梁清雷，齊向東

（太原科技大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，山西 太原 030024）

0 引言

傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)的音視頻信號是利用電纜或者光纖進行傳輸?shù)?，在傳輸容量、傳輸距離、耗材量與可靠性等方面都存在很多缺陷。而隨著視頻壓縮技術(shù)的迅猛發(fā)展和無線傳輸技術(shù)的日漸成熟，監(jiān)控系統(tǒng)的無線傳輸已成為一種發(fā)展趨勢。該技術(shù)的應(yīng)用不僅能滿足傳統(tǒng)音視頻監(jiān)控系統(tǒng)對固定場所的監(jiān)控，還能滿足對移動物體如汽車、火車等目標的監(jiān)控。

1 音視頻監(jiān)控系統(tǒng)原理

本文設(shè)計的系統(tǒng)是用CCD攝像機對現(xiàn)場監(jiān)控目標的視頻信號進行采樣，用拾音器對現(xiàn)場監(jiān)控區(qū)域的音頻信號進行采樣，然后通過硬盤錄像機進行數(shù)據(jù)編碼，壓縮后通過無線傳輸模塊傳輸?shù)奖O(jiān)控中心平臺，在監(jiān)控中心平臺進行數(shù)據(jù)解碼，最后通過服務(wù)器的VPN網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁鞅O(jiān)控客戶端，這樣就可以滿足用戶對遠程監(jiān)控對象實時查看的要求。同時硬盤錄像機中還裝有一定容量的移動硬盤，便于存儲監(jiān)控錄像，滿足用戶對歷史數(shù)據(jù)的查看要求。音視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體流程圖如圖1所示。

圖1 音視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體流程圖

2 系統(tǒng)硬件構(gòu)成

基于WCDMA技術(shù)的遠程音視頻監(jiān)控及防火預(yù)警系統(tǒng)主要由前端子系統(tǒng)、監(jiān)控中心平臺和監(jiān)控客戶端3部分構(gòu)成，如圖2所示。其中，前端子系統(tǒng)由CCD攝像機、拾音器、網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機、顯示屏構(gòu)成，監(jiān)控中心平臺由WCDMA公用無線網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、交換機等構(gòu)成，監(jiān)控客戶端由計算機或者移動終端組成。

2.1 前端子系統(tǒng)

前端視頻采集系統(tǒng)由硬盤錄像機、攝像機、拾音器、液晶顯示屏等組成，如圖3所示。這部分主要實現(xiàn)系統(tǒng)的錄像錄音、回放和數(shù)據(jù)導(dǎo)出等功能。攝像頭輸出的模擬視頻信號經(jīng)過A／D變換進行畫面分割，然后在主芯片進行壓縮和預(yù)覽輸出；拾音器輸出的模擬音頻信號經(jīng)過A／D變換后，送給主芯片壓縮，存入硬盤。主控芯片從硬盤中獲取歷史錄像文件，解碼播放，生成音視頻模擬信號；音視頻模擬信號經(jīng)過放大、驅(qū)動，接入顯示屏。還可以通過外接筆記本，運行CMS實時查看軟件，利用筆記本電腦下載錄像數(shù)據(jù)或者通過U盤拷貝錄像數(shù)據(jù)。

圖2 音視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

圖3 前端子系統(tǒng)框圖

2.2 監(jiān)控中心平臺

監(jiān)控中心作為整個無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的服務(wù)控制管理中心，負責(zé)控制整個監(jiān)控系統(tǒng)的運行，完成遠端視頻監(jiān)控圖像的接入、交換、轉(zhuǎn)發(fā)、分發(fā)、畫面分割、存儲等工作，并對所有系統(tǒng)設(shè)備工作狀態(tài)進行監(jiān)視管理。中心平臺由通訊服務(wù)器、中心管理服務(wù)器、存儲服務(wù)器和流媒體服務(wù)器組成。

通訊服務(wù)器主要負責(zé)監(jiān)控數(shù)據(jù)的接收和信令控制，并與部署在局域網(wǎng)內(nèi)的內(nèi)網(wǎng)通訊服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)異種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)交換與共享。

中心管理服務(wù)器實現(xiàn)統(tǒng)一身份認證和權(quán)限控制、組織與角色管理維護、設(shè)備集中配置與維護管理和日志管理以及圖形處理等功能。

視頻矩陣服務(wù)器可以接收遠程終端傳送過來的網(wǎng)絡(luò)音視頻壓縮數(shù)據(jù)流，通過管理解碼器輸出單畫面和復(fù)合畫面圖像數(shù)據(jù)到本機顯示器和外接電視墻上。

存儲服務(wù)器主要根據(jù)預(yù)先計劃對相關(guān)指定目標的數(shù)據(jù)進行遠程錄像和自動下載，保證數(shù)據(jù)的安全性。為保存監(jiān)控系統(tǒng)接收的大量視頻和數(shù)據(jù)信息，應(yīng)采用磁盤陣列作為數(shù)據(jù)存儲的主要設(shè)備。

2.3 監(jiān)控客戶端

監(jiān)控客戶端主要是為方便客戶實時監(jiān)測目標而設(shè)計的，主要包括電腦監(jiān)控與手機監(jiān)控兩部分。在客戶端主機電腦安裝客戶端軟件，通過設(shè)置軟件，可實現(xiàn)對各監(jiān)控點的視頻瀏覽等功能，可以隨時查看監(jiān)控畫面，方便簡捷；移動客戶端主要是筆記本及手機。

3 系統(tǒng)軟件構(gòu)成

系統(tǒng)軟件包括服務(wù)器軟件與客戶端軟件兩部分。

中心管理服務(wù)器軟件實現(xiàn)統(tǒng)一身份認證和權(quán)限控制、組織與角色管理維護、設(shè)備集中配置與維護管理和日志管理等功能。主要針對該子系統(tǒng)直接管轄的用戶進行權(quán)限管理，其中由于不同級別的用戶具備不同的權(quán)限，可以方便地實現(xiàn)多級管理，即每一級用戶只能觀看該轄區(qū)的設(shè)備。管理服務(wù)器可以放在一級監(jiān)控中心，在二級、三級中心建立備份系統(tǒng)，以應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)中斷的突發(fā)情況?？蛻舳藢崟r監(jiān)控軟件是為滿足客戶對目標的實時監(jiān)控要求而設(shè)計的。

軟件不僅能滿足實時監(jiān)控功能，還能進行地圖跟蹤、截圖等，如圖4所示。

圖4 實時監(jiān)控軟件界面

4 結(jié)束語

基于WCDMA的遠程音視頻監(jiān)控系統(tǒng)，充分依托3G網(wǎng)絡(luò)的廣覆蓋、高帶寬、可移動性的特點，是提供視頻監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸、報警等多功能為一體的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。它可以根據(jù)各行業(yè)視頻傳輸?shù)默F(xiàn)場環(huán)境、分布特性、運用特點及需求，選擇不同的視頻采集器和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備進行靈活的組網(wǎng)。

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［2］劉文萍，楊學(xué)超，王景中，等.基于GPRS的遠程報警視頻監(jiān)控系統(tǒng)［J］.工業(yè)應(yīng)用技術(shù)與實現(xiàn)，2007，33（22）：253-254.

［3］鈔靖，王小椿，姜虹.基于FPGA的光電編碼器四倍頻電路設(shè)計［J］.儀表技術(shù)，2007（6）：17-18.

［4］梁清雷，齊向東.基于視頻圖像處理的車輛檢測跟蹤技術(shù)的研究［D］太原：太原科技大學(xué)，2013：54-59.