S大學網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計摘要隨著高校的持續(xù)發(fā)展，校園面積也不斷擴大，校園安全保障越來越成為各高校發(fā)展中的重要課題，網(wǎng)絡視頻監(jiān)控也因其廣泛的應用而受到關注，功能強大、使用靈活等特點受到高校管理部門的高度重視。數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用越來越廣泛，充斥著各個領域，特別是目前網(wǎng)絡視頻技術發(fā)展迅猛，但數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)仍存在許多缺點。本文以S大學數(shù)字高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)為例，構(gòu)建了網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的整體架構(gòu)，從四個階段給出了具體的設計方案，分別對前端視頻進行了數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲和管理。具體分析了校園網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)應達到的功能和性能。在進行視頻數(shù)據(jù)傳輸時，提出了一種基于RTP/RTCP協(xié)議的時間戳同步控制方案，實現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)的同步。在監(jiān)視模式中，使用背景差分法檢測運動目標，變更為過去的監(jiān)視裝置不具有積極的警報功能而僅記錄影像數(shù)據(jù)。在存儲技術方面，本文對這三種存儲技術進行了深入的比較，IPSAN（IP存儲區(qū)域網(wǎng)絡）是根據(jù)具體情況和實例功能的需求選定的，從而使存儲網(wǎng)絡與應用網(wǎng)絡無縫連接可以提供更好的遠程數(shù)據(jù)恢復和災難發(fā)生特性。關鍵詞：網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)；IP智能監(jiān)控系統(tǒng)；數(shù)字高清；IPSAN目錄TOC\o"1-3"\h\u11384第一章網(wǎng)絡視頻監(jiān)控概述 第一章網(wǎng)絡視頻監(jiān)控概述安全問題，歷來是人類社會共同關心的重大問題，當前社會的安全保障，與視頻監(jiān)控密不可分，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以全天候?qū)崟r監(jiān)控案發(fā)現(xiàn)場情況，記錄案發(fā)全過程，在案發(fā)后員工可以通過監(jiān)控回放的方式采取相應的對策。在互聯(lián)網(wǎng)背景下的今天，計算機技術也在飛速發(fā)展，社會各生產(chǎn)企業(yè)管理已經(jīng)納入信息化管理模式，通過與互聯(lián)網(wǎng)相融合的技術，實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部各業(yè)務中心的管理，使企業(yè)的發(fā)展更加保障、更加高效等。監(jiān)控系統(tǒng)管理也需要利用網(wǎng)絡技術，以數(shù)字化方式實現(xiàn)，使監(jiān)控系統(tǒng)能夠達到快速重組、反應和探測的目的。本課題以網(wǎng)絡服務為基礎，描述了監(jiān)控系統(tǒng)的功能和體系結(jié)構(gòu)，并對網(wǎng)絡服務技術進行了深入的探索。監(jiān)控系統(tǒng)與控制、互聯(lián)網(wǎng)一體化、計算機及其他技術，是新一代的高科技產(chǎn)品，本實用新型具有穩(wěn)定性強、易用、性能強的優(yōu)點，因此適用于各行各業(yè)領域，對各領域的運營和生產(chǎn)進行監(jiān)管。監(jiān)控系統(tǒng)自1980年以來一直在研究，那時它只是一個集散系統(tǒng)，1990年出現(xiàn)了一個控制系統(tǒng)。在社會突飛猛進的今天，計算機技術發(fā)展迅速，在監(jiān)控系統(tǒng)的研究中，集中模式也很明顯。在過去的兩年里，它再次被納入電源集成、交換傳輸?shù)雀咝录夹g，使監(jiān)控系統(tǒng)達到了集中監(jiān)控的優(yōu)點，如遠程管理的目的、互聯(lián)網(wǎng)管理模式等。視頻監(jiān)控行業(yè)已經(jīng)融入人們的生活，占據(jù)了重要位置，與此相關的技術研究也得到了大力促進。在云平臺、物聯(lián)網(wǎng)的推動下，發(fā)現(xiàn)了類似大數(shù)據(jù)的技術，這使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了多元化，其應用領域也很廣泛。視頻監(jiān)控系統(tǒng)不斷發(fā)展，為人類生活提供極大便利。例如，在交通道路安全問題、高速公路上，在交通比較復雜的地區(qū)、人行道和其他地方配置視頻監(jiān)控點，在交通事故糾紛中，交警可以首先調(diào)用視頻監(jiān)控畫面。此外，通過實時視頻監(jiān)控，本實用新型可在場地內(nèi)復雜場所對車輛流量進行管制，一是幫助交通部門明確維護交通秩序，二是通知車主，告知道路擁堵可以提醒駕駛員選擇交通路線。此外還有森林火災滅火、水利保護等，該監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)森林火災監(jiān)控、水利事故現(xiàn)場實時監(jiān)控，使工作人員能夠及時響應。國內(nèi)外視頻監(jiān)控領域的市場份額還在擴大，各國先后參與，舉辦過多次研討會。網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)無論國內(nèi)外，已經(jīng)運用到生活的方方面面。例如，國內(nèi)有交通復雜的道路，交通事故頻發(fā)。該相機設置在幾個角落，以便在第一時間就可以提取證據(jù)。許多超市和購物中心都安裝了大量的監(jiān)控系統(tǒng)，以避免被盜。目前，我國是亞洲視頻監(jiān)控系統(tǒng)的領頭羊，占全領域市場的50%左右，做得好的公司是華為子公司海思、海康威視、大華等企業(yè)。市場推動力大，網(wǎng)絡傳輸技術發(fā)展快，使視頻監(jiān)控系統(tǒng)在市場上更是一席之地。嵌入式網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)在軍事安全中應用廣泛，在銀行交易場所、道路交通安全等方面，由于其設計時考慮了國家安全和公共財產(chǎn)安全，視頻監(jiān)控裝置造價昂貴，自然產(chǎn)品價格上漲。此外，在大多數(shù)小企業(yè)中，部署在超市、學校和其他地方的監(jiān)控系統(tǒng)滿足需要，采用盡可能便宜的商品，因此該監(jiān)控系統(tǒng)具有穩(wěn)定性、壓縮率高、網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾?、視頻幀速率、其他指標不能同時達到。今后在這方面也有很大的研究價值和應用前景。第二章武科大概況及建設網(wǎng)絡視頻監(jiān)控的可行性和必要性2.1S大學概況此次構(gòu)建的S大學校園安全技術防范監(jiān)控系統(tǒng)，以校園數(shù)字化為基本點，建設校園監(jiān)控數(shù)據(jù)的管理和利用平臺等，統(tǒng)一規(guī)劃技術標準等，實現(xiàn)了后臺數(shù)據(jù)可集中存儲的目的也可以分散地存儲?？偪刂行慕y(tǒng)一部署，分控中心采用分布式管理控制方式。旨在通過與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)系，建立協(xié)調(diào)動態(tài)視頻指揮系統(tǒng)等，做到數(shù)字化，并逐漸智能化。從不同的渠道、將形式各異，控制模式各異的數(shù)字視頻轉(zhuǎn)化到統(tǒng)一平臺上、統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)一實時數(shù)據(jù)調(diào)用，權(quán)限管理等功能。整合實現(xiàn)了分步可視監(jiān)控，語音對話，防盜等功能、門禁管理及其他功能，組建綜合智能安防系統(tǒng)。2.2S大學建設網(wǎng)絡視頻監(jiān)控的可行性和必要性2.2.1功能需求1.該系統(tǒng)可根據(jù)不同需求，通過規(guī)定的設備和通道實時顯示點播畫面，必須顯示點播視頻，可縮放視頻、捕捉、錄像等系列圖像操作必須使用IP組播技術，實現(xiàn)了廣大用戶在同一視頻資源上享受點播。2.系統(tǒng)必須能夠選擇手動或自動運行，并且能夠遠程控制前端攝像機的所有運動。為了有一定的巡航計劃，使裝置實現(xiàn)自動控制。為了能夠在控制過程中設定不同的優(yōu)先級，必須優(yōu)先考慮讓更高級別的用戶能夠及時應對提出的要求。3.它需要直觀、簡潔、明快的人機交互界面，并且使用非常友好的界面非常方便。必須具有相同客戶端名稱的多點登錄功能。需要與視頻畫面分割顯示、信息提示相關的處理功能。如果需要電子地圖，則支持混合使用電子地圖窗格和視頻窗格。4.監(jiān)視中心必須進行認證，并可以向訪問系統(tǒng)的用戶提供權(quán)限。監(jiān)控中心用戶可收集轄區(qū)監(jiān)控圖像，具有報警及設備控制等功能，使其不屬于管轄范圍，獲得授權(quán)狀態(tài)，并可獲得不屬于管轄范圍的資料。5.以監(jiān)控管理平臺為研究范圍，包括收集和監(jiān)控網(wǎng)絡中監(jiān)控設備和服務器的運行狀態(tài)，管理好裝備，支持時鐘同步等，支持NTP客戶端模式時鐘同步，支持3臺NTP時鐘服務器的配置。2.2.2非功能性需求在本課題系統(tǒng)的構(gòu)建過程中，不僅需要滿足用戶的功能性需求，而且為了處理各種應用場景，本實用新型能夠保證系統(tǒng)運行時保持穩(wěn)定狀態(tài)，能夠不斷提供服務，因此系統(tǒng)在建設過程中，需要滿足一些非功能性需求，如以下四個方面的性能要求：1.準確性：本文系統(tǒng)需要滿足系統(tǒng)運行無誤，完成集成后可使用時的軟件硬件運行都能準確實現(xiàn)預期功能，如數(shù)據(jù)輸入、信息輸出、信息管理、內(nèi)容查詢等信息處理和輔助管理的內(nèi)容2.魯棒性：本文系統(tǒng)在滿足功能需求的同時應確保系統(tǒng)的魯棒性。系統(tǒng)魯棒性是指對規(guī)范要求以外的其他運行情況的處理量。也就是說，當用戶使用該系統(tǒng)時，必須理性地作出響應，以確保發(fā)生了各種錯誤操作，這些錯誤操作可以發(fā)送提示信息以向用戶報告錯誤或返回操作界面。系統(tǒng)應事先設定各種操作，處理用戶誤操作造成的運行紊亂，保證給用戶帶來更好的使用體驗3.易用性：現(xiàn)有系統(tǒng)越來越注重用戶體驗，在滿足用戶應用需求的前提下。在對系統(tǒng)進行設計的過程，本論文在滿足用戶功能需求的同時，同時也要構(gòu)造出簡潔優(yōu)美的接口，為了達到更優(yōu)質(zhì)的用戶體驗4.可維護性：要時刻兼顧系統(tǒng)的更新改造、系統(tǒng)維護等問題。所以需要保持好維護性能，降低了后期開發(fā)工作量，提升運營效率。在文中對系統(tǒng)進行設計時，必須通過結(jié)構(gòu)規(guī)劃等方法完善軟件機制，由此增加了系統(tǒng)可維護性。第三章武科大網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案3.1系統(tǒng)設計目標此次施工由S大學南校區(qū)組成、科技路北校區(qū)為教學及居住區(qū)，青山校區(qū)、S大學（東校區(qū)為教學區(qū)，育才路住區(qū)，東華路住區(qū)）東校區(qū)，S大學西校區(qū)（西校區(qū)為教學區(qū)，崇業(yè)路為居民區(qū)）、重要路口、重要場所、校門、主干道及路口，教學樓、行政辦公樓等等。學生公寓等出入口采用網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)，這是十分必要的，保障師生安全。特定建筑目標：運用計算機多媒體技術、在現(xiàn)代通信技術中、自動控制技術等等。建設多功能，綜合數(shù)字化高清智能監(jiān)控系統(tǒng)。建立了基于IP的數(shù)字圖像獲取方法、數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)存儲的網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，以方便與其他系統(tǒng)的集成?？偛颗c青山各自設立監(jiān)控中心及管理平臺，包括視頻管理平臺等、語音及視頻報警，媒體交換等、數(shù)據(jù)管理平臺等等，通過電視墻解碼控制系統(tǒng)與控制鍵盤配合，組建獨立數(shù)字網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，在報警中心電視墻上實時地發(fā)送和顯示每一幅畫面。利用原模擬相機，獨立管理保存重點學生公寓、寫字樓等場所的視頻信息，并在中心內(nèi)瀏覽學生公寓、寫字樓等實時畫面和視頻資料?？茖W部署、合理規(guī)劃，將校內(nèi)7個消防控制室的消防預警信號與公安處總部、青山監(jiān)測預警中心等管理平臺連接起來，節(jié)約了學校大量人力財力。本研究構(gòu)建的監(jiān)控系統(tǒng)平臺，總部、青山分別具有≥500道路圖像存取能力。中心管理平臺必須具有較好的擴展能力，該系統(tǒng)適應了成長校園未來5-10年的業(yè)務需求，本次系統(tǒng)的構(gòu)建，為后續(xù)校園監(jiān)控和擴展留下了接口對系統(tǒng)的支持未來可以延伸到5000多條道路，該故障系統(tǒng)擴展操作簡單，使用方便，節(jié)約了后續(xù)項目的投入成本。該系統(tǒng)通過獨立專用網(wǎng)絡實現(xiàn)網(wǎng)絡傳輸，可確保操作安全穩(wěn)定。3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)長安大學視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用要求，系統(tǒng)設計的基本拓撲如圖3-1所示：圖3-1系統(tǒng)設計的基本拓撲對于監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控中心顯示和管理所轄區(qū)域的媒體信息，以適應管理權(quán)限。監(jiān)視每層場景，安裝IPC設備以轉(zhuǎn)換圖像采集，編碼并壓縮成數(shù)字信號。網(wǎng)絡攝像頭通過監(jiān)控以太網(wǎng)最終與H3C監(jiān)控管理平臺相連，校本部和青山校區(qū)分別獨立，建立了完整的視頻管理平臺，分別在本校范圍內(nèi)開展視頻管理。視頻監(jiān)視系統(tǒng)搭載網(wǎng)絡是專用以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，在各收集點設置千兆位以太網(wǎng)交換機，對各監(jiān)視點進行數(shù)字信息收集。監(jiān)控中心搭建H3C監(jiān)控管理平臺，它由vm5500視頻管理服務器及存儲系統(tǒng)組成。監(jiān)控客戶端可據(jù)此進行配置。監(jiān)控采用B/S架構(gòu)，監(jiān)控與存儲網(wǎng)絡上的任意PC都可以使用瀏覽器進行訪問。要監(jiān)視局域網(wǎng)工作站，必須滿足兩個要求，才能閱讀視頻圖像。首先是接入監(jiān)控負載網(wǎng)絡。第二，必須具有相應的權(quán)限。本系統(tǒng)可監(jiān)控監(jiān)控中心所有視頻，建筑物中允許的工作站也可通過局域網(wǎng)實現(xiàn)網(wǎng)絡監(jiān)控。3.2.1前端攝像機設計位于學?？偛勘痹洪T口，在重要路口、重要活動場所建設720P網(wǎng)高精細高速球機HIC6501。在學?？偛康男ｉT、主干道上、交叉路口建立720P網(wǎng)絡高清槍式攝像機HIC5401。在校本部教學樓和行政樓、學院辦公樓、圖書館、學生公寓及其他出入口建設720P網(wǎng)高清半球相機HIC3401-V。在青山校區(qū)內(nèi)重要交叉口、重要活動場所建設720P網(wǎng)高精細高速球機HIC6501。青山校區(qū)的學校門口，在主干道和十字路口設置了數(shù)臺720P網(wǎng)絡高清槍式攝像機HIC5401。在青山校區(qū)教學樓、行政辦公樓等學生公寓及其他出入口建設720P網(wǎng)高清半球相機HIC3401-V。通過配置上述裝置，完成前端圖像的取得、編碼、網(wǎng)絡封裝等任務，連接在附近進入開關，向監(jiān)視中心返回圖像信號。3.2.2監(jiān)控中心顯示系統(tǒng)設計視頻顯示單元，用于對視頻信號進行解碼后輸出顯示。本部分主要集中在模擬音頻及音頻設備，例如電視墻，混頻器等、功率放大器等等?？刂泼襟w終端同時具備視頻，音頻解碼功能，并輸出、網(wǎng)絡訪問功能等等。監(jiān)控圖像的顯示采用了兩種方式：一是利用PC軟件解碼圖像，二是視頻圖像經(jīng)硬件解碼器在模擬信號中被解碼為電視墻。所述的監(jiān)控中心設有三維控制鍵盤，為了監(jiān)視員的便利性，順利地實現(xiàn)照相機和監(jiān)視器之間的轉(zhuǎn)換，使云臺的操作變得容易。3.2.3存儲系統(tǒng)設計在存儲系統(tǒng)設計中，必須考慮數(shù)據(jù)安全性、網(wǎng)絡帶寬等。分布式存儲所采用的集中式管理網(wǎng)絡存儲技術已經(jīng)成為目前監(jiān)控視頻數(shù)字化應用中的主流技術。IP智能監(jiān)控存儲系統(tǒng)采用專業(yè)的標準存儲與分布式存儲相結(jié)合的方式，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中管理。該實用新型具有以下優(yōu)點：（1）清楚地監(jiān)測圖像質(zhì)量由于采用了專用大容量存儲設備，對監(jiān)控視頻進行了存儲，所以完全沒有考慮存儲容量約束。由于操作系統(tǒng)、CPU的處理能力及其他因素制約，DVR與DVS僅能保存低碼流CIF格式的數(shù)據(jù)。在選定專用存儲設備之后，圖像存儲格式可按不同需求進行調(diào)整，為了實現(xiàn)高分辨率的監(jiān)測，改善圖像質(zhì)量。（2）存儲系統(tǒng)的性能這種存儲系統(tǒng)既支持多臺攝像機對監(jiān)控數(shù)據(jù)的同步寫入，也支持來自同一個數(shù)據(jù)源的多次隨機同步讀取。從而對存儲系統(tǒng)帶寬，看來，這是一個不太可能完成的工作。存儲設備控制性能的提高以及連續(xù)讀寫對帶寬的要求，都必須隨著相機數(shù)量增加，存儲容量擴大而同步增長。（3）業(yè)務可靠性和監(jiān)控數(shù)據(jù)安全性更高存儲系統(tǒng)選擇了專業(yè)先進的存儲硬件設備，保證了分布式存儲、集中管理、數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的安全性。存儲幾乎可以無限制地擴展容量，從而滿足監(jiān)視存儲的要求。此外，存儲周期還可以從根本上適應各種需求。硬盤可以達到RAID保護的目的，使用熱備份磁盤進行兩級保護。（4）錄象資料檢索速度--業(yè)務效率高、速度快利用數(shù)據(jù)塊指針記錄技術，基于指針在數(shù)據(jù)庫中檢索歷史圖像數(shù)據(jù)，相對于以文件為單位的檢索速度，提高圖像的第二級的檢索速度，大幅促進檢索效率的提高。同時在指針數(shù)據(jù)庫中，充分考慮防止視頻文件篡改及完整性檢查等措施，支持基于圖像源、報警事件的種類及其他存儲圖像數(shù)據(jù)的檢索。3.2.4傳輸系統(tǒng)設計（1）圖像、控制信號的發(fā)送在此方案的制定中，利用網(wǎng)絡高清攝像機，將攝像機采集到的視頻信號編碼壓縮，以及封裝在標準的TCP/IP數(shù)據(jù)包中，通過以太網(wǎng)/光以太網(wǎng)傳送到監(jiān)控網(wǎng)絡，按點分布不同的前端攝像頭可以與附近放置有集結(jié)點的交換機連接，使得前端攝像頭與整個監(jiān)控網(wǎng)絡之間能夠正常聯(lián)系和通信。視頻流可以在監(jiān)控網(wǎng)絡中實現(xiàn)端到端的存儲和顯示，而無需通過管理服務器。從傳輸機制來看，視頻通過交換機被復制分發(fā)、多播，并且通過網(wǎng)絡被傳輸?shù)浇獯a端（硬件解碼端連接到軟件解碼端）?？刂菩盘柾ㄟ^操作監(jiān)視中心的監(jiān)視圖形計算機的客戶端或鍵盤來發(fā)送，以基于切換控制信令的請求以SIP信令模式直接傳送給前端攝像機，以實現(xiàn)攝像機的上下旋轉(zhuǎn)控制。（2）光電電路本系統(tǒng)供電采用前端供電方式、聚焦點電源，監(jiān)控中心電源。前端供電為獨立供電，配置點均在校區(qū)內(nèi)部，故就近取電，使用標準供電電纜，就近供電，所述相機立桿內(nèi)設置供電箱，配置供電裝置而且，由于使用將標準220VAC變換為24VAC變壓器，實現(xiàn)了向照相機提供電源，存在需要經(jīng)由光電變換器傳輸信號這一點，因此，在配置這樣的點的同時，也考慮向光電變換器提供電源還考慮了通過標準市電轉(zhuǎn)換以24VAC電壓方式供電。聚焦點布置在學生公寓內(nèi)、行政樓或其他場所，布置環(huán)境為室內(nèi)環(huán)境，從室內(nèi)連接到標準220VAC市電，將其轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡開關等多種設備的適當電壓，為設備提供電能。3.3設備選型3.3.1數(shù)據(jù)采集設備選型（1）1080P全高清寬動態(tài)低照度紅外防暴半球網(wǎng)絡攝像機圖3-1的HIC3421DE-VIR主要用于遠程高清視頻監(jiān)控，日夜型1080P型高清寬動態(tài)紅外防暴半球網(wǎng)絡攝像頭，適用于礦山企業(yè)和其他高清監(jiān)控環(huán)境。圖3-11080P全高清寬動態(tài)低照度紅外防暴半球網(wǎng)絡攝像機（2）1080P全高清寬動態(tài)低照度筒型網(wǎng)絡攝像機HIC2421DE-CIR是一款日夜型1080P高精細紅外寬動筒式網(wǎng)絡攝像頭，如圖3-2，設計用于首目的遠距離視頻監(jiān)控，在市區(qū)、交通場所及其他背景對比度較大的場所應用非常廣泛，非常方便。圖3-21080P全高清寬動態(tài)低照度筒型網(wǎng)絡攝像機（3）1080P網(wǎng)絡高清紅外一體化攝像機HIC2521EX04-IR為晝夜1080P的紅外鏡筒攝像頭如圖3-3。從設計上看，它們的應用同樣適用于遠程高分辨率視頻監(jiān)控，主要用于實時高分辨率的監(jiān)測和控制環(huán)境。圖3-31080P網(wǎng)絡高清紅外一體化攝像機3.3.2存儲設備選型選擇IPSANVX1600作為存儲設備。VX1600為宇視科技量身打造了一套監(jiān)控解決方案，它集合了大量有用的存儲設備，其中就有行業(yè)內(nèi)首屈一指的硬盤管理技術，對用戶進行全方位存儲技術支撐。VX1600在通用存儲設備中不但整合了上述優(yōu)勢，并將部分存儲約定與全部存儲模型進行整合。3.3.3主機設備選型（1）ISC6500-E24高清網(wǎng)絡集成主機新時代宇視科技為行業(yè)和商業(yè)用戶打造的新一代網(wǎng)絡錄像機。它集視頻與數(shù)據(jù)管理、iSCSI存儲、媒體交換等功能于一體，將數(shù)據(jù)永久保護與其他功能相結(jié)合，本發(fā)明性能高、可靠性高、容量大。該網(wǎng)絡攝像機內(nèi)的各部件采用了堅固的設計，具有冗余性，便于擴展。ISC6500-E24集是可選的硬件解碼，結(jié)合了網(wǎng)絡視頻接入、業(yè)務管理和解碼回放的一些優(yōu)點。（2）ISC5000HD網(wǎng)絡集成主機ISC5000-E為宇視向用戶提供了新一代高性能、大容量網(wǎng)絡攝像機產(chǎn)品，如圖3-4所示，它還將視頻與數(shù)據(jù)管理、媒體交換相結(jié)合，將數(shù)據(jù)永久保護與其他功能相結(jié)合，本發(fā)明性能高、容量大。該網(wǎng)絡攝像機內(nèi)的各部件也采用了堅固的設計，為了便于擴展而具有冗余性。ISC5000-E對音視頻處理非常感興趣，同時支持大量分辨率視頻數(shù)據(jù)的流入。圖3-4ISC5000-E網(wǎng)絡視頻錄像機3.3.4服務器設備選型選用智能服務器UniviewIA8500（智能分析服務器）作為服務器。圖3-5所示的UniviewIA8500（智能分析服務器）智能服務器是專為安全應用設計的智能分析處理系統(tǒng)。該發(fā)明可以廣泛用于公安，監(jiān)獄，金融，交通，電力，教育，醫(yī)療，貿(mào)易等行業(yè)。圖3-4智能服務器3.3.5電視墻設備選型電視墻采用三星液晶拼接系統(tǒng)，形成耐用的液晶拼接墻顯示系統(tǒng)。大屏幕顯示系統(tǒng)包括大屏幕顯示設備的控制軟件和其他可選的系統(tǒng)信號轉(zhuǎn)換設備。它使用三星連接顯示單元ue46a和大3x5_46英寸屏幕顯示系統(tǒng)、大屏幕顯示系統(tǒng)等。其功能有：內(nèi)置媒體播放器、內(nèi)置媒體播放器，PDF、Office、SWF等功能，支持JPG和多種常用視頻文件。MagicInformation是LiteMediaPlayer的系統(tǒng)，支持編輯信息發(fā)布時間表、遠程發(fā)布控制、USB自動播放和2G內(nèi)存播放。卓越的顯示效果，支持5000:1高對比度HD1080p，直接LED背光。大型液晶顯示器的背光技術主要可分為側(cè)型（或邊緣型）和直型（或矩陣型）兩種模式。由于成本低、結(jié)構(gòu)簡單，側(cè)下背光在大型LCD屏幕背光中占有90%以上的市場份額。直下式結(jié)構(gòu)具有省電散熱方便的特點，圖像對比度良好，具有局部調(diào)光的優(yōu)點。環(huán)保節(jié)能低能耗無鉛汞消耗。3.4音視頻編解碼方法在攝像機拍攝視頻數(shù)據(jù)的情況下，使用IPC/編碼器壓縮高分辨率視頻媒體流數(shù)據(jù)，并將其作為組播消息發(fā)送給視頻監(jiān)視網(wǎng)絡。視頻解碼器主要作用是獲取網(wǎng)絡上的視覺音頻數(shù)據(jù)流，實現(xiàn)從數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換，并輸出到所述模擬視頻和音頻裝置，視頻解碼器是后端監(jiān)視器中心視音頻信號輸出裝置需要進行自適應視音頻編碼，結(jié)構(gòu)簡單。圖3-5示出了視頻解碼器的連接圖。圖3-5視頻解碼器連接示意圖3.5存儲容量計算SAN通過網(wǎng)絡將存儲設備連接到服務器的存儲結(jié)構(gòu)，并提供存儲數(shù)據(jù)共享功能。今天，存儲區(qū)域SAN的設置主要有兩種模式。一種是使用傳統(tǒng)的光纖通道設置，稱為FC-SAN光纖通道協(xié)議。二是采用以太網(wǎng)，以TCP/IP為核心的iSCSI協(xié)議設置，該方法稱為IP-SAN，經(jīng)過2007年的全面升級，目前運行速度為10Gbps。NAS提供文件共享服務，專用服務器對磁盤空間進行專用文件系統(tǒng)的管理，以及通過文件共享協(xié)議（NFS）或通用Internet文件服務（CIFS）提供文件級訪問。NAS能夠在幾種不同操作系統(tǒng)中開啟相同的共享文檔。IPSAN是以ISCSI協(xié)議為核心的第三代存儲架構(gòu)，以IP全交換架構(gòu)存儲設備為主。存儲設備廣泛用于大型數(shù)據(jù)中心，因為它可以無限擴展容量，甚至可以達到數(shù)千PB。IPSAN可以根據(jù)特定的需要使用，例如完成視頻數(shù)據(jù)的保存期限、數(shù)據(jù)安全等級等不同等級的磁帶庫、光盤等存儲裝置之間的視頻數(shù)據(jù)的保存和保護。在Linux下對內(nèi)存進行合理的配置和控制，利用內(nèi)存都需要應用，同樣，收集視頻數(shù)據(jù)存儲也需要內(nèi)存。海思平臺為視頻緩存池提供機制。視頻緩沖池依次組合幾個相同的存儲塊單元而構(gòu)成，塊度由圖片尺寸、像素字節(jié)、圖片格式?jīng)Q定，緩沖塊用于在存儲照相機拍攝后發(fā)送的視頻數(shù)據(jù)，提供塊存儲器合理控制物理內(nèi)存，負責內(nèi)存分配和內(nèi)存釋放。根據(jù)實際業(yè)務要求建立適當?shù)母咚倬彺鎵K數(shù)。塊數(shù)不能小于實際項目所需的數(shù)量。圖3-6是將收集到的原始數(shù)據(jù)保存在緩沖器塊Am內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)緩沖器池的設計。此系統(tǒng)的后續(xù)視頻輸出有兩條路徑：視頻編碼和本地保存。如果兩個輸出數(shù)據(jù)都從Am獲得原始視頻數(shù)據(jù)，并對其進行處理，分別放在其緩存塊Ai、Aj內(nèi)，則一個緩沖池內(nèi)只有三個緩存塊Am、Ai、Aj。最終用完后，緩存塊將被回收、釋放和循環(huán)，用于下一組視頻數(shù)據(jù)。圖3-6視頻數(shù)據(jù)緩存池3.6網(wǎng)絡工作協(xié)議RTP（實時傳輸協(xié)議）協(xié)議，即實時傳輸協(xié)議。RTSP協(xié)議在服務器和客戶機之間主要承擔控制流的信息交互，真正意義上的視頻數(shù)據(jù)的發(fā)送依賴于RTP協(xié)議，RTP主要工作就是將編碼后的碼流數(shù)據(jù)封裝在一定的格式中。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，RTP協(xié)議一般是配合UDP來完成。數(shù)據(jù)傳輸采用UDP協(xié)議。所以在傳輸過程中無法保證資料的完整性，僅考慮了數(shù)據(jù)實時性問題。RTCP（實時傳輸控制協(xié)議）協(xié)議，即實時傳輸控制協(xié)議。為了輔助RTP，RTP只能在UDP的基礎上完成數(shù)據(jù)傳輸，但不支持數(shù)據(jù)流量的管理和質(zhì)量的管理。RTCP協(xié)議包雖然不是音視頻數(shù)據(jù)，但音視頻包的發(fā)送接收數(shù)、丟失數(shù)被統(tǒng)計，通過信息的統(tǒng)計，開發(fā)者可以根據(jù)企業(yè)的需求，修正傳輸數(shù)據(jù)流量的大小等，由此確保了傳輸?shù)膶崟r性和穩(wěn)定性。RTP協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)具有標準封裝格式，VENC局部編碼H。264在編碼流中嵌入RTPHeader，對編碼流進行封裝，形成滿足RTP協(xié)議要求的數(shù)據(jù)格式，傳送給客戶機后，播放器根據(jù)RTP協(xié)議正確解析視頻編碼流，進行H。264編碼流，然后解碼所再現(xiàn)的視頻。圖3-7是RTP協(xié)議的標準報頭分組格式。圖3-7RTP協(xié)議標準包頭格式RTP協(xié)議的Header前12Byte的參數(shù)定義都一樣，協(xié)議自身條款，封包和解析頭的時候，根據(jù)參數(shù)的排序，對其進行分析，參數(shù)值的設定是基于業(yè)務的需求，下面就參數(shù)意義和該系統(tǒng)設定的參數(shù)值作一具體說明：版本號（V）：該系統(tǒng)采用RTP版本號2。填充位（P）：沒有設定。擴充（X）：不設。負載類型（PT）：指示RTP傳送數(shù)據(jù)類型。此系統(tǒng)設96，指示H.264。標志位（M）：針對視頻數(shù)據(jù)的類型，值為1表示傳送一幀圖像的最后一包數(shù)據(jù)，值為0表示一幀圖像的中間包數(shù)據(jù)。針對音頻數(shù)據(jù)類型，表示對話的開始。序列號（SN）：當一包數(shù)據(jù)被發(fā)送時，它的值加上1，接收端就能通過丟失的序列號重建。時間戳（Timestamp）：針對視頻類型，時鐘頻率90KHz，即一秒鐘被分成90000個時間塊，比如，1秒發(fā)30幀照片的資料，那么，每發(fā)一幀數(shù)據(jù)所界定的時間就是3000。同步信號（SSRC）：占用四個字節(jié)，SSRC的識別符是隨機產(chǎn)生的，多個來源的SSRC很難是一致的，若是一致，要對生成值進行修正。3.7網(wǎng)絡視頻監(jiān)控的實現(xiàn)流程3.7.1實時圖像點播圖3-8示出了由實時圖像視頻采集、傳輸、交換、控制和顯示四大部分組成的圖像點播功能要求。圖3-8系統(tǒng)功能流程示意圖（1）控制環(huán)節(jié)首先，管理員從視頻監(jiān)控客戶端的流量控制接口中選擇編碼器或IPC下的相機作為視頻源，并選擇客戶端和解碼器之間的電視作為顯示設備。提交申請后，視頻管理服務器模塊，用于通過SIP協(xié)議編碼器發(fā)送指令，把媒體流傳送至規(guī)定格式多播地址，向客戶端部分以及解碼器發(fā)送指令，并且馬上轉(zhuǎn)換成多播的變換與分發(fā)。（2）視頻采集在攝像機采集視頻數(shù)據(jù)的時候，采用IPC/編碼器對視頻數(shù)據(jù)進行高分辨率（高達1080p）壓縮，以及以多播消息的形式發(fā)送給視頻監(jiān)控網(wǎng)絡。（3）傳輸環(huán)節(jié)通過解碼器，可以執(zhí)行D/a轉(zhuǎn)換，以及將所述實時圖像顯示于監(jiān)視器中。在不存在DC的情況下，多播媒體流可經(jīng)由客戶端被接收，以及當計算機軟解碼時，即時顯示于計算機監(jiān)視器。拷貝多播消息，監(jiān)控客戶端與解碼器的界面，并且其他端口上沒有多播消息。（4）顯示環(huán)節(jié)用于接收流媒體多播消息的解碼器；用于解碼經(jīng)壓縮視頻信息并執(zhí)行D/A（數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換）的內(nèi)部專用解碼器芯片。3.7.2云臺控制通過選擇PTZ攝像機，視頻監(jiān)控客戶機可以進行遠程控制。首先，系統(tǒng)確定用戶是否具有控制相機的權(quán)限。若用戶無權(quán)限，管理服務器模塊拒絕接受用戶的控制請求，以及對視頻監(jiān)控客戶端的發(fā)送信息進行提示。如果你擁有權(quán)限，監(jiān)控客戶端通過云平臺發(fā)送控制命令至SIP協(xié)議管理服務器模塊以及視頻管理服務器，以及轉(zhuǎn)發(fā)到消息編碼器。編碼器從云平臺收到控制命令之后，控制命令經(jīng)RS485總線發(fā)送至云平臺。云平臺控制界面見圖3-9。圖3-9云臺控制界面3.7.3歷史錄像存儲（1）計劃存儲用戶為每臺攝像機指派存儲計劃，以及將存儲資源設置于管理服務器模塊內(nèi)。該配置須包含IPSAN設備，存儲空間等、存儲持續(xù)時間長、相機儲存持續(xù)時間等等。define（可以在每周或每天級別上配置存儲計劃，可以為四個時段指定一個標簽，并且可以設置16個異常的最大值）。管理服務器模塊用于根據(jù)內(nèi)存資源和內(nèi)存計劃信息發(fā)送攝像機EC。用戶可操作同一存儲計劃，并且被配置成啟用/禁止。若沒有啟用實施，管理服務器模塊通知IPC終止視頻內(nèi)存，啟動時內(nèi)存恢復。（2）手動存儲用戶通過數(shù)據(jù)管理服務器模塊先將存儲資源分配給攝像機。用戶界面上用戶先輸入需要錄制的實時相機。當場景被判定為狀況時，用戶可開始并停止手動存儲。（3）報警存儲用戶先通過數(shù)據(jù)管理服務器模塊將內(nèi)存資源分配給攝像機，用戶指派報警鏈接，以及將鏈接動作指定到視頻存儲上。當報警被觸發(fā)時，啟動報警連接的錄像保存。（4）客戶端本地錄像客戶端首先要配置實時網(wǎng)絡攝像頭。設定好實際情況后，客戶端則可在客戶端的本地開始/終止視頻存儲，以及用戶可指定客戶端內(nèi)的視頻存儲路徑。3.7.4歷史圖像的檢索和回放web客戶端根據(jù)收到的RTSPDMURL初始化視頻RTSPURL信息對應的時刻，以及，視頻RTSP地址信息，用于向發(fā)起所述視頻再現(xiàn)申請的數(shù)據(jù)管理服務器模塊發(fā)送所述請求。本實用新型提供了數(shù)據(jù)管理服務器模塊，用于將TS內(nèi)保存的數(shù)據(jù)塊發(fā)送出去，將日志發(fā)送給客戶端。播放過程中客戶端可通過標準RTSP信令對視頻的播放進行控制。3.7.5報警管理當系統(tǒng)啟動后編碼器發(fā)現(xiàn)報警檢測裝置的開關輸入時，該系統(tǒng)具有以下報警聯(lián)動功能：報警信號通過鳳凰鉗位電路報警觸發(fā)端的專業(yè)報警燈發(fā)出報警輸出，從報警端發(fā)出GIS地圖示出了告警攝像機的位置，告警信息經(jīng)由高級服務接口輸出到網(wǎng)絡管理和其它業(yè)務系統(tǒng)和觸發(fā)器。觸發(fā)器引起報警聯(lián)動，例如三重系統(tǒng)、緊急指揮調(diào)度系統(tǒng)的設計等。3.7.6雙向語音對講在編碼器內(nèi)揚聲器開關由線開始，監(jiān)控點分別與麥克風，編碼器的輸入端口相連接，為了向監(jiān)控中心傳送現(xiàn)場的聲音。這時所發(fā)音頻信號與視頻信號是時間同步的。從觀測監(jiān)控場景來看，現(xiàn)場監(jiān)控中心可直接進入前端站點，以及經(jīng)由與編碼器相連的揚聲器發(fā)送指令給編碼器。3.7.7友好的人機交互界面視頻監(jiān)控客戶端支持圖形配置界面，一切刪除操作均可由圖形操作來完成。全部網(wǎng)絡設備運行情況一目了然。系統(tǒng)支持GIS功能，并在導航地圖中實現(xiàn)了區(qū)域快速定位。電子地圖能直觀表達攝像機分布，種類，狀態(tài)，經(jīng)度等信息、緯度等詳細信息。在電子地圖中點擊相機，即可查看該相機的相關資料，導航欄可輸入相機設備型號，直接利用GIS地圖進行定位。該系統(tǒng)支持批量配置。當終端和攝像機的數(shù)量大于一定數(shù)量時，批量部署對系統(tǒng)起著至關重要的作用。否則，如果按順序運行單個裝置，則工作量將非常大，批量配置將大大減少員工的管理工作量。3.8IP地址分配根據(jù)標識書規(guī)定，該工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)均為以太網(wǎng)傳輸模式，所述前端攝像頭為網(wǎng)絡高清攝像頭，以功率端口模式輸出，通過超5種網(wǎng)絡線連接到交換機使用超5種網(wǎng)絡線訪問光電轉(zhuǎn)換器，或者經(jīng)由光纖經(jīng)由光纖發(fā)送到接入開關。接入交換機與核心交換機之間由單模光纖經(jīng)單模光模塊相連，實現(xiàn)了對網(wǎng)絡VLAN的劃分，路由控制、傳輸質(zhì)量控制等等。網(wǎng)絡拓撲如圖3-10中：圖3-10網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖第四章方案評估4.1視頻質(zhì)量的參數(shù)測試方法與測試結(jié)果分析4.1.1調(diào)節(jié)攝像頭驅(qū)動黑電平參數(shù)在視頻監(jiān)控的實際使用過程中，通常需要對系統(tǒng)中使用的攝像機進行驅(qū)動調(diào)整。通常，為了實現(xiàn)本相機拍攝的圖像的最佳狀態(tài)，調(diào)整黑色電平參數(shù)。黑色級別參數(shù)介于0和255之間，如果提高黑色級別標準，則圖像質(zhì)量將變亮，反之亦然。當黑色電平值為0時，畫質(zhì)變暗，設定為255時亮度過高，過于刺眼，經(jīng)過多次試驗和比較分析，將黑色電平值設定為201時，圖像亮度中等，比較柔和，效果最佳。4.1.2FIXQP模式下I幀、P幀宏塊QP設置。當視頻屏幕的運動復雜性較大時，QP值大于I幀，P幀圖像具有較高的信息復雜度，視頻清晰度較高，照片中有馬賽克。如果QP值為[45,45]，則視頻播放的幀圖像質(zhì)量過程不會出現(xiàn)馬賽克或花屏問題，但圖像清晰度明顯降低，相對模糊。4.2壓縮率的測試方法與測試結(jié)果分析壓縮前幀的RGB圖像占有尺寸為1280×720×3=2764800Byte，轉(zhuǎn)換為YUV420后，占用的大小為1382400Byte。壓縮數(shù)據(jù)的大小由1秒30幀的壓縮圖片得到平均值，計算各幀的照片尺寸在3457Byte左右，得到運動復雜度低的壓縮比為1:400左右的結(jié)論。根據(jù)選擇中間的一組運動圖像幀作為參照，計算以上壓縮比的方法，在圖像的運動復雜度高的情況下，壓縮比達到1:107。在畫面不同運動復雜度的情況下，以壓縮比為指標，進行實驗測試，當運動復雜度比較高時，測試結(jié)果達到視頻監(jiān)控的明確要求，以過程為前提，該系統(tǒng)壓縮比可以達到1:107，復雜度比可以達到1:400的水平但是，通常的M-JPEG壓縮比為1:30左右，H.264壓縮比。4.3視頻網(wǎng)絡傳輸?shù)脑O計驗證及實驗分析4.3.1RTSP協(xié)議驗證該系統(tǒng)服務器側(cè)IP地址192.168.1.10、客戶端側(cè)IP地址192.168.1.20、控制平臺系統(tǒng)根文件系統(tǒng)/mnt目錄下sent_rtsp_version運行程序，服務器開始分組發(fā)送，在PC端打開wireshark軟件，開啟數(shù)據(jù)包接口，捕獲來自服務器IP地址向客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)包，設置捕獲源IP和目標IP，以及Wireshark數(shù)據(jù)包通道的形成。將包表達式設置為ip.src==192.168.1.10orip.dst==192.168.1.20。圖4-1wireshark抓包工具捕捉RTSP信息圖4-1顯示客戶端對服務器的OPTIONS申請信息，服務器將響應消息返回給客戶端。若發(fā)送成功則回傳RTSP/1.0200OK。此后服務器按順序發(fā)出DESCRIBE、SETUP和PLAY請求消息。服務器對應答消息進行應答。在順利發(fā)送信息之后，它將響應客戶端服務器RTSP-1.0200OK。4.3.2網(wǎng)絡傳輸丟包率測試方法與測試結(jié)果此次測試監(jiān)控播放了10分鐘左右的視頻，啟動wireshark軟件，統(tǒng)計協(xié)議分層。圖4.2是RTP碼流的分析圖。圖4-2RTP碼流分析圖圖4-2示出紅色矩形框，視頻時間為536.71s，共發(fā)送RTP分組168798個，丟失RTP分組數(shù)為0，RTP協(xié)議中的序列號誤差為0。試驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)在網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)時無數(shù)據(jù)包丟失問題。4.3.3網(wǎng)絡傳輸速率測試方法實驗與測試結(jié)果分析該系統(tǒng)利用RTSP的實時流協(xié)議進行視頻數(shù)據(jù)傳輸，在wireshark數(shù)據(jù)包捕獲工具上進行IO統(tǒng)計，測量網(wǎng)絡傳輸速率。