機房聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控體系的開發(fā)與應用研究

1、引言

我院計算中心承擔壘院的計算機基礎課程，計算機專業(yè)的專業(yè)課程，壘院各系的畢業(yè)設計，全院學生的業(yè)余上機，是重要的教學輔助部門。在日常工作中，每個機房都存在著承擔課程多，學生流量大，不便管理等實際問題。作為機房管理人員，要求必須實時的掌握機房情況，包括學生的出入情況，教師的到崗情況，機器的使用情況，自由上機人數(shù)情況，畢業(yè)設計機房情況等。同時，對于機房防火防盜等安全工作也要隨時檢查。計算中心管轄機房較多、分布較散，目前，我部門機房均采用管理人員巡查方式管理，不能準確高效的實時監(jiān)測學生上課情況，業(yè)余上機情況等，不能及時發(fā)現(xiàn)故障、排除故障，單位主管部門及有關領導，也不能及時掌握機房的日常管理情況，有很多問題急需解決。

為了解決上述存在的問題，對機房設備加強監(jiān)控和管理，實施機房聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，提高機房設備運行的安壘性和穩(wěn)定性，實現(xiàn)機房設備集中管理；實現(xiàn)管理的智能化和聯(lián)網(wǎng)化，實現(xiàn)信息采集和處理的實時化，實現(xiàn)報警信息處理的自動化，是很有必要的。

2.系統(tǒng)要求

本系統(tǒng)應結合目前機房的管理模式，綜合機房整體的網(wǎng)絡，硬件設施等資源情況進行設計。本系統(tǒng)主要包括以下部分：

(1)圖像攝取和實時監(jiān)控。

(2)圖像通過網(wǎng)絡傳輸?shù)椒掌鞑⒈４妫瑧杀４?0天左右的錄像。

(3)管理員通過服務器，實時查看各個機房情況，也可單獨監(jiān)視某個機房或各機房情況輪流顯示。

(4)圖像數(shù)據(jù)的保存、查詢、刪除。

(5)侵入圖像偵測分析等功能。

3、設計與實現(xiàn)

3.1機房聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控體系的硬件結構

本系統(tǒng)選用基于PcI總線的圖像采集卡SDK-2000，圖像卡的輸入端可以連接任何圖像攝取設備，包括攝像機和數(shù)碼相機等。本設計將視頻控制矩陣或攝錄機的AV輸出端邊接于SDK-2000的外接信號輸入端AVl和AV2，這樣可錄入的圖像信號源的路數(shù)將有所增加。AV信號經(jīng)圖像采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像后傳輸給主機并存儲在主機的硬盤上。采用大容量的硬盤來存儲實時攝取的動態(tài)和靜態(tài)圖像，并對圖像進行壓縮和灰化處理，而通過設置舊圖像自動刪除的周期，無須更換硬盤就可以使系統(tǒng)能夠正常地工作，系統(tǒng)對于在夜間或基本無人進人的區(qū)域的圖像具有監(jiān)視其變化的功能，一旦有視頻侵入現(xiàn)象發(fā)生就提醒保安人員，而不必讓監(jiān)控人員時刻監(jiān)視屏幕。因此，它既減輕了人們的工作量雙方便了一般安全監(jiān)視系統(tǒng)的管理。

3.2機房聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控體系的軟件結構及功能模塊介紹

本系統(tǒng)的軟件構成分為服務器端和客戶端兩部分，主要功能如下：

服務器端：

管理員登陸；

顯示所有信號源，顯示單個信號源，信號源定時切換；

根據(jù)傳輸速率調(diào)整視頻流，適應不同的網(wǎng)絡環(huán)境；

根據(jù)不同的條件對保存的視頻文件進行查詢{

視頻刪除。

客戶端：

網(wǎng)絡通訊基本設置；

視頻捕捉設置，包括分辨率設置，靜態(tài)、動態(tài)圖像的保存和管理；

侵入圖像檢測設置。

3.3機房聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控體系的實現(xiàn)

在本系統(tǒng)中，關鍵技術為視頻的實時傳輸，圖像壓縮保存和侵入圖像檢測功能的實現(xiàn)。

視頻的實時傳輸：通過圖像數(shù)據(jù)流方式傳輸圖像是一種高效的傳輸方法，特別適應于局域網(wǎng)內(nèi)部的圖像數(shù)據(jù)交流。通過采用TCP／IP網(wǎng)絡協(xié)議，系統(tǒng)由位于遠端現(xiàn)場的前端系統(tǒng)和位于管理中心的接收端系統(tǒng)組成?，F(xiàn)場站的視頻捕獲卡負責采集現(xiàn)場圖像，視頻控制矩陣的視頻輸出均可由程序控制其相互獨立地切換畫面、轉(zhuǎn)動云臺等。捕獲的圖像經(jīng)過壓縮后通過網(wǎng)絡傳輸后再經(jīng)過解壓縮，由中心站進行回放和控制。因此，要實現(xiàn)圖像連續(xù)捕獲、壓縮、傳輸、回放，在實際的軟件設計時要解決好線程通信和同步問題。

圖像壓縮保存：下面是實驗獲得的有關圖像未壓縮以及經(jīng)過壓縮或是灰化后的圖像大小和存儲時間的2個對照表。我們假設監(jiān)控機主機硬盤用于存儲圖像的空間大小是40G，監(jiān)控機每天的工作時間為8小時，且每秒攝取一幅靜態(tài)圖像，圖像格式、存儲容量及存儲時間的比較詳情如表1所示。表1系統(tǒng)攝取的BMP圖像的大小以及硬盤使用時間

可見，如果要攝取尺寸較大的BMP圖像，就必須用比較多的硬盤空間來存儲。只有把舊圖像保留的時間間隔縮短，硬盤錄像系統(tǒng)才能正常工作，而如果要控制BMP圖像文件的大小，又不得不犧牲圖像的尺寸大小，這也就是說，可能將得不到比較清晰的圖像。因此，系統(tǒng)必須采用比較好的圖像壓縮參數(shù)，如系統(tǒng)中采用的是JPEG圖像壓縮格式，在獲得較高的壓縮比的同時盡量保證圖像質(zhì)量。如表2所示是同樣條件下未經(jīng)灰化JPEG圖像的大小以及存儲空間的比較。使用者可以根據(jù)實際需要，調(diào)節(jié)圖像的壓縮比及灰化取舍使得在充分利用硬盤的同時能夠獲得較好的圖像質(zhì)量。

侵入圖像檢測：侵入圖像偵測的方式有以下幾種：1)圖像相減方式偵測；2)

顏色分量比較方式偵測；3)交叉掃描方式偵測；4)交錯馬賽克方格方式偵測。根據(jù)不同的監(jiān)控場合和不同的監(jiān)控需要，我們可以選擇不同的監(jiān)控方式。圖像相減方式比較準確直觀；顏色分量比較方式速度比較快，交叉網(wǎng)格掃描方式比較適中；交錯馬賽克方格掃描方式偵測結果有一定均衡性。因此，線像素內(nèi)存操作模式的四種方式可分別用于不同的場合，也可以根據(jù)實際環(huán)境情況，對其中的方式進行動態(tài)調(diào)整以實現(xiàn)高可靠性和高準確性的實時視頻監(jiān)控。

4、結束語

本文結合我院計算中心實際情況以及管理人員多年實際工作經(jīng)驗，探討了機房聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控體系的設計和實現(xiàn)問題。本系統(tǒng)使主管領導和機房管理人員能實時準確的了解機房情況，極大地提高了管理水平，具有較高的使用價值。