基于校園網絡的數字視頻監控系統的設計與實現

張群慧 (湖南信息科學職業學院電子信息系，湖南 長沙 410151)

基于校園網絡的數字視頻監控系統的設計與實現

張群慧 (湖南信息科學職業學院電子信息系，湖南 長沙 410151)

根據校園網絡系統的網絡構架基礎，采用其混合結構模式作為系統的網絡架構，系統內部采用C/S模式，系統外部采用B/S模式，設計實現了基于校園網絡的數字視頻監控系統。實際應用表明，利用數字視頻監控系統能夠解決校園治安管理中存在的人力資源不足、信息獲取與信息處理不及時的問題，具有實際應用價值。

校園網絡；數字視頻監控系統；環境監控

隨著計算機網絡視頻技術的飛速發展，數字視頻監控系統廣泛應用于商場、銀行、學校等場所，為安全防范和環境監控起到了至關重要的作用[1]。下面，筆者設計了基于校園網絡的數字視頻監控系統。

1 系統總體框架

數字視頻監控系統以網絡傳輸技術作為依托,因此需要物理上存在的網絡作為視頻傳輸的基礎。由于一般學校區域范圍較廣，教學樓、圖書館、食堂和宿舍相隔較遠，可以依托學校局域網來實現組網，最終通過交換機連接到Internet上。整個系統主要由控制中心、網絡終端管理模塊和前端監控管理子系統等組成。

2 系統設計與實現

2.1網絡終端管理模塊

圖1 網絡終端管理流程圖

根據學校實際情況，采用面向視頻聯網的分布式體系結構設計，具備非常強的系統穩定性，單臺主機可自成系統，多臺主機可互聯形成更大的系統，構成邏輯上單一的模擬數字混合矩陣，真正實現統一編號、統一權限和統一管理[2]。通過引入流媒體技術，內置流服務器，支持大并發數視頻直播、存儲和點播，支持視頻流數字中轉，可以靈活的將視頻數據存儲于客戶端、服務器或專用磁盤陣列，并支持多人同時訪問。用戶在終端上可以從流媒體服務器上進行視頻直播、視頻點播、視頻回放、信息查詢等一系列操作，還可將視頻下載進行保存。網絡視頻管理流程圖如圖1所示。

2.2前端監控管理子系統

前端監控管理子系統主要是對前端監控硬件的管理，發揮監控的作用，其主要包括攝像機和視頻服務器。

1)攝像機 攝像機的選型直接影響到圖像采集質量和突發時間的即時跟蹤，考慮到校園監控區域一般樹木較多且晚上光線較差，選用高速低照度彩轉黑的一體化智能球(高速球)攝像機。該型攝像機具有水平360°連續、垂直90°、180°自動翻轉的全方位高速轉動，并可26倍光學變倍(物理變倍)，能及時快速、有效的跟蹤監控各個監控區域內發生的突發事件。

2)視頻服務器 采用直連方式的視頻服務器接入，該方式適用于網絡傳輸功能完整的視頻服務器，只需將視頻服務器的網口直接連接到與控制中心網絡相連接的網絡中并做相應的網絡配置即可。視頻服務器組成圖如圖2所示。

圖2 視頻服務器組成圖

2.3控制中心

1)一級監控中心 一級監控中心是監控網絡匯集點，其負責全網監控系統的統一管理，同時可以對二級分控中心進行控制管理。在視頻碼率為1M條件下，支持300路并發視頻轉發，80路并發視頻本地錄像，60路并發視頻點播，支持多級服務器管理和分布式轉發，視頻轉發支持單播和組播轉發。一級監控中心組成圖如圖3所示。

圖3 一級監控中心組成圖

2)二級控制中心 二級控制中心可對所管理轄區的監控網點進行遠程監控、錄像存儲，并將視頻數據通過視頻轉發服務器轉發給一級主控中心。二級監控中心主要由服務器系統、控制臺系統、電視墻系統，監控席位和錄像存儲系統組成：①服務器系統。中央服務器具有固定的IP地址,是監控主機和客戶機交互信息的平臺。用戶注冊完成后，可以通過服務器來查看各監控主機的信息，也可以根據需要向某監控主機發送請求來調閱視頻流數據。②電視墻系統。電視墻管理系統由虛擬矩陣管理主機、BSR-TRS多路嵌入式解碼器、大屏幕液晶電視組成。虛擬矩陣管理主機操作系統為Windows XP，客戶端管理軟件使用bsrExplorer和bsrMatrix，外設有BSR-K01C矩陣鍵盤，支持通過鼠標、矩陣鍵盤或計算機小鍵盤控制網點的視頻在中心電視墻上切換顯示，支持視頻統一編號、中/英文字符疊加。通過bsrExplorer的虛擬矩陣模塊可以設置/操作定時、分組等多種定制的圖像輪巡方式。電視墻由6個42英寸專業液晶監視器/電視組成，支持VGA輸入，支持1024X768以上分辨率。其中2個分別連接報警管理主機和監控管理主機，4個與4臺BSR-TRS多路解碼器連接，9畫面分割顯示，可同時顯示36路實時視頻圖像(見圖4)。BSR-TRS嵌入式多路解碼器接入監控中心交換機，視頻接口(VGA)與電視墻監視器一一對接。BSR-TRS支持1/4/9/16路畫面分割輸出，配置成9分割輸出時，可以在一個監視器上同時顯示9個網點圖像。③錄像存儲。二級分控中心的監控席位設置1臺PC機，支持雙屏顯示，安裝bsrExplorer客戶端軟件。錄像存儲在服務器的硬盤或者外接磁盤陣列上，缺省配置6個160GSATA硬盤，滿足30d全天24h錄像存儲要求，外接磁盤陣列5T容量。系統錄像存儲系統由數據庫服務器管理，支持硬盤空間循環策略，并支持SCSI/SAN/NAS等多種海量存儲系統[3]。

3 系統認證處理流程

數字視頻監控系統是在一定區域內構建一個大容量、高質量、監控方式靈活、可靠性好和易于擴展的實時監控系統。首先需要方便簡潔、易于操作的人機接口的用戶界面，為此采用加密算法的身份認證，支持一次性口令認證方式，或多次口令認證方式，次數可以任意確定[4-5]。系統支持用戶和用戶組授權，系統的所有訪問均受用戶認證授權系統的管理(見圖5)，并有詳細的日志記錄，可以對用戶登陸、登出、操作、設備參數設置、報警信息等項目做詳細的記錄管理，具體功能包括：①對系統中所有的操作、系統信息、報警信息都以詳細日志方式進行記錄；②日志保存級別可以根據重要程度設置記錄級別，減少日志信心量，方便檢索；③支持多種日志查詢方式，可以方便、快捷的查詢日志信息。

圖4 電視墻屏幕組成圖 圖5 用戶認證處理流程圖

4 結 語

利用計算機及軟件工程思想研究了基于校園網絡的數字視頻監控系統。在設計和實現該系統的控制中心、網絡終端管理模塊和前端監控管理子系統時，采用其混合結構模式作為系統的網絡架構，即系統內部采用C/S模式，系統外部采用B/S模式。基于校園網絡的數字視頻監控系統解決了遠程監控、數據查詢和文件下載等問題，具有較強的實用價值。

[1]鄭洪方，國峰，袁增強，等. 基于移動代理的分層式網絡管理模型[J].東北大學學報(自然科學版)，2006，23(1)：33-38.

[2]李林杉，張寧. 基于策略優化的計算機網絡管理技術研究[J].計算機工程與應用，2006(10):98-104.

[3]季秀蘭.H.26X系列視頻編碼標準的進展及特點[J].電腦知識與技術，2005(33):16-18.

[4]何鵬舉，陳明，段磊強，等.基于嵌入式Web服務器的遠程視頻監控系統[J].測控技術，2004，23(6):132-135.

[5]趙方鵬.基于ARM和Linux的嵌入式網絡視頻監控系統研究[D].西安：西北工業大學，2007.

[編輯] 李啟棟

TP393

A

1673-1409(2013)25-0074-03

2013-06-16

張群慧(1973-)，男，碩士，講師，現主要從事計算機技術、智能算法、網絡安全等方面的教學與研究工作。