分布式遠程視頻監控系統在企業局域網中的應用

[摘要] 本文在典型遠程視頻監控系統的基礎上，結合現行理論技術及實際應用需求，提出了一種應用于企業局域網的分布式遠程視頻監控系統模型，該模型是根據企業工作地點和監控地點的區域性特征而設計的，能緩解多用戶同時請求視頻服務時網絡帶寬不足問題。

[關鍵詞] 視頻監控分布式企業局域網H.264

隨著計算機網絡、多媒體、視頻壓縮技術的快速發展，遠程視頻監控方式已經逐步取代了傳統的本地模擬集中監控方式，成為保障人們生活和生命財產的重要手段，尤其是在商業、銀行、公安、軍事以及其他私密背景的應用中顯得尤為重要。因此，對遠程視頻監控系統的研究和探討，具有深遠的理論和現實意義。

一、遠程視頻監控系統含義及存在問題

遠程視頻監控系統是指通過網絡將監控信息進行遠程傳輸，以實現在遠程不同地點的分控中心或同一個分控中心同時調看某一個或者幾個監控現場的音視頻數據，實現分布式的音視頻接入和音視頻數據共享。

雖然它在我國已經得到了廣泛的研究與應用，但是還存在如圖像質量、網絡速度、傳輸時延、網絡帶寬、網絡安全等一系列問題。其中網絡用戶數量的不斷增加與帶寬有限之間的矛盾是制約視頻監控技術發展的重要瓶頸問題，也是人們亟待解決的問題。

二、典型遠程視頻監控系統的體系結構

典型的遠程視頻監控系統(如圖1)由三部分組成:監控前端、傳輸網絡、遠程客戶端。其工作原理是監控前端經過硬件設備進行數據采集、壓縮、存儲，然后通過網絡將音視頻信號傳輸到遠程客戶端。其優點是設計過程簡單，容易實現。缺點是隨著遠程客戶端的不斷增多，監控前端與遠程客戶端之間的數據傳輸將造成整個系統的擁塞，網絡帶寬不足的問題顯得尤為突出，成為客戶端用戶最為不滿的問題。

三、分布式遠程視頻監控系統的體系結構

分布式遠程視頻監控系統模型(如圖2)主要由圖像鑒定中心、分控中心和監控現場三個層次組成，其工作原理包括:

1.監控現場通過攝像頭、編碼器等硬件設備進行數據采集、壓縮、編碼，發送到分控中心。

2.分控中心實際上是由若干臺視頻服務器組成，每臺視頻服務器負責監控本區的所有監控點。通過視頻服務器軟件，實現視頻圖像的存儲和對現場所有攝像頭、云臺等的控制，并且可以根據終端用戶的需求，選擇一路視頻圖像進行壓縮編碼，通過網絡傳輸到局域網服務器，局域網服務器可以采用IP組播方式將視頻信息發送到有需求的客戶端，同時，客戶端用戶可通過客戶端軟件實現視頻數據的接收、解碼和回放，同時根據權限對監控現場進行云臺控制、報警聯動等。

3.圖像鑒定中心又稱總控中心，實現對各個分控中心的總體監控，并且可以瀏覽到任何一個現場的圖像信息，根據需求，對視頻圖像進行鑒別。

這種分布式視頻監控的特點是:根據企業工作場所和監控場所的區域性特點，在客戶端一方多出了一個局域網服務器，當多個用戶請求視頻監控時，分控中心只發送一路視頻到局域網服務器，再由局域網服務器對客戶端進行組播，因此是一種有效利用網絡帶寬的方法。同時，局域網服務器的使用也增強了系統的擴展性。可以很方便的將一個區域性的監控前端接入，或者企業局域網接入，從而逐步形成一個規模龐大的企業視頻監控系統。

四、關鍵技術

為了緩解因為網絡帶寬不足而導致的網絡傳輸負擔過重、網絡擁擠問題，本系統從視頻數據壓縮、網絡傳輸、客戶端顯示等幾個環節采用以下幾種技術方案:

1.視頻壓縮標準——H.264。與H.261、H.263、MPEG.1、MPEG.4等視頻壓縮標準相比，H.264在多模式運動估計、整數變換、統一VLC符號編碼、分層編碼語法等方面都有它的獨到之處，具有很高的編碼效率，抗誤碼率等優點，具有明顯的優勢，所以本系統采用H.264標準。

2.網絡技術——TCP/IP協議和組播方式。由于TCP/IP協議的可靠性，在網絡視頻傳輸中，我們可以根據實際情況，采用TCP、UDP協議共同來完成視頻傳輸功能。在視頻數據傳輸中，由于數據量很大，采用UDP協議比較恰當；而對于那些控制信息，由于數據量小，并且需要可靠傳輸，采用TCP協議。同時在客戶端設計雙緩沖區，以解決網絡傳輸的不穩定性（即發生抖動）。

在網絡傳輸方式上，組播技術比廣播技術更占優勢。組播是一種允許一個或多個發送者發送單一的數據包到多個接收者的網絡技術。采用IP組播的傳輸方式來實現多個監控中心監控一個監控點或者多個監控中心監控多個監控點的功能。

3.控制技術——多線程。為了實現對多個站點進行遠程視頻控制，采用多線程技術。

4.顯示與記錄——雙緩沖區和DirectShow。

五、總結

本文給出了一種應用于企業局域網的分布式遠程視頻監控系統模型，并對其設計思想以及各個環節采用的先進技術進行了介紹。項目來源于河北省邯鄲市公安局（由河北平安智能系統工程公司承接），主要硬件設備使用的是杭州海康威視提供的DS8000HC系列網絡硬盤錄象機，軟件設計采用VC++編程。該系統具有系統擴展性好、網絡帶寬利用率高、圖像質量好等特點。適合公安部門對全市或縣有關企業、部門進行監控時使用，尤其是對企業局域網多用戶同時請求視頻服務時效果更佳。