【文章內容簡介】 ”。第二層隧道協(xié)議里以Microsoft公司、3COM公司在PPP基礎上開發(fā)的點對點隧道協(xié)議PPTP比較典型。（2）把網(wǎng)絡層協(xié)議(如IP，IPX等)直接封裝到隧道協(xié)議中。這種封裝方法封裝的是網(wǎng)絡層協(xié)議的數(shù)據(jù)包，稱為“第三層隧道”。第三層隧道協(xié)議里以Microsoft公司開發(fā)的IP層安全協(xié)議IPSec應用最為廣泛，是事實上網(wǎng)絡層安全的業(yè)界標準，同時符合IPV4和IPV6環(huán)境。3 系統(tǒng)總體設計及組網(wǎng)實施上一章詳細探討了3G網(wǎng)絡的若干關鍵技術并選擇了適合本系統(tǒng)的3G網(wǎng)絡，本章將在其基礎上，詳細闡述系統(tǒng)的功能劃分、組成及組網(wǎng)方法設計。 系統(tǒng)功能要求與劃分根據(jù)《視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)工程設計規(guī)范》，本視頻監(jiān)控系統(tǒng)應具有安全性、可靠性、開放性、可擴充性和使用靈活性，做到技術先進，經(jīng)濟合理，實用可靠。為此對系統(tǒng)提出若干功能要求和劃分。 系統(tǒng)功能要求（1）前端攝像設備應有至少30米有效射程，具備紅外功能可以實現(xiàn)晝夜監(jiān)控。符合IP66級防水設計,可靠性高。（2）前端視頻編碼設備應支持4CIF/DCIF/2CIF/CIF/QCIF實時編碼，提供 10/100Mbps自適應以太網(wǎng)口，支持TCP、UDP、RTP等多種網(wǎng)絡協(xié)議。，壓縮率可調節(jié)，并且可實時調節(jié)視頻壓縮碼流。必須可支持用戶設置本機IP地址及網(wǎng)關。（3）前端設備可以寬電源輸入，支持低功耗模式，電源接口內置反相保護和過壓保護。（4）無線網(wǎng)絡傳輸設備應支持TCP/IP、UDP、TELNET、FTP、HTTP等完善的網(wǎng)絡協(xié)議，支持無線視頻監(jiān)控和動態(tài)圖像傳輸。便于使用，通電即可以進入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。（5）系統(tǒng)應具有多畫面預覽，視頻參數(shù)（如對比度、色調、飽和度）可調節(jié) [20]。（6）系統(tǒng)工作穩(wěn)定，可長時間監(jiān)控而不用關機，能夠進行海量存儲。 系統(tǒng)性能指標Tab. System performance indicators性能項目指標視頻分辨率720576壓縮方式視頻壓縮為速率幀率25幀/秒云臺控制通信接口標準RS232，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，1位奇偶校驗 軟件系統(tǒng)功能模塊劃分一個功能全面軟件系統(tǒng)在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的作用也是十分重要的，本軟件系統(tǒng)由視頻采集與處理單元、圖像的網(wǎng)絡傳輸和操作命令控制單元組成，該軟件嵌入在一臺擁有公網(wǎng)IP地址的計算機中，通過實時傳輸視頻圖像與實時視頻處理技術，實現(xiàn)對各個節(jié)點的智能監(jiān)控，同時，通過數(shù)據(jù)庫共享方式讓局域網(wǎng)內的其他計算機共享監(jiān)控畫面。監(jiān)控軟件使用C編程語言。 軟件功能模塊Fig. Software function modules（1）設備配置模塊：根據(jù)現(xiàn)場各監(jiān)控點的IP地址、端口號等參數(shù)在監(jiān)控軟件進行設置。該部分功能可以實現(xiàn)對畫面質量如清晰度，亮度等參數(shù)進行設置。（2）視頻瀏覽模塊：在這個模塊中完成對實時視頻監(jiān)控畫面的瀏覽和存儲等操作，在不需瀏覽時點擊停止瀏覽按鈕可以結束對相應監(jiān)控點得訪問，此時在網(wǎng)絡上不產(chǎn)生流量，可以為用戶節(jié)省通信費用[21]。（3）設備控制模塊：該模塊實際是一個預留模塊，是為將來實際應用時安裝云臺設備而設的?？梢詫崿F(xiàn)控制云臺的轉動。（4）用戶管理模塊：實現(xiàn)不同級別用戶的管理。（5）數(shù)據(jù)庫模塊：管理歷史畫面，為圖像回放模塊提供素材。為后續(xù)的圖像數(shù)據(jù)處理部分提供支持。（6）圖像回放模塊：實現(xiàn)回看歷史圖片的功能。 系統(tǒng)總體組成根據(jù)以上設計要求，本系統(tǒng)主要設備有監(jiān)控攝像頭、視頻服務器、3G路由器、監(jiān)控中心。 系統(tǒng)總體結構Fig. System architecture 主要設備介紹（1）監(jiān)控攝像頭監(jiān)控攝像頭的質量是整個監(jiān)控系統(tǒng)運行的基礎。本系統(tǒng)采用杭州?？低暽a(chǎn)的DS2CC102P(N)IR3 紅外防水槍型攝像機。該攝像頭支持PAL制式和NTSC制式，有效分辨率可達PAL：500（水平）582（垂直），NTSC：510（水平）492（垂直）。夜間紅外照射距離可達3040米，夜間成像為黑白。 攝像頭Fig. Camera（2）視頻服務器視頻服務器是網(wǎng)絡視頻監(jiān)控時代的標志性產(chǎn)品，它為系統(tǒng)提供視頻編碼壓縮，網(wǎng)絡傳輸?shù)确?。本文采用視頻服務器（DVR）作為前端視頻編碼設備，所選的視頻服務器是杭州海康威視DS6101HF視頻服務器。，視頻處理芯片為DAVINCI處理器。DS6100 系列視頻服務器是專為遠程監(jiān)控而設計的嵌入式數(shù)字監(jiān)控產(chǎn)品，完全脫離PC平臺采用最新的平臺芯片技術，程序代碼固化在系統(tǒng)閃存中，具有很高的代碼執(zhí)行效率。DS6100 系列視頻服務器具有視頻信號和音頻信號的硬件同步壓縮功能，壓縮碼流通過網(wǎng)絡進行傳輸，通過網(wǎng)絡可進行實時視頻預覽，支持流協(xié)議（RTP/RTCP）。具有如下功能特點[22]：視頻壓縮技術： 視頻壓縮技術及OggVorbis 音頻壓縮技術，壓縮比高，且處理非常靈活；網(wǎng)絡功能：支持完整的TCP/IP 協(xié)議，內置網(wǎng)絡瀏覽器，可以同過IE進行視頻預覽；支持PPPOE、DHCP協(xié)議； 由于本課題正處于方案設計階段，因此視頻服務器選擇了DS6100HF。該設備具有一路音視頻輸入接口，不能安裝硬盤，有較高性價比。 視頻服務器Fig. Video server后面板各接口依次為（從左到右）：電源 DC12V。LAN標準以太網(wǎng)RJ45 插座（10M/100M 自適應）。3.、ALARM OUT：2 路常開/常閉型開關量（干節(jié)點）報警輸出。4.、ALARM IN：4 路常開/常閉型開關量（干節(jié)點）報警輸入。 RS485：標準 RS485 串口RJ45 插座，接云臺解碼器。6.、RS232：標準RS232 串口RJ45 插座。VIN：1路視頻輸入，BNC 接口（電平：，阻抗：75Ω）。AIN：1路音頻輸入，BNC 接口（電平：～，阻抗：600Ω）。LINE IN：1 路語音對講輸入。需要注意的是對講音頻輸入電壓要求在2～。AOUT：1 路語音對講輸出。（3）3G路由器近年來，為了解決偏遠郊區(qū)或在原布有各種錯綜復雜通信線的城區(qū)重新布網(wǎng)絡線問題，在傳輸?shù)木W(wǎng)絡介質中，3G無線路由器已經(jīng)成為新世紀數(shù)字化安防的新寵兒。本系統(tǒng)的網(wǎng)絡傳輸設備就選用剛剛興起的3G無線路由器。3G無線路由器選用廈門四信公司生產(chǎn)的F3423 WCDMA/HSDPA/HSUPA Router 產(chǎn)品。F3423路由器采用高性能的工業(yè)級ARM9通信處理器，以嵌入式實時操作系統(tǒng)為軟件支撐平臺?？商峁┌踩?，高速，穩(wěn)定可靠，各種協(xié)議路由轉發(fā)的無線路由網(wǎng)絡。目前該設備已廣泛應用于金融，水利，環(huán)保，電力，郵政，氣象等行業(yè)。該通信設備所具備的軟件功能特點如下：支持VPN安全隧道功能，包括PPTP、L2TP和IPSEC 。智能防掉線，支持在線檢測，在線維持，掉線自動重撥。 支持IPTABLES防火墻，包過濾功能 。支持多種協(xié)議：TCP/IP，UDP，ICMP，SMTP，HTTP，POP3，OICQ，TELNET，F(xiàn)TP等。支持DHCP 功能，支持NAT功能，支持動態(tài)DDNS。 支持動態(tài)路由和靜態(tài)路由 。支持遠程WEB管理 。支持多種無線撥號方式：自動分配，指定IP，指定本地對端IP。 支持作為PPP服務器，多種認證方式，支持雙向認證 。同時支持LINUX和WINDOWS操作系統(tǒng)。該設備所包含的硬件設備如下：工業(yè)級ARM9 CPU，主頻200M 。接口包括1個10/100M以太網(wǎng)口1個RS232串口（根據(jù)需要，可支持RS422/RS485），串口速率110~230400bits/s。指示燈提供電源、報警、在線、數(shù)據(jù)傳輸?shù)人膫€指示燈，通過四個指示燈便可以判斷系統(tǒng)所處的狀態(tài)。天線接口為標準SMA陰頭天線接口，特性阻抗50歐。SIM/UIM卡接口：標準的抽屜式用戶卡接口。電源接口：標準的3芯火車頭電源插座。無線模塊采用高性能工業(yè)級WCDMA/HSDPA/HSUPA無線模塊。： 3G路由器功能結構Fig. Functional structure of 3G router（4）監(jiān)控中心中心監(jiān)控室具有寬帶網(wǎng)絡、服務器、PC、監(jiān)控軟件及顯示屏等。 監(jiān)控軟件總體設計綜合考慮監(jiān)控系統(tǒng)軟件的功能要求和自身情況，最終決定使用C。C Framework開發(fā)壞境是近年來最為重要的新技術之一，、徹底的、面向對象的編程語言，它具有清晰的面向對象的語法結構。C語言是一門簡單、面向對象、類型安全、平臺獨立的新型組件語言，融合了Visual Basic的高效和C/C++的強大。C具有高效率的編譯工具。C獲得了ECMA和ISO/IEC的國際標準認證。作為一種編程語言，C是現(xiàn)代的、簡單的、并且是完全面向對象的，而且是類型安全的。更重要的是，相對于C++語言等編程語言，C是一種現(xiàn)代編程語言。在類、名字空間、方法重載和異常處理等方面，C語言去掉了C++中的許多復雜性，借鑒和修改了JAVE的許多特性，使其更加易于使用，不易出錯。與C++等編程語言相比，C語言具有如下優(yōu)勢[23]。（1）簡單性在C中不需要再記住不同處理器結構的數(shù)據(jù)類型。如可變長整數(shù)類型。C在CLR層面上統(tǒng)一了數(shù)據(jù)類型?？梢詫⒚糠N類型看作一個對象，不管它是初始數(shù)據(jù)類型還是完全的類。整形和布爾數(shù)據(jù)類型是完全不同的類型。這意味著if判斷式的結構是布爾數(shù)據(jù)類型，如果是別的類型則編譯器會報錯。比較和賦值運算的混淆不會再發(fā)生。（2）現(xiàn)代性許多在傳統(tǒng)語言中必須由用戶自己來實現(xiàn)的或者沒有的特征，都成為C實現(xiàn)的基礎功能之一。金融類型對于企業(yè)級編程語言來說是很受歡迎的一個附加類型。用戶可以使用一個新的decimal數(shù)據(jù)類型進行貨幣計算。（3）面向對象C編程語言支持面向對象的所有關鍵性的概念，諸如封裝、繼承和多態(tài)性。整個C，這個對象模型是基礎架構的一部分，而不是編程語言的一部分。因此，編寫同一段代碼，C編程語言與C++編程語言相比，不僅具有開發(fā)周期短、代碼量小等特點，而且可讀性也是非常好的。同時，C也同樣適合于數(shù)字圖像處理的算法開發(fā)[24]。在本文的后面，圖像處理部分的功能實現(xiàn)時就能感受到C語言開發(fā)數(shù)字圖像處理算法的簡潔性。SDK是Software Development Kit 的縮寫，中文即“軟件開發(fā)工具包”。廣義上指輔助開發(fā)某一類軟件的相關文檔、范例和工具的集合。SDK是一些被軟件工程師用于為特定的軟件包、軟件框架、硬件平臺、操作系統(tǒng)等創(chuàng)建應用軟件的開發(fā)工具的集合，一般而言，SDK指的是開發(fā) Windows 平臺下的應用程序時所使用的軟件開發(fā)包。它可以簡單地為某個程序設計語言提供應用程序接口 API 的一些文件，但也可能包括能與某種嵌入式系統(tǒng)通訊的復雜的硬件。一般的工具包括用于調試和其他用途的實用工具。海康威視客戶端軟件開發(fā)包主要由客戶端操作和設備端操作兩大部分組成?？蛻舳瞬僮靼ㄒ曨l圖像預覽、圖像回放、云臺控制等功能。設備端操作功能可支持遠程操作設備啟動或停止、遠程設置視頻服務器參數(shù)等功能。本監(jiān)控軟件的大部分功能都是通過C語言調用?？低昐DK軟件開發(fā)包中的函數(shù)實現(xiàn)的，下面簡單介紹一下?？低昐DK軟件開發(fā)包。設備網(wǎng)絡SDK包含網(wǎng)絡通訊庫、軟解碼庫、硬解碼庫等功能組件，有Windows和Linux兩個版本的SDK可供選擇，由于本系統(tǒng)僅使用Windows版本，因此只介紹第二種版本，： 函數(shù)庫Tab. Fuction library庫名所包含的文件網(wǎng)絡通訊庫 頭文件 LIB庫文件 DLL庫文件Hpr庫 LIB庫文件 DLL庫文件RTSP通訊庫 DLL庫文件軟解碼庫 LIB庫文件 DLL庫文件轉封裝庫 DLL庫文件該軟件開發(fā)包同時支持TCP、UDP、RTP、MULTICAST網(wǎng)絡傳輸模式?？梢圆捎密浗獯a和硬解碼（采用MD系列的解碼卡）進行網(wǎng)絡預覽圖像，2種模式都支持以下碼流格式：QCIF、CIF、2CIF、4CIF、DCIF。網(wǎng)絡預覽時，設備的每個通道最多支持6路同時連接，每臺設備最多支持24路同時連接。開發(fā)包同時支持512個用戶注冊，同時支持100路網(wǎng)絡預覽和網(wǎng)絡回放(回放和下載的總數(shù))，同時支持512路報警上傳，解碼卡最多支持64路輸出。但是這些均為理論數(shù)值，實際情況還得看設備的運行情況和運行客戶端的計算機CPU能力。此軟件開發(fā)包的圖像顯示部分采用的是?？低暤牟シ牌鳎シ牌鞯娘@示部分，主要采用了DirectDraw 技術。目前使用了off_screen 畫面和Blt操作。在畫面的放大縮小方面主要依靠顯卡的支持，因為通過軟件來縮放，不會占用大量CPU資源。為此，軟件開發(fā)包提供了測試系統(tǒng)是否支持的一個接口NET_DVR_IsSupport，用戶可以用它測試系統(tǒng)中播放器是否能正常工作,另外，顯示屬性里的顏色設置應該設置為16位或32位的，對于24位的，系統(tǒng)是不支持的。：其中虛線框的流程是可選部分，不會影響其他流程和模塊的功能使用。按實現(xiàn)功能的不同可以分成十個模塊，實現(xiàn)每個模塊的功能時初始化SDK、用戶注冊設備、注銷設備和釋放SDK資源這4個流程是必不可少的。初始化SDK（NET_DVR_Init）：對整個網(wǎng)絡SDK系統(tǒng)的初始化，內存預分配等操作。設置連接超時時間（NET_DVR_SetConnectTime）：這部分為可選，用于設置SDK中的網(wǎng)絡連接超時時間，編程時可以根據(jù)用戶的需要設置該值。在不調用此接口設置超時時間的情況下，將采用SDK中的默認值。 主要流程Fig. The main flow設置接收異常消息的回調函數(shù)（NET_DVR_SetDVRMessage），由于SDK中大部分模塊的功能都是由異步模式實現(xiàn)，所以海康威視提供此接口用于接收預覽、報警、回放、透明通道和語音對講等模塊發(fā)生異常信息。編程時可以在初始化SDK后就設置該回調函數(shù)，在應用層對各個模塊異常消息的接收和處理。 從解析服務器獲得設備的IP地址（NET_DVR_GetDVRIPB