數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

      本系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)目標(biāo)是在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)構(gòu)建一個(gè)質(zhì)量高、監(jiān)控方式靈活、可靠性高和具有易于擴(kuò)展架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。集散式網(wǎng)絡(luò)視頻流傳輸平臺(tái),又可稱作監(jiān)控中心,實(shí)現(xiàn)了靈活的監(jiān)控方式,即任何一臺(tái)授權(quán)的主機(jī),不管是在本地局域網(wǎng)內(nèi),還是遠(yuǎn)在千里之外,都可以成為監(jiān)控中心,對(duì)各監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,并進(jìn)行系統(tǒng)管理。這個(gè)平臺(tái)主要由圖象監(jiān)控中心服務(wù)器等組成,完成現(xiàn)場(chǎng)圖象接收、用戶登錄管理、優(yōu)先權(quán)的分配、控制信號(hào)的協(xié)調(diào)、圖象的實(shí)時(shí)監(jiān)控、錄像的存儲(chǔ)、檢索、回放、備份、恢復(fù)等。

      設(shè)計(jì)要求:監(jiān)控中心服務(wù)器功能強(qiáng)大,可同時(shí)管理數(shù)十甚至數(shù)百臺(tái)攝像機(jī)和數(shù)十個(gè)在線用戶,以后系統(tǒng)擴(kuò)容時(shí),監(jiān)控中心無(wú)須增加硬件設(shè)備投入;可同時(shí)接收數(shù)十個(gè)活動(dòng)視頻圖象、滿足所有在線客戶的轉(zhuǎn)發(fā)申請(qǐng);具有完善的錄像服務(wù),包括人工錄像、計(jì)劃錄像和報(bào)警錄像,可存儲(chǔ)、檢索、備份和恢復(fù)大量的圖象數(shù)據(jù)庫(kù)文件;具有強(qiáng)大的錄像回放能力。

2　系統(tǒng)構(gòu)成及功能模塊設(shè)計(jì)
     系統(tǒng)采用成熟的客戶/服務(wù)器(C/S)結(jié)構(gòu),開發(fā)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有本地監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)分控的功能。對(duì)于本地監(jiān)控系統(tǒng),它由1臺(tái)PC機(jī)構(gòu)成主控機(jī),具備視頻采集、硬盤連續(xù)或定時(shí)錄像、監(jiān)視控制、系統(tǒng)設(shè)置等功能。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)分控,主要由多個(gè)PC機(jī)構(gòu)成遠(yuǎn)程客戶監(jiān)控端,用戶根據(jù)被分配的用戶名和密碼可以訪問(wèn)服務(wù)器主機(jī),壓縮后的視頻流傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控客戶端,客戶端接收數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼并顯示,可觀看并控制監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)。

2.1　硬件設(shè)計(jì)
     服務(wù)器端的組成結(jié)構(gòu):工控PC機(jī)(含視頻采集卡)+可靠的操作平臺(tái)+服務(wù)器端應(yīng)用軟件。視頻采集卡連接攝像頭的視頻輸出,實(shí)現(xiàn)視頻采集;工控機(jī)通過(guò)RS232串口和專用的解碼器相連,解碼器再連接到攝像頭的控制輸入端,控制云臺(tái)和鏡頭的各種動(dòng)作。客戶機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和主控機(jī)相連,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制。

      遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、監(jiān)控服務(wù)器和遠(yuǎn)程監(jiān)控終端(客戶端)4個(gè)部分組成。監(jiān)控服務(wù)器和遠(yuǎn)程監(jiān)控終端是系統(tǒng)的重要組成部分。由于監(jiān)控系統(tǒng)要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,且處理的數(shù)據(jù)量較大,這就對(duì)監(jiān)控主機(jī)的性能提出了很高的要求:系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好,運(yùn)行速度要快,有很大的CPU處理能力,有較大的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力,高分辨率的顯示?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要由監(jiān)控?cái)z像頭、云臺(tái)、解碼器、光纖等組成。攝像機(jī)將采集到的現(xiàn)場(chǎng)視頻通過(guò)光纖傳給視頻服務(wù)器,視頻服務(wù)器壓縮數(shù)據(jù),同時(shí)接收來(lái)自監(jiān)控中心和網(wǎng)絡(luò)用戶的控制命令,并執(zhí)行相應(yīng)操作。需要的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為基于TCP/IP協(xié)議的局域網(wǎng)或企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)。該局域網(wǎng)上的設(shè)備(網(wǎng)絡(luò)中的路由器、交換機(jī)等)要支持組播通信。解碼器的前端通過(guò)RS232/485轉(zhuǎn)換器與視頻服務(wù)器端的串行端口相連,視頻服務(wù)器輸出的串口RS232控制信號(hào)經(jīng)RS232/485轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成RS485信號(hào)傳輸至遠(yuǎn)方的解碼器。解碼器將接收到的命令信號(hào)經(jīng)過(guò)譯碼轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)云臺(tái)和攝像機(jī)的地址及其動(dòng)作方式,控制相應(yīng)的繼電器動(dòng)作,將不同的電平控制信號(hào)發(fā)送至解碼器輸出端的云臺(tái)和鏡頭控制信號(hào)線上。云臺(tái)和鏡頭在得到相應(yīng)的控制信號(hào)電平驅(qū)動(dòng)后進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作,同時(shí),解碼器也能向上位機(jī)發(fā)送一些數(shù)據(jù)。

2.2　軟件設(shè)計(jì)
     整個(gè)軟件由服務(wù)器端和客戶端2個(gè)部分組成,服務(wù)器端和客戶端通過(guò)Socket套接字在整個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)上通信。

     服務(wù)器端軟件是程序的核心部分,要求能夠協(xié)調(diào)前端設(shè)備的工作,負(fù)責(zé)處理信息流,將信息保存起來(lái);為若干臺(tái)客戶機(jī)提供實(shí)時(shí)畫面信息,并且將客戶機(jī)發(fā)來(lái)的控制信息轉(zhuǎn)發(fā)給前端設(shè)備。該軟件主要由視頻采集模塊、監(jiān)視控制模塊、視頻顯示模塊、視頻存儲(chǔ)回放模塊、系統(tǒng)設(shè)置/用戶設(shè)置模塊、網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊等構(gòu)成。

(1)視頻采集模塊
      由于本系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)采集多路視頻信息,為了減輕CPU負(fù)擔(dān),筆者采用了硬件方式實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的采集和壓縮。視頻卡以25幀/s捕獲動(dòng)態(tài)圖象。采集后的視頻數(shù)據(jù)分為2路:一路直接送到顯示緩沖區(qū)中進(jìn)行本地顯示;另一路則由硬件壓縮后存儲(chǔ)在本地硬盤上,或傳輸?shù)娇蛻舳?從而實(shí)現(xiàn)視頻圖象的實(shí)時(shí)采集、傳輸與顯示。

(2)監(jiān)視控制模塊
      主要完成對(duì)云臺(tái)及鏡頭的控制。主控機(jī)通過(guò)連接在串口上的解碼器發(fā)出控制命令,控制云臺(tái)的上、下、左、右、自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)和鏡頭的焦距、光圈等。

(3)視頻顯示模塊
      可適當(dāng)調(diào)節(jié)各路視頻的對(duì)比度、明亮度、色度和飽和度;支持1、4、9、16種形式的視頻顯示界面,可任意切換顯示方式。

(4)視頻存儲(chǔ)回放模塊
      采用高速、大容量硬盤作為存儲(chǔ)介質(zhì),完成硬盤錄像功能;支持動(dòng)態(tài)錄像、手動(dòng)錄像和定時(shí)錄像3種錄像方式,并支持單幀圖象的捕獲存儲(chǔ)。對(duì)存儲(chǔ)在硬盤的視頻圖象進(jìn)行回放,支持快退、快進(jìn)、放大、縮小、單幀步進(jìn)等功能。

(5)系統(tǒng)設(shè)置/用戶設(shè)置模塊
      在該模塊中允許用戶修改任意用戶的密碼,還可以增加用戶、刪除用戶和給其他用戶分配權(quán)限。同時(shí)可根據(jù)錄像的時(shí)間以及視頻源進(jìn)行檢索、回放,自動(dòng)存儲(chǔ)、管理硬盤。本系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu),只需安裝1個(gè)客戶端軟件,分布在LAN或Internet上的遠(yuǎn)程客戶機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)信息共享和遠(yuǎn)程控制等操作?？蛻舳耸欠?wù)器端的擴(kuò)展,主要包括顯示模塊、遠(yuǎn)程控制模塊等。