作者簡介：龍飛（1976—），男，碩士，副高級工程師，研究方向為智能化、數據中心規(guī)劃設計。

摘要：隨著智能城市建設的推進，安全監(jiān)控系統(tǒng)在城市管理和公共安全領域起著至關重要的作用。然而，傳統(tǒng)的安全監(jiān)控系統(tǒng)存在著諸多問題，如設備分散、數據處理能力有限、實時性不足等。為了解決這些問題，基于云計算的智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)應運而生。通過對基于云計算的智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)的研究，可以有效解決傳統(tǒng)安全監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題，提高安全監(jiān)控的效率和精度。該系統(tǒng)具有廣闊的應用前景，可以在城市管理、交通安全、環(huán)境監(jiān)測等領域發(fā)揮重要作用。然而，該系統(tǒng)在數據安全、隱私保護、算法優(yōu)化等方面仍面臨一些挑戰(zhàn)，需要進一步研究和探索。

關鍵詞：云計算 云儲存 智慧安全監(jiān)控系統(tǒng) 技術研究

中圖分類號：TP277

Abstract： With the promotion of intelligent city construction， the security monitoring system plays a vital role in the fields of urban management and public security. However， there are many problems in the traditional security monitoring system， such as equipment dispersion， limited data processing capacity and insufficient instantaneity. In order to solve these problems， the intelligent security monitoring system based on cloud computing comes into being. Through the study of the intelligent security monitoring system based on cloud computing， it can effectively solve the problems of the traditional security monitoring system and improve the efficiency and accuracy of security monitoring. The system has broad application prospects， and it can play an important role in urban management， traffic safety， environmental monitoring and other fields. However， the system still faces some challenges in data security， privacy protection，algorithm optimization and other adpects， which require further research and exploration.

Key Words： Cloud computing; Cloud storage; Intelligent security monitoring system; Technology research

隨著社會的發(fā)展和科技的進步，智能城市建設已經成為城市管理和公共安全的重要方向。在智能城市中，安全監(jiān)控系統(tǒng)扮演著至關重要的角色，能夠幫助城市管理者實時監(jiān)測和應對各種安全風險和突發(fā)事件。然而，傳統(tǒng)的安全監(jiān)控系統(tǒng)存在著一系列的問題，如設備分散、數據處理能力有限、實時性不足等，難以滿足日益增長的安全監(jiān)控需求。為了解決傳統(tǒng)安全監(jiān)控系統(tǒng)的問題，基于云計算的智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)應運而生。云計算作為一種新興的計算模式，具有高度的靈活性、可擴展性和計算能力，為智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展提供了新的思路和解決方案。通過將安全監(jiān)控設備和數據存儲、處理等功能移至云端，基于云計算的智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)能夠實現設備的集中管理、數據的高效處理和實時性的提升。

1安全監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵技術

1.1架構技術簡介

作為JavaEE最受歡迎的開源框架之一，Spring采用控制反轉和注入功能，從而實現了項目的解耦復用。架構技術是指在軟件或系統(tǒng)設計中，將整體結構劃分為不同的組件或模塊，并定義它們之間的關系和交互方式的一種方法[1]。它是軟件或系統(tǒng)設計過程中的重要環(huán)節(jié)，能夠幫助開發(fā)人員組織和管理復雜的系統(tǒng)結構，提高系統(tǒng)的可維護性、可擴展性和可重用性。IBM推出的Web服務器Websphere，以其卓越的性能和出色的性能在當前市場上脫穎而出；Linux系統(tǒng)被廣泛應用于企業(yè)級服務中，作為服務器系統(tǒng)的重要組成部分。

1.2 P2P技術

借助公網上的服務器，實現了UDP通道的兩端無縫連接。它通過將多個分布在不同地理位置的數據中心整合起來形成一個統(tǒng)一管理平臺，實現對數據資源的高效共享與集成利用。UDP包的交互可以直接通過NAT在兩端進行。P2P的流程圖如圖1所示。

P2P服務器布放并不繁雜，每個服務器僅需要利用一條網線和公網IP就可以很方便地進行布放。服務集群的容量可以隨時進行擴充，以滿足不斷增長的需求。

P2PServer：協(xié)助客戶端和設備構建基于點對點的網絡連接。它可以使用戶通過互聯(lián)網訪問網絡，并在需要時將設備從本地移入遠程的服務器。該服務器支持同時在線30萬臺設備。

P2PRelay：提供一項針對無法穿透的情況的轉發(fā)服務，讓用戶可以通過該服務進行高效的信息傳遞。當設備需要發(fā)送數據包時，首先將數據從路由器中發(fā)送到網絡上的一個或多個節(jié)點。

1.3負載均衡與集群技術

負載均衡（Load Balancing）是指將網絡流量分配到多個服務器上，以平衡服務器的負載，避免單個服務器過載而導致性能下降或服務不可用。負載均衡可以通過多種方式實現，包括硬件負載均衡器和軟件負載均衡器[2]。負載均衡器可以根據預設的策略，如輪詢、最少連接、IP哈希等，將請求分發(fā)到不同的服務器上，從而實現負載均衡。集群技術（Clustering）是將多個服務器組合在一起，形成一個邏輯上的單一系統(tǒng)，以提供高可用性和高性能。集群技術通過將服務器之間進行協(xié)作和資源共享，實現負載均衡、故障恢復和擴展性。集群可以分為不同類型，如高可用性集群、負載均衡集群、分布式計算集群等，每種類型的集群都有不同的設計和實現方式。負載均衡和集群技術通常結合使用，以實現更高級別的性能和可靠性。負載均衡可以將流量分發(fā)到集群中的多個服務器上，實現負載均衡和高性能。而集群技術可以通過故障轉移和資源共享，提供高可用性和可擴展性。

Nginx是一個開源的高性能的Web服務器和反向代理服務器，也是一個常用的負載均衡和集群技術的實現工具。Nginx具有以下特點。

第一，負載均衡，Nginx可以通過配置多個后臺服務器，使用不同的負載均衡算法（例如，輪詢、IP哈希、最少連接）將請求分發(fā)給這些服務器，從而實現負載均衡。第二，反向代理，Nginx可充當反向代理服務器接收客戶端請求并轉發(fā)給后端服務器。從而實現了對真實服務器地址的隱藏，增強了系統(tǒng)安全。第三，高性能，Nginx使用事件驅動異步非阻塞架構可應對海量并發(fā)連接并擁有卓越性能表現。第四，高可靠性，Nginx支持健康體檢和故障轉移功能，可以自動檢測后臺服務器的故障，并將請求轉發(fā)給其他可用服務器，提高系統(tǒng)的可靠性。第五，高擴展性，Nginx在支持動態(tài)配置更新、不需要重新啟動服務器就能生效的前提下，增加了新后端服務器，拓展了系統(tǒng)能力。

通過使用Nginx的負載均衡和集群技術，可以將網絡流量分配到多個服務器上，提高系統(tǒng)的性能和可靠性[3]。同時，Nginx的高性能和高擴展性使得它成了一個廣泛應用于Web應用和大型系統(tǒng)中的重要工具。

相對于傳統(tǒng)的硬件負載均衡器而言，阿里云的負載均衡方案具有以下優(yōu)越性，具體見表1：

2系統(tǒng)的需求分析

2.1安全監(jiān)控需求

2.1.1視頻監(jiān)控技術

通過云計算技術，監(jiān)控系統(tǒng)可以將攝像頭的視頻數據傳輸到云端進行存儲和處理。這樣，用戶可以通過手機、平板電腦或電腦隨時隨地查看實時視頻，確保安全。

2.1.2智能識別技術

結合云計算和人工智能技術，監(jiān)控系統(tǒng)可以實現人臉識別、車牌識別、物體識別等功能。當有可疑人員、車輛或異常物體出現時，系統(tǒng)可以及時發(fā)出警報，并將相關信息推送給用戶。

2.1.3數據存儲和備份

計算技術可以提供大容量的存儲空間，監(jiān)控系統(tǒng)可以將視頻和其他監(jiān)控數據存儲在云端，確保數據的安全性和可靠性。同時，云計算還可以提供數據備份功能，防止數據丟失。

2.1.4遠程管理和控制

通過云計算技術，用戶可以遠程管理和控制監(jiān)控系統(tǒng)。他們可以通過手機或電腦對監(jiān)控系統(tǒng)進行設置、查看實時視頻、回放錄像等操作，實現對安全監(jiān)控的實時監(jiān)控和管理[4]。

2.2家庭監(jiān)控點位設計

家庭監(jiān)控示意圖如圖2所示。入口區(qū)域將監(jiān)控攝像頭安裝在家庭的入口區(qū)域，如前門、后門、門廳等位置，以便監(jiān)控進出人員和訪客的情況。客廳將監(jiān)控攝像頭安裝在客廳或起居室等常用區(qū)域，可以監(jiān)控家庭成員的活動和行為，以及保護家庭財產的安全。如果有孩子，可以考慮在他們的房間內安裝監(jiān)控攝像頭，以便監(jiān)控他們的安全和行為。廚房將監(jiān)控攝像頭安裝在廚房或餐廳等區(qū)域，可以監(jiān)控家庭成員的飲食情況和廚房安全，以及防止火災等意外事件。

2.3商鋪監(jiān)控點位設計

商鋪監(jiān)控示意圖如圖3所示，入口區(qū)域將監(jiān)控攝像頭安裝在商鋪的入口區(qū)域，如門口、門廳等位置，以便監(jiān)控進出人員和訪客的情況，以及防止入侵和盜竊事件。收銀臺將監(jiān)控攝像頭安裝在收銀臺或柜臺附近，以監(jiān)控交易過程和防止盜竊行為。商品陳列區(qū)將監(jiān)控攝像頭安裝在商品陳列區(qū)域，以監(jiān)控商品的安全和防止盜竊行為。儲物間，將監(jiān)控攝像頭安裝在倉庫或后臺區(qū)域，以監(jiān)控貨物的出入和保護商鋪的內部安全[5]。

3.系統(tǒng)設計

3.1云業(yè)務架構

云業(yè)務系統(tǒng)架構如圖4所示。

手機APPPC客戶端的業(yè)務消息總入口，即SLB總入口，是該客戶端的入口。位于SLB總入口后方的Nginx代理服務器，承擔著Civil、AUCSMSGW集群的負載均衡任務。AUC是一項全面的鑒權服務，統(tǒng)一鑒權所有的外部請求，核查它們的合法性。SMSGW為用戶提供高效、便捷的短信發(fā)送體驗，通過提供短信網關服務，讓用戶能夠輕松地接收到所需信息。目前，GUS服務已經實現了公司IP的直接對外部署，支持單臺部署，為公司的業(yè)務拓展提供了強有力的支持，并承擔著客戶端錄像分享的職責。DAS集群服務提供設備注冊、服務地址獲取和在線配置等全方位的服務支持，同時采用SLB算法實現負載優(yōu)化。LCTimerTask負責將過期的報警信息和錄像信息傳輸至MQ數據庫，而CUS則負責對云存儲上的圖片和錄像資源進行集中刪除。Zookeeper配置中心，為各類服務提供了通用的配置信息，以滿足用戶的多樣化需求。RDS業(yè)務數據庫和負載業(yè)務數據庫的儲存方式。

3.2業(yè)務流程設計

3.2.1用戶操作

安全監(jiān)控系統(tǒng)的用戶操作可以包括以下幾個主要功能：

（1）登錄和身份驗證：用戶通過安全監(jiān)控系統(tǒng)的登錄界面輸入用戶名和密碼進行身份驗證，確保只有授權用戶可以訪問系統(tǒng)。

（2）實時監(jiān)控：用戶可以通過界面查看實時監(jiān)控畫面，如視頻監(jiān)控、圖像等，以了解當前的安全狀況。

（3）歷史記錄查看：用戶可以查看歷史記錄，如過去的監(jiān)控錄像、事件記錄等，以了解過去發(fā)生的安全事件和行為。

（4）報警設置和管理：用戶可以設置報警規(guī)則和參數，如入侵檢測、火災報警等，以及管理報警通知方式，如短信、郵件等。

（5）監(jiān)控參數調整：用戶可以根據需要調整監(jiān)控參數，如攝像頭的視角、靈敏度等，以適應不同的監(jiān)控環(huán)境和需求。

（6）安全事件處理：用戶可以對發(fā)生的安全事件進行處理和記錄，如標記為已處理、添加備注等，以便后續(xù)跟進和分析。

（7）用戶權限管理：系統(tǒng)管理員可以管理用戶的權限，設置不同用戶的訪問級別和操作權限，以保護系統(tǒng)的安全性和數據的隱私性。

（8）系統(tǒng)配置和管理：用戶可以進行系統(tǒng)配置和管理，如添加、刪除、編輯設備信息，調整系統(tǒng)設置等，以確保系統(tǒng)正常運行。

（9）數據導出和分享：用戶可以將監(jiān)控數據導出為文件或分享給其他用戶，以便進一步分析和共享。

（10）用戶反饋和支持：用戶可以向系統(tǒng)管理員提供反饋和建議，以改進系統(tǒng)的功能和性能，同時獲取技術支持和幫助。

3.2.2設備操作

客戶端向Nginx外網的SLB發(fā)送了請求內容為rest。Nginx添加X-LC-SRC字段到Http頭，Nginx轉發(fā)請求到AUC。在AUC的鑒別過程中，如果X-LC-SRC字段存在或不存在，那么直接進行鑒權操作將無法獲得成功；若該字段出現時，則將其作為鑒權結果輸出。如果X-LCSRC的數值符合要求，那么就需要進行相應的鑒定[6]。一旦成功進行鑒權，就需要將SPY的WSSE鑒權信息和SPY地址字段X-LC-DEST添加到文件格式為ip和port中。根據AUC的鑒權結果，Nginx未能成功將請求傳遞至SPY或回復客戶的鑒權請求，導致其無法順利進行。

3.2.3設備報警

設備向DAS索取ADS的SLB入口地址，以獲取相關信息。SLB-ADS接收到設備發(fā)出的警報信息。

3.2.4設備錄像

設備從DAS中提取SLB-MRS，該SLB-MRS位于被分配的區(qū)域。將警報錄像推送至MRS系統(tǒng)中。MRS將錄像信息傳輸至ADS，隨后ADS將其記錄在數據庫中。將MRS上傳至云端的視頻傳輸至云端進行保存，隨后將視頻封面任務推送至MQ，并由該地區(qū)的STORM進行生成。

4.系統(tǒng)實現

4.1" Civil功能概述

客戶端通Civil通信流程如圖5所示。Civil提供了一系列功能，包括但不限于用戶管理等，此外，還提供了對客戶端業(yè)務請求的支持，為其提供了高效的服務接口。它能夠在客戶端和服務器之間實現信息共享，并能將接收到的數據存儲下來以供后續(xù)使用，同時可以根據不同的應用需求來控制客戶端的工作狀態(tài)。作為系統(tǒng)架構中與客戶端互動的服務模塊，Civil需要通過slb向NginxNginx發(fā)送請求信息，以滿足其業(yè)務請求request的要求，而Civil則在調用對應服務接口后將響應信息發(fā)送至Nginx，并最終將其反饋給客戶端。在實際應用中，為了滿足客戶需求，需要將大量的業(yè)務請求轉移至不同的服務端來執(zhí)行，而這些服務又由不同的服務器負責處理，從而使得整個系統(tǒng)變得非常復雜和龐大。Civil在整個云平臺系統(tǒng)中扮演著不可或缺的角色，作為客戶端業(yè)務請求處理的核心，其重要性不言而喻。

4.2 功能模塊實現

4.2.1添加設備的協(xié)議與流程

（1）設備接入申請：用戶向安全監(jiān)控系統(tǒng)提出設備接入申請，提供設備的基本信息，如設備類型、設備型號、設備IP地址等。

（2）申請審核：安全監(jiān)控系統(tǒng)對設備接入申請進行審核，驗證設備的合法性和用戶的權限。審核可以包括設備的廠商認證、設備的合規(guī)性檢查等。

（3）設備配置：一旦設備接入申請通過審核，安全監(jiān)控系統(tǒng)會與設備進行配對和配置，以確保設備與系統(tǒng)的兼容性和穩(wěn)定性。這可能包括設備的網絡配置、設備的協(xié)議配置等。

（4）設備注冊：安全監(jiān)控系統(tǒng)會為設備分配唯一的標識符，如設備ID或設備序列號，用于標識和管理設備。設備在注冊過程中，會將自身的標識符和其他相關信息發(fā)送給安全監(jiān)控系統(tǒng)。

（5）設備連接：設備使用分配的標識符和相關信息，與安全監(jiān)控系統(tǒng)建立連接。這可以是通過網絡連接，如TCP/IP連接，或者其他通信方式，如RTSP流等。

（6）設備狀態(tài)監(jiān)測：安全監(jiān)控系統(tǒng)會定期監(jiān)測設備的狀態(tài)，包括設備的在線狀態(tài)、設備的工作狀態(tài)等。如果設備出現異?；螂x線，系統(tǒng)會進行相應的處理和通知。

（7）設備管理：一旦設備成功接入安全監(jiān)控系統(tǒng)，用戶可以通過系統(tǒng)界面進行設備的管理，包括設備的配置、設備的監(jiān)控、設備的錄像等。

4.2.2設備刪除流程

（1）UbindDevice（）接口將被調用，以響應刪除設備的請求。

（2）解除了裝置與用戶之間的羈絆，使得二者之間的聯(lián)系得以解除。將用戶和設備之間的相關數據從civildev_user數據庫中刪除。

（3）消除設備內部的沖突信息，清除所有經過認證的信息，清除設備的模式定義，并實施提醒計劃。

（4）在進行設備刪除操作時，請先斷開設備類型，然后根據不同類型分別發(fā)出告警，并制訂相應的模式計劃，最后運行云存儲套餐以完成操作。

（6）將此設備的解綁通知傳遞至其他客戶端。

（7）移除與網關設備聯(lián)動相關的信息。

4.2.3設備云錄像查詢協(xié)議與流程

（1）用戶發(fā)起查詢請求：用戶通過安全監(jiān)控系統(tǒng)的界面或其他方式，發(fā)起設備云錄像查詢請求，指定要查詢的設備、查詢時間段、查詢條件等。

（2）云平臺接收查詢請求：云平臺接收到用戶的查詢請求后，根據請求中的信息進行處理，并驗證用戶的權限和合法性。

（3）云平臺查詢錄像：云平臺根據用戶的查詢請求，從存儲的錄像數據中檢索出符合條件的錄像片段，并進行處理和整理。

（4）錄像返回：云平臺將查詢到的符合條件的錄像片段返回給用戶，可以是錄像片段的列表或者其他形式的錄像信息。

（5）用戶查看錄像：用戶可以通過安全監(jiān)控系統(tǒng)的界面進行錄像的查看，可以實時查看錄像的視頻或回放歷史錄像。

（6）錄像下載：用戶可以選擇將查詢到的錄像片段下載到本地存儲設備，以便后續(xù)查看或分析。

4.2.4設備云錄像刪除協(xié)議與流程

（1）用戶發(fā)起刪除請求：用戶通過安全監(jiān)控系統(tǒng)的界面或其他方式，發(fā)起設備云錄像刪除請求，指定要刪除的錄像片段、時間段、設備和其他刪除條件。

（2）云平臺接收刪除請求：云平臺接收到用戶的刪除請求后，根據請求中的信息進行處理，并驗證用戶的權限和合法性。

（3）云平臺查詢錄像：云平臺根據用戶的刪除請求，從存儲的錄像數據中檢索出符合條件的錄像片段，并進行處理和整理。

（4）錄像刪除：云平臺將查詢到的符合條件的錄像片段進行刪除操作，從存儲設備中移除這些錄像片段。

（5）刪除確認：云平臺向用戶發(fā)送刪除確認通知，告知用戶所刪除的錄像片段和刪除結果。

4.2.5系統(tǒng)的登錄、鑒權流程熟悉

（1）用戶打開安全監(jiān)控系統(tǒng)的登錄界面，輸入用戶名和密碼。

（2）系統(tǒng)驗證身份：安全監(jiān)控系統(tǒng)接收到用戶輸入的用戶名和密碼后，會進行身份驗證，驗證用戶的合法性和權限。這可以包括檢查用戶名和密碼的正確性、驗證用戶的角色和權限等。

（3）登錄授權：如果身份驗證通過，系統(tǒng)會為用戶頒發(fā)一個登錄授權，生成一個會話標識符（Session ID）或令牌（Token），用于標識用戶的登錄狀態(tài)和權限。

（4）登錄成功：一旦登錄授權成功，系統(tǒng)會將用戶重定向到主頁或其他指定頁面，表示登錄成功。

（5）系統(tǒng)初始化：在登錄成功后，系統(tǒng)會進行一些初始化操作，如加載用戶的配置信息、獲取用戶的設備列表等。

（6）用戶操作：登錄成功后，用戶可以根據權限和角色進行各種操作，如查看監(jiān)控畫面、配置設備、查詢錄像等。

（7）會話管理：系統(tǒng)會對用戶的會話進行管理，包括會話的有效期、會話的維持和終止等。如果用戶長時間沒有操作或超過會話有效期，系統(tǒng)可能會自動退出登錄。

5結語

基于云計算的智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)技術研究的結論是，這種技術可以為各種場景提供智能、便捷和安全的監(jiān)控服務。通過將監(jiān)控數據傳輸到云端進行存儲和處理，用戶可以隨時隨地通過手機、平板電腦或電腦查看實時視頻，實現遠程監(jiān)控和管理。智慧安全監(jiān)控系統(tǒng)技術結合了云計算和人工智能技術，可以實現人臉識別、物體識別、移動偵測等功能。當有可疑人員、車輛或異常物體出現時，系統(tǒng)可以自動發(fā)出警報，并將相關信息推送給用戶，提高安全性和應急響應能力。此外，云計算技術提供了大容量的存儲空間和數據備份功能，確保監(jiān)控數據的安全性和可靠性。用戶可以通過云端存儲和備份數據，避免本地存儲設備容量不足或數據丟失的問題。

參考文獻

[1] 趙曉瀚，許諾，黃浪塵，等.基于智慧物流的安全監(jiān)控防盜系統(tǒng)設計[J].軟件，2022，43（3）：46-50.

[2] 黃杰.混合網絡環(huán)境下監(jiān)控與運維平臺的設計與實現[D].西安：西安電子科技大學，2022.

[3] 涂暢.云計算環(huán)境下計算集群監(jiān)控告警系統(tǒng)的設計與實現[D].武漢：華中科技大學，2022.

[4] RAVIKUMAR S，KAVITHA D.IoT based Home Monitoring System with Secure data Storage by Keccak–Chaotic Sequence in Cloud Server[J].Journal of Ambient Intelligence and Humanized Computing，2021，12：7475-7487.

[5] YANG H Y，ZHOU H，LIU Z Y，et al.Energy Optimization of Wireless Sensor Embedded Cloud Computing Data Monitoring System in 6G Environment[J].Sensors，2023，23（2）：1013.

[6] 胡碩騫.探究人工智能在計算機網絡技術中的應用[J].科技創(chuàng)新導報，2019，16（31）：137-138.