【正文】 ? 將壓縮后的視頻數(shù)據(jù)在本地進(jìn)行錄像存儲(chǔ)。 視頻處理： ? 利用安裝在監(jiān)視目標(biāo)區(qū)域的攝像機(jī)，對(duì)監(jiān)視點(diǎn)內(nèi)的主設(shè)備進(jìn)行全方位布防監(jiān)視。利用 MPEG4技術(shù)、流媒體技術(shù)、 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、語音處理技術(shù)、動(dòng)態(tài)鏈接庫、數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)，程序的開發(fā)采用面向?qū)ο?OPP)的開發(fā)技術(shù)，利用 Visual C++6. 0 在 Windows 20xx 平臺(tái)上開發(fā)，程序的界面和框架利用 MFC (Microsoft Foundation Class)實(shí)現(xiàn)，整個(gè)系統(tǒng)采用開放的、模塊化的、面向?qū)ο蟮捏w系結(jié)構(gòu)，是一個(gè) 實(shí)用、高效的系統(tǒng)。 傳輸 — 網(wǎng)絡(luò)化：視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化意味著系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將由集總式向集散式系統(tǒng)發(fā)展，集散式系統(tǒng)采用多層分級(jí)的結(jié)構(gòu)形式，將使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件和軟件資源以及任務(wù)和負(fù)載得以共享，這也是系統(tǒng)集成與整合的重要基礎(chǔ)。視頻從前端圖像采集設(shè)備輸出時(shí)即為數(shù)字信號(hào)，并以網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介，基于國(guó)際通用的TCP/IP 協(xié)議，采用流媒體技 術(shù)實(shí)現(xiàn)視頻在網(wǎng)上的多路復(fù)用傳輸，并通過設(shè)在網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)虛擬 (數(shù)字 )矩陣控制主機(jī) (IPM )來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的指揮、調(diào)度、存貯、授權(quán)控制等功能。第一代 :模擬時(shí)代。各獨(dú)立的電視監(jiān)控設(shè)備通過嵌入式網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備或是通過連網(wǎng)的計(jì)算機(jī)便可接入到網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)控?cái)z像機(jī)的圖像則可以通過網(wǎng)絡(luò)，以數(shù)字流媒體的形式傳輸?shù)娇刂浦行幕蚱渌跈?quán)的分控計(jì)算機(jī)，而從控制中心或分控計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制指令也可以通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控前端的各受控設(shè)備。當(dāng)然，上述偵測(cè)到的畫面也可以同時(shí)記錄到普通錄像機(jī)或硬盤錄 像機(jī)上。大范圍的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為各變電站設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸提供了保障。另外，目前大部分視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的都是比較簡(jiǎn)單的壓縮技術(shù)，增 加了傳輸和存儲(chǔ)成本。因此，數(shù)字視頻監(jiān)控系 統(tǒng)正全面取代模擬系統(tǒng)。模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)是將遠(yuǎn)端攝像頭采集的模擬視頻信號(hào)通過電纜直接發(fā)送到監(jiān)控中心的監(jiān)視器上。 遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)綜合的集成系統(tǒng)，涉及到通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自控技術(shù)、圖像壓縮技術(shù)、安防監(jiān)控技術(shù)和弱電集成技術(shù)等各方面的綜合技術(shù)，本文根據(jù)視頻監(jiān)控在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑?，運(yùn)用 Winsock 控件，采用模塊化設(shè)計(jì)，討論了基于TCP/工 P 和 MPEG4 的數(shù)字圖像壓縮的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。近年來網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)字視頻處理技術(shù)的發(fā)展以及國(guó)內(nèi)電力變電站的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的日益完善，大大促進(jìn)了數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究和發(fā)展?，F(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要分兩類 :模擬的和數(shù)字的監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)字系統(tǒng)比較難以設(shè)計(jì)，但卻有模擬系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)勢(shì)，例如傳送距離遠(yuǎn)，圖像質(zhì)量好，安裝、使用以及數(shù)據(jù)的保存都很簡(jiǎn)單。而基于通用平臺(tái) (例如 PC 機(jī) )的系統(tǒng)，開發(fā)難度低，也能根據(jù)需要靈活地加以變動(dòng)，但是由于這些系統(tǒng)大多基于 Dos 或者 Windows 操作系統(tǒng)，所以其性能，尤其是實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性方面，無法與基于專用芯片的系統(tǒng)相比，而且價(jià)格、體積方面也難以控制，無法完全適應(yīng)監(jiān)控系統(tǒng)的嚴(yán)格要求。為此，電力部門己開始在全國(guó)范圍內(nèi)構(gòu)筑 SDH 光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)，各省市電業(yè)局也相應(yīng)開始在其所轄區(qū)域內(nèi)構(gòu)筑 SDH 傳輸網(wǎng)，并通過網(wǎng)絡(luò)將所有變電站連接起來。此項(xiàng)要求的提出主要是為了監(jiān)視無人值守變電站是否有人非法闖入，以及變電站現(xiàn)場(chǎng)是否有其他異常情況 (如電閘是否動(dòng)作或接觸是否良好，變壓器是否冒煙、起火等 )，如果有人非法闖入或是無意進(jìn)入監(jiān)視區(qū)域，則報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)能夠自動(dòng)偵測(cè)到，并向電業(yè)局發(fā)出報(bào)警信息，管理人員則根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)畫面的監(jiān)視，通過遠(yuǎn)程聲音廣播系統(tǒng)予以警示，并同時(shí)遙控啟動(dòng)其他相應(yīng)設(shè)備。因此，從系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)看，同一區(qū)域或不同區(qū)域間的不同類型的網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備都已通過上述不同種類、不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了物理連接，這也是基于網(wǎng)絡(luò)的電視監(jiān)控系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)。同時(shí)隨著社會(huì)的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也隨之經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)代。第三代 :全數(shù)字時(shí)代。這將徹底打破“閉路電視系統(tǒng)”模擬方式的結(jié)構(gòu)，從根本上改變了視頻監(jiān)控系統(tǒng)從信息采集、傳輸處理、系統(tǒng)控制的方式和結(jié)構(gòu)形式，也標(biāo)志著監(jiān)控正在走向現(xiàn)代“四化”階段即： 前端 — 一體化：監(jiān)控系統(tǒng)前端一體化意味著多種技術(shù) 的整合、嵌入式構(gòu)架、適用和適應(yīng)性更強(qiáng)以及不同探測(cè)設(shè)備的整合輸出，為系統(tǒng)集成化奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)通過解碼器發(fā)送控制或報(bào)警命令，整個(gè)系統(tǒng)是集視頻、模擬 /數(shù)字信號(hào)采集與控制功能，并且是基于互聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)。本課題根據(jù)視頻監(jiān)控在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑?，運(yùn)用 Winsock 控件，采用模塊化設(shè)計(jì)，討論了基于 TCP/IP 和 MPEG4的數(shù)字圖像壓縮的變電站遙視警戒系統(tǒng)。 ? 將送至視頻采集卡的模擬視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，采用 MPEG4 壓縮算法，將 視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮。 ? 根據(jù)本地或監(jiān)控中心操作發(fā)出來的命令，通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接的視頻切換矩陣， 控制多路視頻的任意切換。 具有很強(qiáng)的抗誤碼特性，可適應(yīng)丟包率高、干擾嚴(yán)重的信道中的視頻傳輸。顯然， 壓縮技術(shù)的采用將大大節(jié)省用戶的下載時(shí)間和數(shù)據(jù)流量收費(fèi)。 標(biāo)準(zhǔn)采用了很多新技術(shù)用來提高壓縮比降低碼流，主要是采用了高精度、多模式預(yù)測(cè)技術(shù)。這是由于芯片處理能力逐步提高，可以適應(yīng)算法的不斷優(yōu)化， ASIC 技術(shù)產(chǎn)品化周期長(zhǎng)，已經(jīng)無法適應(yīng)目前算法進(jìn)步的步伐。這些噪點(diǎn)隨著產(chǎn)品型號(hào)和工作環(huán)境而不同。時(shí)間軸濾波采用運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)方式來去處偽顏色噪聲同時(shí)還原運(yùn)動(dòng)物體。另一方面，通過實(shí)時(shí)濾波技術(shù)的應(yīng)用，使得在壓縮之前就排除了信號(hào)中的干擾，壓縮還原的圖像有很大的提高，同時(shí)也降低了碼流。 光纖是最理想的傳輸媒介，其特點(diǎn)是傳輸容量大，傳輸質(zhì)量好，損耗少，但成本很高，適合網(wǎng)絡(luò)主干線。 無線通信包括長(zhǎng)距離的衛(wèi)星通信、微波通信，其傳輸性能、容量不如光纖。電信網(wǎng)絡(luò)具有連接范圍最廣、服務(wù)范圍最廣等特點(diǎn)，通過電信網(wǎng)可以和世界上絕大多數(shù)地方進(jìn)行通信。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是范圍最小的網(wǎng)，通常廣域的 INTERNET 網(wǎng)需要通過電信網(wǎng)，以專線或者撥號(hào)的形式互聯(lián)。 TCP/IP 是 INTERNET的基礎(chǔ)協(xié)議，也是一種電腦數(shù)據(jù)打包和尋址的標(biāo)準(zhǔn)方法。 TCP 是一個(gè)更高層次的，它允許運(yùn)行在不同主機(jī)上的應(yīng)用程序相互交換數(shù)據(jù)流。由于 IP 并不能保證接收的數(shù)據(jù)報(bào)的順序相一致， TCP 會(huì)在收信端裝配 TCP 數(shù)據(jù)段并形成一個(gè)不間斷的數(shù)據(jù)流。如果有可靠性要求，則應(yīng)用程序避免使用它。該通訊層支持多種 TCP/IP 協(xié)議的傳輸，包括 TCP,UDP、多播等。套接字存在于通信域中，通信域是為了處理一般的線程通過套接字通信而引進(jìn)的一種抽象概念。 套接字可以根據(jù)通信性質(zhì)分類，這種性質(zhì)對(duì)于用戶是可見的。這種方式隱含了在建 立客戶機(jī) /服務(wù)器間通信時(shí)的非對(duì)稱性。 TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用一般采用客戶 /服務(wù)器模式，面向連接的應(yīng)用調(diào)用如圖 2. 1 所示 : 圖 2. 1 流套接字編程時(shí)序圖 TCP/IP 的 socket 提供下列三種類型套接字： 流式套接字 (SOCK_ STREAM)提供了一個(gè)面向連接、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，數(shù)據(jù)無差錯(cuò)、無重復(fù)地發(fā)送，且按發(fā)送順序接收。數(shù)據(jù)包以獨(dú)立包形式被發(fā)送，不提供無錯(cuò)保證，數(shù)據(jù)可能丟失或重復(fù)，并且接收順序混亂。 3 整個(gè)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 3. 1系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 在某電力的 220KV 變電站所用的 EV20xx 監(jiān)控系統(tǒng)的其核心是 AXIS 2400 VIDEO SERVER 該系統(tǒng)是一家瑞典公司的產(chǎn)品，屬于 OEM 貼牌的方式，相比之下本系統(tǒng)是專 「〕面向電力行業(yè)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在 2MB的帶寬下，可以輕松的支持多個(gè)客戶同時(shí)瀏覽圖像。 EV20xx是采用嵌入式，本系統(tǒng)是采用前端工控機(jī)。 系統(tǒng)組網(wǎng)方案如圖 3. 1 所示 : 3. 2系統(tǒng)整體組成功能 系統(tǒng)前端變電 站監(jiān)控柜中的監(jiān)控主機(jī)對(duì)接入的視頻信號(hào)進(jìn)行壓縮處理、本地錄像 后，與環(huán)境采集信號(hào)通過傳輸信道 (2M 一以太 )進(jìn)入傳輸網(wǎng)絡(luò)，將各類數(shù)據(jù)信號(hào)上傳 到中心業(yè)務(wù)臺(tái)，業(yè)務(wù)臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理分析 。 視頻采集 :攝像機(jī)圖像信號(hào)經(jīng)視頻矩陣單元 VCU 接入主機(jī)進(jìn)行處理分析 。 485總 線地址具有 8 位 DIP 地址碼，除 2 位地址碼己供選用波特率占用外，還可進(jìn)行外部模 塊擴(kuò)展，最多可掛 64 個(gè)外設(shè)，方便變電站今后采集量的擴(kuò)容。 視頻接入服務(wù)器可對(duì)重要視頻信號(hào)備份，并通過以太 網(wǎng)絡(luò)上傳到上級(jí)瀏覽臺(tái)，可 供上級(jí)部門進(jìn)行查詢。 變電站遙視警戒系統(tǒng)具有安全的操作管理功能。 系統(tǒng)可根據(jù)用戶需要，生成各種形式的統(tǒng)計(jì)資料、交接班日志。 3. 3. 3 系統(tǒng)防火墻設(shè)計(jì) 為進(jìn)一步加強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，變電站遙視警戒系統(tǒng)還可以接入防火墻設(shè)備，以減 少來自系統(tǒng)外部的網(wǎng)絡(luò)入侵。 4 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的軟件模塊設(shè)計(jì) 4. 1傳輸信道選擇 目前，對(duì)于變電站遙視警戒系統(tǒng)通常有以下幾種傳輸方式 : a)以太網(wǎng)傳輸方式 以太網(wǎng)傳輸方式要求各變電站的光纖或微波設(shè)備提供以太網(wǎng)接口，以便于變電站 的圖像、聲音及數(shù)據(jù)經(jīng)監(jiān)控主機(jī)通過以太網(wǎng)接口上傳至監(jiān)控中心，或者要求變電站已 經(jīng)和監(jiān)控中心通過局域網(wǎng)相連。同時(shí)將各個(gè)變電 站的數(shù)據(jù)匯集以便集中管理【 93]0 表 三種傳輸方式的比較 傳輸方式圖像質(zhì)量實(shí)時(shí)性擴(kuò)展性發(fā)展趨勢(shì)圖像顯示方式性價(jià)比 以太網(wǎng)很好很好很好主流數(shù)字高 2M 一以太好很好好主流數(shù)字高 2M 模擬一般一般一般非主流模擬一般 隨著通訊技術(shù)的快速發(fā)展，以太網(wǎng)絡(luò)越來越普及，因此基于以太網(wǎng)絡(luò)的傳輸方式 己經(jīng)成 為監(jiān)控系統(tǒng)傳輸方式的首選。 從程序語言角度來看，在一個(gè)對(duì)象中代碼和 (或 )數(shù)據(jù)可以是這個(gè)對(duì)象私有的， 不能被對(duì)象外的部分直接訪問。換句話說，封裝是將對(duì)象封閉保護(hù)起來，是將內(nèi)部細(xì)節(jié) 隱蔽起來的能力。 可靠性，由于面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序包含了通過測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)部分，因此更加可靠。反過來，對(duì)象又必須同其它外部元素進(jìn)行聯(lián)系，以便對(duì)對(duì)象進(jìn)行操 作。從已有類派生出新類是為了獲得更強(qiáng)的針對(duì)性。在程序設(shè)計(jì)過程中最重要的抽象，也就是說，從現(xiàn)實(shí)世界中抽象出合理的對(duì)象結(jié)構(gòu)。同時(shí)，新的對(duì) 象類型又具有某種新特點(diǎn)和新功能。 4. 3. 1 網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊 實(shí)現(xiàn)基于 TCP/工 P 的以太網(wǎng)傳輸接口，支持 TCP, UDP 單播，多播。該 DLL 里封裝了兩個(gè)功能子模塊 :服務(wù)器和客戶 端。 客戶端 :提供鏈接到服務(wù)器的 ConnectRFTSvr()，設(shè)定下載文件的存放路徑的 SetDwnDir()，下載文件的函數(shù) Download()，該函數(shù)會(huì)打開一個(gè)模式對(duì)話框，提示 目前的下載信息和進(jìn)度，并提供取消功能。并 且提供用戶取消函數(shù) CancleDwn()來取消下載。 //消息標(biāo)志，當(dāng)下載文件結(jié)束后，發(fā)給用戶的通知消息 //該消息的 wParam 一 0 表示下載成功，一 1 表示下載失敗 char szSaveDir[MAX 多 ERVER_ PATHLEN]。該模塊采用 ActiveX 控件形式，運(yùn)行時(shí)不可見。音頻控件實(shí)現(xiàn)的是兩臺(tái)機(jī)器間的一對(duì)一通話，其通訊層使用的是具有命令反饋 通道的 Tclass32. dll，監(jiān)聽端口使用 8040，每個(gè)控件既可以作為服務(wù)器端等待其他 機(jī)器的連接，也可以作為客戶端主動(dòng)連接別的機(jī)器。該程序由 test. exe, db. dll和 myping. dll三個(gè)模塊組成。 該最新版模塊已經(jīng)支持了錄像文件的多級(jí)目錄存儲(chǔ)，采用 ActiveX 控件形式，運(yùn) 行時(shí)不可見。 該設(shè)計(jì)通過視頻監(jiān)控中心，管轄所有市區(qū)變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)圖像信息、告警 數(shù)據(jù)信息的上報(bào)，所有變電站前端能實(shí)現(xiàn)告鰲聯(lián)動(dòng)錄像，遠(yuǎn)端監(jiān)控中心也能進(jìn)行手動(dòng) 錄像，告替 圖像畫面的自動(dòng)切換，能夠和前端變電站實(shí)現(xiàn)語音雙向?qū)χv。對(duì) 圖像進(jìn)行壓縮處理后傳輸?shù)街行臉I(yè)務(wù)臺(tái) 監(jiān)控主機(jī)軟件的基本功能，設(shè)計(jì)如下 : : 云臺(tái)和鏡頭的控制在主界面的右下方。如果此攝像頭 不是云臺(tái)或者球基，則對(duì)話框無預(yù)置位的設(shè)置，只有一頁攝像機(jī)聯(lián)動(dòng)配置面板。選擇此攝像機(jī)對(duì)應(yīng)的照明燈，點(diǎn)擊設(shè)置即設(shè)置了關(guān)聯(lián)燈光。最終能夠達(dá)到一臺(tái) PC 能穩(wěn)定、可靠地支持 24 路視音頻輸入，每路都能同時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)編碼，控制參數(shù)完全獨(dú)立可調(diào)。 支持制式 :PAL, NTSC。 88*72(PAL)、 88*60 (NTSC): 幀率 :25F/S, 30F/S。 輸出碼率 :16kbps。 可設(shè)置編碼的幀格式 (I, B, P 幀序列 )。 可動(dòng)態(tài)設(shè)置幀率和圖像質(zhì)量 。 通信速率 :4800bps、 9600bps、 19200bps 可調(diào) 。 模擬輸入量 :至少 8 路直流量，輸入范圍在 0}lOV或者 4 v 20mA，精度要求 0. 596。 通信地址 :采用撥碼開關(guān)方式，在 1 ^255 之間可任意設(shè)置 。 切換時(shí)間 :200 秒可調(diào) 。 顯示器 :17”純平顯示器 。 工作環(huán)境 :溫度一 10。 5. 2 操作系統(tǒng)的選擇 現(xiàn)在監(jiān)控主機(jī)操作系統(tǒng)選擇 :Windows20xx，該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的多媒體處理能力， 并且能夠很好地支持各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及硬件的即插即用、搶占式多任務(wù)