基于Web的嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王燕飛

摘要：本文首先對(duì)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要概述，其次從系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、Web端軟件設(shè)計(jì)三個(gè)方面，對(duì)嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并以此為依據(jù)，最后對(duì)Web 技術(shù)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探討。希望通過(guò)本文的闡述，可以給相關(guān)領(lǐng)域提供一些參考。

關(guān)鍵詞：Web；嵌入式系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)視頻；監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）02-0240-02

The Embedded Network Monitoring System Based on Web Design and Implementation

WANG Yan-fei

（Fushun Vochtional Technology Institute， Fushun 113000， China）

Abstract： This paper first gives a brief overview of the network monitoring system， then the system hardware design， system software design， Web software design three aspects， the design of embedded network monitoring system is analyzed， and on this basis， finally the realization of the Web technology of embedded network video monitoring system are discussed. Hope that through the elaboration of this article， you can provide some reference to the relevant areas..

Key words： Web； Embedded system； The network video； The monitoring system

隨著科技的快速發(fā)展，現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)也得到了穩(wěn)定的發(fā)展，并且在各個(gè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，在這種環(huán)境的影響下，通過(guò)采用網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，可以有效地減少企業(yè)的生產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)效率，進(jìn)而給產(chǎn)品安全的提升奠定扎實(shí)的契機(jī)。此外，隨著各個(gè)產(chǎn)業(yè)的規(guī)模不斷加大，設(shè)備的分散情況日益加重，通過(guò)視頻監(jiān)控技術(shù)，可以對(duì)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，因而得到了廣大企業(yè)的認(rèn)可和接受，將視頻監(jiān)控技術(shù)和物理通信技術(shù)進(jìn)行融合，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控的作用。然而，由于原始的視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)一般都是使用極為普通的雙絞線，或者是采用同軸電纜來(lái)達(dá)到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的傳送和監(jiān)控，如果要下載一些容量比較大的數(shù)據(jù)或者視頻影像，就會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)堵塞，進(jìn)而給網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的后續(xù)維護(hù)工作增加難度，同時(shí)還無(wú)法試點(diǎn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)更新。因此，可以根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特征，對(duì)Web的嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行全面的探索，進(jìn)而研究出一個(gè)可靠、穩(wěn)定的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)最主要的功能是現(xiàn)場(chǎng)瀏覽，通過(guò)采取Web形式來(lái)將多種網(wǎng)絡(luò)類型進(jìn)行涵蓋，同時(shí)還能給用戶的應(yīng)用提供便利的條件。在對(duì)Web的嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，主要是利用三種軟件來(lái)構(gòu)建一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，第一個(gè)是嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)硬件；第二個(gè)是嵌入式軟件；第三個(gè)是遠(yuǎn)程管理軟件。該系統(tǒng)主要是由兩部分高度集中構(gòu)建而成，第一部分是視頻處理部分；第二部分是Web服務(wù)器部分。監(jiān)控系統(tǒng)主要是安置在嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像裝置中，并利用攝像探頭來(lái)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)視頻數(shù)據(jù)的獲取，當(dāng)獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)信息之后，可以利用視頻編碼設(shè)備，來(lái)把模擬視頻數(shù)字化轉(zhuǎn)變成MPEG -4視頻數(shù)據(jù)，并利用流媒體服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)流媒體格式的轉(zhuǎn)換，同時(shí)應(yīng)用以太網(wǎng)接口來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，當(dāng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接收到數(shù)據(jù)之后，直接利用瀏覽器來(lái)實(shí)現(xiàn)影像的播放，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件總體框架圖見圖1：

圖1 系統(tǒng)硬件總體框架圖

通過(guò)圖1可以清楚的得知，該系統(tǒng)硬件部分主要由十部分組成，其中包括處理設(shè)備、視頻收集部分、攝像部分、硬盤部分、USB部分、單片機(jī)部分、報(bào)警部分以及各種接口等。

該系統(tǒng)中的處理部分主要應(yīng)用是GM型號(hào)的處理設(shè)備，它的主要功能就是對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)作和視頻傳送進(jìn)行編解碼。GM型號(hào)的處理設(shè)備作為一種具備高度集成的編解碼設(shè)備，它可以實(shí)現(xiàn)H.264，MPEG-4的解碼。在該系統(tǒng)中應(yīng)用GM型號(hào)處理設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)高清影像的傳送，同時(shí)還能達(dá)到解碼的目的，將原始的分辨率降低到25幀左右，這樣不僅可以有效地減少了頻寬，同時(shí)還能節(jié)省了大量的保存時(shí)間。

應(yīng)用TW型號(hào)芯片的主要作用就是實(shí)現(xiàn)前端視頻的收集。它可以借助TNC接口來(lái)實(shí)現(xiàn)與攝像接頭的銜接，進(jìn)而達(dá)到視頻信息的收集目的。在收集完信息之后，利用BT型號(hào)的接口來(lái)把搜集到的信息傳輸?shù)紾M型號(hào)的接口中，并借助VGA型號(hào)接口來(lái)將視頻信息傳送到顯示設(shè)備中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控畫面的播放。

I2S接口的主要工作就是實(shí)現(xiàn)視頻信息的傳入和傳出，給遠(yuǎn)程用戶和管理工作人員的交流提供條件。RS型號(hào)接口和云臺(tái)設(shè)備進(jìn)行銜接，進(jìn)而達(dá)到云臺(tái)和GM型號(hào)接口的通信，并利用云臺(tái)設(shè)置來(lái)對(duì)攝像設(shè)備運(yùn)行情況的控制。

1.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)軟件部分主要由五部分組成，其中包括驅(qū)動(dòng)部分、系統(tǒng)部分、組織部分、接口部分以及應(yīng)用部分。

驅(qū)動(dòng)部分的主要作用就是對(duì)處理設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序和處理設(shè)備的通信。

系統(tǒng)部分的主要作用就是保證該系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，具備良好的網(wǎng)絡(luò)支持，同時(shí)還能保證源碼的公開性，因而給研發(fā)提供便利條件，減少研發(fā)成本的投入。

組織部分作為整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)。該監(jiān)控系統(tǒng)的所有功能都在這個(gè)模板中進(jìn)行展現(xiàn)，因此該部分主要具備管理、控制、協(xié)商、保存等功能。

Framework作為接口部分的框架層，它的主要功能就是實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序和其他功能模版的銜接工作，進(jìn)而達(dá)到應(yīng)用程序和系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的監(jiān)管和發(fā)布。它的主要作用就是對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)功能模版之間的聯(lián)系進(jìn)行梳理和調(diào)配。進(jìn)行這樣設(shè)計(jì)的主要優(yōu)勢(shì)就是可以有效地對(duì)功能模版產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)接口格式進(jìn)行消除，進(jìn)而保證調(diào)用格式的一致性。

應(yīng)用部分的主要作用就是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程應(yīng)用程序利用RPC來(lái)進(jìn)行函數(shù)的調(diào)用。RPC主要是由兩部分組成，一部分是Server，另一部分是Client。

1.3 Web端軟件設(shè)計(jì)

1）ActiveX控件原理

ActiveX作為一種可以讓軟件設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)交互的一種新型技術(shù)集。它的主要作用就是能夠應(yīng)用在各種類型的容器中。如果是用戶第一次進(jìn)行頁(yè)面的訪問(wèn)，只要下載該控制軟件，并進(jìn)行本地注冊(cè)，進(jìn)而可以進(jìn)行應(yīng)用。

因?yàn)锳ctiveX控件自身具備一定的獨(dú)立性和靈敏性，因而用戶主要在遠(yuǎn)程系統(tǒng)服務(wù)模版中的用戶程序以及視頻監(jiān)控程序中安裝ActiveX控件，并構(gòu)建成一個(gè)Web網(wǎng)頁(yè)的監(jiān)控控件。遠(yuǎn)程用戶用IE瀏覽器訪問(wèn)網(wǎng)頁(yè)便可自動(dòng)下載并注冊(cè)到客戶端的操作系統(tǒng)中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2）嵌入式Web服務(wù)器的選擇

嵌入式Web服務(wù)器和其他Web服務(wù)器進(jìn)行對(duì)比，在功能上幾乎相同，它們都是在接收到用戶的申請(qǐng)后，對(duì)申請(qǐng)進(jìn)行分析，之后將分析結(jié)果直接反饋該用戶端。通常情況下，Web服務(wù)器與用戶瀏覽器兩者之間使用HTTP的方式進(jìn)行通信。

當(dāng)前，我們常采用的嵌入式Web服務(wù)器主要有三種，第一種是Thttpd嵌入式Web服務(wù)器；第二種是Boa嵌入式Web服務(wù)器；第三種是GoAhead嵌入式Web服務(wù)器。在這三種服務(wù)器中，功能最簡(jiǎn)便的就是Thttpd嵌入式Web服務(wù)器。而Boa嵌入式Web服務(wù)器具備開源代碼，并且性能比較好，但是它只能完成單項(xiàng)任務(wù)，按照順序來(lái)進(jìn)行用戶申請(qǐng)的處理，因而在處理時(shí)需要消耗大量的時(shí)間成本。GoAhead嵌入式Web服務(wù)器支持CGI，同時(shí)在運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中只消耗較少的內(nèi)存。

因?yàn)樵谶M(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控時(shí)，需要保證監(jiān)控具備較高的安全性和保密性，因此我們?cè)谶x擇嵌入式Web服務(wù)起時(shí)，通常會(huì)選擇GoAhead嵌入式Web服務(wù)器。

2 基于 Web 技術(shù)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

1）網(wǎng)絡(luò)攝像頭

在選擇網(wǎng)絡(luò)攝像裝置時(shí)，通常會(huì)選擇嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像裝置，由于這種裝置具備一定的獨(dú)立性，并且其內(nèi)部安裝了一個(gè)微型處理設(shè)備，因此其可以實(shí)現(xiàn)視頻的剪裁，保證通信和管理工作的統(tǒng)一性。另外，利用擇嵌入式網(wǎng)絡(luò)攝像裝置的剪裁功能，可以達(dá)到視頻信息的收集、整理、保存、和傳送等多方面的協(xié)調(diào)，這樣可以有效地減少視頻傳送的壓力，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2）傳輸層

傳輸層的主要功能就是實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳送。通常情況下，我們會(huì)選擇以太網(wǎng)當(dāng)作傳送的介質(zhì)，并采用環(huán)形拓?fù)淇蚣軄?lái)當(dāng)作傳輸層的物理框架，進(jìn)而保證信息傳送的牢靠性。

3）管理層

管理層是由兩部分組成，一部分是服務(wù)器，另一部分是顯示終端，服務(wù)器的主要功能就是對(duì)視頻監(jiān)控畫面進(jìn)行統(tǒng)一管理和協(xié)調(diào)。顯示終端的主要功能是對(duì)視頻監(jiān)控畫面進(jìn)行訪問(wèn)。

2.2 嵌入式視頻監(jiān)控程序的設(shè)計(jì)

1）劃分任務(wù)流程

任何工作都要事先做好規(guī)劃工作，并按照相關(guān)的流程來(lái)進(jìn)行，進(jìn)而保證各項(xiàng)工作的合理性和規(guī)范性。

2）按優(yōu)先級(jí)順序處理

根據(jù)預(yù)先定義的原則來(lái)開展各項(xiàng)任務(wù)，如果任務(wù)進(jìn)程存在不統(tǒng)一時(shí)，應(yīng)參照優(yōu)先級(jí)方式來(lái)開展，針對(duì)同進(jìn)度的任務(wù)，可以根據(jù)任務(wù)的執(zhí)行范疇來(lái)進(jìn)行斷嵌套處理，進(jìn)而可以多項(xiàng)任務(wù)的共同處理。

3 結(jié)束語(yǔ)

本篇文章主要對(duì)監(jiān)控中面臨的問(wèn)題進(jìn)行綜合考慮，從系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)、Web端軟件設(shè)計(jì)三個(gè)方面，來(lái)實(shí)現(xiàn)基于Web的嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，這樣可以保證監(jiān)控過(guò)程的穩(wěn)定性，進(jìn)而給用戶提供更真實(shí)、更準(zhǔn)確的視頻數(shù)據(jù)。

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