視頻監(jiān)控系統(tǒng)網絡化的實現(xiàn)

劉鵬翼

（山西金融職業(yè)學院，山西 太原 030008）

視頻監(jiān)控系統(tǒng)網絡化的實現(xiàn)

劉鵬翼

（山西金融職業(yè)學院，山西 太原 030008）

網絡視頻監(jiān)控以數(shù)字信號處理為依托，通過網絡來實現(xiàn)數(shù)字信號的傳輸、交換、控制、錄像存儲以及點播回放。通過設立強大的中心業(yè)務平臺，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)內所有錄像存儲設備和編解碼設備的集中控制和統(tǒng)一管理，普通用戶只需登錄中心業(yè)務平臺，即可實現(xiàn)全網監(jiān)控資源的統(tǒng)一調用和瀏覽。

網絡；視頻監(jiān)控；服務器

安防行業(yè)一個非常重要的技術是視頻監(jiān)控技術，近幾年來，隨著經濟和社會的快速發(fā)展，視頻監(jiān)控技術在國內外發(fā)展很快。在國外，視頻監(jiān)控業(yè)務主要為企業(yè)和個人用戶提供系統(tǒng)的安全解決方案。在國內，視頻監(jiān)控業(yè)務主要集中在行業(yè)應用上，如公安、交通、金融、房地產等各領域，國內視頻監(jiān)控市場的主要增長點為行業(yè)用戶。

視頻監(jiān)控的發(fā)展主要經歷了模擬視頻監(jiān)控技術、數(shù)字視頻監(jiān)控技術和正在發(fā)展的網絡視頻監(jiān)控技術三個不同的階段。數(shù)字視頻監(jiān)控技術將傳統(tǒng)的模擬視頻、語音信號轉換為數(shù)字信號，隨著網絡技術的發(fā)展，視頻信號可以通過計算機網絡進行傳輸，從而實現(xiàn)了視、音頻信號的數(shù)字化、網絡化。網絡視頻監(jiān)控技術集成了網絡、數(shù)字化處理、視音頻信號的編解碼以及圖像處理等多種比較先進的技術。

一、網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成

網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)是網絡化的全數(shù)字化視頻監(jiān)控和管理系統(tǒng)，采用先進的H.264視頻編（解）碼技術和標準的互聯(lián)網通訊協(xié)議，以及通用的操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫平臺，從信息的采集、存儲、傳輸、控制全部實現(xiàn)數(shù)字化和網絡化。系統(tǒng)能夠架構在VPN/LAN/WAN之上，與現(xiàn)有網絡設備實現(xiàn)無縫連接。

網絡攝像機接入就近的交換機，連入局域網絡，最后集中到監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心負責統(tǒng)一管理、集中存儲。數(shù)據(jù)由存儲服務器和磁盤陣列負責存儲，同時圖像可輸出到大屏幕液晶進行監(jiān)控，數(shù)據(jù)也可通過流媒體服務器分發(fā)到遠程客戶端瀏覽。

管理平臺主要包括以下服務器：管理服務器、流媒體服務器、存儲服務器和電視墻服務器。

（1）管理服務器

所有設備信息都保存在管理服務器中，管理服務器負責整個監(jiān)控系統(tǒng)的集中權限管理，可以設置設備的訪問權限，用戶的使用權限均由管理服務器統(tǒng)一分配，對各種服務器列表進行維護系統(tǒng)，可以提供對前端設備的巡檢功能，同時，系統(tǒng)維護、報警信息等均由管理服務器負責。管理服務器可以支持Web訪問。

（2）流媒體服務器

為了減少多路并發(fā)給網絡攝像機的處理產生壓力，提高網絡攝像機的訪問力，我們給監(jiān)控中心部署一臺流媒體服務器。流媒體服務器運行流媒體轉發(fā)軟件，流媒體轉發(fā)技術是保證多用戶并發(fā)訪問同一視頻資源的有效機制。由于接入系統(tǒng)的監(jiān)控點數(shù)量龐大，發(fā)生案件時，各監(jiān)控中心多客戶端并發(fā)訪問同一視頻資源的幾率很高，因此我們采用流媒體服務器，從而保證了視頻圖像流暢的分發(fā)和傳送。

流媒體服務器軟件用來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)源申請數(shù)據(jù)流和多線程網絡分發(fā)的功能。主要作用為：可以在網絡攝像機等實時設備上取數(shù)據(jù)，支持配置偵聽端口，提供了對同一路數(shù)據(jù)不同請求的分發(fā)。

（3）存儲服務器

存儲服務器用來實現(xiàn)對監(jiān)控錄像數(shù)據(jù)的統(tǒng)一保存，它可以直接連接設備，也可以通過流媒體服務器獲取視頻數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流以數(shù)據(jù)塊的方式保存在預先分配的磁盤空間中，錄像數(shù)據(jù)信息通過磁盤數(shù)據(jù)的索引文件保存，同時內置VOD服務器功能，實現(xiàn)錄像數(shù)據(jù)的遠程點播，并提供錄像數(shù)據(jù)的遠程查詢接口。

存儲服務器是網絡監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，專注于對監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)進行集中保存，功能相對比較單一。為了更好地實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)通過網絡在匯聚點集中存儲和備份，網絡攝像機前端的存儲計劃由中心平臺軟件集中統(tǒng)一部署。

（4）電視墻服務器功能

從控制中心傳來的命令被電視墻服務器收到后，通過解碼器解碼，可以實現(xiàn)相應通道的碼流或數(shù)據(jù)流解碼到大屏幕設備，也可以設置為實時監(jiān)控或者錄像回放。

（5）客戶端的功能

監(jiān)控中心可以為整個監(jiān)控系統(tǒng)中的分控客戶端，客戶可以通過管理服務器分配的用戶名來登錄管服務器獲取設備信息，進行多級別的管理。

監(jiān)控中心支持遠程實時預覽、云臺控制等。通過授權，客戶可以在網絡內部的任何一臺聯(lián)網計算機中預覽、回放和下載視頻信號，也可以遠程配置存儲服務器和設備錄像計劃。

二、各部分設計方案

1.前端接入部分

前端接入部分設備包括網絡紅外攝像機，網絡紅外半球、網絡快速球、無線網絡攝像機等，這些設備全部接入就近的交換機。

2.傳輸部分

網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)是基于IP網絡設計，主要數(shù)據(jù)傳輸介質是以太網雙絞線，遠距離傳輸中還會用到光纖傳輸介質。根據(jù)現(xiàn)有網絡的狀況，我們選用了靈活的組網方式，采用了三層架構模式：核心層、匯聚層、接入層。

網絡攝像機接入就近的交換機后，把接入層的交換機通過匯聚交換機集中起來，最后連接到核心交換機。由于用戶的其他業(yè)務可能與監(jiān)控網絡混用，在大量數(shù)據(jù)的上傳與下載時，會對網絡造成一定的壓力，可能會使監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟失、交換機的交換數(shù)據(jù)能力下降，產生網絡延時、監(jiān)控畫面失真、幀丟失等。為了解決這些問題，我們采用了嚴格的QOS管理，對網絡數(shù)據(jù)進行控制。

3.存儲部分

該系統(tǒng)主要采用了IPSAN的網絡存儲方式，實現(xiàn)了分布式的集中存儲，存儲服務器首先存儲下屬監(jiān)控點的錄像，把存儲服務器、磁盤陣列放在各匯聚點，保證網絡前端的錄像數(shù)據(jù)。同時，通過骨干網絡把數(shù)據(jù)傳回控制中心。

采用分布式集中存儲方案具有以下幾個方面的優(yōu)勢：一是用戶的檢索和調用錄像資源更加方便；二是可以為前端網絡設備按需分配存儲空間，合理地進行資源調度，從而節(jié)約資源；三是不會因為某個前端設備失竊或損壞而導致重要內容的丟失，存儲內容的完整性得到了有效的保證；四是可以很好地制定多樣化的存儲策略，對用戶的個性化需求的滿足；五是方便集中檢測和及時排查問題，維護方便。

4.顯示部分

顯示部分主要由解碼器、大屏幕液晶和顯示器組成。

解碼器以太網口和交換機相連接，獲取編碼的數(shù)據(jù)，經過解碼器DSP芯片解碼后，通過視頻線輸出到液晶大屏和顯示器，解碼數(shù)據(jù)主要為網絡攝像機的實時編碼數(shù)據(jù)，也可以通過流媒體服務器，對存儲的數(shù)據(jù)流進行解碼，回放視頻信息。

三、網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢

第一，可以實現(xiàn)遠距離的傳輸。由于數(shù)字信息抗干擾能力強，不易受傳輸線路信號衰減的影響，而且能夠進行加密傳輸，因而可以在數(shù)千公里之外實時監(jiān)控現(xiàn)場，特別是數(shù)字視頻監(jiān)控在現(xiàn)場環(huán)境惡劣或不便于直接深入現(xiàn)場的情況也能達到很好的現(xiàn)場效果，即使在現(xiàn)場遭到破壞的情況下，也照樣可以遠程得到現(xiàn)場的真實記錄。

第二，計算機處理方便。視頻圖像數(shù)字化后，可以充分利用計算機對視頻圖像進行壓縮、分析、存儲和顯示，并進行快速處理。并且可以及時地視頻分析，發(fā)現(xiàn)異常情況時并進行聯(lián)動報警。

第三，方便視頻資料的查找。網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以利用計算機建立起來的索引，在幾分鐘內找到相應的現(xiàn)場記錄。而傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)，當出現(xiàn)問題時，往往需要花大量時間來觀看錄像帶，不方便現(xiàn)場記錄的查找。

第四，管理和維護方便。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由電子設備組成，集成度高，視頻傳輸可利用有線或無線信道。這樣，整個系統(tǒng)是模塊化結構，體積小，易于安裝、使用和維護。

第五，提高了監(jiān)控的效率和圖像的質量。由于信號全部實現(xiàn)了數(shù)字化，可以利用計算機對不清晰的圖像進行去噪、銳化等處理，也可以通過調整圖像大小，借助顯示器的高分辨率觀看清晰的高質量圖像。此外，可以在一臺顯示器上同時觀看32路甚至更多路視頻圖像信號。

［1］岳峰.基于流媒體技術的網絡視頻監(jiān)控研究［J］.北京理工大學學報,2006，（5）：23-25.

［2］李曉昕.IP組播技術在視頻中的應用［J］.宜春學院學報，2005，（4）：56-57.

TP

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1673-0046（2011）06-0178-02