[摘要] 本文在典型遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)行理論技術(shù)及實(shí)際應(yīng)用需求，提出了一種應(yīng)用于企業(yè)局域網(wǎng)的分布式遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)模型，該模型是根據(jù)企業(yè)工作地點(diǎn)和監(jiān)控地點(diǎn)的區(qū)域性特征而設(shè)計(jì)的，能緩解多用戶同時(shí)請求視頻服務(wù)時(shí)網(wǎng)絡(luò)帶寬不足問題。

[關(guān)鍵詞] 視頻監(jiān)控分布式企業(yè)局域網(wǎng)H.264

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體、視頻壓縮技術(shù)的快速發(fā)展，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控方式已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)的本地模擬集中監(jiān)控方式，成為保障人們生活和生命財(cái)產(chǎn)的重要手段，尤其是在商業(yè)、銀行、公安、軍事以及其他私密背景的應(yīng)用中顯得尤為重要。因此，對遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究和探討，具有深遠(yuǎn)的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

一、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)含義及存在問題

遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)是指通過網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控信息進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，以實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)程不同地點(diǎn)的分控中心或同一個分控中心同時(shí)調(diào)看某一個或者幾個監(jiān)控現(xiàn)場的音視頻數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)分布式的音視頻接入和音視頻數(shù)據(jù)共享。

雖然它在我國已經(jīng)得到了廣泛的研究與應(yīng)用，但是還存在如圖像質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)速度、傳輸時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)帶寬、網(wǎng)絡(luò)安全等一系列問題。其中網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的不斷增加與帶寬有限之間的矛盾是制約視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的重要瓶頸問題，也是人們亟待解決的問題。

二、典型遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

典型的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)(如圖1)由三部分組成:監(jiān)控前端、傳輸網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程客戶端。其工作原理是監(jiān)控前端經(jīng)過硬件設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、壓縮、存儲，然后通過網(wǎng)絡(luò)將音視頻信號傳輸?shù)竭h(yuǎn)程客戶端。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)過程簡單，容易實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是隨著遠(yuǎn)程客戶端的不斷增多，監(jiān)控前端與遠(yuǎn)程客戶端之間的數(shù)據(jù)傳輸將造成整個系統(tǒng)的擁塞，網(wǎng)絡(luò)帶寬不足的問題顯得尤為突出，成為客戶端用戶最為不滿的問題。

三、分布式遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

分布式遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)模型(如圖2)主要由圖像鑒定中心、分控中心和監(jiān)控現(xiàn)場三個層次組成，其工作原理包括:

1.監(jiān)控現(xiàn)場通過攝像頭、編碼器等硬件設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、壓縮、編碼，發(fā)送到分控中心。

2.分控中心實(shí)際上是由若干臺視頻服務(wù)器組成，每臺視頻服務(wù)器負(fù)責(zé)監(jiān)控本區(qū)的所有監(jiān)控點(diǎn)。通過視頻服務(wù)器軟件，實(shí)現(xiàn)視頻圖像的存儲和對現(xiàn)場所有攝像頭、云臺等的控制，并且可以根據(jù)終端用戶的需求，選擇一路視頻圖像進(jìn)行壓縮編碼，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)骄钟蚓W(wǎng)服務(wù)器，局域網(wǎng)服務(wù)器可以采用IP組播方式將視頻信息發(fā)送到有需求的客戶端，同時(shí)，客戶端用戶可通過客戶端軟件實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的接收、解碼和回放，同時(shí)根據(jù)權(quán)限對監(jiān)控現(xiàn)場進(jìn)行云臺控制、報(bào)警聯(lián)動等。

3.圖像鑒定中心又稱總控中心，實(shí)現(xiàn)對各個分控中心的總體監(jiān)控，并且可以瀏覽到任何一個現(xiàn)場的圖像信息，根據(jù)需求，對視頻圖像進(jìn)行鑒別。

這種分布式視頻監(jiān)控的特點(diǎn)是:根據(jù)企業(yè)工作場所和監(jiān)控場所的區(qū)域性特點(diǎn)，在客戶端一方多出了一個局域網(wǎng)服務(wù)器，當(dāng)多個用戶請求視頻監(jiān)控時(shí)，分控中心只發(fā)送一路視頻到局域網(wǎng)服務(wù)器，再由局域網(wǎng)服務(wù)器對客戶端進(jìn)行組播，因此是一種有效利用網(wǎng)絡(luò)帶寬的方法。同時(shí)，局域網(wǎng)服務(wù)器的使用也增強(qiáng)了系統(tǒng)的擴(kuò)展性?？梢院芊奖愕膶⒁粋€區(qū)域性的監(jiān)控前端接入，或者企業(yè)局域網(wǎng)接入，從而逐步形成一個規(guī)模龐大的企業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

四、關(guān)鍵技術(shù)

為了緩解因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)帶寬不足而導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)傳輸負(fù)擔(dān)過重、網(wǎng)絡(luò)擁擠問題，本系統(tǒng)從視頻數(shù)據(jù)壓縮、網(wǎng)絡(luò)傳輸、客戶端顯示等幾個環(huán)節(jié)采用以下幾種技術(shù)方案:

1.視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)——H.264。與H.261、H.263、MPEG.1、MPEG.4等視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)相比，H.264在多模式運(yùn)動估計(jì)、整數(shù)變換、統(tǒng)一VLC符號編碼、分層編碼語法等方面都有它的獨(dú)到之處，具有很高的編碼效率，抗誤碼率等優(yōu)點(diǎn)，具有明顯的優(yōu)勢，所以本系統(tǒng)采用H.264標(biāo)準(zhǔn)。

2.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——TCP/IP協(xié)議和組播方式。由于TCP/IP協(xié)議的可靠性，在網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸中，我們可以根據(jù)實(shí)際情況，采用TCP、UDP協(xié)議共同來完成視頻傳輸功能。在視頻數(shù)據(jù)傳輸中，由于數(shù)據(jù)量很大，采用UDP協(xié)議比較恰當(dāng)；而對于那些控制信息，由于數(shù)據(jù)量小，并且需要可靠傳輸，采用TCP協(xié)議。同時(shí)在客戶端設(shè)計(jì)雙緩沖區(qū)，以解決網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟环€(wěn)定性（即發(fā)生抖動）。

在網(wǎng)絡(luò)傳輸方式上，組播技術(shù)比廣播技術(shù)更占優(yōu)勢。組播是一種允許一個或多個發(fā)送者發(fā)送單一的數(shù)據(jù)包到多個接收者的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。采用IP組播的傳輸方式來實(shí)現(xiàn)多個監(jiān)控中心監(jiān)控一個監(jiān)控點(diǎn)或者多個監(jiān)控中心監(jiān)控多個監(jiān)控點(diǎn)的功能。

3.控制技術(shù)——多線程。為了實(shí)現(xiàn)對多個站點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻控制，采用多線程技術(shù)。

4.顯示與記錄——雙緩沖區(qū)和DirectShow。

五、總結(jié)

本文給出了一種應(yīng)用于企業(yè)局域網(wǎng)的分布式遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)模型，并對其設(shè)計(jì)思想以及各個環(huán)節(jié)采用的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了介紹。項(xiàng)目來源于河北省邯鄲市公安局（由河北平安智能系統(tǒng)工程公司承接），主要硬件設(shè)備使用的是杭州?？低曁峁┑腄S8000HC系列網(wǎng)絡(luò)硬盤錄象機(jī)，軟件設(shè)計(jì)采用VC++編程。該系統(tǒng)具有系統(tǒng)擴(kuò)展性好、網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率高、圖像質(zhì)量好等特點(diǎn)。適合公安部門對全市或縣有關(guān)企業(yè)、部門進(jìn)行監(jiān)控時(shí)使用，尤其是對企業(yè)局域網(wǎng)多用戶同時(shí)請求視頻服務(wù)時(shí)效果更佳。