網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

于波

[摘 ?要]網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計首先要確定系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計原則;然后提出并分析系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體架構(gòu)設(shè)計主要包括系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)部署架構(gòu)組成、監(jiān)控軟件系統(tǒng)的功能架構(gòu)、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計等方面。本文主要對網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)部署架構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計。

[關(guān)鍵詞]設(shè)計目標(biāo) ?設(shè)計原則 ?數(shù)據(jù)傳輸 ?監(jiān)控

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）22-0108-01

一、系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建，主要是為了彌補目前辦公大樓視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不足問題，提高大樓的安防能力，滿足安防使用需求，并且具有較好的實用性和可操作性。系統(tǒng)具體的設(shè)計目標(biāo)包括：

1、構(gòu)建一套可遠(yuǎn)程控制的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)應(yīng)能夠具備對攝像機、編碼設(shè)備、報警設(shè)備等的遠(yuǎn)程控制能力，用戶在監(jiān)控中心就能夠通過系統(tǒng)獲取各類遠(yuǎn)端設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并可以通過發(fā)送指令的方式，對遠(yuǎn)端設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并控制攝像設(shè)備的運動狀態(tài)，從而減輕操作人員的工作強度。

2、根據(jù)應(yīng)用場景靈活配置的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。用戶應(yīng)能夠根據(jù)具體的使用目的，調(diào)整系統(tǒng)的各類參數(shù)，如視頻的編碼格式、數(shù)據(jù)傳輸率、保存模式等，從而能夠在視頻監(jiān)控的質(zhì)量和性能之間達(dá)到平衡，使系統(tǒng)能夠適用于不同的場景，并可在不同場景下達(dá)到最佳的性能表現(xiàn)。

3、要具備較高的智能化程度。系統(tǒng)應(yīng)能夠改變傳輸數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的工作模式，基于圖像處理技術(shù)實現(xiàn)運動目標(biāo)的主動檢測，從而有效地提高系統(tǒng)的監(jiān)測效率，提高存儲設(shè)備的使用率，在整體上提高系統(tǒng)性能。系統(tǒng)應(yīng)能夠具備自適應(yīng)的編碼選擇和數(shù)據(jù)傳輸處理能力，使系統(tǒng)在達(dá)到應(yīng)用要求的QOS 標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡可能地節(jié)約所占用的資源。

4、要具有良好的擴展性。一方面，系統(tǒng)能夠根據(jù)實際業(yè)務(wù)需求的變化，方便地對系統(tǒng)的功能進(jìn)行擴展，使系統(tǒng)能夠滿足新需求的應(yīng)用要求，有效增加系統(tǒng)的使用壽命，實現(xiàn)系統(tǒng)的縱向擴展;另一方面，根據(jù)整體安防的要求，視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)能夠與其他安防管理信息系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，以及聯(lián)動指揮的實施，與其他系統(tǒng)在數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)邏輯方面實現(xiàn)關(guān)聯(lián)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的橫向擴展。

5、要具有良好的安全性。系統(tǒng)應(yīng)具備權(quán)限管理功能，保證系統(tǒng)及數(shù)據(jù)的安全。系統(tǒng)自身還要建立起完善的數(shù)據(jù)容錯和備份機制;第三是構(gòu)建完備的防御體系防止計算機病毒的侵害;最后系統(tǒng)應(yīng)采用模塊化開發(fā)，提高可維護(hù)性。

二、系統(tǒng)設(shè)計原則

網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)目的是為了解決當(dāng)前大樓內(nèi)部安防系統(tǒng)較為落后，在功能和性能方面都無法滿足用戶需求等問題。為了實現(xiàn)上述目標(biāo)，系統(tǒng)在設(shè)計開發(fā)時必須要遵循以下幾個原則：

一是實用性原則。系統(tǒng)必須以辦公用戶的實際使用需求出發(fā)，符合用戶的使用習(xí)慣，通過新技術(shù)的應(yīng)用和新架構(gòu)的建立，真正達(dá)到提高監(jiān)控效率，減輕用戶工作負(fù)擔(dān)的目標(biāo)，切實提高系統(tǒng)的實用性。

二是先進(jìn)性原則。該系統(tǒng)經(jīng)歷了長時間的發(fā)展和演進(jìn)，出現(xiàn)了很多新技術(shù)和新應(yīng)用，系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)實際的需求，使用新技術(shù)以提高網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能和性能指標(biāo)，保證系統(tǒng)在較長的時期內(nèi)在技術(shù)方面具有一定的先進(jìn)性。

三是穩(wěn)定性原則。該系統(tǒng)由于其特殊的應(yīng)用領(lǐng)域，需要 24 小時工作，因此穩(wěn)定性是系統(tǒng)最為重要的設(shè)計原則。系統(tǒng)應(yīng)保證一定范圍內(nèi)的設(shè)備和功能冗余，一旦在某一部分出現(xiàn)問題，其冗余和備份設(shè)備應(yīng)立即實現(xiàn)接替。

四是兼容性原則。系統(tǒng)的各個組成部分之間要實現(xiàn)相互協(xié)作，共同完成視頻監(jiān)控的任務(wù)。各部分之間應(yīng)既關(guān)聯(lián)，又獨立，在設(shè)計時需要充分考慮到不同組件之間的兼容性問題，以保證當(dāng)某些組件出現(xiàn)問題時，可以有多種備選組件進(jìn)行更換;同時，對于前期構(gòu)建的傳統(tǒng)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過一定的改造，也應(yīng)能夠融入到本系統(tǒng)中。

三、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部署架構(gòu)設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)部署架構(gòu)主要包括四個組成部分，不同部分通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)連接和數(shù)據(jù)交換，共同完成視頻監(jiān)控的業(yè)務(wù)流程。各組成部分的分析如下：

一）是音視頻數(shù)據(jù)采集部分，該部分的主要功能是獲取監(jiān)控對象的圖像和聲音信息，并將獲取到的模擬信號轉(zhuǎn)換為可以在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)字信號，并經(jīng)過適當(dāng)?shù)木幋a，對音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，從而減輕網(wǎng)絡(luò)的傳輸壓力。該部分主要包括音視頻模擬圖像獲取設(shè)備、各類型報警設(shè)備、攝像機控制設(shè)備、語音設(shè)備、編碼設(shè)備等。圖像獲取設(shè)備主要是指攝像機，包括兩種類型，一種是高清網(wǎng)絡(luò)攝像機，

另一種是傳統(tǒng)的模擬攝像機。

二）是音視頻數(shù)據(jù)傳輸部分，該部分主要是依托網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備和傳輸設(shè)備實現(xiàn)監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)。綜合考慮數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰徒ㄔO(shè)的成本，在傳輸線路的構(gòu)建方面采用按需構(gòu)建的原則，720P 分辨率的監(jiān)控視頻推薦傳輸帶寬為 2Mbps，而 D1 畫質(zhì)的監(jiān)控視頻傳輸帶寬推薦為 1Mbps，根據(jù)實際的應(yīng)用需求，分支區(qū)域采用網(wǎng)線作為傳輸設(shè)備，而對于主干網(wǎng)絡(luò)，以及視頻監(jiān)控中心與傳輸設(shè)備之間的連接線路，采用光纖作為傳輸設(shè)備。在交換機等網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的選擇與部署方面，對于不同廠區(qū)內(nèi)不同區(qū)域的匯集節(jié)點，采用數(shù)據(jù)交換能力較高的交換機，以提高突發(fā)并發(fā)大數(shù)據(jù)量的處理能力，而中心交換機則采用背板和包轉(zhuǎn)率較高的千兆交換機。此外，根據(jù)監(jiān)控業(yè)務(wù)的實際需求，在系統(tǒng)承載網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方面，采用專網(wǎng)新建與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)利用相結(jié)合的方式，將視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)與廠區(qū)內(nèi)目前現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)融為一體，也為不同信息管理系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)應(yīng)用構(gòu)建基礎(chǔ)。

三）是數(shù)據(jù)存儲部分，由于高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭獲取的音視頻數(shù)據(jù)量較大，而且廠區(qū)內(nèi)有多個視頻監(jiān)控點，很可能出現(xiàn)多路數(shù)據(jù)同時寫入的情況;同時，位于不同位置的監(jiān)控中心也需要對存儲設(shè)備中的音視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和回放，形成多路同時讀取數(shù)據(jù)的情況。因此，對于數(shù)據(jù)存儲部分的設(shè)計必須要能夠支持高速率的數(shù)據(jù)吞吐能力。傳統(tǒng)的磁盤存儲設(shè)備已經(jīng)無法滿足高清網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和存儲要求，而先進(jìn)的 SAN 存儲系統(tǒng)或者 DAN 存儲系統(tǒng)雖然具有良好的性能，能夠滿足音視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的存儲，但是成本較高，而且在一些功能方面，如文件級的數(shù)據(jù)共享等方面有所欠缺。因此，本系統(tǒng)采用了基于 Nexsan 視頻集中存儲的解決方案，在其內(nèi)部采用 SATA 硬盤構(gòu)成存儲體，可支持多種 RAID 方式，具有高性價比，高可靠性，高存儲密度等優(yōu)點，采用集中式管理方式，維護(hù)較為方便。

四）是終端監(jiān)視控制部分，該部分的主要功能是為用戶提供監(jiān)控中心軟件，使用戶能夠根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯對視頻監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行控制和操作。該部分主要包括音視頻解碼設(shè)備、監(jiān)視器墻、控制軟件等設(shè)備。音視頻解碼設(shè)備主要是將傳輸來的音視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過解碼后轉(zhuǎn)換為可播放的流媒體，以便于在監(jiān)視墻上顯示。控制軟件接受用戶的輸入和操作，將控制指令通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)端的音視頻采集設(shè)備，從而調(diào)整設(shè)備的參數(shù)，以及工作模式。監(jiān)控中心軟件采用面向服務(wù)的架構(gòu)模式設(shè)計開發(fā)并部署，整體上采用瀏覽器/服務(wù)器和客戶端/服務(wù)器相結(jié)合的方式，監(jiān)控中心的人員通過客戶端軟件實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)所有功能的使用，而一般人員經(jīng)過權(quán)限認(rèn)證后，可以在任意一臺電腦上，通過瀏覽器實現(xiàn)對監(jiān)控功能的簡單調(diào)用。

四、結(jié)論

綜上所述，網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的視頻偵控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類似，大體上包括視頻圖像及音頻數(shù)據(jù)獲取部分，網(wǎng)絡(luò)傳輸部分，數(shù)據(jù)存儲部分，以及終端監(jiān)視控制部分四個方面。但該網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的基于專用音視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)不同，它是基于網(wǎng)絡(luò)平臺構(gòu)建、開發(fā)和部署的。因此通過這套系統(tǒng)的設(shè)計，可以大大增強區(qū)域安保水平和能力，保障安保工作的順利開展。