監(jiān)獄安防系統(tǒng)的建設規(guī)劃探討

　　監(jiān)獄安防系統(tǒng)建設現(xiàn)狀

　　監(jiān)獄作為視頻監(jiān)控的典型應用場所，對監(jiān)控系統(tǒng)的應用是最早的行業(yè)之一。但由于建設時間較早，監(jiān)獄的安防系統(tǒng)整體比較落后，主要體現(xiàn)在四個方面。

　　第一，安防系統(tǒng)之間無法聯(lián)動，不能承擔綜合安防指揮的職能。監(jiān)獄安防系統(tǒng)建設內(nèi)容包括視頻監(jiān)控、周界防范、門禁控制、應急報警、電子巡更、對講監(jiān)聽、公共廣播等，但是各個安防子系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)無法聯(lián)動，各個系統(tǒng)之間處于信息孤島狀態(tài)，無法承擔應急指揮功能。

　　第二，監(jiān)控點數(shù)量少、圖像分辨率低。監(jiān)獄作為國家的刑罰執(zhí)行機關，是一個高度敏感、高度安全的重要場所，要求對犯人的一舉一動嚴密監(jiān)控，一個中等規(guī)模的監(jiān)獄的點位設計要求達到1000點以上，但是大部分監(jiān)獄當前監(jiān)控點數(shù)量偏少，每個監(jiān)舍只有一個監(jiān)控點，或者只在重刑犯所住的監(jiān)舍部署監(jiān)控點，不能達到無死角監(jiān)控要求。采用CIF或2CIF的分辨率，圖像的分辨率也無法達到清晰度要求。

　　第三，安防系統(tǒng)架構落后，當前大部分監(jiān)獄采用的是DVR與矩陣配合的模數(shù)接合系統(tǒng)。監(jiān)控錄像通過DVR存儲，通過矩陣切換查看實況。系統(tǒng)架構陳舊，模數(shù)結合的系統(tǒng)無法平滑擴展，并且在錄像存儲的可靠性、系統(tǒng)的管理維護、應急指揮功能上都有很大不足。

　　第四，監(jiān)控錄像存儲采用DVR前端存儲，錄像安全性不足。早期監(jiān)獄部署了大量DVR產(chǎn)品，一方面，DVR設備本身不支持RAID的保護，如果某一塊磁盤故障，整塊盤上的錄像內(nèi)容無法恢復。另一方面，DVR堆放在監(jiān)獄的分監(jiān)控中心或值班室，分控中心并沒有一個標準的機房環(huán)境，由于環(huán)境惡劣造成DVR故障率居高不下。再者，DVR部署在前端位置，值班人員可以隨意接觸到錄像存儲設備，若破壞DVR存儲內(nèi)容，也是輕而易舉。最后，DVR全部采用傳統(tǒng)文件方式存儲，如果某個不負責任的值班人員把硬盤攜帶外出，就可以使用通用的媒體播放軟件回放硬盤上的錄像，完全沒有安全性可言。

　　監(jiān)獄綜合安防指揮平臺建設

　　監(jiān)獄的安防系統(tǒng)建設內(nèi)容包括視頻監(jiān)控、周界防范、門禁控制、應急報警、電子巡更、對講監(jiān)聽、公共廣播等，但是各個安防子系統(tǒng)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)無法聯(lián)動，各個系統(tǒng)之間處于信息孤島狀態(tài)，集成度很差。

　　如果從各個系統(tǒng)集成程度劃分，可以分為四個階段：原始階段、初級階段、中級階段、高級階段。原始階段：信息孤島，各個安防系統(tǒng)之間完全獨立，依靠嚴格的預案制度，人為協(xié)調(diào)各個子系統(tǒng)工作;初級階段：安防聯(lián)動，安防系統(tǒng)內(nèi)部的視頻監(jiān)控與其他子系統(tǒng)相互聯(lián)動，屬于聯(lián)動的松耦合階段;中級階段：安防集成，安防系統(tǒng)內(nèi)部的視頻監(jiān)控、門禁、周界、報警等集成，疊加各種增值應用，協(xié)同聯(lián)動效率高，實施部署靈活方便。高級階段的特點：信息集成，監(jiān)獄信息化獄政系統(tǒng)與安防系統(tǒng)整合，形成信息資源相互滲透，數(shù)據(jù)虛擬化存儲，隨需調(diào)度模塊化資源(視頻、報警、干警管理、犯人管理等)。從全國的監(jiān)獄的現(xiàn)狀來看，70%以上處于原始階段，各個系統(tǒng)處于信息孤島狀態(tài)，無法集成應用。

　　新建或改造監(jiān)獄規(guī)劃時，都會考慮建設安防綜合平臺，實現(xiàn)應急指揮業(yè)務功能。主要包括：第一，安防系統(tǒng)的集成，主要對視頻監(jiān)控、周界防范、門禁控制、電子巡更、緊急報警、人員定位等集成，與消防、廣播、對講、手機屏蔽系統(tǒng)進行聯(lián)動。在一個綜合安防集成平臺上實現(xiàn)統(tǒng)一的調(diào)度、統(tǒng)一管理，以及布撤防設置;第二，報警管理，通過管理平臺實現(xiàn)報警管理，對報警的類型進行分級設置，一般報警直接在監(jiān)獄分控中心就處理了，重要報警要上送到監(jiān)獄總控中心處理，而對于嚴重報警或者犯人越獄、人員傷害，要把報警信息繼續(xù)傳遞到省監(jiān)獄管理局的監(jiān)控平臺;第三，預案聯(lián)動，預案聯(lián)動是指由管理人員事先編制的聯(lián)動工作序列，當特定事件源時，按照預案所設定的條件和序列進行運動，一般與應急管理系統(tǒng)中的預案進行關聯(lián)，進行調(diào)度控制�；蛘咄ㄟ^安裝在前端的專用聯(lián)動控制器直接處理報警設備或其它設備所發(fā)出的事件源，達到快速響應的目的，可用于安全系數(shù)較高的場合，可以與預案聯(lián)動進行備份。

　　監(jiān)獄安防系統(tǒng)架構的選擇

　　監(jiān)獄安防系統(tǒng)中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設是重中之重，視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構選擇不當，就會嚴重影響系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，影響監(jiān)獄的安防業(yè)務;監(jiān)控錄像存儲的可靠性不足，就會影響關鍵錄像的回放，影響重大事件追溯和證據(jù)查詢，而這兩方面的問題并不是個案，在很多監(jiān)獄普遍存在。

　　目前，監(jiān)獄安防系統(tǒng)的架構主要有三種：DVR+矩陣的模數(shù)接合系統(tǒng)、IP流媒體架構系統(tǒng)、IP全交換架構系統(tǒng)。

　　DVR+矩陣結合的系統(tǒng)

　　DVR+矩陣結合的系統(tǒng)，通過DVR實現(xiàn)監(jiān)控錄像存儲、通過矩陣實現(xiàn)實時圖像的切換、通過矩陣級聯(lián)實現(xiàn)總控中心和分控中心的兩級級聯(lián)。模數(shù)結合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在諸多問題。

　　1. 管理維護問題。矩陣作為實時查看設備，起到控制、切換作用，DVR作為數(shù)字存儲設備。兩套系統(tǒng)之間沒有相互控制、統(tǒng)一管理的機制，并且也不能同時控制前端攝像機，僅僅是兩套系統(tǒng)的組合。數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)無法通過一套平臺實現(xiàn)統(tǒng)一管理，再加上視頻分配器、光端機等輔助設備，讓系統(tǒng)的管理變得更加的復雜。對于一百多路的小規(guī)模系統(tǒng)，這種方式是可以接受的，但是對于上千路的監(jiān)獄安防系統(tǒng)，模數(shù)結合系統(tǒng)就顯得力不從心了。如何實現(xiàn)對每一個監(jiān)控設備的運行狀態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)故障定位、故障排查是一個至關重要的問題。

　　2. 矩陣級聯(lián)問題。在監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)中采用的是“指揮中心-分控中心-值班室”三級聯(lián)網(wǎng)模式，矩陣在級聯(lián)過程中產(chǎn)生了以下問題：由于信號衰減導致圖像傳輸?shù)缴霞壊块T時質(zhì)量下降，上下級之間容易形成控制沖突，無法獲取其他同級區(qū)域的圖像，在突發(fā)情況下無法實現(xiàn)對周邊情況的全方位了解等問題。

　　3. 視頻存儲問題。在模數(shù)結合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)中采用DVR作為存儲介質(zhì)，但是DVR沒有采用RAID、不支持硬盤熱插拔，使得DVR難以為監(jiān)獄視頻監(jiān)控的事后取證提供高可靠性、穩(wěn)定性的存儲系統(tǒng)。同時由于視頻文件分散在不同設備上，難以形成統(tǒng)一管理和視頻數(shù)據(jù)綜合利用，例如圖像分析等應用。

　　4. 平滑擴容的問題。對于模數(shù)結合的系統(tǒng)，從前端到后端經(jīng)歷模擬攝像頭、發(fā)送光端機和接收光端機(可選)視頻分配器，一路送到DVR編碼存儲，一路送到矩陣。如何監(jiān)控點位從100路擴展到500路，從500路到1000路，系統(tǒng)如何平滑擴容而不破壞核心架構成為一個安防選擇的重要指標。

　　流媒體架構系統(tǒng)

　　IP流媒體架構系統(tǒng)，監(jiān)控錄像通過專用的存儲服務器寫入IP-SAN，通過流媒體服務器實現(xiàn)實況圖像的分發(fā)，錄像存儲、實況分發(fā)都要經(jīng)過服務器完成。存儲服務器和流媒體分發(fā)服務器無疑成為一個性能瓶頸，帶來系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的隱患，一旦服務器運行故障，監(jiān)控錄像不能存儲、實況圖像無法分發(fā)，嚴重影響監(jiān)獄的安防業(yè)務。IP流媒體架構系統(tǒng)在監(jiān)獄特定場景下的應用，也存在的諸多問題。1. 轉發(fā)的可靠性問題。所有的碼流通過流媒體服務器分發(fā)，每個流媒體或存儲服務器僅負責固定數(shù)量的媒體流處理，其中一臺服務器故障，其負責轉發(fā)的媒體流丟失。

　　2. 服務器的性能瓶頸。經(jīng)過嚴格的性能測試，對于D1分辨率的圖像，流媒體服務器/存儲服務器僅能支撐80到100路左右，若是高清720P/1080P圖像，性能更低，僅能支撐40路左右，對于監(jiān)控規(guī)模動輒上千路的系統(tǒng)而言，服務器的成本增加，更重要的是也相應造成了大量服務器的管理維護的成本。

　　3. 錄像存儲的可靠性問題。所有的碼流經(jīng)過存儲服務器寫入到IP-SAN設備，同樣會帶來存儲的可靠性不足，存儲服務器的瓶頸問題;存儲服務器故障之后，造成的直接后果就是錄像數(shù)據(jù)的丟失，無法為后續(xù)取證做出有力支撐;尤其是隨著系統(tǒng)的規(guī)模逐步擴大，需要擴容磁盤陣列，需要擴容存儲服務器，需要重新設置存儲業(yè)務，帶來很多故障點。

　　IP全交換架構系統(tǒng)

　　IP全交換架構系統(tǒng)，通過端到端的IP-SAN存儲，通過監(jiān)獄的安防承載網(wǎng)絡的組播技術實現(xiàn)實況圖像的分發(fā)，中間環(huán)節(jié)不經(jīng)過媒體服務器，也不經(jīng)過存儲服務器，沒有性能的瓶頸，系統(tǒng)更加安全可靠。更重要的是監(jiān)獄是物理區(qū)域封閉、監(jiān)控點位集中的環(huán)境，IP全交換架構更適合在這種物理環(huán)境下的應用。

　　模數(shù)結合的監(jiān)控系統(tǒng)基于上述提到的問題，在新建或改造監(jiān)獄中基本不再考慮。IP流媒體架構的監(jiān)控系統(tǒng)，實況轉發(fā)和錄像存儲需要使用大量的服務器，由于服務器性能瓶頸以及可靠性問題，在監(jiān)獄行業(yè)的應用也不具備優(yōu)勢。很多監(jiān)獄最終還是考慮了IP全交換視頻監(jiān)控系統(tǒng)。整個系統(tǒng)采用兩臺服務器，滿足監(jiān)獄最大5000路以上的監(jiān)控，兩臺服務器各司其職，視頻管理服務器負責信令的處理、數(shù)據(jù)管理服務器負責錄像存儲的管理。

　　整個監(jiān)控系統(tǒng)的錄像采用IP-SAN集中存儲，存儲設備集中存放在監(jiān)獄指揮中心機房，IP-SAN存儲設備具備RAID冗余保護功能。

　　前端編碼設備根據(jù)具體的點位設計要求靈活選擇，對于監(jiān)舍、廠房、禁閉樓、接見樓、醫(yī)院、食堂等室內(nèi)位置采用標清高密度編碼設備或者IP網(wǎng)絡攝像機，而對于監(jiān)獄的周界、道路、室外空曠場所采用高清IP網(wǎng)絡攝像機設備。

　　采用IP全交換視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以解決上述模數(shù)結合系統(tǒng)和IP流媒體系統(tǒng)的所有問題和隱患，并具備很多貼合監(jiān)獄需求的功能。

　　系統(tǒng)架構先進可靠：IP全交換監(jiān)控解決方案采用前端編碼，總控中心集中存儲，從前端編碼設備直接寫入后端的IP-SAN存儲設備，中間不經(jīng)過存儲服務器，存儲技術先進，錄像內(nèi)容可靠;實時視頻監(jiān)控采用組播分發(fā)技術，經(jīng)過網(wǎng)絡設備組播發(fā)送，解決了媒體服務器的性能瓶頸及可靠性問題，滿足更多人穩(wěn)定觀看的需求。

　　系統(tǒng)平滑擴容能力：IP全交換監(jiān)控解決方案，控制流與媒體流分離，從當前的幾百個監(jiān)控點擴展到監(jiān)獄整體規(guī)劃的幾千個監(jiān)控點，監(jiān)控中心核心架構不會改變，監(jiān)控中心平臺不需升級，系統(tǒng)的擴展性強。相對于模數(shù)結合的監(jiān)控系統(tǒng)，每次監(jiān)控規(guī)模的擴充就是從前到后的全部改造，擴容很不方便。

　　錄像視頻快速回放：IP全交換監(jiān)控解決方案將iSCSI塊存儲的存儲方式引入監(jiān)控中，從而有效的解決了媒體服務器引入的存儲的性能、可靠性以及檢索效率的問題，可以實現(xiàn)秒級回放要求。比起傳統(tǒng)的文件存儲方式，在存儲的效率，查找的方便性上都有突破性創(chuàng)新，真正滿足監(jiān)獄的應急指揮要求。

　　系統(tǒng)的統(tǒng)一設備管理：IP全交換監(jiān)控解決方案，編解碼設備、存儲、平臺支持統(tǒng)一網(wǎng)管，任何設備的故障會第一時間在管理平臺上提示，提高了系統(tǒng)維護的方便性。

　　比起模數(shù)結合的監(jiān)控方案，能夠徹底解決矩陣+DVR的模數(shù)結合系統(tǒng)中光端機、矩陣、視頻分配器、DVR設備等多種異構設備不可管理問題，簡化操作，降低管理人員的維護工作量。

　　監(jiān)獄建設圖像分辨率的選擇

　　高清的圖像質(zhì)量很清晰，但監(jiān)獄是否需要全部采用高清系統(tǒng)?這要具體情況具體分析：監(jiān)獄的監(jiān)控點位主要就是兩類，一類是公共場所、周界等室外位置的監(jiān)控，一類是大量的監(jiān)舍內(nèi)部監(jiān)控。監(jiān)舍一般是10平米左右的區(qū)域，所以監(jiān)控點距離監(jiān)控目標(犯人)不會超過10米。這與城市安防監(jiān)控有顯然的區(qū)別，城市安防監(jiān)控的監(jiān)控頭一般要監(jiān)視100米以上的監(jiān)控范圍。

　　所以，高清監(jiān)控在監(jiān)獄的應用一直處于理性、平穩(wěn)的發(fā)展狀態(tài)。因為高清監(jiān)控的應用，不僅要求圖像分辨率是高清的，同時編碼帶寬增大、存儲空間增大、媒體流量增加，對網(wǎng)絡傳輸產(chǎn)品、存儲產(chǎn)品的成本要求都要成比例上升。

　　綜合成本和技術因素，一個完整的監(jiān)獄在規(guī)劃視頻監(jiān)控時，一般會在周界、室外、公共場所采用高清分辨率的產(chǎn)品。而在監(jiān)舍、食堂、醫(yī)院、廠房等室內(nèi)位置，主要以D1分辨率為主：第一，監(jiān)控范圍比較小，監(jiān)控目標的距離非常近，一個10平米的小房間放置了2、3個攝像頭， D1已經(jīng)能夠完全滿足要求。第二，監(jiān)獄的值班干警對于管轄的犯人都非常熟悉，一般看到犯人的輪廓就可以判斷出是哪個人。所以從性價比考慮，監(jiān)舍內(nèi)部以及非重點區(qū)域采用D1，而不是高清分辨率的圖像。

　　監(jiān)控的點位設計上也充分考慮到無死角監(jiān)控的要求，在監(jiān)舍部署2-3個監(jiān)控點，樓道、走廊、監(jiān)區(qū)入口等位置部署監(jiān)控點;在室外的公共區(qū)域，比如放風操場、監(jiān)獄園區(qū)走道也有要部署高清監(jiān)控點，在習藝樓、醫(yī)院、食堂、禁閉室、接見樓等位置部署監(jiān)控點。在周界每個50-100米部署高清監(jiān)控點。所以總體而言，比起以前100多個監(jiān)控點的設計，現(xiàn)在的監(jiān)獄規(guī)劃基本都達到上千點的要求。

　　結語

　　監(jiān)獄安防信息化的發(fā)展，有三個明顯的趨勢，一個就是建設安防綜合應急平臺，實現(xiàn)應急聯(lián)動，資源共享;第二個就是采用越來越清晰的圖像質(zhì)量，從之前的CIF、2CIF，到現(xiàn)在的D1、720P和1080P;第三個趨勢就是監(jiān)控點位數(shù)量逐步增加，實現(xiàn)無死角、全覆蓋應用，之前的模數(shù)結合系統(tǒng)無法很好的滿足系統(tǒng)的擴容需求，所以更多考慮IP全交換的監(jiān)控系統(tǒng)。最終，通過更開放的綜合平臺、更清晰的圖像質(zhì)量、更可靠的系統(tǒng)架構，打造出監(jiān)獄的銅墻鐵壁。