摘 要:在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)快速發(fā)展的今天，隨著GPS定位技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的出現(xiàn)，3G無線網(wǎng)絡(luò)視頻系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)攝像機(jī)不能網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)谋锥?，從而可以有效?shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控區(qū)域的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。對(duì)提高相關(guān)部門的安全管理發(fā)揮了重要作用。本文從對(duì)基于GPS定位技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的介紹談起，然后就系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行說明，最后就系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行剖析。

關(guān)鍵詞:GPS定位技術(shù);3G網(wǎng)絡(luò);視頻監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào):TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-7712 (2012) 12-0051-02

由于傳統(tǒng)模擬視頻設(shè)備的發(fā)展已進(jìn)入瓶頸階段，暫無潛力可挖，因此，為滿足更高的要求，系統(tǒng)就必須向數(shù)字化方向發(fā)展。數(shù)字信號(hào)具有頻譜效率高、抗干擾能力強(qiáng)、失真少等模擬信號(hào)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在信號(hào)處理數(shù)據(jù)量大、占用頻率資源多的問題，只有對(duì)數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)有效的壓縮，使之在通信方面的開銷與模擬信號(hào)基本相同，它的優(yōu)點(diǎn)才能表現(xiàn)出來，并具有實(shí)用性。在數(shù)字電視與高清晰度電視市場(chǎng)的拉動(dòng)下，與數(shù)字電視相關(guān)的各種數(shù)字視頻技術(shù)得到了迅速發(fā)展，相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、算法及專用芯片，數(shù)字圖像信號(hào)的攝取、處理、傳輸、記錄等設(shè)備也得到廣泛的應(yīng)用。

一、基于GPS定位技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)概述

(一)系統(tǒng)的構(gòu)成

基于GPS定位技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由主中心調(diào)度系統(tǒng)、分中心調(diào)度系統(tǒng)、GPS智能終端等組成。主中心是整個(gè)系統(tǒng)的總控制中心，分中心調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各分管區(qū)域的管理。GPS智能終端與主中心之間通過3G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。主中心與分中心調(diào)度系統(tǒng)之間可通過 Internet 或局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

(二)系統(tǒng)的功能和特點(diǎn)

1.實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，這是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)最重要的功能，監(jiān)控沒有距離的限制，只要能夠網(wǎng)絡(luò)連接，就可以進(jìn)行訪問，設(shè)置傳統(tǒng)模擬監(jiān)控所無法比擬的。監(jiān)控系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)視頻平臺(tái)交換數(shù)據(jù)，系統(tǒng)客戶端只要安裝相關(guān)軟件后，管理人員利用網(wǎng)絡(luò)通信及授權(quán)密碼就可以在監(jiān)控中心、辦公室以及遠(yuǎn)程異地等場(chǎng)所實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)圖像的觀察。

2.實(shí)時(shí)移動(dòng)監(jiān)控。前端視頻采集設(shè)備安裝在運(yùn)鈔車上，車輛開到哪里，現(xiàn)場(chǎng)圖像就隨即上傳到中心系統(tǒng)，監(jiān)控中心可隨時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)的情況，實(shí)現(xiàn)以往固定監(jiān)控所不能實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)移動(dòng)監(jiān)控。對(duì)日?，F(xiàn)金押運(yùn)及突發(fā)事件的處理起到非常重要的第一手資料。

3.實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程語音對(duì)講。前端設(shè)備可外接拾音器和廣播音響，除可以觀看圖像，還可以同步監(jiān)聽現(xiàn)場(chǎng)同步聲音，必要時(shí)，可進(jìn)行雙向語音對(duì)講。

4.用戶分級(jí)管理。系統(tǒng)有完善的權(quán)限管理功能，用戶登錄時(shí)，根據(jù)用戶名和密碼實(shí)行分級(jí)管理，區(qū)分授權(quán)權(quán)限，對(duì)于不同的賬號(hào)可以訪問指定的監(jiān)控圖像，從而做到權(quán)責(zé)分明。

5.獨(dú)有的視頻流轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)功能。各監(jiān)控客戶端通過中心流媒體管理服務(wù)器間接訪問前端站點(diǎn)監(jiān)控圖像，可有效避免多用戶同時(shí)監(jiān)看同一站點(diǎn)圖像引發(fā)的網(wǎng)絡(luò)堵塞問題。

6.分布式計(jì)算機(jī)控制。系統(tǒng)由中心服務(wù)器軟件平臺(tái)、視頻監(jiān)控服務(wù)器和各級(jí)視頻編碼器組成，通過網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)。視頻編碼器獨(dú)立完成某一區(qū)域的控制或?qū)崿F(xiàn)某一控制功能，當(dāng)系統(tǒng)要擴(kuò)大規(guī)模時(shí)，只需在某一分中心的視頻監(jiān)控服務(wù)器增加管理一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)即可，所以監(jiān)控點(diǎn)的多少幾乎沒有限制且不增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，系統(tǒng)配置十分靈活，擴(kuò)展性好，極易實(shí)現(xiàn)對(duì)較大區(qū)域的控制。

二、基于GPS定位技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求分析與設(shè)計(jì)原則

(一)系統(tǒng)的需求分析

基于GPS定位技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的需求主要體現(xiàn)在如下幾點(diǎn):

1.視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)覆蓋到所有具有監(jiān)控需求的地方，對(duì)其進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控，特殊區(qū)域還可以進(jìn)行實(shí)時(shí)音視頻監(jiān)控;

2.在監(jiān)控中心可以遠(yuǎn)程控制各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的攝像機(jī)云臺(tái)，實(shí)現(xiàn)變焦、變光圈、聚焦的控制，達(dá)到更大范圍、更佳效果的監(jiān)控;

3.在監(jiān)控中心能夠?qū)崟r(shí)接收前端傳統(tǒng)報(bào)警裝置傳送的報(bào)警信息。同時(shí)能夠?qū)σ陨纤幸曨l信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的音視頻錄像，網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)能夠隨時(shí)調(diào)看錄像資料;

4.具備完善的安全級(jí)別控制，實(shí)現(xiàn)完善的安全策略管理。能夠進(jìn)入原有的安防監(jiān)控系統(tǒng)等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)更加靈活應(yīng)用。

(二)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

1.標(biāo)準(zhǔn)化。視頻監(jiān)控系統(tǒng)就是要實(shí)現(xiàn)在光纖上的圖像傳輸和共享。系統(tǒng)采用的產(chǎn)品均遵循視頻協(xié)議和傳輸標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.可擴(kuò)展性。由于用戶以后的需求會(huì)不斷發(fā)展，監(jiān)控?cái)?shù)量將隨之?dāng)U大，只要增加前端設(shè)備和升級(jí)軟件不用添加其他附加設(shè)備，以保證用戶的投資。

3.易用性。軟件使用界面良好，用戶安裝相應(yīng)軟件(客戶端控件)后就可進(jìn)行實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，完全智能控制，不用單獨(dú)設(shè)置。

4.可靠性。首先，具有設(shè)計(jì)獨(dú)到的視頻流量管理功能，保證傳輸通暢;其次，實(shí)行操作權(quán)限管理，保證統(tǒng)一、規(guī)范管理;最后，系統(tǒng)具有自診斷功能。

三、基于GPS定位技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

(一)系統(tǒng)的平臺(tái)架構(gòu)設(shè)計(jì)

首先，平臺(tái)的架構(gòu)采用多服務(wù)器的方式，服務(wù)器多使用主流的數(shù)據(jù)庫;其次，平臺(tái)具有報(bào)警自動(dòng)連接功能，而且接入平臺(tái)下的所有設(shè)備能夠自動(dòng)連接到監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行工作;最后，平臺(tái)軟件的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足實(shí)用性、兼容性、擴(kuò)容性、可靠性等基本的網(wǎng)絡(luò)管理要求。而且平臺(tái)客戶端軟件具有良好的操作界面，要具有錄像回放窗口、告警窗口、圖像窗口、設(shè)備管理窗口等輔助界面。由以太網(wǎng)交換機(jī)組成一個(gè)視頻監(jiān)視局域網(wǎng)。在該局域網(wǎng)上連接有視頻網(wǎng)關(guān)、視頻網(wǎng)絡(luò)控制服務(wù)器、管理服務(wù)器、視頻客戶機(jī)、視頻解碼器等設(shè)備。視頻網(wǎng)關(guān)將輸入模擬視頻信號(hào)經(jīng)壓縮編碼打包、成幀、統(tǒng)計(jì)復(fù)用，形成多路網(wǎng)絡(luò)視頻流在一個(gè)以太網(wǎng)接口輸出;視頻網(wǎng)關(guān)同時(shí)接收來自以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制編碼信號(hào)，以控制一體化攝像機(jī)。

(二)前端網(wǎng)絡(luò)接入方案設(shè)計(jì)

一般對(duì)監(jiān)控區(qū)域安裝的無線視頻設(shè)備通過3G無線網(wǎng)絡(luò)接入到視頻平臺(tái)，使用VPN專網(wǎng)傳輸，確保網(wǎng)絡(luò)信息的安全。

(三)視頻采集傳輸方案設(shè)計(jì)

視頻采集設(shè)備主要是由相關(guān)的攝像機(jī)來負(fù)責(zé)視頻信號(hào)的采集。視頻傳輸主要是無線硬盤錄像機(jī)將攝像機(jī)采集的視頻圖像壓縮為數(shù)字信號(hào)后，通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街行钠脚_(tái)上來完成的。

(四)分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)由中心服務(wù)器軟件平臺(tái)、各級(jí)MCU和視頻編解碼器組成，通過網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成整個(gè)監(jiān)控網(wǎng)。視頻編碼器獨(dú)立完成某一區(qū)域的控制或?qū)崿F(xiàn)某一控制功能，當(dāng)系統(tǒng)要擴(kuò)大規(guī)模時(shí)，只需在某一分中心的視頻監(jiān)控服務(wù)器增加管理一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)即可，所以監(jiān)控點(diǎn)的多少幾乎沒有限制且不增加系統(tǒng)的復(fù)雜性，系統(tǒng)配置十分靈活，擴(kuò)展性好，極易實(shí)現(xiàn)對(duì)較大區(qū)域的控制。

(五)傳輸模塊的設(shè)計(jì)

攝像視頻數(shù)據(jù)的采集主要采用采用的是V4L2接口。V4L2接口是Linux下開發(fā)的視頻采集設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序規(guī)范。TVP5150驅(qū)動(dòng)程序包含在Linux內(nèi)核中，視頻的采集程序基本流程，如下圖所示:

四、結(jié)論

隨著與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)融合程度的強(qiáng)化，基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的綜合型全數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)已應(yīng)用在智能化建筑中，其范圍涉及視頻監(jiān)控、防盜報(bào)警、門禁和電子警戒等子系統(tǒng)，應(yīng)用的領(lǐng)域也由單純的安全防范向生產(chǎn)管理、系統(tǒng)檢測(cè)與監(jiān)測(cè)等全方位擴(kuò)展。基于GPS定位技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以信息網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，為相關(guān)部門提供視頻監(jiān)控、GPS監(jiān)控調(diào)度。該系統(tǒng)在突發(fā)事件應(yīng)急救援指揮、生產(chǎn)管理監(jiān)控、日常管理監(jiān)控、其它特殊情況的現(xiàn)場(chǎng)處理、控制和調(diào)度指揮中發(fā)揮了重要作用。

參考文獻(xiàn):

[1]馮國(guó)燦. 基于3G網(wǎng)絡(luò)的車輛定位與視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2010(11).

[2]郭俊. 基于GPS定位及3G通信客運(yùn)車輛監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011(6).

[3]徐飛. 基于GPS定位及3G通信的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)，2009(16)