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　　系統(tǒng)總體設計

　　設計思路

　　系統(tǒng)設計需要實現(xiàn)“大容量、多畫面處理、實時錄像和回放、聯(lián)網遠程監(jiān)控”的目標，需要便于以后系統(tǒng)用戶的安裝、操作和今后的維護便利。

　　系統(tǒng)設計應該考慮各種兼容要求和擴容要求：包括監(jiān)控點后期擴容、系統(tǒng)規(guī)模擴容、臨時授權用戶遠程監(jiān)控等各種可能擴容方式下對現(xiàn)有網絡的兼容和便利性，設計的系統(tǒng)能夠滿足兼容和平滑擴展的要求。

　　系統(tǒng)設計需要對網絡傳輸路由具有良好的適應性，根據網絡資源的情況，在不同的網絡帶寬下可以靈活設置編碼格式，獲得不同的圖像質量。

　　基于開放性考慮的原因，系統(tǒng)軟件全部采用通用的主流標準，如系統(tǒng)采用標準的TCP/IP協(xié)議、接口標準通用等，以便于與其它各個標準子系統(tǒng)的集成。

　　系統(tǒng)考慮了操作冗余、數(shù)據安全和遠程鑒權等技術手段，保障系統(tǒng)安全運行和不受外部入侵，完善的身份認證能力，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

　　在技術性價比上，方案采取實用的原則，不追求高端設備的堆砌，而是本著實用的原則進行了科學的配置建議，以求達到最大的技術性價比。

　　數(shù)字網絡綜合監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵設備是視頻服務器和平臺化監(jiān)控系統(tǒng)軟件。視頻服務器采用嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)。攝像機送來的視頻信號在網絡視頻服務器數(shù)字化后由高效壓縮芯片壓縮，通過內部總線送到網絡接口發(fā)送到網絡上，網絡上用戶可以直接在PC機上通過監(jiān)控客戶端軟件觀看視頻服務器傳送過來的攝像機所拍攝的圖像，還可以控制攝像機鏡頭和云臺的動作或對系統(tǒng)進行配置操作。

　　由于視頻服務器可以直接連入局域網，達到即插即用，省掉多種復雜的電纜，安裝方便(僅需設置一個IP地址)，用戶也無需安裝任何硬件設備，僅通過PC機用瀏覽器即可觀看。[nextpage]

　　總體框架

　　在本方案的設計中，所有的視頻的傳輸、切換主要是由網絡視頻服務器及綜合管理軟件來完成。視頻服務器支持單路D1的畫質，能清晰的顯示監(jiān)控畫面的圖像信息，滿足系統(tǒng)的嚴格要求。

　　網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)管理現(xiàn)主要分為一級管理，下設一個視頻監(jiān)控中心，所有的前端監(jiān)控源通過網絡全部接入到監(jiān)控中心的視頻管理服務器上進行統(tǒng)一的管理?？紤]到未來整個行業(yè)的聯(lián)網，系統(tǒng)還需要提供能與上級部門連接及系統(tǒng)擴容的接口，系統(tǒng)結構如圖1。

圖1  系統(tǒng)結構圖

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　　框架結構

　　軟件系統(tǒng)是一套采用現(xiàn)代計算機網絡技術及多媒體信息壓縮、解壓技術實現(xiàn)的數(shù)字圖形監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)監(jiān)控的視頻、音頻、告警、控制信號可傳至網絡內的每一個節(jié)點，用戶可以利用計算機網絡在不同地點同時監(jiān)視、控制遠程某一或某些場所，同時具有動態(tài)感知、視頻存儲、告警管理等功能，如圖2。

圖2  框架結構圖   [nextpage]

　　分布式服務器集群架構

　　隨著數(shù)字網絡監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模的快速發(fā)展，客戶對系統(tǒng)訪問的響應時間、監(jiān)控圖像質量以及所提供服務的可靠性、即時性等要求也越來越高，使得以單臺服務器來支撐整個網絡監(jiān)控系統(tǒng)的方式已無法滿足客戶需求，取而代之的是一組服務器群。

　　在網絡監(jiān)控系統(tǒng)中，我們提出并運用了先進的MAXROUTER負載均衡算法(對個別服務器配置最大連接數(shù)閥值或加權值)以及基于實際響應時間的智能流量分配算法，在性能不同的服務器之間進行負載平衡，充分利用服務器群中的每一臺服務器，保護用戶投資。

　　多級組網

　　可按多級組網的方式，形成大規(guī)模的監(jiān)控網絡，高一級的監(jiān)控中心能管理和監(jiān)控低一級監(jiān)控中心的運行。組網經濟，基于TCP/IP網絡構建，利用寬帶資源或客戶原有資源，成本低。

　　擴展性

　　可與其它標準接口的設備配套使用。系統(tǒng)接供OCX控件和DLL動態(tài)庫，可與其它信息管理系統(tǒng)集成。用戶可根據業(yè)務需要隨時增加前端監(jiān)控點的數(shù)量。系統(tǒng)應該是一個開放的、通用的視音頻處理平臺，可制定相定的功能模塊。

　　先進穩(wěn)定的C/S結構

　　系統(tǒng)主干框架采用C/S結構，結構嚴密，系統(tǒng)穩(wěn)定，且高度保密，適合專業(yè)部門使用。在C/S結構下，系統(tǒng)有嚴格的用戶身份認證機制，對用戶的合法性及權限有嚴密的控制。系統(tǒng)內，客戶端與服務器之間有專有的通訊協(xié)議，可防止竊聽和復制，從而達到系統(tǒng)的整體安全和保密效果。另外從總體系統(tǒng)安全性上考慮，由于B/S結構是建立在瀏覽器基礎上的，功能上就受到瀏覽器本身功能的限制，如瀏覽器不支持直接寫屏，很多時候會造成系統(tǒng)顯示的不必要延時等。而且目前網絡上的絕大多數(shù)病毒是針對瀏覽器的，所以導致整個監(jiān)控系統(tǒng)易受到攻擊，給日常工作帶來不必要的麻煩。因此，建議采用專業(yè)的C/S結構。

　　考慮到部門領導或某種場合下使用的方便性，系統(tǒng)應該配置專門的插件，用戶可通過瀏覽器訪問系統(tǒng)的服務器，后臺自動安裝該插件后，用戶即可方便使用該系統(tǒng)的全部功能，使用效果上和B/S幾乎沒有差別。但需要說明的是，其后臺運行模式依然是專業(yè)的C/S結構。[nextpage]

　　數(shù)據傳輸技術

　　TCP/IP網絡協(xié)議是目前最流行也是最穩(wěn)定的網絡協(xié)議，視頻監(jiān)控系統(tǒng)應該在TCP/IP網絡協(xié)議之上開發(fā)專用通訊層，針對圖像數(shù)據的混合傳輸做優(yōu)化處理，以適合多點視頻和數(shù)據的并發(fā)傳輸，降低系統(tǒng)資源的占用率。該通訊層支持多種TCP/IP協(xié)議的傳輸，包括TCP、UDP、RTP和組播等，具體數(shù)據傳輸路線結構如圖3所示。

圖3  信號傳輸線路圖

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　　數(shù)據存儲、處理、分析技術

　　為了對告警數(shù)據進行分析處理，建議綜合管理系統(tǒng)使用Microsoft公司的SQL Server數(shù)據庫系統(tǒng)，以實現(xiàn)數(shù)據庫的分布存儲和訪問，有效地降低系統(tǒng)負擔，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時，系統(tǒng)支持對數(shù)據的多種查詢和分析方式。

　　系統(tǒng)該應該提供各類數(shù)據庫，如告警數(shù)據庫、歷史統(tǒng)計值數(shù)據庫、系統(tǒng)事件數(shù)據庫，從而為整體數(shù)據的存儲、處理及分析提供強有力的依據。

　　系統(tǒng)采用文件傳輸協(xié)議進行錄像文件的傳輸，防止外來入侵對文件系統(tǒng)的破壞和由于錄像文件過大而帶來的不穩(wěn)定性。

　　分布設計

　　監(jiān)控前端

　　視頻編碼器選用網絡視頻編碼器進行視頻傳輸，將前端攝像機的視頻、音頻信號直接輸入到編碼器完成模擬信號數(shù)字化，然后通過網絡將數(shù)字化后的信號傳到監(jiān)控中心。

　　根據前端監(jiān)控源所處的物理環(huán)境，攝像機須根據現(xiàn)場具體情況選擇防塵、防雨、云臺控制等類型的機型。[nextpage]

　　視頻監(jiān)控中心

　　中心放置數(shù)臺管理服務器、存儲設備、客戶端電腦、解碼器、電視墻等。視頻管理服務器通過安裝視頻監(jiān)控服務器端軟件，對前端各監(jiān)控點的攝像頭等設備進行遠程控制與管理。服務器將接收到編碼器的視頻流進行轉發(fā)并實時錄像。解碼器可以將數(shù)字化的視頻信號解碼成模擬信號在電視墻上顯示。管理人員可利用位于網絡中的PC機，通過安裝客戶端軟件和配給的相應權限進行實時瀏覽和管理整個監(jiān)控系統(tǒng)。客戶端可以根據具體情況增加，只要PC與本網絡相連即可，中心則無須增加任何設備。若監(jiān)控點發(fā)生問題，值班人員及時通知事發(fā)地點的值班人員或親自處理，系統(tǒng)架構圖如圖4。

圖4  監(jiān)控中心系統(tǒng)架構圖

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　　網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)對部分前端視頻的存儲需要達到30天以上，因此選擇磁盤陣列保證系統(tǒng)的存儲需求，硬盤容量需要根據服務器所管理的點位數(shù)量和圖像的畫質等參數(shù)而定。

　　軟件設計

　　軟件的設計需要從全天候全方位的畫面監(jiān)視、圖像遠程調節(jié)、音視頻存儲、日志信息查詢、圖像聯(lián)網等方面進行考慮。

　　·監(jiān)視功能：根據監(jiān)控點的實際情況，提供全天候及全方位的畫面監(jiān)視功能。通過實時觀測手段進行圖像查看，采用全天候、多方位、固定、移動等方式對監(jiān)看目標進行實時、直觀、清晰的監(jiān)視，全天24小時均可在監(jiān)控中心、監(jiān)控室觀察到前端現(xiàn)場的實時監(jiān)看畫面。監(jiān)視界面分為16、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、單畫面顯示，可通過輪詢選擇對所有的鏡頭進行分時段的瀏覽;

　　·圖像遠程調節(jié)：系統(tǒng)通過矩陣的控制功能來操作前端活動云臺的運動方向，攝像機的焦距及景深來達到最佳的監(jiān)控效果;

　　·音視頻存儲功能：可以通過錄像計劃對音視頻信息進行記錄，可采用硬盤、磁盤陣列多種存儲介質，有本地和遠程兩種存儲方式;

　　·日志信息查詢：通過查詢此日志了解與分析系統(tǒng)運行情況;

　　·圖像傳輸功能：利用網絡視頻服務器壓縮編碼后，將模擬音、視信號轉換成數(shù)字信號通過以太網絡把數(shù)據傳送到遠程用戶，實現(xiàn)網絡內計算機的遠程觀看;

　　·圖像聯(lián)網功能：各級目錄管理中心內安裝各分級遠程網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在實時觀看的同時還可調用遠程目錄管理中心的錄像資料。相關部門領導也可通過中心的內部網絡隨時隨地監(jiān)看或調用各級目錄管理中心的圖像，使本系統(tǒng)更好地為化工系統(tǒng)服務。