某企業(yè)視頻監(jiān)控系統(tǒng)分析與設(shè)計

張挺

摘 要：視頻監(jiān)控是企業(yè)生產(chǎn)受控和安全防范的重要手段，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)是監(jiān)控系統(tǒng)今后的發(fā)展方向?；诰W(wǎng)絡(luò)TCP/IP協(xié)議，利用視頻編碼技術(shù)和流媒體技術(shù)，組建包括接入層、匯聚層、核心層的網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)，利用管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器和存儲服務(wù)器搭建視頻服務(wù)平臺，選用分布式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)，設(shè)計出適用于一般企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控；TCP/IP ；視頻編碼；流媒體；

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）32-0077-02

1 概 述

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種可以提供聲音，錄像以及報警信號，并能實現(xiàn)遠程傳輸?shù)募按鎯Φ陌踩雷o系統(tǒng)。

在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)中，建設(shè)者將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合，及時掌握企業(yè)交易的全部過程，并將記錄的信息發(fā)送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心根據(jù)發(fā)回的數(shù)據(jù)作出合理的判斷，從而預(yù)測未來的發(fā)展趨勢，進一步制定詳細的操作方案，從而提高了企業(yè)的運作效率。另外，視頻監(jiān)控系統(tǒng)還可以監(jiān)控突發(fā)事件，并及時將有效信息傳送到監(jiān)控中心或辦公室進行實時調(diào)度，使得決策者能夠及時對企業(yè)運行方案作出調(diào)整，從而降低了企業(yè)的損失及風險。

自監(jiān)控技術(shù)誕生以來，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展共經(jīng)歷了三個階段。①模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)，時間為二十世紀九十年代初期；②二十世紀九十年代中后期的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)；③二十一世紀以來的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。隨著時間的推移，視頻監(jiān)控系統(tǒng)越來越完善，功能越來越齊全。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)現(xiàn)已發(fā)展成視頻監(jiān)控的主流。因此，鑒于網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)帶來的巨大意義和實用價值，本文主要設(shè)計了一種網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案，從而實現(xiàn)對企業(yè)的監(jiān)控業(yè)務(wù)。

2 系統(tǒng)采用技術(shù)

一般地，如今所流行的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)大都采用TCP/IP協(xié)議。有了協(xié)議分配的地址，然后接入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)接入方式有多種，例如：WLAN，3G。待系統(tǒng)已跟網(wǎng)絡(luò)連接好后，對采集到的視頻流進行編碼，然后發(fā)送至各個客戶端，最后客戶在PC機上進行瀏覽和控制。這期間，對視頻編碼采用的技術(shù)是視頻編碼技術(shù)，傳送視頻流的應(yīng)用技術(shù)是流媒體技術(shù)。接下來，本文簡單介紹建立網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)過程中采用的技術(shù)。

①TCP/IP傳輸協(xié)議。該傳輸協(xié)議定義了多種電子設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)并傳輸數(shù)據(jù)的標準。若監(jiān)控設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)中，則被分配一個IP地址，這個地址是唯一的，接收數(shù)據(jù)的一方通過該地址獲得想要的數(shù)據(jù)。另外，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過TCP/IP地址傳輸視頻信息，不但能實現(xiàn)短距離內(nèi)的信息傳輸，而且能夠?qū)崿F(xiàn)跨區(qū)域的遠傳組網(wǎng)。

②視頻編碼技術(shù)。本文設(shè)計的系統(tǒng)采用國際上通用的 H.264壓縮編碼標準。H.264碼率低，能夠?qū)⒃幸曨l壓縮比例達到理想要求。另外，該壓縮編碼標準還具有網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強等優(yōu)點，適合被采用。

③流媒體技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)中傳輸視頻不同于現(xiàn)實生活中。國際上一般采用流式傳輸方式進行視頻傳輸，這就是所謂的流媒體技術(shù)。采用這種技術(shù)能有效地減少存儲空間，類似于微機中的虛擬存儲技術(shù)。另外，流媒體技術(shù)采用一對多的分發(fā)機制，能夠?qū)崿F(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)的并行處理 。

3 系統(tǒng)方案設(shè)計

對于網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計，主要包括網(wǎng)絡(luò)層次、設(shè)備選用、系統(tǒng)構(gòu)架這三個環(huán)節(jié)的設(shè)計。

3.1 網(wǎng)絡(luò)層次

系統(tǒng)接入網(wǎng)絡(luò)時采用分層結(jié)構(gòu)，主要包括三層：接入層、匯聚層和核心層。下面本文將對這三層進行詳細說明。

①接入層。此層一般在企業(yè)的控制室。里面包括大量的交換機。這些交換機密度極高。能夠準確快速的接入前端設(shè)備。

②匯聚層。此層一般被布置在各分廠的監(jiān)控機房。其具有較高的接入能力，并且?guī)掗L，負責匯聚流量和鏈路。

③核心層。此層位于總監(jiān)控中心。主要用于交換數(shù)據(jù)。由于這些數(shù)據(jù)具有高速性，所以此層一般配置光端口。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3.2 設(shè)備選用

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備包括視頻采集設(shè)備、視頻服務(wù)平臺、用戶客戶端和視頻顯示設(shè)備等。

視頻采集設(shè)備用于采集前端的視頻信號和輸出報警信號，并連接到位于接入層的交換機上。然后對視頻流進行編碼，待編碼完畢后將其傳送到視頻服務(wù)平臺。

視頻服務(wù)平臺主要由管理服務(wù)器、流媒體服務(wù)器和存儲服務(wù)器組成。他們在匯聚層進行組網(wǎng)，從而組件成視頻服務(wù)平臺。視頻服務(wù)平臺將采集到的視頻流信息進行存儲和管理，然后發(fā)送到各個用戶客戶端。

用戶客戶端主要任務(wù)是對傳輸來的視頻流進行解碼。解碼方式有兩種，即為硬件解碼和軟件解碼。硬件解碼所采用的主要工具是電視墻服務(wù)器。而軟件解碼不同，其主要請求視頻服務(wù)平臺，然后將收集的視頻流進行解碼。這其中，功能的實現(xiàn)主要通過客戶端PC機。

視頻顯示設(shè)備主要是將解碼后的視頻進行圖像顯示出來。

3.3 系統(tǒng)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由集中式和分布式兩種形式。本文設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要采用分布式系統(tǒng)架構(gòu)。我們首先定義，系統(tǒng)代理點由管理服務(wù)器，存儲服務(wù)器和流媒體服務(wù)器組成。相比于集中式系統(tǒng)架構(gòu)，分布式系統(tǒng)架構(gòu)主要優(yōu)點是在匯聚層增加了代理點。這些代理點與中心平臺有著一樣的功能，只不過所能處理的視頻信息量不如中心平臺大。為了提高運行效率，中心平臺將所收集到的視頻流分成若干份，然后分別傳輸給各代理點。這些代理店根據(jù)就近原則，選取能處理的視頻流。因此，我們不難看出，這些代理店之間是獨立的，互不影響的。這不僅降低了耗材，而且提高了效率，同時減輕了中心平臺壓力，使得系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。客戶端獲取視頻流過程示意圖，如圖2所示。

4 結(jié) 語

本文設(shè)計了適合一般企業(yè)需求的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其中所采用的技術(shù)包括TCP/IP 協(xié)議，視頻編解碼技術(shù)和流媒體技術(shù)等。本文從三個方面入手，即網(wǎng)絡(luò)層次、設(shè)備選用、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，詳細介紹了設(shè)計方案。該方案具有較高的穩(wěn)定性，同時還具有網(wǎng)絡(luò)性等特點。不但克服了并發(fā)視頻流，遠程采集傳輸?shù)燃夹g(shù)難題，而且較為實用的為企業(yè)創(chuàng)建監(jiān)控系統(tǒng)提供了理論方案和指導意見。

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