基于無線Mesh網絡的視頻監控平臺設計

黃偉民

[摘? ? 要]? 基于 Mesh網絡的視頻監控系統及傳輸平臺，軟件部分采用Client/Server system（簡稱C/S模式） ，C/S模式實現了視頻數據流的網絡傳輸工作和一些遠程控制功能模塊。終端機是通過了視頻服務器和攝像機完成視頻的采集和壓縮工作，并且是利用了Mesh平臺來進行傳輸，利用無線路由器、視頻服務器和網絡視頻攝像機，構建無線Mesh網絡視頻監控系統，實現視頻監控及傳輸功能。

[關鍵詞] 視頻監控;無線; Mesh網絡; WMN

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 05. 065

[中圖分類號] TP315? ? [文獻標識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2019）05- 0167- 04

0? ? ? 引? ? 言

基于Mesh的視頻監控系統及傳輸平臺設計，采用C/S模式，這種模式實現了視頻數據流的網絡傳輸和遠程控制。終端機通過視頻服務器和攝像機完成視頻采集和壓縮，并利用基于 WMN 平臺進行傳輸，讓客戶在使用端在WMN網絡的覆蓋范圍內通過Internet進行了視頻數據流接收工作和傳輸工作的，軟件功能模塊部分實現基于無線網狀網WMN網絡視頻監控工作和傳輸平臺管理工作，有效解決不便布設光纜而又急需視頻監控的工作場景。

1? ? ? 基于無線Mesh 網絡的視頻監控系統

基于Mesh網絡的視頻監控系統方案如圖 1所示。在基于無線Mesh視頻監控與傳輸平臺的的視頻監控的現場監控環節的設計當中，無線網狀網WMN的網絡是具有著多個路由轉發功能的終端節點進行互聯來構成無線網狀網WMN網絡的骨干網，設計的視頻監控終端設備則是用來完成和負責監控視頻現場的視頻的采集工作、壓縮工作、無線路由工作以及數據資料收發工作等功能，無線Mesh網絡中還將視頻流傳送輸入到與監控中心相連的無線 Mesh網絡的網關中;它由監控中心來接收來自自監控終端的視頻數據流情況，并且來進行解壓工作、播放工作等處理，無線Mesh網絡也同時可以實現本地存儲的功能[1]。

1.1? ?基于無線 Mesh 網絡的視頻監控系統方案

如圖1所示。

1.2? ?硬件系統的控制方案

如圖2所示：設計的視頻終端硬件平臺是圍繞三星S3C2440A01-YQ80處理器搭建，通過處理器的接口把所需外設集成到這個系統中。系統硬件平臺包括存儲器、微處理器、攝像機、以太網口及電源等。S3C2440A01-YQ80處理器作為一款為移動設備和各種多用途應用設計的處理器，ARM920T是處理器核。系統的硬件平臺在監控中心過程中，設計的客戶端將利用RTP（Realtime Transport Protocol）實時傳輸協議來接收視頻數據，對終端的控制則采用面向連接的RTP進行實時的傳輸協議發送控制命令到服務器中，這樣設備就實現了對客戶視頻終端的控制，這就是設計的硬件系統的控制方案[2]。

2? ? ? 基于DirectShow的客戶端開發軟件

DirectShow是微軟在Active Movie和Video for Windows的基礎上推出的新一代基于COM（Component Object Model）的流媒體處理開發包，與DirectX開發包一起發布。Direct Show使用一種叫Filter Graph的模型來管理整個數據流的處理過程，運用DirectShow，可方便地從支持WDM驅動模型的采集卡上捕獲數據，并且進行相應的后期處理乃至存儲到文件中。這樣使在多媒體數據庫管理系統（MDBMS）中多媒體數據的存取變得更加方便。它廣泛地支持各種媒體格式，包括Asf、Mpeg、Avi、Dv、Mp3、Wave等，為多媒體流的捕捉和回放提供了強有力的支持，基于無線 Mesh 網絡視頻監控客戶端的軟件采用C/S 模式，是基于 VC 平臺的 MFC 框架。 客戶端和遠程終端是通過Linux編程實現在整個網絡上通信的。Linux客戶軟件的操作系統是采用成熟穩定的2.6.23內核，配置時根據硬件資源的大小來選擇Flash和SRAM的大小，在網絡子項中選擇對TCP/IP和IEEE 802.1 1協議的支持，同時還去除了不支持的選項以縮減內核體積，執行編譯后得到“NUX”的內核映像文件[3]。

系統結構如圖3所示。

3? ? ? 軟件的整體功能的設計

客戶端軟件由控制命令發送模塊、系統安全模塊、視頻監控模塊、 視頻影像錄像模塊組成，功能如下說明。

3.1? ?控制命令的發送模塊

客戶端監控中心是可對其中管理范圍內的若干個遠程監控前端進行著實時的監控，客戶端監控中心對不同的用戶進行不同的管理模式，分配方式也是不同的，分別控制管理權限。根據控制管理權限的不同，管理者將通過客戶端的控制軟件，在自己權限所允許的范圍內在不同的監控區域內分布監控點，實現對監控現場的實時監控，對攝像機鏡頭和云平臺進行實時控制和實時管理，實現了前端對監控設備進行遠程調控功能。

3.2? ?系統的安全模塊

系統安全模塊設置：用戶要經過系統授權還有輸入之前就設置的正確的用戶名，用戶名一經設置就不可修改，除非重新編程，輸入用戶名后再經過短信提醒獲取驗證碼，最后輸入密碼并要進行正確的輸入，如果密碼或者用戶名輸入錯誤在5次以上，會進行鎖定，則需進行重新解鎖。所以系統安全完善，使用戶可較安全地使用。

3.3? ?視頻的監控模塊

用視頻監控模塊，用戶將可實現對多個監控點的現場圖像進行實時監控，獲取與現場端之間相同幀速率的圖像，可對每一個視頻圖像的色飽和度、對比度、亮度、分辨率以及視圖大小進行著實時的調節，方便高效。

3.4? ?視頻的影像錄像模塊

視頻的影像錄像模塊設計是隨時可對視頻圖像進行實時連續的或者選擇性的錄像存儲。錄像信息中包括時間點、監控點等這些重要信息;還可對視頻錄像的回放、視頻錄像的刪除、視頻錄像輸出等進行操作。

4? ? ? 主要的模塊實現與設計工作

為了能同時接收來自系統終端的多媒體多路圖像，程序中采用了 Windows XP界面設計上的多線程技術結構，每個技術線程都將創建一個界面小窗口，專門負責其中一路的視頻流接收工作和播放工作。客戶端的視頻數據接收流程示意圖如圖4所示。

具有相應權限的用戶通過口令登錄客戶端，并完成初始化工作，它選擇決定其中的某一路視頻請求，客戶端和終端相互連接在一起，只要啟動視頻的數據資料的接收，即可完成這些線程。這樣視頻數據就通過網絡設備傳到客戶端的視頻接收緩沖區，客戶端也開始接收視頻數據，確保安全性。視頻接收模塊負責接收設備從網絡另一端傳輸過來的視頻數據和視頻音像等，設計的監控系統中視頻數據格式是 MPEG-4，由于 Direct Show（微軟提供的一套在Windows平臺上進行流媒體處理的開發包）為多媒體流的捕捉和回放提供了強有力的支持[4]。

5? ? ? 對于系統的測試工作

設計的系統測試是在一個社區的街道路口進行，在社區街道路口設置多臺的視頻監控終端，并安置在監控點，設置的各監控點之間的距離為100-300 m不等，監控設備的主機是通過IEEE802.11b/g/n標準的無線網卡來接入無線網狀網WMN當中，再從中間的任何一個監控終端中獲取錄下來的視頻流，再采用所開發的客戶端軟件設備來完成終端設備的監控視頻設置、監控視頻的解碼/播放、監控視頻的接收等功能。對系統測試的結果中表明，視頻的畫面播放流暢，實時性效果好，視覺效果也讓人滿意[5]。

6? ? ? 結? ? 語

無線Mesh網絡是近年迅速發展的一種新型無線網絡技術，結合基于無線Mesh網絡視頻監控的發展，使無線視頻監控具有靈活性強、高性價比、使用方便等特點[6]，本設計已在安全、軍工、交通、安防、公共景區等領域得到應用，取得良好經濟與社會效益。

主要參考文獻

[1]楊柳青.基于Mesh網絡的視頻數據采集平臺在智慧農村建設中的應用研究[J].唐山師范學院學報，2017，39（2）：67-72.

[2]林永烽.“智能工地”全球眼系統集成工程設計及應用[J].安徽建筑，2014（4）：213-214.

[3]向穩新.移動視頻監控技術現狀與構架[J].中國公共安全：綜合版，2009（9）：178-183.

[4]湯挺峰.談高清視頻監控技術在城市公共安全中應用[J].中國新通信，2017，19（15）：102-103.

[5][作者不詳]高清視頻監控技術[J].中國安防，2014（15）.

[6]劉飛岐.視頻監控技術在電力系統中的應用[J].通訊世界，2017（21）：229-300.