劉鵬翼

（山西金融職業(yè)學(xué)院，山西 太原 030008）

視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)現(xiàn)

劉鵬翼

（山西金融職業(yè)學(xué)院，山西 太原 030008）

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控以數(shù)字信號處理為依托，通過網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號的傳輸、交換、控制、錄像存儲(chǔ)以及點(diǎn)播回放。通過設(shè)立強(qiáng)大的中心業(yè)務(wù)平臺，可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)所有錄像存儲(chǔ)設(shè)備和編解碼設(shè)備的集中控制和統(tǒng)一管理，普通用戶只需登錄中心業(yè)務(wù)平臺，即可實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)監(jiān)控資源的統(tǒng)一調(diào)用和瀏覽。

網(wǎng)絡(luò)；視頻監(jiān)控；服務(wù)器

安防行業(yè)一個(gè)非常重要的技術(shù)是視頻監(jiān)控技術(shù)，近幾年來，隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，視頻監(jiān)控技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展很快。在國外，視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)主要為企業(yè)和個(gè)人用戶提供系統(tǒng)的安全解決方案。在國內(nèi)，視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)主要集中在行業(yè)應(yīng)用上，如公安、交通、金融、房地產(chǎn)等各領(lǐng)域，國內(nèi)視頻監(jiān)控市場的主要增長點(diǎn)為行業(yè)用戶。

視頻監(jiān)控的發(fā)展主要經(jīng)歷了模擬視頻監(jiān)控技術(shù)、數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)和正在發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)三個(gè)不同的階段。數(shù)字視頻監(jiān)控技術(shù)將傳統(tǒng)的模擬視頻、語音信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，視頻信號可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，從而實(shí)現(xiàn)了視、音頻信號的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控技術(shù)集成了網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化處理、視音頻信號的編解碼以及圖像處理等多種比較先進(jìn)的技術(shù)。

一、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)化的全數(shù)字化視頻監(jiān)控和管理系統(tǒng)，采用先進(jìn)的H.264視頻編（解）碼技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議，以及通用的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫平臺，從信息的采集、存儲(chǔ)、傳輸、控制全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。系統(tǒng)能夠架構(gòu)在VPN/LAN/WAN之上，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)無縫連接。

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)接入就近的交換機(jī)，連入局域網(wǎng)絡(luò)，最后集中到監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理、集中存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)由存儲(chǔ)服務(wù)器和磁盤陣列負(fù)責(zé)存儲(chǔ)，同時(shí)圖像可輸出到大屏幕液晶進(jìn)行監(jiān)控，數(shù)據(jù)也可通過流媒體服務(wù)器分發(fā)到遠(yuǎn)程客戶端瀏覽。

管理平臺主要包括以下服務(wù)器：管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器和電視墻服務(wù)器。

（1）管理服務(wù)器

所有設(shè)備信息都保存在管理服務(wù)器中，管理服務(wù)器負(fù)責(zé)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的集中權(quán)限管理，可以設(shè)置設(shè)備的訪問權(quán)限，用戶的使用權(quán)限均由管理服務(wù)器統(tǒng)一分配，對各種服務(wù)器列表進(jìn)行維護(hù)系統(tǒng)，可以提供對前端設(shè)備的巡檢功能，同時(shí)，系統(tǒng)維護(hù)、報(bào)警信息等均由管理服務(wù)器負(fù)責(zé)。管理服務(wù)器可以支持Web訪問。

（2）流媒體服務(wù)器

為了減少多路并發(fā)給網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的處理產(chǎn)生壓力，提高網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的訪問力，我們給監(jiān)控中心部署一臺流媒體服務(wù)器。流媒體服務(wù)器運(yùn)行流媒體轉(zhuǎn)發(fā)軟件，流媒體轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)是保證多用戶并發(fā)訪問同一視頻資源的有效機(jī)制。由于接入系統(tǒng)的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量龐大，發(fā)生案件時(shí)，各監(jiān)控中心多客戶端并發(fā)訪問同一視頻資源的幾率很高，因此我們采用流媒體服務(wù)器，從而保證了視頻圖像流暢的分發(fā)和傳送。

流媒體服務(wù)器軟件用來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)源申請數(shù)據(jù)流和多線程網(wǎng)絡(luò)分發(fā)的功能。主要作用為：可以在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等實(shí)時(shí)設(shè)備上取數(shù)據(jù)，支持配置偵聽端口，提供了對同一路數(shù)據(jù)不同請求的分發(fā)。

（3）存儲(chǔ)服務(wù)器

存儲(chǔ)服務(wù)器用來實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控錄像數(shù)據(jù)的統(tǒng)一保存，它可以直接連接設(shè)備，也可以通過流媒體服務(wù)器獲取視頻數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流以數(shù)據(jù)塊的方式保存在預(yù)先分配的磁盤空間中，錄像數(shù)據(jù)信息通過磁盤數(shù)據(jù)的索引文件保存，同時(shí)內(nèi)置VOD服務(wù)器功能，實(shí)現(xiàn)錄像數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程點(diǎn)播，并提供錄像數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程查詢接口。

存儲(chǔ)服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，專注于對監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行集中保存，功能相對比較單一。為了更好地實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)在匯聚點(diǎn)集中存儲(chǔ)和備份，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)前端的存儲(chǔ)計(jì)劃由中心平臺軟件集中統(tǒng)一部署。

（4）電視墻服務(wù)器功能

從控制中心傳來的命令被電視墻服務(wù)器收到后，通過解碼器解碼，可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)通道的碼流或數(shù)據(jù)流解碼到大屏幕設(shè)備，也可以設(shè)置為實(shí)時(shí)監(jiān)控或者錄像回放。

（5）客戶端的功能

監(jiān)控中心可以為整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)中的分控客戶端，客戶可以通過管理服務(wù)器分配的用戶名來登錄管服務(wù)器獲取設(shè)備信息，進(jìn)行多級別的管理。

監(jiān)控中心支持遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)預(yù)覽、云臺控制等。通過授權(quán)，客戶可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的任何一臺聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)中預(yù)覽、回放和下載視頻信號，也可以遠(yuǎn)程配置存儲(chǔ)服務(wù)器和設(shè)備錄像計(jì)劃。

二、各部分設(shè)計(jì)方案

1.前端接入部分

前端接入部分設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)紅外攝像機(jī)，網(wǎng)絡(luò)紅外半球、網(wǎng)絡(luò)快速球、無線網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等，這些設(shè)備全部接入就近的交換機(jī)。

2.傳輸部分

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是基于IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，主要數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)是以太網(wǎng)雙絞線，遠(yuǎn)距離傳輸中還會(huì)用到光纖傳輸介質(zhì)。根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的狀況，我們選用了靈活的組網(wǎng)方式，采用了三層架構(gòu)模式：核心層、匯聚層、接入層。

網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)接入就近的交換機(jī)后，把接入層的交換機(jī)通過匯聚交換機(jī)集中起來，最后連接到核心交換機(jī)。由于用戶的其他業(yè)務(wù)可能與監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)混用，在大量數(shù)據(jù)的上傳與下載時(shí)，會(huì)對網(wǎng)絡(luò)造成一定的壓力，可能會(huì)使監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟失、交換機(jī)的交換數(shù)據(jù)能力下降，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)延時(shí)、監(jiān)控畫面失真、幀丟失等。為了解決這些問題，我們采用了嚴(yán)格的QOS管理，對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。

3.存儲(chǔ)部分

該系統(tǒng)主要采用了IPSAN的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)方式，實(shí)現(xiàn)了分布式的集中存儲(chǔ)，存儲(chǔ)服務(wù)器首先存儲(chǔ)下屬監(jiān)控點(diǎn)的錄像，把存儲(chǔ)服務(wù)器、磁盤陣列放在各匯聚點(diǎn)，保證網(wǎng)絡(luò)前端的錄像數(shù)據(jù)。同時(shí)，通過骨干網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳回控制中心。

采用分布式集中存儲(chǔ)方案具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢：一是用戶的檢索和調(diào)用錄像資源更加方便；二是可以為前端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備按需分配存儲(chǔ)空間，合理地進(jìn)行資源調(diào)度，從而節(jié)約資源；三是不會(huì)因?yàn)槟硞€(gè)前端設(shè)備失竊或損壞而導(dǎo)致重要內(nèi)容的丟失，存儲(chǔ)內(nèi)容的完整性得到了有效的保證；四是可以很好地制定多樣化的存儲(chǔ)策略，對用戶的個(gè)性化需求的滿足；五是方便集中檢測和及時(shí)排查問題，維護(hù)方便。

4.顯示部分

顯示部分主要由解碼器、大屏幕液晶和顯示器組成。

解碼器以太網(wǎng)口和交換機(jī)相連接，獲取編碼的數(shù)據(jù)，經(jīng)過解碼器DSP芯片解碼后，通過視頻線輸出到液晶大屏和顯示器，解碼數(shù)據(jù)主要為網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的實(shí)時(shí)編碼數(shù)據(jù)，也可以通過流媒體服務(wù)器，對存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行解碼，回放視頻信息。

三、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢

第一，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的傳輸。由于數(shù)字信息抗干擾能力強(qiáng)，不易受傳輸線路信號衰減的影響，而且能夠進(jìn)行加密傳輸，因而可以在數(shù)千公里之外實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場，特別是數(shù)字視頻監(jiān)控在現(xiàn)場環(huán)境惡劣或不便于直接深入現(xiàn)場的情況也能達(dá)到很好的現(xiàn)場效果，即使在現(xiàn)場遭到破壞的情況下，也照樣可以遠(yuǎn)程得到現(xiàn)場的真實(shí)記錄。

第二，計(jì)算機(jī)處理方便。視頻圖像數(shù)字化后，可以充分利用計(jì)算機(jī)對視頻圖像進(jìn)行壓縮、分析、存儲(chǔ)和顯示，并進(jìn)行快速處理。并且可以及時(shí)地視頻分析，發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)并進(jìn)行聯(lián)動(dòng)報(bào)警。

第三，方便視頻資料的查找。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以利用計(jì)算機(jī)建立起來的索引，在幾分鐘內(nèi)找到相應(yīng)的現(xiàn)場記錄。而傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，往往需要花大量時(shí)間來觀看錄像帶，不方便現(xiàn)場記錄的查找。

第四，管理和維護(hù)方便。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由電子設(shè)備組成，集成度高，視頻傳輸可利用有線或無線信道。這樣，整個(gè)系統(tǒng)是模塊化結(jié)構(gòu)，體積小，易于安裝、使用和維護(hù)。

第五，提高了監(jiān)控的效率和圖像的質(zhì)量。由于信號全部實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，可以利用計(jì)算機(jī)對不清晰的圖像進(jìn)行去噪、銳化等處理，也可以通過調(diào)整圖像大小，借助顯示器的高分辨率觀看清晰的高質(zhì)量圖像。此外，可以在一臺顯示器上同時(shí)觀看32路甚至更多路視頻圖像信號。

［1］岳峰.基于流媒體技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控研究［J］.北京理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006，（5）：23-25.

［2］李曉昕.IP組播技術(shù)在視頻中的應(yīng)用［J］.宜春學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，（4）：56-57.

TP

A

1673-0046（2011）06-0178-02