基于GPS定位技術和3G網絡的視頻監控系統設計

摘 要:在網絡信息技術快速發展的今天，隨著GPS定位技術和3G網絡通信技術的出現，3G無線網絡視頻系統打破了傳統攝像機不能網絡傳輸的弊端，從而可以有效實現對監控區域的遠程實時監控。對提高相關部門的安全管理發揮了重要作用。本文從對基于GPS定位技術和3G網絡的視頻監控系統的介紹談起，然后就系統的設計進行說明，最后就系統的設計進行剖析。

關鍵詞:GPS定位技術;3G網絡;視頻監控系統

中圖分類號:TP277 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 12-0051-02

由于傳統模擬視頻設備的發展已進入瓶頸階段，暫無潛力可挖，因此，為滿足更高的要求，系統就必須向數字化方向發展。數字信號具有頻譜效率高、抗干擾能力強、失真少等模擬信號無法比擬的優點，同時也存在信號處理數據量大、占用頻率資源多的問題，只有對數字信號實現有效的壓縮，使之在通信方面的開銷與模擬信號基本相同，它的優點才能表現出來，并具有實用性。在數字電視與高清晰度電視市場的拉動下，與數字電視相關的各種數字視頻技術得到了迅速發展，相應的技術標準、算法及專用芯片，數字圖像信號的攝取、處理、傳輸、記錄等設備也得到廣泛的應用。

一、基于GPS定位技術和3G網絡的視頻監控系統概述

(一)系統的構成

基于GPS定位技術和3G網絡的視頻監控系統主要由主中心調度系統、分中心調度系統、GPS智能終端等組成。主中心是整個系統的總控制中心，分中心調度系統實現對各分管區域的管理。GPS智能終端與主中心之間通過3G網絡進行通訊。主中心與分中心調度系統之間可通過 Internet 或局域網實現數據通信。

(二)系統的功能和特點

1.實時遠程視頻監控。遠程視頻監控，這是遠程監控系統最重要的功能，監控沒有距離的限制，只要能夠網絡連接，就可以進行訪問，設置傳統模擬監控所無法比擬的。監控系統通過網絡視頻平臺交換數據，系統客戶端只要安裝相關軟件后，管理人員利用網絡通信及授權密碼就可以在監控中心、辦公室以及遠程異地等場所實現對各個監控點的實時圖像的觀察。

2.實時移動監控。前端視頻采集設備安裝在運鈔車上，車輛開到哪里，現場圖像就隨即上傳到中心系統，監控中心可隨時掌握現場的情況，實現以往固定監控所不能實現的實時移動監控。對日常現金押運及突發事件的處理起到非常重要的第一手資料。

3.實時遠程語音對講。前端設備可外接拾音器和廣播音響，除可以觀看圖像，還可以同步監聽現場同步聲音，必要時，可進行雙向語音對講。

4.用戶分級管理。系統有完善的權限管理功能，用戶登錄時，根據用戶名和密碼實行分級管理，區分授權權限，對于不同的賬號可以訪問指定的監控圖像，從而做到權責分明。

5.獨有的視頻流轉發服務功能。各監控客戶端通過中心流媒體管理服務器間接訪問前端站點監控圖像，可有效避免多用戶同時監看同一站點圖像引發的網絡堵塞問題。

6.分布式計算機控制。系統由中心服務器軟件平臺、視頻監控服務器和各級視頻編碼器組成，通過網絡連接構成整個監控網。視頻編碼器獨立完成某一區域的控制或實現某一控制功能，當系統要擴大規模時，只需在某一分中心的視頻監控服務器增加管理一個監控點即可，所以監控點的多少幾乎沒有限制且不增加系統的復雜性，系統配置十分靈活，擴展性好，極易實現對較大區域的控制。

二、基于GPS定位技術和3G網絡的視頻監控系統的需求分析與設計原則

(一)系統的需求分析

基于GPS定位技術和3G網絡的視頻監控系統的需求主要體現在如下幾點:

1.視頻監控系統應覆蓋到所有具有監控需求的地方，對其進行24小時實時視頻監控，特殊區域還可以進行實時音視頻監控;

2.在監控中心可以遠程控制各個監控點的攝像機云臺，實現變焦、變光圈、聚焦的控制，達到更大范圍、更佳效果的監控;

3.在監控中心能夠實時接收前端傳統報警裝置傳送的報警信息。同時能夠對以上所有視頻信號進行長時間的音視頻錄像，網絡上的計算機能夠隨時調看錄像資料;

4.具備完善的安全級別控制，實現完善的安全策略管理。能夠進入原有的安防監控系統等系統，實現更加靈活應用。

(二)系統的設計原則

1.標準化。視頻監控系統就是要實現在光纖上的圖像傳輸和共享。系統采用的產品均遵循視頻協議和傳輸標準的要求。

2.可擴展性。由于用戶以后的需求會不斷發展，監控數量將隨之擴大，只要增加前端設備和升級軟件不用添加其他附加設備，以保證用戶的投資。

3.易用性。軟件使用界面良好，用戶安裝相應軟件(客戶端控件)后就可進行實現監控，完全智能控制，不用單獨設置。

4.可靠性。首先，具有設計獨到的視頻流量管理功能，保證傳輸通暢;其次，實行操作權限管理，保證統一、規范管理;最后，系統具有自診斷功能。

三、基于GPS定位技術和3G網絡的視頻監控系統的設計

(一)系統的平臺架構設計

首先，平臺的架構采用多服務器的方式，服務器多使用主流的數據庫;其次，平臺具有報警自動連接功能，而且接入平臺下的所有設備能夠自動連接到監控系統進行工作;最后，平臺軟件的設計應滿足實用性、兼容性、擴容性、可靠性等基本的網絡管理要求。而且平臺客戶端軟件具有良好的操作界面，要具有錄像回放窗口、告警窗口、圖像窗口、設備管理窗口等輔助界面。由以太網交換機組成一個視頻監視局域網。在該局域網上連接有視頻網關、視頻網絡控制服務器、管理服務器、視頻客戶機、視頻解碼器等設備。視頻網關將輸入模擬視頻信號經壓縮編碼打包、成幀、統計復用，形成多路網絡視頻流在一個以太網接口輸出;視頻網關同時接收來自以太網的網絡控制信號轉換為控制編碼信號，以控制一體化攝像機。

(二)前端網絡接入方案設計

一般對監控區域安裝的無線視頻設備通過3G無線網絡接入到視頻平臺，使用VPN專網傳輸，確保網絡信息的安全。

(三)視頻采集傳輸方案設計

視頻采集設備主要是由相關的攝像機來負責視頻信號的采集。視頻傳輸主要是無線硬盤錄像機將攝像機采集的視頻圖像壓縮為數字信號后，通過無線網絡傳輸到中心平臺上來完成的。

(四)分布式結構設計

系統由中心服務器軟件平臺、各級MCU和視頻編解碼器組成，通過網絡連接構成整個監控網。視頻編碼器獨立完成某一區域的控制或實現某一控制功能，當系統要擴大規模時，只需在某一分中心的視頻監控服務器增加管理一個監控點即可，所以監控點的多少幾乎沒有限制且不增加系統的復雜性，系統配置十分靈活，擴展性好，極易實現對較大區域的控制。

(五)傳輸模塊的設計

攝像視頻數據的采集主要采用采用的是V4L2接口。V4L2接口是Linux下開發的視頻采集設備驅動程序規范。TVP5150驅動程序包含在Linux內核中，視頻的采集程序基本流程，如下圖所示:

四、結論

隨著與計算機系統融合程度的強化，基于計算機網絡的綜合型全數字監控系統已應用在智能化建筑中，其范圍涉及視頻監控、防盜報警、門禁和電子警戒等子系統，應用的領域也由單純的安全防范向生產管理、系統檢測與監測等全方位擴展。基于GPS定位技術和3G網絡的視頻監控系統，以信息網絡為基礎，為相關部門提供視頻監控、GPS監控調度。該系統在突發事件應急救援指揮、生產管理監控、日常管理監控、其它特殊情況的現場處理、控制和調度指揮中發揮了重要作用。

參考文獻:

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