基于C++綜合安防系統(tǒng)解碼上墻服務(wù)器初步設(shè)計

嚴 明

（福州職業(yè)技術(shù)學院，福建福州，350108）

隨著綜合安防網(wǎng)絡(luò)管理平臺、網(wǎng)絡(luò)矩陣產(chǎn)品的全面上市，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控已經(jīng)進入了應(yīng)用實施階段。包括智慧城市、平安城市、智能交通、金融、軍隊等大型聯(lián)網(wǎng)型機構(gòu)，這類市場對圖像的質(zhì)量、錄像時長、設(shè)備可靠性要求均比較高，往往建有大型管理平臺，有級聯(lián)聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)，行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)融合等需求，這也是真正展開應(yīng)用的主要高端目標市場。需要為客戶提供具備差異化價值的產(chǎn)品，這樣不僅能充分滿足客戶的需求，同時也可以有效規(guī)避同質(zhì)化帶來的直觀性價格對比。

在綜合安防網(wǎng)絡(luò)管理平臺領(lǐng)域，從科達第一個喊出NVR的口號，到如今成為行業(yè)主流產(chǎn)品，通過普遍采用ONVIF、RTSP、H.264等一系列技術(shù)標準，已解決了多方面的開放性問題，充分保證了不同廠家NVR與IP攝像機以及管理平臺之間的互通性與兼容性。由于NVR產(chǎn)品更需要以軟件應(yīng)用創(chuàng)造產(chǎn)品的差異性，強化功能模塊整合度以突顯產(chǎn)品優(yōu)勢，這也將成為產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的方向。例如：蘇州科達推出的具有全新界面、高清設(shè)計、更開放的產(chǎn)品；星網(wǎng)銳捷結(jié)合客戶實際需求，推出的具有三維菜單、切片引擎、星云平臺等差異化的應(yīng)用功能；威乾數(shù)字推出的HVR產(chǎn)品等。

目前市場上的綜合安防管理平臺無法滿足現(xiàn)階段高校、銀行、三級醫(yī)院、大中型企業(yè)、政府機關(guān)和大型商業(yè)樓宇等需要通過平臺將錄像文件傳輸?shù)浇獯a服務(wù)器進行回放的需求，為了進一步滿足市場的需求，使產(chǎn)品更加完善，面向市場、滿足實際應(yīng)用和方案推廣的要求，在現(xiàn)有的綜合安防管理平臺增加電視墻解碼器回放功能服務(wù)模塊，完成電視墻解碼器錄像回放要求。

一、電視墻解碼服務(wù)器概要

作為綜合安防管理平臺中視頻存儲控制管理的關(guān)鍵設(shè)備電視墻解碼服務(wù)器，其主要功能是對前端網(wǎng)絡(luò)視頻信號的解碼輸出上電視墻，網(wǎng)絡(luò)信號包括高清網(wǎng)絡(luò)攝像機、NVR網(wǎng)絡(luò)錄像機、DVR硬 盤錄像機、DVS視頻編碼器等設(shè)備過來的網(wǎng)絡(luò)視頻信號。電視墻服務(wù)器是突破傳統(tǒng)MCU多分屏模式在顯示點數(shù)和清晰度上的各種局限性，為用戶徹底解決了多畫面同時顯示的問題，使用戶在低帶寬、多路視頻監(jiān)控中仍然可以觀看到高清晰度的多畫面的專業(yè)服務(wù)器。其主要特征：支持堆疊管理，虛擬矩陣系統(tǒng)可統(tǒng)一管理多臺NVR；可同時管理256路以上高清圖像顯示；單臺上墻服務(wù)器最大支持32路D1或8路HD視頻圖像顯示；滿足矩陣切換控制功能，支持網(wǎng)絡(luò)視頻信號的接入和切換輸出，支持鍵盤或網(wǎng)絡(luò)客戶端控制切換，支持標清、高清圖像的混合輸出；解碼、顯示分離；兼容性強，除了能夠?qū)Ω咔宓腍.265信號進行解碼外，還兼容H.261、H.263、H.264等；核心硬件設(shè)備，具備高性能的服務(wù)器母板和高性能的中央處理單元CPU，及為各個視頻子板提供高速的數(shù)據(jù)通道和穩(wěn)定的電源供給。電視墻解碼服務(wù)器定位在中心電視墻視頻存儲解碼上墻部分，同時還可以擴展強大的系統(tǒng)集成功能，如RFID信息聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)、崗哨勤務(wù)信息化聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)、執(zhí)法活動視頻聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)等。因此，探索和研究解碼上墻服務(wù)器的安防智能化、集成化，具有重要的意義。

二、電視墻解碼服務(wù)器功能

在綜合安防管理平臺現(xiàn)有架構(gòu)和功能基礎(chǔ)上，實現(xiàn)平臺控制電視墻解碼服務(wù)器回放功能，對綜合安防管理平臺側(cè)只要增加與解碼服務(wù)器回放控制服務(wù)模塊，該模式滿足目前市場面向的高校、銀行、三級醫(yī)院、大中型企業(yè)、政府機關(guān)和大型商業(yè)樓宇等局域網(wǎng)內(nèi)組網(wǎng)規(guī)模較大、要求綜合安防管理平臺實現(xiàn)解碼器回放的行業(yè)客戶。根據(jù)現(xiàn)有的綜合安防管理平臺，實現(xiàn)的主要功能有：

第一，通過綜合安防管理平臺RTSP協(xié)議，將綜合安防管理平臺的實時視頻監(jiān)控流發(fā)送到電視墻解碼器，實現(xiàn)實時預覽上墻功能。

第二，按照綜合安防管理平臺前端設(shè)備接入?yún)f(xié)議，將綜合安防管理平臺的歷史回放數(shù)據(jù)流發(fā)到電視墻解碼器，實現(xiàn)對應(yīng)歷史文件回放上墻功能。

第三，接受綜合安防管理平臺CS客戶端命令，進行文件回放或者實時預覽上墻。

第四，根據(jù)綜合安防管理平臺的WEB配置，實現(xiàn)實時預覽的上墻輪詢。

第五，接受矩陣鍵盤的命令，實時預覽及PTZ控制的功能 。

第六，報警聯(lián)動上墻功能。

三、電視墻解碼服務(wù)器技術(shù)可行性

一是硬件方面：運行在 WIN7服務(wù)器，Intel(R)Xeon(R)64bit CPU E31220@3.1Ghz 4GB 500GHD 2*1G Ethernet，該項目可以作為綜合安防管理平臺的一個擴展服務(wù)提供最終用戶使用。

二是軟件方面：運行在64bit Windows Server 2008R2 standard sp1系統(tǒng)上，采用Tomcat、JDK中間件，Mysql數(shù)據(jù)庫運行環(huán)境，VS2008 SP1 C++語言開發(fā)解碼器回放服務(wù)模塊，采用java語言在eclipse平臺客戶端機交互界面，安裝包采用NSIS_v246_20121116安裝打包工具開發(fā)實現(xiàn)。該設(shè)計具備良好的擴展性和通用性，方便后續(xù)下聯(lián)快速接入實現(xiàn)；解碼器回放服務(wù)模塊出現(xiàn)故障導致重啟，實現(xiàn)恢復到正常運行狀態(tài)。保障與已開發(fā)完成的解碼器控制器有相似之處，都是從監(jiān)控平臺的流媒體取流并進轉(zhuǎn)發(fā)，都是通過發(fā)送指令到設(shè)備管理服務(wù)器進行云鏡控制，不同之處在于解碼器控制器中的解碼器工作在被動模式下，而本項目的解碼器工作在主動模式下，因而采用與解碼控制器相同的技術(shù)應(yīng)當可以確保產(chǎn)品的質(zhì)量、進度、性能等各項指標達標。

四、電視墻解碼服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計

電視墻解碼服務(wù)器由上墻流媒體服務(wù)器和上墻管理服務(wù)器兩大部分組成。上墻流媒體服務(wù)器功能包括：被動模式下的輪詢，主動模式下的文件回放流、實時流、圖片流和即時回放。電視墻解碼服務(wù)器總體架構(gòu)如圖1所示。

上墻流媒體服務(wù)器可以與若干個點播服務(wù)器（VOD）構(gòu)建。上墻流媒體服務(wù)器主要架設(shè)以下服務(wù)器：設(shè)備管理服務(wù)器（DMS），用于增加平臺內(nèi)部協(xié)議接口，用于客戶端和解碼器回放服務(wù)模塊交互；矩陣鍵盤；CS客服端（包含圖片采集傳輸DLL），主要用于設(shè)置點播服務(wù)IP和端口，設(shè)置文件回放通道標識，發(fā)送文件查詢、慢放、快放、暫停等命令和圖片采集傳輸。而上墻流媒體服務(wù)器和上墻管理服務(wù)器均需要架設(shè)嵌入式解碼服務(wù)器。

圖1 電視墻解碼服務(wù)器總體框架圖

解碼器上墻服務(wù)總體模塊，由實時流服務(wù)模塊、圖片H264編碼模塊、文件回放流服務(wù)模塊、命令處理服務(wù)模塊、數(shù)據(jù)服務(wù)接口模塊和設(shè)備管理接口六部分組成。解碼器上墻服務(wù)模塊關(guān)系如圖2所示。

實時流與文件流媒體服務(wù)器包括以下三個模塊：1.實時流服務(wù)模塊（RTSP）提供流媒體或者級聯(lián)服務(wù)和嵌入式解碼器接口；2.圖片H264編碼模塊實現(xiàn)CS客服端接口；3.文件回放流服務(wù)模塊實現(xiàn)點播服務(wù)與嵌入式解碼器接口。

上墻中心管理服務(wù)器也包括以下三個模塊：1.命令處理服務(wù)模塊提供CS客服端和矩陣鍵盤接口；2.數(shù)據(jù)服務(wù)接口模塊提供實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的查詢、訪問、編輯和備份恢復接口；3.設(shè)備管理接口提供設(shè)備管理服務(wù)器接口。

圖2 解碼器上墻服務(wù)模塊關(guān)系圖

五、電視墻解碼服務(wù)器業(yè)務(wù)流程設(shè)計

對于綜合安防管理平臺系統(tǒng)的級聯(lián)網(wǎng)關(guān)與CS及下級級聯(lián)之間采用可靠的TCP傳輸，通訊協(xié)議采用原綜合安防管理平臺的內(nèi)部XML格式便于程序的抓包觀察和協(xié)議的擴展。

（一）解碼器離線在線監(jiān)測

1.上墻管理服務(wù)器啟動，讀入被管理的解碼器信息、輪詢配置信息；

2.收到上墻流媒體服務(wù)器上線通知，進行流媒體服務(wù)器注冊；

3.收到解碼器被動模式下的上線通知，進行解碼器注冊；

4.對于手動添加的解碼器，根據(jù)解碼器的歸屬配置來設(shè)置為被動模式下連接到某臺上墻流媒體服務(wù)器；

5.綜合考慮主動模式下登錄狀態(tài)和被動模式下的離線在線通知來判斷離線在線。

（二）實時流上墻

電視墻解碼服務(wù)器在被動解碼下不能即時回放，但是可以利用設(shè)備進行回放，因此需要即時回放功能，則按照主動模式下進行，需要實現(xiàn)一個 RTSP流媒體分發(fā)服務(wù)器，否則實時預覽按照被動解碼模式實現(xiàn)。實時流上墻業(yè)務(wù)交互如圖3所示。

圖3 實時流上墻業(yè)務(wù)交互圖

（三）文件回放流上墻

1.電視墻解碼器的文件查詢時間間隔一般設(shè)置為 1天內(nèi)；

2.電視墻解碼器目前的最大通道號為 255，因此可以同時選擇平臺上的255個通道進行文件回放。

文件回放流上墻業(yè)務(wù)交互如圖4所示。

圖4 文件回放流上墻業(yè)務(wù)交互圖

（四）報警上墻聯(lián)動

報警上墻聯(lián)動序列如圖5所示。

圖5 報警上墻聯(lián)動序列圖

（五）圖片上墻

圖片上墻交互如圖6所示。

圖6 圖片上墻交互圖

（六）CS客戶端的設(shè)計

1.顯示當前解碼器的狀態(tài)（文件回放、實時預覽）；

2.僅對有鍵盤編號的點位進行回放上墻操作；

3.可以設(shè)置解碼器為單通道回放或4通道回放；

4.可以設(shè)置每個回放窗口對應(yīng)的平臺點位；5.對單通道或 4通道同時進行快進、慢放、暫停等回放控制。

為了滿足市場的需求，與綜合安防平臺集成獨立，保持與NVR設(shè)備一致的接口協(xié)議，在現(xiàn)有的綜合安防管理平臺增加解碼器回放功能服務(wù)模塊，服務(wù)器出現(xiàn)故障導致重啟，實現(xiàn)恢復到故障前的狀態(tài)；實現(xiàn)24小時 × 7周不間斷地穩(wěn)定運行。本設(shè)計從實際功能需求出發(fā)，通過電視墻解碼服務(wù)器技術(shù)可行性分析，在電視墻解碼服務(wù)器架構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上詳細設(shè)計了電視墻解碼服務(wù)器業(yè)務(wù)流程。本設(shè)計方便平臺的維護和擴展，方便后續(xù)的新業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的快速接入維護管理。當然，由于解碼器工作在主動模式下進行文件回放和實時流預覽，以及定時上傳圖片進行H265編碼等，之前均未曾有類似的嘗試，在實現(xiàn)過程中的時間把握以及產(chǎn)品性能上可能存在不確定性。