陳 明,申培培

(國網(wǎng)河北省電力有限公司信息通信分公司，河北 石家莊 050000)

1 引言

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是采集監(jiān)控器前端視頻數(shù)據(jù)、處理視頻數(shù)據(jù)、傳輸視頻數(shù)據(jù)的重要平臺，該系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量直接影響到前端設(shè)備硬件的使用效率與視頻數(shù)據(jù)的處理與傳輸速度[1-3]。為了控制視頻傳輸云平臺的應(yīng)用成本與客戶端的資訊獲取成本，本次研究設(shè)計了一套基于嵌入式Linux 系統(tǒng)的視頻傳輸云端平臺，以實現(xiàn)較低成本、較高效率的視頻監(jiān)控與數(shù)據(jù)管理。

2 視頻傳輸云端平臺的系統(tǒng)需求及特性

2.1 系統(tǒng)需求

出于無線視頻監(jiān)控工作的一般需求，本次研究所設(shè)計的視頻傳輸云端平臺以手持終端用戶和Web用戶為主要服務(wù)對象，將用戶系統(tǒng)權(quán)限分為管理員用戶和普通用戶兩個部分，主要提供以下幾項業(yè)務(wù)功能：(1)視頻調(diào)度，即對基于云平臺的視頻會話進行創(chuàng)建、修改、刪除等操作，并對當(dāng)前的視頻會話實施管理與控制；(2)視頻項目的采集與調(diào)閱，其中包括歷史視頻調(diào)閱、實時視頻調(diào)閱、實時視頻監(jiān)控以及視頻監(jiān)控與調(diào)閱等具體功能；(3)視頻服務(wù)，其中包括針對視頻的轉(zhuǎn)碼和錄制、視頻資源的轉(zhuǎn)發(fā)以及其他的分布式視頻服務(wù)處理服務(wù)；(4)用戶管理，其中包括啟用/禁用用戶服務(wù)、查找歷史視頻會話、查看用戶信息、維護用戶權(quán)限等具體服務(wù)。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計原則

本次研究針對視頻傳輸云端平臺的設(shè)計遵循適應(yīng)性、流暢性、可管理性三項基本原則。在適應(yīng)性方面，視頻傳輸云端平臺通過B/S 設(shè)計架構(gòu)，能夠通過瀏覽器在Windows、linux、Mac OS等不同類型的操作系統(tǒng)環(huán)境下運行；在流暢性方面，本次研究綜合考慮圖像質(zhì)量和視頻壓縮比兩方面的要求，決定采用MPEG-4 格式的圖像壓縮方案，為網(wǎng)絡(luò)環(huán)境較差的用戶提供低碼率視頻輸出，確保用戶能夠得到流暢的視頻通訊體驗。

3 視頻傳輸云端平臺的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

本次研究所設(shè)計的視頻傳輸云端平臺采用模塊化的軟硬件設(shè)計方案，該系統(tǒng)包含服務(wù)層、中間層和應(yīng)用層三個部分，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 視頻傳輸云端平臺的總體結(jié)構(gòu)

視頻傳輸云端平臺的應(yīng)用層分為基于Web的客戶端和基于嵌入式Linux的客戶端兩個部分[4-5]。嵌入式Linux的客戶端采用以ARM XScale架構(gòu)為基礎(chǔ)的MA86E508 AS20 嵌入式微處理器；在顯示端則采用以B/S 架構(gòu)和javascript語言為基礎(chǔ)的流媒體數(shù)據(jù)顯示技術(shù)。

分布式視頻服務(wù)主要用于接收視頻源上傳的視頻，支持視頻編解碼，并提供視頻存儲、轉(zhuǎn)發(fā)以及錄制等服務(wù)[6-7]。本次研究所設(shè)計的視頻傳輸云端平臺還引入多線程處理技術(shù)，可實現(xiàn)高性能、高并發(fā)的視頻數(shù)據(jù)處理；分布式視頻服務(wù)以及相應(yīng)的服務(wù)器部署能夠滿足大規(guī)模、大空間的視頻調(diào)度與視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)需求[8-13]。

Web應(yīng)用服務(wù)則以Apache Tomcat窗口為基礎(chǔ)，支持Web 客戶端與分布式視頻服務(wù)平臺、手持終端設(shè)備之間的通信，并提供相應(yīng)的HTTP服務(wù)[14-16]。

4 視頻傳輸云端平臺的數(shù)據(jù)傳輸方案設(shè)計

在平臺服務(wù)器和客戶端的信息交互體系中，監(jiān)控和調(diào)度消息單元是最關(guān)鍵的部分，既擔(dān)負路由功能，也擔(dān)負系統(tǒng)消息的處理和解析任務(wù)。為了方便表述，本文對相關(guān)重要概念進行定義：以MesgServer 指代監(jiān)控與調(diào)度消息服務(wù)單元；以WebServer指代基于B/S架構(gòu)的Web應(yīng)用服務(wù)單元；以VideoTerminal指代基于嵌入式Linux的視頻采集終端；以VideoServer指代分布式視頻服務(wù)單元。

系統(tǒng)消息的協(xié)議頭格式如表1所示，長度為12Bytes，字段定義如下：

表1 監(jiān)控與調(diào)度消息協(xié)議頭格式

#define MSGCOMMON

ushrot msgid；//消息ID

uint msgseqnum； //消息的順序號

uchar msgerror； //錯誤信息

uchar msgtype； //消息類型

ushort msgcmd； //控制命令

ushort msgcat； //協(xié)議分類，模式識別不同服務(wù)單元之間的消息

手性藥物領(lǐng)域在1997年于倫敦舉辦的國際藥物成分大會上發(fā)生了根本性地改革，對于已經(jīng)開發(fā)上市的消旋體藥物或者非對映異構(gòu)體的混合物而言，可以將其轉(zhuǎn)換為單一的活性對映體進行開發(fā)，這種方式被稱之為手性轉(zhuǎn)換（chiral switch）［10‐11］。該政策無疑擴大了手性藥物的專利保護范圍并延長了藥物的專利壽命。值得注意的是，給定藥物的手性轉(zhuǎn)換并不一定意味著外消旋體以前已經(jīng)上市而手性轉(zhuǎn)換的基本標準是藥物手性狀態(tài)的改變。手性轉(zhuǎn)換的優(yōu)勢包括：（1）通過提高藥效，降低毒性以及更好的選擇性來改善藥物的治療指數(shù)；（2）藥物起效更快；（3）降低藥物‐藥物間的相互作用；（4）降低患者藥物的暴露劑量。

(1)msgcat

系統(tǒng)根據(jù)不同的交互主體設(shè)立三種通信協(xié)議：

◆WebServer 與MesgServer 之間的通信協(xié)議：MSG_CAT_WEB；

◆VideoTerminal與MesgServer之間的通信協(xié)議：MSG_CAT_DEV；

◆VideoServer 與MesgServer 之間的通信協(xié)議：MSG_CAT_VSER；

(2)msgcmd

各種協(xié)議類型所對應(yīng)的具體控制命令。

(3)msgtype

(4)msgerror

負責(zé)對業(yè)務(wù)處理的錯誤加以定義，幫助業(yè)務(wù)系統(tǒng)查清出現(xiàn)錯誤的原因。

(5)msgseqnumt和msgid

負責(zé)維持消息傳遞的有效性，并借由msgid 對消息傳輸進度進行查看。

5 系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

以分布式視頻服務(wù)器設(shè)計為例，對于視頻傳輸云終端平臺來說，視頻服務(wù)器是實現(xiàn)整體系統(tǒng)功能的核心機構(gòu)，為了實現(xiàn)可性能、可擴展的系統(tǒng)服務(wù)，本次研究采用分布式架構(gòu)的視頻服務(wù)器設(shè)計方案，具體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 分布式視頻服務(wù)器設(shè)計架構(gòu)

在系統(tǒng)操作界面設(shè)計方面，本次研究采用的界面設(shè)計軟件為QCustomPlot，該產(chǎn)品本質(zhì)上是一個基于Qt C++的圖形庫，在數(shù)據(jù)可視化領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用，能夠為實時可視化應(yīng)用程序提供高性能服務(wù)，基于該技術(shù)所建立的Web端視頻調(diào)閱實時界面如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)Web端視頻調(diào)閱實時界面

6 結(jié)束語

本次研究詳細介紹了嵌入式Linux系統(tǒng)的視頻傳輸云終端平臺的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計方案、平臺系統(tǒng)功能方案以及數(shù)據(jù)傳輸方案。在未來的研究工作中，還需要進一步加強Web 端調(diào)度軟件方面的設(shè)計，以流媒體的形式提高視頻傳輸效率，實現(xiàn)碎片化、實時性的視頻查看。