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　　推薦閱讀：城市安全視頻監(jiān)控管理平臺(tái)解決方案設(shè)計(jì)（上）

　　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)思路

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)“大容量、多畫(huà)面處理、實(shí)時(shí)錄像和回放、聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控”的目標(biāo)，需要便于以后系統(tǒng)用戶(hù)的安裝、操作和今后的維護(hù)便利。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮各種兼容要求和擴(kuò)容要求：包括監(jiān)控點(diǎn)后期擴(kuò)容、系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)容、臨時(shí)授權(quán)用戶(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)控等各種可能擴(kuò)容方式下對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的兼容和便利性，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足兼容和平滑擴(kuò)展的要求。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸路由具有良好的適應(yīng)性，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源的情況，在不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬下可以靈活設(shè)置編碼格式，獲得不同的圖像質(zhì)量。

　　基于開(kāi)放性考慮的原因，系統(tǒng)軟件全部采用通用的主流標(biāo)準(zhǔn)，如系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議、接口標(biāo)準(zhǔn)通用等，以便于與其它各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)子系統(tǒng)的集成。

　　系統(tǒng)考慮了操作冗余、數(shù)據(jù)安全和遠(yuǎn)程鑒權(quán)等技術(shù)手段，保障系統(tǒng)安全運(yùn)行和不受外部入侵，完善的身份認(rèn)證能力，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

　　在技術(shù)性?xún)r(jià)比上，方案采取實(shí)用的原則，不追求高端設(shè)備的堆砌，而是本著實(shí)用的原則進(jìn)行了科學(xué)的配置建議，以求達(dá)到最大的技術(shù)性?xún)r(jià)比。

　　數(shù)字網(wǎng)絡(luò)綜合監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備是視頻服務(wù)器和平臺(tái)化監(jiān)控系統(tǒng)軟件。視頻服務(wù)器采用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。攝像機(jī)送來(lái)的視頻信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器數(shù)字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過(guò)內(nèi)部總線送到網(wǎng)絡(luò)接口發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)上用戶(hù)可以直接在PC機(jī)上通過(guò)監(jiān)控客戶(hù)端軟件觀看視頻服務(wù)器傳送過(guò)來(lái)的攝像機(jī)所拍攝的圖像，還可以控制攝像機(jī)鏡頭和云臺(tái)的動(dòng)作或?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行配置操作。

　　由于視頻服務(wù)器可以直接連入局域網(wǎng)，達(dá)到即插即用，省掉多種復(fù)雜的電纜，安裝方便(僅需設(shè)置一個(gè)IP地址)，用戶(hù)也無(wú)需安裝任何硬件設(shè)備，僅通過(guò)PC機(jī)用瀏覽器即可觀看。[nextpage]

　　總體框架

　　在本方案的設(shè)計(jì)中，所有的視頻的傳輸、切換主要是由網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器及綜合管理軟件來(lái)完成。視頻服務(wù)器支持單路D1的畫(huà)質(zhì)，能清晰的顯示監(jiān)控畫(huà)面的圖像信息，滿(mǎn)足系統(tǒng)的嚴(yán)格要求。

　　網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)管理現(xiàn)主要分為一級(jí)管理，下設(shè)一個(gè)視頻監(jiān)控中心，所有的前端監(jiān)控源通過(guò)網(wǎng)絡(luò)全部接入到監(jiān)控中心的視頻管理服務(wù)器上進(jìn)行統(tǒng)一的管理?？紤]到未來(lái)整個(gè)行業(yè)的聯(lián)網(wǎng)，系統(tǒng)還需要提供能與上級(jí)部門(mén)連接及系統(tǒng)擴(kuò)容的接口，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

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　　框架結(jié)構(gòu)

　　軟件系統(tǒng)是一套采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及多媒體信息壓縮、解壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字圖形監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)監(jiān)控的視頻、音頻、告警、控制信號(hào)可傳至網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，用戶(hù)可以利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在不同地點(diǎn)同時(shí)監(jiān)視、控制遠(yuǎn)程某一或某些場(chǎng)所，同時(shí)具有動(dòng)態(tài)感知、視頻存儲(chǔ)、告警管理等功能，如圖2。

圖2  框架結(jié)構(gòu)圖   [nextpage]

　　分布式服務(wù)器集群架構(gòu)

　　隨著數(shù)字網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模的快速發(fā)展，客戶(hù)對(duì)系統(tǒng)訪問(wèn)的響應(yīng)時(shí)間、監(jiān)控圖像質(zhì)量以及所提供服務(wù)的可靠性、即時(shí)性等要求也越來(lái)越高，使得以單臺(tái)服務(wù)器來(lái)支撐整個(gè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的方式已無(wú)法滿(mǎn)足客戶(hù)需求，取而代之的是一組服務(wù)器群。

　　在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中，我們提出并運(yùn)用了先進(jìn)的MAXROUTER負(fù)載均衡算法(對(duì)個(gè)別服務(wù)器配置最大連接數(shù)閥值或加權(quán)值)以及基于實(shí)際響應(yīng)時(shí)間的智能流量分配算法，在性能不同的服務(wù)器之間進(jìn)行負(fù)載平衡，充分利用服務(wù)器群中的每一臺(tái)服務(wù)器，保護(hù)用戶(hù)投資。

　　多級(jí)組網(wǎng)

　　可按多級(jí)組網(wǎng)的方式，形成大規(guī)模的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，高一級(jí)的監(jiān)控中心能管理和監(jiān)控低一級(jí)監(jiān)控中心的運(yùn)行。組網(wǎng)經(jīng)濟(jì)，基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，利用寬帶資源或客戶(hù)原有資源，成本低。

　　擴(kuò)展性

　　可與其它標(biāo)準(zhǔn)接口的設(shè)備配套使用。系統(tǒng)接供OCX控件和DLL動(dòng)態(tài)庫(kù)，可與其它信息管理系統(tǒng)集成。用戶(hù)可根據(jù)業(yè)務(wù)需要隨時(shí)增加前端監(jiān)控點(diǎn)的數(shù)量。系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)開(kāi)放的、通用的視音頻處理平臺(tái)，可制定相定的功能模塊。

　　先進(jìn)穩(wěn)定的C/S結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)主干框架采用C/S結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，系統(tǒng)穩(wěn)定，且高度保密，適合專(zhuān)業(yè)部門(mén)使用。在C/S結(jié)構(gòu)下，系統(tǒng)有嚴(yán)格的用戶(hù)身份認(rèn)證機(jī)制，對(duì)用戶(hù)的合法性及權(quán)限有嚴(yán)密的控制。系統(tǒng)內(nèi)，客戶(hù)端與服務(wù)器之間有專(zhuān)有的通訊協(xié)議，可防止竊聽(tīng)和復(fù)制，從而達(dá)到系統(tǒng)的整體安全和保密效果。另外從總體系統(tǒng)安全性上考慮，由于B/S結(jié)構(gòu)是建立在瀏覽器基礎(chǔ)上的，功能上就受到瀏覽器本身功能的限制，如瀏覽器不支持直接寫(xiě)屏，很多時(shí)候會(huì)造成系統(tǒng)顯示的不必要延時(shí)等。而且目前網(wǎng)絡(luò)上的絕大多數(shù)病毒是針對(duì)瀏覽器的，所以導(dǎo)致整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)易受到攻擊，給日常工作帶來(lái)不必要的麻煩。因此，建議采用專(zhuān)業(yè)的C/S結(jié)構(gòu)。

　　考慮到部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)或某種場(chǎng)合下使用的方便性，系統(tǒng)應(yīng)該配置專(zhuān)門(mén)的插件，用戶(hù)可通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)系統(tǒng)的服務(wù)器，后臺(tái)自動(dòng)安裝該插件后，用戶(hù)即可方便使用該系統(tǒng)的全部功能，使用效果上和B/S幾乎沒(méi)有差別。但需要說(shuō)明的是，其后臺(tái)運(yùn)行模式依然是專(zhuān)業(yè)的C/S結(jié)構(gòu)。[nextpage]

　　數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

　　TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是目前最流行也是最穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)該在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之上開(kāi)發(fā)專(zhuān)用通訊層，針對(duì)圖像數(shù)據(jù)的混合傳輸做優(yōu)化處理，以適合多點(diǎn)視頻和數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸，降低系統(tǒng)資源的占用率。該通訊層支持多種TCP/IP協(xié)議的傳輸，包括TCP、UDP、RTP和組播等，具體數(shù)據(jù)傳輸路線結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3  信號(hào)傳輸線路圖

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　　數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理、分析技術(shù)

　　為了對(duì)告警數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，建議綜合管理系統(tǒng)使用Microsoft公司的SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的分布存儲(chǔ)和訪問(wèn)，有效地降低系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)，系統(tǒng)支持對(duì)數(shù)據(jù)的多種查詢(xún)和分析方式。

　　系統(tǒng)該應(yīng)該提供各類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)，如告警數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史統(tǒng)計(jì)值數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)事件數(shù)據(jù)庫(kù)，從而為整體數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理及分析提供強(qiáng)有力的依據(jù)。

　　系統(tǒng)采用文件傳輸協(xié)議進(jìn)行錄像文件的傳輸，防止外來(lái)入侵對(duì)文件系統(tǒng)的破壞和由于錄像文件過(guò)大而帶來(lái)的不穩(wěn)定性。

　　分布設(shè)計(jì)

　　監(jiān)控前端

　　視頻編碼器選用網(wǎng)絡(luò)視頻編碼器進(jìn)行視頻傳輸，將前端攝像機(jī)的視頻、音頻信號(hào)直接輸入到編碼器完成模擬信號(hào)數(shù)字化，然后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)字化后的信號(hào)傳到監(jiān)控中心。

　　根據(jù)前端監(jiān)控源所處的物理環(huán)境，攝像機(jī)須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況選擇防塵、防雨、云臺(tái)控制等類(lèi)型的機(jī)型。[nextpage]

　　視頻監(jiān)控中心

　　中心放置數(shù)臺(tái)管理服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、客戶(hù)端電腦、解碼器、電視墻等。視頻管理服務(wù)器通過(guò)安裝視頻監(jiān)控服務(wù)器端軟件，對(duì)前端各監(jiān)控點(diǎn)的攝像頭等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制與管理。服務(wù)器將接收到編碼器的視頻流進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)并實(shí)時(shí)錄像。解碼器可以將數(shù)字化的視頻信號(hào)解碼成模擬信號(hào)在電視墻上顯示。管理人員可利用位于網(wǎng)絡(luò)中的PC機(jī)，通過(guò)安裝客戶(hù)端軟件和配給的相應(yīng)權(quán)限進(jìn)行實(shí)時(shí)瀏覽和管理整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)?？蛻?hù)端可以根據(jù)具體情況增加，只要PC與本網(wǎng)絡(luò)相連即可，中心則無(wú)須增加任何設(shè)備。若監(jiān)控點(diǎn)發(fā)生問(wèn)題，值班人員及時(shí)通知事發(fā)地點(diǎn)的值班人員或親自處理，系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖4。

圖4  監(jiān)控中心系統(tǒng)架構(gòu)圖

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　　網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)部分前端視頻的存儲(chǔ)需要達(dá)到30天以上，因此選擇磁盤(pán)陣列保證系統(tǒng)的存儲(chǔ)需求，硬盤(pán)容量需要根據(jù)服務(wù)器所管理的點(diǎn)位數(shù)量和圖像的畫(huà)質(zhì)等參數(shù)而定。

　　軟件設(shè)計(jì)

　　軟件的設(shè)計(jì)需要從全天候全方位的畫(huà)面監(jiān)視、圖像遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)、音視頻存儲(chǔ)、日志信息查詢(xún)、圖像聯(lián)網(wǎng)等方面進(jìn)行考慮。

　　·監(jiān)視功能：根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)際情況，提供全天候及全方位的畫(huà)面監(jiān)視功能。通過(guò)實(shí)時(shí)觀測(cè)手段進(jìn)行圖像查看，采用全天候、多方位、固定、移動(dòng)等方式對(duì)監(jiān)看目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)、直觀、清晰的監(jiān)視，全天24小時(shí)均可在監(jiān)控中心、監(jiān)控室觀察到前端現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)看畫(huà)面。監(jiān)視界面分為16、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、單畫(huà)面顯示，可通過(guò)輪詢(xún)選擇對(duì)所有的鏡頭進(jìn)行分時(shí)段的瀏覽;

　　·圖像遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)：系統(tǒng)通過(guò)矩陣的控制功能來(lái)操作前端活動(dòng)云臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向，攝像機(jī)的焦距及景深來(lái)達(dá)到最佳的監(jiān)控效果;

　　·音視頻存儲(chǔ)功能：可以通過(guò)錄像計(jì)劃對(duì)音視頻信息進(jìn)行記錄，可采用硬盤(pán)、磁盤(pán)陣列多種存儲(chǔ)介質(zhì)，有本地和遠(yuǎn)程兩種存儲(chǔ)方式;

　　·日志信息查詢(xún)：通過(guò)查詢(xún)此日志了解與分析系統(tǒng)運(yùn)行情況;

　　·圖像傳輸功能：利用網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器壓縮編碼后，將模擬音、視信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程用戶(hù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程觀看;

　　·圖像聯(lián)網(wǎng)功能：各級(jí)目錄管理中心內(nèi)安裝各分級(jí)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在實(shí)時(shí)觀看的同時(shí)還可調(diào)用遠(yuǎn)程目錄管理中心的錄像資料。相關(guān)部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)也可通過(guò)中心的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地監(jiān)看或調(diào)用各級(jí)目錄管理中心的圖像，使本系統(tǒng)更好地為化工系統(tǒng)服務(wù)。