生態環境遠程視頻監控系統的設計與實現分析

摘 要 遠程視頻監控系統是數字化技術發展階段的最新模式，也是自動化技術的重要組成部分之一。本文從生態環境遠程視頻監控系統的設計、各模塊功能實現的角度進行分析，為生態環境監管工作提供信息化技術支持和參考。

關鍵詞 生態環境保護;視頻監控系統;遠程視頻

前言

隨著信息科學技術的快速發展，遠程視頻監控系統在人們的日常生活中扮演著重要的角色。在生態環境工作中，監管部門對遠程視頻監控系統提出了更高的要求，希望利用該技術能有效提高環境監管的工作效能。

1生態環境遠程視頻監控系統總體結構設計

視頻監控功能的發展經歷了三個階段：①起步階段。二十世紀八九十年代，視頻監控系統主要形式是閉路電視監控系統。由主機進行控制，視頻線路進行傳輸，廣泛應用于銀行、政府等重要場所。②發展階段。二十世紀九十年代中期到末期，由多媒體作為主控，硬盤錄像機作為存儲系統，多用于安全系數要求高的場合。③高速發展階段。二十世紀九十年代末至今，現階段的視頻監控系統以互聯網和通信技術作為平臺，使用嵌入式技術對現場進行實時監控，廣泛應用于社會各類場所。

1.1 規范性引用文件

實現生態環境遠程視頻監控系統具體功能的使用前提是規范通信協議，即規范遠程視頻監控系統中的各部門、各節點、各模塊之間傳輸數據時使用的通信文件格式，確保數據的完整有效。數據報頭一般占據兩個字節，固定為0×8778，通信層的數據一般占1452個字節。互聯協議報頭的具體格式可參考國家規范性的文件，一般長度為312×10，結束字符占兩個字節，固定為0×d8d8。

1.2 設計需求與目標

數字視頻技術、網絡技術、現代化控制技術是遠程視頻監控系統主要使用的技術手段，并結合圖像分析技術，對現場狀況進行監控和管理。該系統將各類數據匯總，為監控人員提供實時的現場數據信息與視頻信息，再通過數據處理模塊上傳到云端，存儲進數據庫中，采用與智能分析相結合的方式，提高監管部門的工作效能。生態環境監管部門主要工作目標是對污染治理和監控設施現場、污染物排放、環境質量等狀況進行巡查。因此，系統設計要滿足實際工作需求，按照監管路徑并根據用戶的定義自動執行巡查工作，從而實現無人值守[1]。

1.3 設計框架與內容

生態環境遠程視頻監控系統主要實現對現場圖像信息的識別和報警功能，并針對BP神經系統中的大量素材進行分析，以此實現實時監控現場狀況目的。系統整體結構設計包括云臺、監控系統、生態環境監控報警模塊、數據庫和客戶端，五個部分之間協同合作，以實現遠程監控系統的功能。其中，系統框架設計主要分為顯示層、業務邏輯層和數據訪問層三個層次，顯示層是客戶端的顯示界面，用戶訪問數據庫和視頻文件的界面;業務邏輯層為數據提供了一個業務邏輯平臺，方便系統顯示層;數據訪問層，為其他層次的數據處理提供數據基礎。每個層次為不同部門提供后臺支持，實現系統的正常運作。

具體的設計內容如下：①硬件結構設計。采用的是混合式結構，由網絡節點與各類節點進行混合，其中視頻主機是系統中的一個節點，可通過主線與其他視頻設備進行信息交換，每臺視頻主機可以通過視頻控制線路實現多個分設備同時觀看錄像。主機與其他視頻設備通過RS-232進行通信，增加了多矩陣切換觀看視頻通道，這個通道還可控制視頻現場的制冷設備或加熱設備，保證設備的正常使用。②軟件結構設計。視頻捕獲技術、數字視頻壓縮編碼技術、視頻實時存儲技術、視頻顯示技術是該系統中最主要的技術，缺一不可。首先，視頻采集設備將視頻轉換為數字信息，再通過編碼器并轉換格式存入相應數據庫中;其次，數據庫將這部分信息通過網絡傳輸器輸送到客戶端;最后，通過編碼器將數據再轉化為視頻，此過程實現了視頻解碼再編碼，由顯示技術展現在用戶眼前。

2生態環境遠程視頻監控系統功能的實現

信息技術的發展使得視頻監控系統具有無人值守、使用便捷、數據存儲量大、功能性強等特點。生態環境遠程視頻監控系統還可采用視頻監控與智能分析相結合的方式，監管人員可根據實際情況添加黑度分析、移動物體感知、溫度傳感器、煙感器等模塊，最大限度地滿足用戶的需求，為環境監管人員提供靈活的遠程監控解決方案[2]。

2.1 用戶登錄、視頻連接功能的實現

用戶通過使用瀏覽器進入到遠程監控系統的用戶登錄界面，輸入用戶名和密碼，便可以進一步訪問web客戶端。web客戶端包括視頻遠程連接、生態環境系統報警、云臺控制等功能。系統可根據用戶向監測端提交的視頻連接申請，使得云臺與數據庫建立視頻連接，實現視角的切換。視頻結束后，與此次連接有關的完整數據可自動儲存進本地磁盤中，若用戶在使用視頻功能時進行了截圖、分段錄像，系統也可自動進行分類。用戶可以更改默認選項，選擇是否允許系統自動儲存視頻和數據，整個功能的實現體現了更加人性化的特點[3]。

2.2 生態環境管理部門客戶端功能的實現

生態環境管理部門客戶端功能主要包括報警管理、存儲管理、實時云臺控制等。其中，當非法人員進入限定區域、挪動攝像頭或檢測場所出現安全隱患時，觸發了預警事件后，系統會自動地根據監控點的目標移動軌跡、煙霧濃度、溫度等環境因素變化而觸發相應的傳感器，再通過傳感器得出的數據上傳到云臺和邏輯層，進而實現現場安全狀況報警功能;當污染源煙氣濃度或空氣質量等發生改變時，視頻畫面結合智能分析系統，通過調取污染源或環境質量自動監控數據綜合分析后，實現環保監管自動報警的功能。進入報警界面后，在數據庫中就會找到新增的具體預警事件內容、發生時間與地點，為日后管理工作提供了便利;存儲管理主要包括客戶端的數據傳輸、云端的數據調用、前端設備的緩存。儲存的數據包括錄像內容、報警內容、環境內容等;前端設備主要通過攝像頭對實施情況進行數據采集，并通過云端的平臺架構進行存儲和備份，再傳輸到客戶端，用戶可選擇是否下載，也可在線觀看和查找。以查找視頻信息為例，用戶可根據具體的時間和地點進行檢索，檢索出的視頻信息支持回訪和下載，也可實現多回路的同步播放;實時云臺控制包括媒體數據流的發送、視頻圖像格式的處理等。JMF RTP API技術支持的視頻類型包括H.265、JPEG以及MPEG-1等，大多數遠程監控系統使用的是JMF技術，因為JMF技術可將視頻轉換為多種形式，具體包括MOV、MPEG-1、MPEG-2等，為使用者提供更多的便利。此外，還包括GIS操作模塊的實現，GIS操作系統主要是為監控設備提供圖層信息，擴大或縮小現場的監控畫面，用戶也可特定選取某一時段的畫面。用戶控制視頻的具體流程如圖1所示。

3結束語

綜上所述，生態環境視頻監控系統的廣泛應用，使得環境監管人員通過遠程終端就可隨時隨地對檢測區域進行實時監管工作，充分發揮了信息化在生態環境保護工作中的作用，提高了監管工作的效率與水平，將有助于推進我國生態環境保護工作高效發展。

參考文獻

[1] 吳安茂，駱定輝.環保遠程視頻監控系統的設計與實現[J].科技創新導報，2019，16（2）：139-140.

[2] 劉艷，王雪梅，陶駿，等.基于C/S模式的遠程網絡視頻監控系統的設計和實現[J].長春師范大學學報，2019（6）：30-34.

[3] 劉明緣，李翔.可移動遠程視頻監控系統設計與實現[J].電子制作，2017（13）：5-6.

作者簡介

王道文（1969-），男;學歷：專科，職稱：工程師;現就職單位：淮南市環境保護監測站，研究方向：環境保護。