可由其前方的上一台摄像机加以补足,以确保整个监控周界上不存在任何死角。
追尾方式的监控原理如图四所示,每台摄像机在监控其警戒区域,对入侵情况进行报警之外,还可对下一台摄像机的状况进行监视。



图四




目前国内很多智能图像分析厂商号称监控范围能达到200m乃至更远,但在实际检测后发现,其对80100米以外的人体检测能力已相当低下,漏报误报率极高。人体识别如果要在95%以上,最低像素要求不得低于8×8。而且,无论哪一个摄像机,当使用它对人高度h以下的区域进行无缝覆盖时,其覆盖范围内必然小于其自身视野,只有看到人高度为h目标的完整影像的地方才是有效的覆盖范围。

错误的设计方法:在摄像机视野边缘无法看到完整的目标,出现盲区。




正确的设计方法:对于覆盖高度h之下的所有目标,任意时刻至少都有1个摄像机看到完整高度h的目标影像。




在实际工程实施中,摄像机CCD尺寸及镜头的选取,对每台摄像机所覆盖的有效区域的影像同样至关重要。每台摄像机的实际覆盖有效范围取决于摄像机的安装高度、摄像机的安装角度、CCD的尺寸、镜头的尺寸、现场的障碍物遮挡情况等因素。




因此单路智能视频分析最远距离不能超过120米,才能保证在准确的识别出人体的同时,不发生误报,不干扰正常的生产生活。
根据上面的分析,形成首尾相接的无缝覆盖的监控方式,我们建议每个监控点采用固定摄像机和1路中科润程智能视频分析编码器配合使用,监控点的最远有效距离依据安装及设备配置不同在80-120米范围内。

1.2.3周界监控设计总结
通过以上对区域周界防范监控区域的分布分析,结合该区域地理环境特点,周界防范监控点分布设计如下:
a、 区域的主出入口安装球型摄像机来重点监控出入口的人员、车辆出入的动态情况;在区域大门处安装1台球型摄像机。
该球机白天工作在人工触发模式,由系统管理员对白天工作时间频繁往来的进出人员中的可疑人员目标进行人工的锁定触发和自动跟踪或手动跟踪;
该球机晚上可工作在设防模式,自动对偶尔进出的人员目标进行识别、自动跟踪;
b、 区域的周界直线长度长短不一,以每台摄像机监控50到100米范围计算,每边围墙需要安装1到4台固定摄像机即可覆盖整个区域的周界以防止任何围墙段的翻越,做到无缝覆盖监控的效果。从成本上考虑:主出入口的球型摄像机可以兼顾到出入口的周界防范,所以该区域只分步4台枪型摄像机。
C、 3-4个枪机监控点辅助1台中科润程推荐的智能视频分析26X光学变倍自动PTZ跟踪球形摄像机配合的接力锁定跟踪目标。
1.3智能视觉周界防范监控点的安装配置



监控场景范围:全周界

场景信息特征:防区的俯视形状为多变形,各边设有围墙(高约2~3米)〕

监控布防需求:在防区实体围墙位置设置虚拟电子围栏,高度、宽度与实际围墙一致。当有人准备从实体围墙/虚拟电子围栏翻越时,系统立即报警:发送警报至防区监控中心、相关值班领导和联动指挥中心。并对入侵者进行PTZ自动跟踪。

1)检测的目标区域为从围墙外沿起,往1~3米的区域。因此,要求监控摄像机最窄






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