【正文】 22 5 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施分析 ............................................................................................ 24 5. 1 系統(tǒng)開發(fā)的硬件選擇 ......................................................................................... 24 視頻采集卡的選擇 .................................................................................... 24 5. 1. 4 監(jiān)控計(jì)算機(jī)的選擇 .................................................................................. 25 6 總 結(jié)與展望 ................................................................................................................. 27 6. 1 論文工作總結(jié) ................................................................................................... 27 6. 2 展望 ................................................................................................................. 27 緒論 隨著視頻壓縮技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻技術(shù)在通信領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，其中，監(jiān)控系統(tǒng)正是其主要的應(yīng)用領(lǐng) 域之一。而數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是先將遠(yuǎn)端攝像頭采集的模擬信號(hào)數(shù)字化，經(jīng)過壓縮處理，再傳輸給監(jiān)控中心的主機(jī)，中心主機(jī)將壓縮的視頻信號(hào)解壓縮，就能重現(xiàn)遠(yuǎn)端的圖像?；?DSP 的系統(tǒng)性能、價(jià)格和體積都比較合適，但是開發(fā)難度高、適應(yīng)面比較窄，有時(shí)增加一個(gè)功能就必須對(duì)系統(tǒng)作全面的改動(dòng)。僅以全國(guó)電力系統(tǒng)的所有變電站都將逐步實(shí)現(xiàn)無人值守化運(yùn)行為例，也就是說，全國(guó)各變電站所有設(shè)備的運(yùn)行狀況都將統(tǒng) 一由地區(qū)電業(yè)局來集中監(jiān)控管理。有些變電站還要求具有與控制中心進(jìn)行雙向?qū)χv的功能。雙絞線、同軸電纜、光纖、無線電波、紅外線、激光等有線或無線傳輸介質(zhì)，借助各種接入設(shè)備，構(gòu)筑了當(dāng)今社會(huì)各式各樣的網(wǎng)絡(luò)，而這些不同類型的網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模也不盡相同，既可能是覆蓋某一單位或住宅小區(qū)的局域網(wǎng)，又可能是覆蓋整 個(gè)城市的城域網(wǎng)，還可能是覆蓋整個(gè)省份、國(guó)家甚至整個(gè)世界的廣域網(wǎng)。 視頻監(jiān)控隨著社會(huì)的進(jìn)步，近來越來越被廣泛地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。視頻以模擬方式采用同軸電纜進(jìn)行傳輸由多媒體控制主機(jī)或硬盤錄像主機(jī) (DVR)進(jìn)行數(shù)字處理與存貯 。 現(xiàn)今視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)步入了全數(shù)字時(shí)代。 系統(tǒng) — 集成化：系統(tǒng)集成化正是由于構(gòu)建系統(tǒng)的各子系統(tǒng)均實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化，特別是使視頻監(jiān)控系統(tǒng)與弱電系統(tǒng)中其它各子系統(tǒng)間實(shí)現(xiàn)無縫連接，從而實(shí)現(xiàn)了在統(tǒng)一的操作平臺(tái)上進(jìn)行管理和控制 1. 4本論文研究的目的和意義 在本系統(tǒng)中，不但對(duì)視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、監(jiān)視以及視頻錄像、回放等 :還通過采用數(shù)據(jù)采集器采集傳感器的模擬、數(shù)字信號(hào)，并進(jìn)行顯示、 分析等。近年來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)的突飛猛進(jìn)，以計(jì)算機(jī)為核心、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介的數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)越來越引人注目‘劃。 ? 通過視頻切換矩陣對(duì)多路視頻進(jìn)行切換，有選擇的將視頻信號(hào)送到視頻采集卡。 數(shù)據(jù)處理： ? 利用紅外 三鑒傳感器、紅外對(duì)射傳感器、煙霧傳感器等將監(jiān)視點(diǎn)內(nèi)的告警信號(hào) 采集送至數(shù)據(jù)采集器，由數(shù)據(jù)采集器通過 RS485 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)總線送至監(jiān)控主機(jī)。 ，它可以適用于多種網(wǎng)絡(luò)，其高效的編碼性能， ，目前主要應(yīng)用在以下領(lǐng)域；基于電纜、衛(wèi)星、 Modem、 DST 等信道的廣播；視頻數(shù)據(jù)在光學(xué)或磁性設(shè)備上的存儲(chǔ)，基于 ISDN、以太網(wǎng)、 DSL無線及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的公話服務(wù)、視頻流服務(wù) 、彩信服務(wù)等，除了以上介紹的應(yīng)用，基于 ，還會(huì)擁現(xiàn)很多新的應(yīng)用。 標(biāo)準(zhǔn)可分為三檔： ? 基本檔次 (Baseline Profile) 會(huì)話業(yè)務(wù)，如會(huì)議電視，可視電話， ? 主要檔次 (Main Profile) SDTV,HDTV， DVD 等視頻存儲(chǔ)應(yīng)用 ? 擴(kuò)展檔次 (Extend Profile) 網(wǎng)絡(luò)視頻流傳輸，視頻點(diǎn)播 視頻壓縮技術(shù)的優(yōu)越性 ? 低碼流（ Low Bit Rate）：和 MPEG2 和 MPEG4 ASP 等壓縮技術(shù)相比，在同等圖像質(zhì)量下，采用 技術(shù)壓縮后的數(shù)據(jù)量只有 MPEG2 的 1/8， MPEG4 的 1/3。 ? 網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)： 提供了網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)層（ Network Adaptation Layer） , 使得 的文件能容易地在不同網(wǎng)絡(luò)上傳輸（例如互聯(lián)網(wǎng)， CDMA， GPRS， WCDMA，CDMA20xx 等）。 在 JPEG 和 MPEG1/2 的時(shí)代壓縮芯片以 ASIC 芯片為主，從 MPEG4 開始?jí)嚎s芯片已經(jīng)過度到 DSP 時(shí)代，使用 ASIC 芯片的產(chǎn)品越來越少。 2. 圖像濾波 目前最嚴(yán)重的問題之一是攝像頭干擾問題，中低檔的攝像頭比較明顯，特別在低照度的環(huán)境中干擾對(duì)圖像質(zhì)量有非常大的影響。 主要可以采用兩種濾波方式：時(shí)間軸上的濾波與空間軸上的濾波。在幀間編碼的技術(shù)中主要采用了針對(duì)攝像頭主要環(huán)境特征即靜止圖像和圖像變化不大的情況下壓縮處理，這樣保證在正常情況下圖像都可以以高質(zhì)量的水平保存。目前常見的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)有 :雙絞線、同軸電纜、光纖等。 雙絞線目前主要用于電信網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)絡(luò)。 電信網(wǎng)上的多媒體通信業(yè)務(wù)有 ISDN, HDSL, ADSL, VDSL等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)的互聯(lián)，為計(jì)算 機(jī)之間進(jìn)行文件傳送、資源共享提供服務(wù)。 TCP/IP協(xié)議族 TCP/IP(傳輸控制協(xié)議 /網(wǎng)間協(xié)議 )是一種網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，它規(guī)范了網(wǎng)絡(luò)上的所有通信設(shè)備，尤其是一個(gè)主機(jī)與另一個(gè)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)往來格式以及傳送方式。因此， TCP/IP 在 INTERNET 中幾乎可以無差錯(cuò)地傳送數(shù)據(jù)。但如需要的話， TCP 將把數(shù)據(jù)段分成多個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，而 IP 數(shù)據(jù)報(bào)則與同一網(wǎng)絡(luò)不同主機(jī)間傳輸位流和字節(jié)流的物理數(shù)據(jù)幀相容。 UDP 是一個(gè)“不可靠”的協(xié)議，因?yàn)樗荒鼙ＷC數(shù)據(jù)報(bào)的接收順序同發(fā)送順序相同，甚至不能保證它們是否全部到達(dá)。同時(shí)設(shè)計(jì)了專用文件傳輸協(xié)議，用于錄像文件的傳輸。它構(gòu)成了在單個(gè)主機(jī)內(nèi)及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)間的編程界面。各種進(jìn)程使用這個(gè)域互相之間用工 nter 協(xié)議族來進(jìn) 行通信。 套接字有兩種不同的類型 :流套接字 (TCP)和數(shù)據(jù)報(bào)套接字 (UDP) 客戶機(jī) /服務(wù)器模型 進(jìn)入九十年代后，隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，很多數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)都采用開發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的客戶機(jī) /服務(wù)器 (Client/Server)網(wǎng)絡(luò)模型，即客戶機(jī)向服務(wù)器提出請(qǐng)求，服務(wù)器對(duì)請(qǐng)求做相應(yīng)的處理并執(zhí)行被請(qǐng)求的任務(wù)，然后將結(jié)果返回給客戶機(jī)。在 Windows 中，網(wǎng)絡(luò)編程接口是 Windows Socket它包含標(biāo)準(zhǔn)的 Berkley Sockets的功能調(diào)用的集合，以及為 Windows 所做的一些擴(kuò)展。 數(shù)據(jù)報(bào)式套接字 (SOCK_ DGRAM)提供了一個(gè)無連接服務(wù)。常用于檢驗(yàn)新的協(xié)議實(shí)現(xiàn)或訪問現(xiàn)有服務(wù)中配置的新設(shè)備。 所采用的圖像編碼技術(shù)決定了圖像傳輸所占的帶寬，在這方面 MPEG4 壓縮方式的 優(yōu)越性暴露無遺，在同樣的圖像畫面大小和幀率的前提下，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試，本系統(tǒng)圖 像傳輸所占用的帶寬是 EV20xx 的 1/3，最小可達(dá) 1/5，這對(duì)于一 個(gè)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)視系統(tǒng) 而言具有極端重要意義。 4，數(shù)據(jù) AXIS 2400 配置了 4 個(gè)報(bào)警輸入 (光電隔離 ):1 個(gè)繼電器輸出 :2 個(gè) RS232/485/422 數(shù)據(jù)端硬件接口，這些限制決定了 EV20xx 只能 接入有限的數(shù)據(jù)量， 相比之下本系統(tǒng)可以方便靈活的增加數(shù)據(jù)量 (包括智能設(shè)備 )的接入，必要時(shí)可以通過 插卡方式來增加 485 端口，這一點(diǎn)對(duì)于想接入不同波特率的設(shè)備的重要性不言而喻。利 用系統(tǒng)提供的變電站前端與局端之間的數(shù)據(jù)通道 (2M 口信道 )，監(jiān)控中心與變電站之 間通過 TCP/IP 方式進(jìn)行通信，符合 TCP/IP 通信協(xié)議，完成多路圖像、報(bào)警信號(hào)、數(shù) 據(jù)、控制信號(hào)的實(shí)時(shí)傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離 24 小時(shí)視頻監(jiān)控，同時(shí)接受遠(yuǎn)方監(jiān)控終端的 遠(yuǎn)端控制。 3. 2. 1 變電站端組成功能 前端設(shè)備 :前端變電站監(jiān)控柜、監(jiān)控主機(jī)、各種攝像機(jī)、各種傳感器、云臺(tái)鏡頭 解碼器、門禁系統(tǒng) (選配 )、消防系統(tǒng) (選配 )、 2M 一以太網(wǎng)橋 。同時(shí)前端可實(shí)現(xiàn)視頻瀏覽，并通過控制輸出模塊進(jìn)行燈光聯(lián)動(dòng)控制操作。另外可通過軟件預(yù)置， 當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，可自動(dòng)撥號(hào)到指定移動(dòng)電話或發(fā)送短消息。 3. 3. 1 系統(tǒng)安全管理設(shè)計(jì) 變電站遙視警戒系統(tǒng)本身具有安全配置管理功能，當(dāng)操作人員變更或增加、刪除 系統(tǒng)中被監(jiān)控的對(duì)像及調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，用戶均可通過應(yīng)用界面改變系統(tǒng)配置文件來 完成系統(tǒng)配置。同時(shí)，所有被監(jiān)控設(shè)備都應(yīng)有操作記錄，包括操作人、被 操作設(shè)備、操作日期、時(shí)間等，以備系統(tǒng)對(duì)操作記錄查詢、統(tǒng)計(jì)、分析。另一方面， 為系統(tǒng)安裝了防殺病毒軟件。這樣，既解決了系統(tǒng)物理存儲(chǔ)空間的有限性和系統(tǒng)運(yùn)行錄像對(duì)系統(tǒng)物理存 儲(chǔ)空間需求的不斷增長(zhǎng)之間的矛盾，也提高了系統(tǒng)信息及數(shù)據(jù)的安全〔 39]0 獨(dú)特的看門狗設(shè)計(jì) 為了增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，采用了硬件看門狗技術(shù)，看門狗與系統(tǒng)復(fù)位相連接，變 電 站遙視警戒系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，其軟件定時(shí)向看門狗發(fā)送信息，看門狗收到信息則不 重新啟動(dòng)機(jī)器，否則，重新啟動(dòng)機(jī)器，這樣就防止出現(xiàn)系統(tǒng)死機(jī)、非法關(guān)機(jī)等威脅到 系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行事件的發(fā)生。監(jiān)控中心經(jīng) 2M 圖像解碼器將各變電站的圖 像解碼到模擬監(jiān)視器或電視墻上，或經(jīng)過二次編碼接入中心以太網(wǎng)。而在程序設(shè)計(jì)中，對(duì)象具有與 現(xiàn)實(shí)世界的某種對(duì)應(yīng)關(guān)系，我們正是利用這 種關(guān)系對(duì)問題進(jìn)行分解。從這一意義上講，把這種代碼 和數(shù)據(jù)的聯(lián)系稱為“封裝”。 面向?qū)ο蠹夹g(shù)給軟件發(fā)展帶來如下益處 : 可重用性，從一開始對(duì)象的產(chǎn)生就是為了重復(fù)利用，完成的對(duì)象將在今后的程序 開發(fā)中被部分或全部地重復(fù)利用。 面向?qū)ο笳Z言具有如下基本特征 : 訪問控制，對(duì)象必須能夠?qū)ζ鋬?nèi)部的某些元素進(jìn)行保護(hù)，是它們只能被內(nèi)部使用， 而不受外部干擾。最初的類被稱為基類， 從基類擴(kuò)展出來的類稱為派生類。 4. 2. 2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì) 為有效使用面向?qū)ο蟮某绦蚍椒?，首先需要解決程序的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題。所謂繼承是指從現(xiàn)存對(duì)象出發(fā)建立 一個(gè)新的對(duì)象類型，使它具有原對(duì)象的特點(diǎn)和功能，這稱為“派生”。下面分別介紹各模塊。 為了方便與現(xiàn)有系統(tǒng)的集成，采用把該“錄像文件網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊”封裝成 DLL 形式 :。通常，服務(wù)器的端口號(hào)是大 家約定的“已知端口號(hào)”，但我們?yōu)榱? 防止該端口號(hào)和已知程序沖突，也可以由用戶在調(diào)用 StartRFTSvr()時(shí)指定一個(gè)端 口號(hào)。 為了滿足需要，采用了為客戶端提供一個(gè)異步版本的下載函數(shù) AsyncDownLoad (sockID)，當(dāng)文件下載完后，會(huì)向用戶發(fā)送一個(gè)“消息”，來通知用戶下載完成。刀用戶要接收消息的 窗口 .(如果為 NULL，則表示用戶不要接收消息 ) DINT uiMsg。錄像控件通過接受外部錄像控 制命令，完成錄像任務(wù)，并且自動(dòng)生成不存在的文件路徑，支持最大 2 分鐘的預(yù)錄像 功能 (當(dāng)調(diào)用 VDisplayStart 如果 不為 0，則 VSMpeg4 模塊 會(huì)根據(jù) prerectime 的大小分配一內(nèi)存存儲(chǔ)空間，在此空間內(nèi)實(shí)現(xiàn) 滾動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，一 旦開始調(diào)用 VDisplayBeginRecord，就將存儲(chǔ)空間的數(shù)據(jù)寫到文件的開始位置，實(shí)現(xiàn) 預(yù)錄像 .)該模塊支持最大 32 路錄像，硬盤到一定容量后自動(dòng)停止錄像。 4. 3. 6 聲音對(duì)講模塊 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上實(shí)時(shí)音頻對(duì)講功能， 用設(shè)置聲音采樣率的方法，聲音的采樣和播放用類 封裝。連接狀況從好到差依次分為 :“連通”、“較好”、“一般”、“較差”、“未連通” 五個(gè)等級(jí)。目 前該控件已經(jīng)提供了安全的多線程支持，以使系統(tǒng)高效、安全的運(yùn)行。電子地圖的模塊文件名為 :Emap. dl l 以上各動(dòng)態(tài)鏈接庫配合亞奧公司的其他監(jiān)控軟件模塊己經(jīng)成功的應(yīng)用于蘇州電 力數(shù)字視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控的工程實(shí)踐中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反映的情況來看，完全滿足對(duì)方的需求。它負(fù)責(zé)處理與監(jiān)控模塊數(shù)據(jù)通訊的細(xì)節(jié)， 并承接著將來自不同監(jiān)控模塊的數(shù)據(jù)有序地傳輸?shù)奖O(jiān)控系統(tǒng)其他軟件模塊的功能。 當(dāng)您選定一個(gè)攝像機(jī)后，系統(tǒng)能自動(dòng)判斷所選定的攝像機(jī)是什么類型，表現(xiàn)在圖 像界面的右下角區(qū)域，如圖 4. 16: : 雙擊攝像頭，如果此攝像頭帶有云臺(tái)或者是球基，則彈出如下圖畫面的對(duì)話框， 其中有兩頁，一頁是攝像機(jī)預(yù) 置位面板，一頁是攝像機(jī)聯(lián)動(dòng)配置面板。切換