李永亮

摘要：針對(duì)交通工具監(jiān)控、兒童守護(hù)和可移動(dòng)公共財(cái)產(chǎn)保護(hù)等安防領(lǐng)域的需求，提出了具備位置監(jiān)控和視音頻監(jiān)控功能的安防監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)端的一種設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法?；贘2EE技術(shù)架構(gòu)和Red5流媒體架構(gòu)，遵循分層架構(gòu)和面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的總體框架、功能劃分及系統(tǒng)各部分功能的實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)具備用戶注冊(cè)與登錄、設(shè)備注冊(cè)與登錄、實(shí)時(shí)位置監(jiān)控、歷史軌跡查詢和視音頻監(jiān)控等功能，為開發(fā)安防領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)提供了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：安防監(jiān)控系統(tǒng)；服務(wù)端；位置監(jiān)控；視音頻監(jiān)控；J2EE；Red5

中圖分類號(hào)：TP311.52文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008-1739（2018）09-68-3

Design and Implementation of Server-side of Security Monitoring and Control System Based on JavaWeb

LI Yong-liang（Zhongshan Polytechnic， Zhongshan Guangdong 528403， China）

0引言

由于定位技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、便攜式智能設(shè)備技術(shù)的不斷成熟和普及[1]，具備硬件定位功能、可隨時(shí)接入高速互聯(lián)網(wǎng)的便攜式智能設(shè)備，如智能手機(jī)、智能手環(huán)和智能手表等已經(jīng)成為人們的日常用品，基于這種現(xiàn)狀，面向交通工具監(jiān)控、兒童（老人、寵物）守護(hù)、可移動(dòng)公共財(cái)產(chǎn)保護(hù)等領(lǐng)域的安防產(chǎn)品和服務(wù)具有很大的市場(chǎng)需求。在這種安防系統(tǒng)中，安裝了相關(guān)APP的便攜式智能設(shè)備可獲得其所處位置、采集到視音頻信號(hào)并上傳到服務(wù)端，而服務(wù)端除了存儲(chǔ)位置信息、管理媒體流，還具備用戶身份驗(yàn)證、設(shè)備管理與身份驗(yàn)證功能，此外向用戶提供位置監(jiān)控和視音頻監(jiān)控Web頁(yè)面。

本文所闡述的工作包含上述安防監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)端的用戶及設(shè)備管理、定位數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理、位置監(jiān)控功能、視音頻監(jiān)控功能。

1系統(tǒng)功能劃分和總體架構(gòu)

本系統(tǒng)的用戶可以通過APP注冊(cè)賬號(hào)，當(dāng)用戶通過APP登錄成功后，如果設(shè)備未注冊(cè)則自動(dòng)注冊(cè)并綁定到當(dāng)前登錄的用戶賬號(hào)，然后在每次定位數(shù)據(jù)更新的時(shí)候向本系統(tǒng)發(fā)送位置信息。此時(shí)用戶再通過Web頁(yè)面登錄本系統(tǒng)，則可以查看到賬號(hào)下綁定的所有設(shè)備的實(shí)時(shí)位置，還可以查詢歷史運(yùn)動(dòng)軌跡，以及查看監(jiān)控畫面。

從功能上劃分，本系統(tǒng)可分為用戶管理和設(shè)備管理、位置監(jiān)控和視音頻監(jiān)控3部分。其中用戶管理和設(shè)備管理包括：用戶注冊(cè)、用戶登錄、設(shè)備注冊(cè)和設(shè)備登錄；位置監(jiān)控功能包括：接收并管理設(shè)備的位置信息、軌跡信息查詢、位置信息和軌跡信息的可視化；音視頻監(jiān)控功能包括：設(shè)備推流時(shí)的身份驗(yàn)證、用戶獲取媒體流時(shí)的身份驗(yàn)證和媒體流的播放。

本系統(tǒng)采用分層架構(gòu)的設(shè)計(jì)，使前后端數(shù)據(jù)交換、業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)存取操作充分解耦。具體層次從上到下為：數(shù)據(jù)交互接口層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層。其中，數(shù)據(jù)交互接口除了服務(wù)于表現(xiàn)層，還同時(shí)服務(wù)于與本系統(tǒng)配套的便攜式智能監(jiān)控設(shè)備APP。以Java的Web框架為開發(fā)的主要技術(shù)手段，Web頁(yè)面為嵌入JavaScript的靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)，其中位置監(jiān)控頁(yè)面使用了高德地圖的JavaScript API，而視音頻監(jiān)控頁(yè)面則使用Flash開發(fā)從而具備使用RTMP協(xié)議從流媒體服務(wù)器獲取并播放視音頻流的能力[3]；數(shù)據(jù)交互接口則采用Servlet實(shí)現(xiàn)。

2用戶管理和設(shè)備管理功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

用戶管理和設(shè)備管理的核心是實(shí)現(xiàn)位置數(shù)據(jù)資源和流媒體資源的用戶隔離和設(shè)備隔離。用戶間通過注冊(cè)時(shí)提交的用戶名和密碼實(shí)現(xiàn)隔離，而設(shè)備則根據(jù)硬件ID和SN號(hào)實(shí)現(xiàn)隔離。

用戶通過APP提交用戶名和密碼，如果用戶名合法并未被占用則注冊(cè)成功。當(dāng)用戶通過Web頁(yè)面登錄成功后，其身份信息會(huì)存儲(chǔ)在session中[4]，當(dāng)用戶試圖訪問位置監(jiān)控頁(yè)面和視音頻監(jiān)控頁(yè)面時(shí)，系統(tǒng)都會(huì)檢查session中的身份信息，以確保只有合法的用戶能訪問上述2個(gè)頁(yè)面，并確保該用戶只能訪問當(dāng)前登錄賬號(hào)下綁定的設(shè)備的監(jiān)控視音頻流。

設(shè)備的注冊(cè)和登錄則須基于用戶在APP端的成功登錄，且需要提供硬件ID和SN號(hào)進(jìn)行身份驗(yàn)證，其中硬件ID通過 APP從設(shè)備端取得，而SN號(hào)則在設(shè)備注冊(cè)過程中由本系統(tǒng)生成并下載到設(shè)備中持久化。當(dāng)用戶在APP端登錄成功后，設(shè)備首先向本系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)據(jù)交互接口提交硬件ID號(hào)和SN號(hào)嘗試登錄，系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)據(jù)管理業(yè)務(wù)邏輯通過查詢ID和識(shí)別SN確認(rèn)設(shè)備是否已經(jīng)注冊(cè)，如果設(shè)備未注冊(cè)則根據(jù)SN號(hào)生成算法獲取設(shè)備SN號(hào)，并將設(shè)備硬件ID和SN號(hào)以及所屬用戶ID通過數(shù)據(jù)訪問層存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)將SN號(hào)反饋給設(shè)備，設(shè)備根據(jù)反饋再次發(fā)起登錄請(qǐng)求，從而完成設(shè)備的注冊(cè)和登錄過程。

3位置監(jiān)控功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

位置監(jiān)控功能包括位置監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢及轉(zhuǎn)換。

3.1位置監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)

在位置監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)和查詢方面，為了盡量減少數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問量，設(shè)備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理邏輯在Application中維護(hù)一張用戶和設(shè)備信息表，用于存儲(chǔ)正在通過Web頁(yè)面登錄的用戶賬號(hào)及其下掛設(shè)備的最新位置信息，從而使位置實(shí)時(shí)監(jiān)控所需數(shù)據(jù)不必從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取，此過程的泳道圖如圖2所示，其中賬號(hào)下掛設(shè)備的硬件ID號(hào)以ArrayList的形式存儲(chǔ)在用戶通過Web登錄的session中，而設(shè)備位置信息則以HashMap的形式存儲(chǔ)在Application中。

3.2位置監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的查詢和轉(zhuǎn)換

本系統(tǒng)的用戶可以通過Web頁(yè)面查看設(shè)備在地圖上的實(shí)時(shí)位置，也可以查詢指定設(shè)備在指定時(shí)間段內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡[5]。其中，頁(yè)面顯示所需的位置數(shù)據(jù)由服務(wù)端提供。服務(wù)端通過設(shè)備數(shù)據(jù)交互接口接收和響應(yīng)Web頁(yè)面提交的位置數(shù)據(jù)請(qǐng)求。由于服務(wù)端存儲(chǔ)的是設(shè)備提交的原始定位數(shù)據(jù)，在提供給前端使用前必須進(jìn)行轉(zhuǎn)換使之與地圖API適配。本系統(tǒng)采用的是從服務(wù)端的位置數(shù)據(jù)查詢管理邏輯單元直接向地圖API發(fā)起轉(zhuǎn)換請(qǐng)求，并由設(shè)備數(shù)據(jù)交互接口將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)反饋給前端的策略，具體過程如圖3所示。

4視音頻監(jiān)控功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

視音頻監(jiān)控功能主要依靠流媒體服務(wù)器對(duì)視音頻資源進(jìn)行管理，設(shè)備端通過視音頻采集工具獲取監(jiān)控畫面和聲音后，經(jīng)過壓縮編碼，以直播流的形式上推到流媒體服務(wù)器，而用戶則通過視音頻監(jiān)控Web頁(yè)面從服務(wù)器獲取直播流，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)視音頻監(jiān)控。本系統(tǒng)的流媒體服務(wù)器采用開源的Red5服務(wù)器框架，以RTMP協(xié)議作為流媒體的傳輸協(xié)議，視音頻監(jiān)控頁(yè)面基于Flash平臺(tái)開發(fā)，利用AS腳本語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)流媒體的請(qǐng)求和播放功能[6]。為了保證本功能的用戶隔離和設(shè)備隔離，在向流媒體服務(wù)器發(fā)起請(qǐng)求之前，AS腳本還須先訪問用戶數(shù)據(jù)交互接口，在確認(rèn)用戶已登錄后再獲取該用戶賬號(hào)下綁定的設(shè)備名稱列表供用戶選擇，然后根據(jù)用戶選擇向流媒體服務(wù)器發(fā)起請(qǐng)求并在獲取直播流后播放，具體過程如圖4所示。

5系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果及技術(shù)要點(diǎn)總結(jié)

5.1系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果

本系統(tǒng)現(xiàn)已投入使用，用戶登錄后可以通過主頁(yè)面監(jiān)控當(dāng)前賬號(hào)綁定的所有設(shè)備的實(shí)時(shí)位置，此外還可以跟蹤指定設(shè)備的實(shí)時(shí)位置、查詢指定設(shè)備的歷史軌跡，并通過視音頻監(jiān)控頁(yè)面查看車內(nèi)實(shí)況，如圖5和圖6所示。

5.2技術(shù)要點(diǎn)總結(jié)

（1）本系統(tǒng)采用多層架構(gòu)設(shè)計(jì)，其中數(shù)據(jù)交互接口層中分別實(shí)現(xiàn)了針對(duì)Web和APP的接口，從而使業(yè)務(wù)邏輯層與前端解耦，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可移植性和可擴(kuò)展性。

（2）利用session對(duì)象和Application對(duì)象，在內(nèi)存中維護(hù)正在通過Web頁(yè)面登錄用戶的設(shè)備信息表以及一張動(dòng)態(tài)的設(shè)備實(shí)時(shí)位置信息表，大大減少了數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問。

（3）在引入Red5流媒體服務(wù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了視音頻數(shù)據(jù)請(qǐng)求響應(yīng)邏輯，保證了流媒體資源的設(shè)備隔離和用戶隔離。

6結(jié)束語(yǔ)

基于JavaWeb的安防監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)端是可移動(dòng)安防監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，為有安防需求的用戶提供了記錄設(shè)備端實(shí)時(shí)位置、管理視音頻流的功能，用戶可以使用瀏覽器訪問本系統(tǒng)的Web頁(yè)面，從而能夠隨時(shí)監(jiān)控設(shè)備的實(shí)時(shí)位置、歷史軌跡和視音頻信息。采用J2EE技術(shù)框架和多層架構(gòu)的設(shè)計(jì)思路，使前后端之間、服務(wù)端的各層之間充分解耦，保證了系統(tǒng)具備較高的可移植性和可擴(kuò)展性；引入開源的Red5流媒體服務(wù)框架，使視音頻信息的管理更便捷和可靠。在本系統(tǒng)基礎(chǔ)上適當(dāng)擴(kuò)充，增加用戶和設(shè)備后臺(tái)管理模塊、收費(fèi)模塊等，結(jié)合設(shè)備端，可開發(fā)出符合市場(chǎng)需求的安防監(jiān)控產(chǎn)品。

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