基于IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)探析

吳 迪

（山信軟件股份有限公司萊蕪自動(dòng)化分公司，山東 濟(jì)南 271104）

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代化設(shè)施的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致各企業(yè)的信息化形成速度不斷加快，因此，在發(fā)展過(guò)程中，數(shù)字遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，有助于推動(dòng)企業(yè)發(fā)展，使企業(yè)信息化建設(shè)信息獲取更加快速。IP網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，是數(shù)字音頻的獲取，更具直觀性，儲(chǔ)存范圍也更加廣泛，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)可視化，使整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程更具安全性。

數(shù)字視頻、音頻具有直觀性，易于存儲(chǔ)、檢索和共享的特點(diǎn)，是企業(yè)可視信息管理系統(tǒng)的重要組成部分。冶金企業(yè)可視管理信息系統(tǒng)，是基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的有關(guān)企業(yè)安防、生產(chǎn)管理、物流管理、過(guò)程監(jiān)控的音視頻數(shù)據(jù)的管理系統(tǒng)，它使用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，基于最為廣泛使用的TCP／IP協(xié)議，采用嵌人式的”網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器”和Mpe94編碼方式，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控點(diǎn)前端、監(jiān)控中心、監(jiān)控工作站的數(shù)字化處理，是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的然趨勢(shì)。

1 應(yīng)用系統(tǒng)背景

根據(jù)冶金企業(yè)信息化建設(shè)的特點(diǎn)和應(yīng)用需求，數(shù)字遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要應(yīng)完成以下功能。

安全保衛(wèi)?？梢栽谝苯鹌髽I(yè)廠區(qū)門口、廠房、辦公樓、周界圍墻、倉(cāng)庫(kù)等目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)全天候視頻監(jiān)控，且具備報(bào)警聯(lián)動(dòng)錄像功能，保證生產(chǎn)的安全進(jìn)行。幫助企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)生產(chǎn)管理。冶金企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)在辦公室利用數(shù)字遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以隨時(shí)了解各主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)狀況，處理突發(fā)事件，與現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行雙向音視頻交流。外出時(shí)，可利用Inter—net登陸公司Intranet進(jìn)入數(shù)字遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，隨時(shí)掌握企業(yè)生產(chǎn)情況。

物流管理。通過(guò)數(shù)字遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以及時(shí)了解進(jìn)出廠物流及內(nèi)部物資調(diào)撥情況，從而合理分配廠內(nèi)物流流動(dòng)，避免堵車的發(fā)生，節(jié)省車皮的鐵路停時(shí)費(fèi)用。

防作弊管理。對(duì)進(jìn)出廠的汽車衡、軌道衡的計(jì)量過(guò)程實(shí)施全過(guò)程監(jiān)控，包括物資取樣、制樣和檢驗(yàn)，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)錄像功能，杜絕進(jìn)出廠物資作弊行為的發(fā)生。

2 IP網(wǎng)絡(luò)的原理與應(yīng)用

IP就是為網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行相互連接而設(shè)計(jì)的協(xié)議。在因特網(wǎng)中，它可以使所有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互通信。任何冶金企業(yè)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在只要遵守IP協(xié)議后就能夠達(dá)到互通。IP協(xié)議實(shí)際上是由軟件程序組成的協(xié)議軟件，能互通的主要原因是因?yàn)樗鼈兯鶄魉蛿?shù)據(jù)的基本單元“幀”的格式不同。它把各個(gè)生產(chǎn)資料不同的“幀”統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成“IP數(shù)據(jù)報(bào)”的固定格式，使所有各種計(jì)算機(jī)都能在因特網(wǎng)上通過(guò)IP達(dá)到統(tǒng)一的目的，具備“開放性”。如何使IP數(shù)據(jù)報(bào)的安全性得到保障。數(shù)據(jù)報(bào)的傳輸形式可以比喻成“不把雞蛋裝在一個(gè)籃子”，由傳統(tǒng)的直接連接換成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的IP數(shù)據(jù)報(bào)，各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)通過(guò)不同路徑傳輸，再在到達(dá)目的地后重新組合還原數(shù)據(jù)，從而使網(wǎng)絡(luò)信息傳遞得到安全保障。在這樣統(tǒng)一的ip數(shù)據(jù)報(bào)的環(huán)境下，各類網(wǎng)絡(luò)都可以有效的互通交流信息內(nèi)容，不用特地轉(zhuǎn)換格式和人工操作。

3 冶金企業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用意義

監(jiān)控系統(tǒng)在21世紀(jì)以來(lái)越來(lái)越多應(yīng)用在合類行業(yè)當(dāng)中，作為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配置。機(jī)場(chǎng)、車站等人流量大，突發(fā)狀況多的交通站就是監(jiān)控的最佳舞臺(tái)。近些年交通運(yùn)輸站新建或改造類的項(xiàng)目，大都要引進(jìn)監(jiān)控系統(tǒng)以便于管制管控。監(jiān)控的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，增加了它的應(yīng)用方式，配合著復(fù)雜的生產(chǎn)作業(yè)。產(chǎn)生了類似停車場(chǎng)計(jì)時(shí)查車監(jiān)控，單元樓門禁監(jiān)控系統(tǒng)等等。監(jiān)控系統(tǒng)是組合搭建的系統(tǒng)，分為設(shè)備單元，通訊單元和控制單元，具有開關(guān)，信息讀取等功能。隨著科技的進(jìn)步，監(jiān)控系統(tǒng)的功能與應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。比如之前很火的人臉識(shí)別判斷買房的新聞，就是通過(guò)人臉面部識(shí)別，來(lái)區(qū)分客戶是中介介紹還是自然到訪，方便售樓處判斷客戶信息和商談價(jià)格，最后謀取利潤(rùn)。也有很多人家中安裝監(jiān)控系統(tǒng)，可以有效的避免誤會(huì)和查看家中情況。

4 視頻監(jiān)控系統(tǒng)選擇

4.1 視頻監(jiān)控

數(shù)字遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成，需要較強(qiáng)的前端視頻解碼器及先進(jìn)的攝像機(jī)等設(shè)備，在進(jìn)行視頻監(jiān)控前端設(shè)備的選擇上，需選擇功能較多的視頻監(jiān)控設(shè)備。首先，視頻編解碼器是構(gòu)成數(shù)字遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，因此，在視頻編輯碼器的選擇上，需要選擇信號(hào)模擬功能較強(qiáng)的設(shè)備，在進(jìn)行選擇時(shí)，由于其具有數(shù)字采集，影像壓縮等功能，工作人員在進(jìn)行選擇時(shí)，需選擇支持1～9信號(hào)的獨(dú)立硬件壓縮設(shè)備，保證聲音與畫面穩(wěn)定。其次，在進(jìn)行視頻監(jiān)控設(shè)備選擇時(shí)，必須要保證工作人員可通過(guò)監(jiān)控中心同時(shí)進(jìn)行大規(guī)模監(jiān)控，因此需要進(jìn)行視頻設(shè)備嵌入式裝備，在保證視頻監(jiān)控設(shè)備穩(wěn)定使用的同時(shí)，使整體模擬監(jiān)控系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，保證可在運(yùn)行過(guò)程中無(wú)障礙。最后，在進(jìn)行視頻監(jiān)控前端設(shè)備的選擇時(shí)，需要通過(guò)路由器接入視頻管理區(qū)域網(wǎng)，進(jìn)行壓縮或傳輸，保證數(shù)字遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)正常使用，通過(guò)更新監(jiān)控設(shè)備，形成與普通視頻監(jiān)控設(shè)備差別較大的新型IP數(shù)字遠(yuǎn)程監(jiān)控。

4.2 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

視頻監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的選擇設(shè)計(jì)，相較于傳統(tǒng)視頻監(jiān)控設(shè)備而言，具有安全性與穩(wěn)定性的數(shù)字遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。在進(jìn)行數(shù)字遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，選擇TCP/IP協(xié)議，通過(guò)以多種網(wǎng)絡(luò)傳輸方式，運(yùn)行在各企業(yè)建設(shè)區(qū)域網(wǎng)內(nèi)，從而使冶金企業(yè)可以更加有效地對(duì)生產(chǎn)、運(yùn)輸、安保等進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)面臨突發(fā)問題時(shí)，可通過(guò)該系統(tǒng)進(jìn)行雙向?qū)υ挘箚栴}解決速度加快。相較于普通視頻監(jiān)控設(shè)備安全系數(shù)較低的問題，使用TCP/IP協(xié)議，可以有效增強(qiáng)數(shù)據(jù)運(yùn)行的可靠性，提高圖像運(yùn)輸質(zhì)量。

4.3 監(jiān)控軟件

視頻監(jiān)控軟件通常采用C/S四層結(jié)構(gòu)作為主要信息收集形式，包括應(yīng)用層，傳輸層，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)層和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層，通過(guò)配合信息儲(chǔ)備數(shù)據(jù)庫(kù)，將視頻以數(shù)字形式保留進(jìn)硬盤等儲(chǔ)存設(shè)備，利用視頻監(jiān)控軟件的各項(xiàng)功能，控制監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生狀況，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)圖像處理、錄像回放、控制信號(hào)管理等多個(gè)方面進(jìn)行監(jiān)控設(shè)備管理，使用該項(xiàng)監(jiān)控軟件，可以有效控制現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)，工作人員可通過(guò)逐幀查看進(jìn)行圖像分析，還可通過(guò)異地處理，查看生產(chǎn)安保等問題，進(jìn)行監(jiān)控環(huán)境調(diào)控，增強(qiáng)監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)回流準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。選擇該項(xiàng)監(jiān)控軟件，有利于數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)形成，增加視頻查看距離，使整個(gè)冶金企業(yè)管理更具科學(xué)性，推動(dòng)IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)快速應(yīng)用[1]。

5 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)要求

5.1 性能要求

由于遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)在使用過(guò)程中，需要儲(chǔ)存大量視頻圖像數(shù)據(jù)，及時(shí)為工作人員調(diào)取特定場(chǎng)景監(jiān)控提供幫助，因此需要具有較高性能。首先，需要具有高速采樣圖像分析算法，數(shù)字化遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備，可以快速反應(yīng)工作人員所給予指令，對(duì)監(jiān)控區(qū)域變化進(jìn)行問題反饋，在進(jìn)行信息數(shù)據(jù)收集時(shí)，通過(guò)攝像頭，將圖像逐幀采集反饋到IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存庫(kù)中，并提供每一幅圖像數(shù)據(jù)收集時(shí)間地點(diǎn)，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)儲(chǔ)備更加充足。在進(jìn)行圖樣采集過(guò)程中，還需注意信號(hào)去噪，增強(qiáng)畫面質(zhì)量，使圖像更能真實(shí)反饋存在的差別，工作人員通過(guò)對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置，增加數(shù)據(jù)采集的真實(shí)性。其次，需要進(jìn)行圖像壓縮，也就是在圖像采集過(guò)程中，在保證圖像壓縮質(zhì)量的同時(shí)，最快速度的進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算，通常情況下，圖像幀壓縮需要采用JPEG圖像壓縮編碼法，在縮小圖像壓縮體積的同時(shí)，使壓縮圖像快速形成，并且信噪比增加。最后，為增加遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)性能要求，需要注意視頻傳輸時(shí)間，由于在視頻傳輸期間，區(qū)域網(wǎng)可能存在不穩(wěn)定現(xiàn)象，會(huì)造成壓縮包丟失情況，因此，為減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸安全性，音頻信號(hào)通常采用TCP協(xié)議，它區(qū)別于傳統(tǒng)udp協(xié)議傳輸，TCP，協(xié)議安全性較高，對(duì)于音頻視頻數(shù)據(jù)包進(jìn)行封存，可以有效保證數(shù)據(jù)包安全傳送，從而避免壓縮包丟失情況的發(fā)生。數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)設(shè)備性能要求較高，為保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，需及時(shí)提高其性能設(shè)備，增加其網(wǎng)絡(luò)運(yùn)輸安全性，保證遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多角度應(yīng)用[2]。

5.2 功能要求

數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求較高，因此，在功能設(shè)計(jì)時(shí)，需要多方面進(jìn)行研究設(shè)計(jì)，保證遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能運(yùn)行符合要求。首先，需要對(duì)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)采集視頻功能進(jìn)行設(shè)置，需采用板塊是傳輸方式，在IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行運(yùn)行，可采用WINDOWS API實(shí)現(xiàn)板塊數(shù)據(jù)傳輸，在提高視頻采集速度同時(shí)，為遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其他功能設(shè)置運(yùn)行時(shí)間。在數(shù)據(jù)板塊性采集時(shí)，可進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)處理，工作人員通過(guò)設(shè)置，使監(jiān)控設(shè)備自行減少圖片冗雜，降低重復(fù)板塊，實(shí)現(xiàn)小區(qū)域壓縮，從而完成數(shù)據(jù)采集目的。其次，視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有壓縮圖片數(shù)據(jù)保存功能需求，數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控在采集數(shù)據(jù)結(jié)束后，通過(guò)JPEG進(jìn)行壓縮，并進(jìn)行簡(jiǎn)單處理，但在壓縮結(jié)束后，需要進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)保存，但由于數(shù)據(jù)壓縮出現(xiàn)變化，導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行同意文檔存儲(chǔ)，需要更新存儲(chǔ)文件，為工作人員后期查找提供便利，通常情況下，在進(jìn)行保存時(shí)，采取8×8小版塊進(jìn)行保存范圍梳理，并且明確信息采集時(shí)間，以達(dá)到壓縮率保存要求。最后，視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有視頻播放與傳輸功能需求，因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)備過(guò)程中，完成壓縮保存并不意味著數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)工作完成，還需進(jìn)行播放查看，保證工作人員在壓縮結(jié)束后可進(jìn)行視頻回看，通過(guò)設(shè)置視頻播放起止時(shí)間以及圖像數(shù)據(jù)反饋，使視頻監(jiān)控查看更具便利性。在視頻查看結(jié)束后，由于需要進(jìn)行遠(yuǎn)程管理，因此需要在視頻采集結(jié)束后通過(guò)處理，經(jīng)過(guò)TCP/IP傳輸?shù)絽^(qū)域網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，保證工作人員可以進(jìn)行遠(yuǎn)程查看，并進(jìn)行視頻交流。

5.3 技術(shù)要求

數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)視頻信號(hào)要求較高，需要涉及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等多個(gè)方面，在進(jìn)行視頻圖像采集后，還需進(jìn)行圖像壓縮與處理，并根據(jù)管理人員要求進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)傳輸，此方面涉及到圖像處理技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，由于多項(xiàng)技術(shù)的運(yùn)用，要求數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有較高的時(shí)間控制能力，使整個(gè)數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行效率更加迅速，并有效提升數(shù)字化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行可靠性[3]。

6 冶金工業(yè)中視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用

在冶金工業(yè)管理過(guò)程中，使用工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，添加對(duì)冶金工業(yè)設(shè)備制造過(guò)程的監(jiān)控，可以及時(shí)調(diào)整機(jī)械運(yùn)動(dòng)位置，保證冶金工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、壓力、電流等，增強(qiáng)工作人員對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的掌控。進(jìn)行數(shù)字遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)安裝建設(shè)，可以保證在機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，實(shí)行監(jiān)測(cè)，依據(jù)機(jī)床發(fā)送信號(hào)，對(duì)工作人員進(jìn)行警告，從而使生產(chǎn)過(guò)程更加完整，可以有效降低勞動(dòng)力的浪費(fèi)，推動(dòng)冶金工業(yè)自動(dòng)化水平升級(jí)[4]。

7 結(jié)論

綜上所述，隨著數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，冶金企業(yè)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用范圍需要不斷擴(kuò)展，從網(wǎng)絡(luò)化，智能化多個(gè)角度研究，從而提高視頻監(jiān)控的穩(wěn)定性，通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化監(jiān)控設(shè)備技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)區(qū)域網(wǎng)資源整合，在降低視頻監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行成本的同時(shí)，增強(qiáng)其設(shè)計(jì)效果，為視頻監(jiān)控設(shè)備發(fā)展，提供更為廣泛的發(fā)展空間。