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        遠(yuǎn)程無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        2019-11-28 15:17:31劉春輝
        商品與質(zhì)量 2019年47期
        關(guān)鍵詞:嵌入式系統(tǒng)

        劉春輝

        河北省崗南水庫管理局 河北石家莊 050000

        隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信以及數(shù)字信息處理技術(shù)的不斷進(jìn)步,基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)就是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與嵌入式技術(shù)完美結(jié)合下的催生產(chǎn)物,它是現(xiàn)代高科技信息產(chǎn)業(yè)的結(jié)晶。基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)把視頻圖像的處理和Web功能都集成到一個(gè)體積很小的設(shè)備之內(nèi),通過接入Internet網(wǎng)絡(luò),利用Web瀏覽器即可實(shí)現(xiàn)對(duì)采集到的視頻圖像進(jìn)行查看,這樣也就省掉了對(duì)傳統(tǒng)的有線視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備鋪設(shè)很多復(fù)雜的電纜這個(gè)煩瑣過程,而且系統(tǒng)的安裝非常方便,因而使得基于遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)獲得人們的一致肯定和廣泛應(yīng)用[1]。

        1 系統(tǒng)工作原理

        遠(yuǎn)程無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由采集、傳輸、監(jiān)控三個(gè)模塊構(gòu)成,其中采集模塊主要是利用IP攝像機(jī)或IP視頻服務(wù)器加模擬攝像機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,然后將采集到的視頻數(shù)據(jù)信息進(jìn)行壓縮編碼后,通過無線網(wǎng)絡(luò)將編碼后視頻數(shù)據(jù)信息傳輸給無線網(wǎng)絡(luò)中心(局域網(wǎng)服務(wù)器),最后通過傳輸模塊傳輸給監(jiān)控中心(云端服務(wù)器),監(jiān)控中心的視頻經(jīng)過處理后可通過終端立刻觀看。其中,監(jiān)控模塊主要采用的是服務(wù)器結(jié)構(gòu),服務(wù)器接收到視頻數(shù)據(jù)后進(jìn)行處理,再由客戶進(jìn)入監(jiān)控中心服務(wù)器后進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控[2-3]。

        2 遠(yuǎn)程無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        2.1 平臺(tái)設(shè)計(jì)

        遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控平臺(tái)是一個(gè)開放性的系統(tǒng),多業(yè)務(wù)應(yīng)用模塊并行運(yùn)行,同時(shí)還要保證各模塊信息共享,數(shù)據(jù)一致。因此,遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控平臺(tái)是一個(gè)多層結(jié)構(gòu)系統(tǒng),采用了在J2EE三層體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上構(gòu)建的面向業(yè)務(wù)的4層體系結(jié)構(gòu)[4],分為應(yīng)用層、業(yè)務(wù)層、中間服務(wù)層和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入層。第一層為應(yīng)用層,是面向于用戶實(shí)際操作的客戶端,是通過對(duì)安全管理具體業(yè)務(wù)的歸納、抽象,生成各種應(yīng)用模塊,通過模塊組織,支持不同的業(yè)務(wù)應(yīng)用。第二層為業(yè)務(wù)層,呈現(xiàn)給用戶專業(yè)化、個(gè)性化的具體業(yè)務(wù)流程和工具,是智能化的最終體現(xiàn),是業(yè)務(wù)智能的最終表現(xiàn)形式。第三層為中間服務(wù)層,是軟件平臺(tái)系統(tǒng)的核心,采用高性能的應(yīng)用服務(wù)器中間件、各種智能引擎和系統(tǒng)管理工具,為應(yīng)用層提供基礎(chǔ)服務(wù)、管理策略和方法工具,同時(shí)按照所提供的服務(wù)來管理、組織和調(diào)度設(shè)備和信息資源。第四層為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入層,實(shí)現(xiàn)了安防設(shè)備和音視頻、圖片和文本等信息的歸納抽象,通過平臺(tái)統(tǒng)一管理,使用戶無需關(guān)心所使用設(shè)備和信息資源的具體位置和形態(tài),便于設(shè)備信息資源的組織和調(diào)度,更好地為業(yè)務(wù)服務(wù)。如DVR、DVS、IPCamera、高清攝像機(jī)、第三方系統(tǒng)等。

        2.2 硬件設(shè)計(jì)

        (1)視頻采集與壓縮處理。在遠(yuǎn)程無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件中系統(tǒng)前端的攝像機(jī)采集模塊收集輸入模擬視頻信號(hào),再由壓縮模塊對(duì)視頻進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換后進(jìn)行壓縮處理,并通過視頻的形式儲(chǔ)存。在視頻圖像格式選擇時(shí),需要考慮使用高效率、低帶寬需求的IP視頻圖像編碼格式,目前業(yè)界常用的格式有M-JEPG和MPEG4。

        此模塊完全采用了硬件技術(shù)對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行編碼處理,處理后的視頻以及壓縮碼流直接由板卡傳輸至顯卡,不用通過主機(jī)接入,極大地減少了主機(jī)資源的浪費(fèi)。(2)圖像數(shù)據(jù)無線傳輸。系統(tǒng)傳輸模塊承擔(dān)著數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖饔?,系統(tǒng)采用無線傳輸模塊,并直接提供IP網(wǎng)絡(luò)接口,通過WLAN無線橋接器提供無線局域網(wǎng)接口的轉(zhuǎn)換,擴(kuò)展無線網(wǎng)絡(luò)傳輸能力。采用支持以太網(wǎng)接口到802.11b/g無線局域網(wǎng)接口及外接天線接口,以滿足不同安裝條件下,外接擴(kuò)展天線的需求。在傳輸?shù)倪^程中通過PC端與以太網(wǎng)進(jìn)行連接,工控機(jī)以此將接收到的視頻進(jìn)行壓縮編碼處理,再利用互聯(lián)網(wǎng)輸送到服務(wù)器,具有較強(qiáng)的時(shí)效性。(3)攝像機(jī)云臺(tái)控制。遠(yuǎn)程無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的攝像機(jī)云臺(tái)控制的接口通常使用的是RS485通信,但是由于系統(tǒng)的主控制器只有RS232這一個(gè)串口,因此需要在RS232串口與RS485接口之間設(shè)置一個(gè)新的轉(zhuǎn)換接口,從而使得攝像機(jī)云臺(tái)控制與攝像機(jī)間的通信實(shí)現(xiàn)異步半雙工串行通訊,從而提高通信的質(zhì)量和效率。(4)太陽能光電系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由太陽能控制器、組件、蓄電池以及電源轉(zhuǎn)化組成,通過太陽能組件將太陽輻射中包含的能量轉(zhuǎn)化為電能,然后通過蓄電池將電能儲(chǔ)存在其中,從而推動(dòng)遠(yuǎn)程無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行,而太陽能控制器主要是保護(hù)蓄電池。

        3 遠(yuǎn)程無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

        3.1 Telnet技術(shù)

        Telnet是利用Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和主要方式,Telnet協(xié)議屬于TCP/IP協(xié)議族中的重要一員。通過Telnet技術(shù),遠(yuǎn)程用戶實(shí)現(xiàn)了在本地計(jì)算機(jī)對(duì)嵌入式遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程登錄和遠(yuǎn)程控制。用戶在本地計(jì)算機(jī)上輸入操作命令,然后這些操作命令將會(huì)在嵌入式系統(tǒng)上執(zhí)行,就如同遠(yuǎn)程用戶在現(xiàn)場(chǎng)嵌入式系統(tǒng)的控制臺(tái)上直接進(jìn)行操控一樣,實(shí)現(xiàn)對(duì)嵌入式遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制功能。

        3.2 系統(tǒng)的運(yùn)行與調(diào)試

        在測(cè)試系統(tǒng)方面,系統(tǒng)調(diào)試能夠發(fā)揮很高的積極作用。為實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)中遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能,在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時(shí),還要重點(diǎn)調(diào)試驗(yàn)證網(wǎng)關(guān)與客戶端的連接狀況。可以通過網(wǎng)關(guān)軟件進(jìn)行微博平臺(tái)登錄,在登陸后,根據(jù)客戶的不同需要,設(shè)置不同的權(quán)限。為了驗(yàn)證系統(tǒng)功能的有效性,可在調(diào)試時(shí)對(duì)用戶的權(quán)限進(jìn)行修改。

        4 結(jié)語

        本文中安遠(yuǎn)程無線視頻監(jiān)控平臺(tái)已在水利行業(yè)得到推廣和應(yīng)用,尤其在水資源保護(hù)、水利工程安保及防汛搶險(xiǎn)等領(lǐng)域得到應(yīng)用,為水利管理工作提供實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警信息,幫助管理人員及時(shí)掌握了解水利工程及防汛工作的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)視頻信息,達(dá)到“事前預(yù)防”“事中控制”“事后處理”,實(shí)現(xiàn)水利管理工作網(wǎng)絡(luò)化、信息化、智能化,為水利管理現(xiàn)代化提供輔助決策和技術(shù)支撐[5]。

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