刘宇健

（成都焱之阳科技有限公司 四川省成都市 610000）

视频监控系统是一种拥有十分强大防御能力的安全预防系统，因其集成计算机、网络以及通信技术，具备良好的综合性与包容性，故被广泛应用于社会各个行业。随着宽带网络越来越普及，网络监控系统势必成为人类未来生活的主流。而以流媒体技术为基础的网络视频监控系统也在不断成熟与发展，将嵌入式处理器和操作系统作为依据，集视频采集、视频压缩与视频集成为一体，通过计算机网络实时展示整个视频情况。此外视频监控系统借助嵌入式流媒摄像机，不但能够大大提高系统敏锐度，降低了网络负担，还可以增强视频传输的实时性，解决了过去人工值班的缺陷。本文的主要任务是全方位分析流媒体网络视频监控系统的设计原理。

1 流媒体技术应用

1.1 流媒体技术原理

流媒体也叫做流式媒体，指的是利用网络处理待传输的音/视频后，借助流媒体技术传输的连续时基媒体，换句话说，在互联网上通过数据流的方式实时发布像音频与视频等多媒体内容。流媒体技术最大的优点是抛弃了过去必须下载才能查看视频的方式，无需下载视频就能实现实时播放，甚至可以一边播放一边下载。流媒体技术泛指利用计算机网络传输音频与视频，也就是借助因特网把指定的音视频下载至PC，一般实现方式包含两种，一个是TCP，还有一个是UDP。TCP 的优点是不损坏传输质量，缺点是连接成本更高，因其具备首部信息多、三次连接的特性不适合应用在实时数据传输中。相反，UDP 则无需连接，且大小已固定，具有十分少的首部信息，因此它可以做到TCP 做不到的实时数据传输。故而TCP 常被用来传输控制信息，UDP 则用于实时传送音视频。

1.2 流媒体技术在视频监控系统中的应用

将流媒体技术应用于远程网络视频监控，可以有效克服其他传输方法的限制，并在安全监测领域取得较大的进步。在真实应用情况中，视频服务器借助网络接口把存储系统里的视频数据通过视频流方式传输至客户端，然后响应交互请求，确保视频流能够持续不间断地传输。当视频服务器对客户端的视频流做出响应后，立即读取存储系统中视频数据的其中一部分和视频流的指定缓冲存储器相对应，接着把缓冲存储里的内容发送至网络接口，最后再传输至客户端。

1.3 流媒体传输方式

1.3.1 顺序流式

流媒体传输方式的第一种就是顺序流式传输，它指的是以顺序下载的形式完成媒体文件的流传输，其最大的缺陷是无法自适应用户的连接数量以及连接速率，所以，用户不得不先下载后观看文件，或者是先下载某一部分，但用户只能查看已下载完成的部分，尚未下载的无法预览，换句话说就是用户无法实现跳跃性预览。在网络传输速率相对较差的时候，用户需要等待的时间相对久一点。由于顺序流式传输主要是在HTTP 以及FTP 服务器协议基础上实现文件传输的，其优点在于管理便捷，且下载后的文件是完整的，完全能够确保视频的高质量。综上所示，顺序流式传输方式更适用于对视频质量要求高的短视频片段，通常情况下，视频片头、片尾或者穿插的广告片段就是使用这种方式。

1.3.2 实时流式

图1：实时监控应用系统架构

图2：系统网络架构图

实时流式传输是流媒体传输方式的另一种，主要是在媒体信号带宽以及网络速率相符合的情形下所使用，用户能够实时查看媒体文件，同时一边观看一边下载媒体文件。这种传输方式有特定的传输协议与流媒体服务器。一般来说，指定的流媒体服务相比其他普通的服务器其架构要更加繁杂。传输协议主要是RTSP。在这种传输方式下，用户可实现跳跃性预览视频文件，完全解决了前者所提的顺序流式下载时间太长的缺陷，用户可随意选择观看视频的任何一段内容，灵活度高，用户体验感良好。综上所述，实时流式传输方式主要用在现场直播中。

2 系统总体设计

2.1 网络视频监控系统技术架构设计

图1所示为流媒体网络视频监控系统的架构图。由图可以看出网络视频监控系统包含了摄像头、监控前端、流媒体转发服务器、通信网络以及客户端等，这些都是实现实时远程监控的关键所在。借助监控前端的现场摄像头获取视频实时信号，同时把信号传输至监控前端的设备汇聚到一起，再通过流媒体转发服务器处置完成后发送给通讯网络。局域网监控终端负责管理整个局域网内部的信息以及设备，而广域网监控终端则负责监控数据传送，通过无线或者有线传输数据信息，系统用户在客户端上运行指定视频监控软件方可监控摄像头拍摄范围内所采集到的实施图像信息。

基于流媒体的网络视频监控系统应用C/S 与B/S 架构。监控管理模块采用C/S 架构，工作内容是管理系统操作权限以及视频监控，系统整体响应速度极快，提供友好的交互界面，完全符合用户的各种需求。此外，设备、网络以及其他资源配置等工作的实现则是借助B/S 架构实现的，具体服务内容有视频监控报警与服务器运行监测，管理员借助浏览器就能完成系统更新、查询等操作。网络视频监控系统基于TCP/IP 通信协议、流媒体技术传输规范实现数据传输，应用当下最先进的富媒体与Web Service 等技术。所以，本次设计基于流媒体网络视频监控系统在技术层面上可分为以下几个层次，如表1所示。

表1：系统技术架构层次图

图3：监控设备数据配置模块流程图

图4：监控设备数据配置模块时序图

图5：系统设备数据配置模块界面

2.2 网络视频监控系统功能模块设计

本文详细分析了网络视频监控系统的需求，提出本系统由以下四个功能模块构成。

（1）第一个功能模块是系统权限模块，具体指的是对用户进行管理，本系统中的超级管理员可对系统其他用户的系统操作权限进行增、删、改等。

（2）第二个功能模块是视频监控管理模块，这一个模块是本系统运行的关键模块，依据用户需求还可以划分成查看、模糊查找、视频截图、录像回放以及系统监控设备数据配置等子功能。

（3）第三个功能模块是视频监控报警模块，该模块的核心是“报警”服务，当系统检测到某一个设备发生了故障，根据视频监控报警需求，便于及时发现问题并报警处理。此外，报警功能的设计还需借助监控报警设备数据配置模块。

图6：服务器运行监测管理模块设计流程图

图7：服务器运行监测管理模块时序图

图8：服务器运行监测管理模块实现界面图

（4）最后一个功能模块为服务器运行监测管理模块，用来管理和维护网络视频监控系统，为本系统设备和数据信息管理员提供运行信息。对流媒体网络视频监控系统进行了功能需求分析与划分后，明确各功能模块之间关联以及架构。

2.3 网络视频监控系统网络架构设计

流媒体网络视频监控的整体网络架构用来实现系统连接基础。图2 是本系统网络架构图，由图可知，本系统前端由DVR、DVS、NVR、摄像机、报警平台服务器以及IVS 服务器构成；系统中间服务器由流媒体服务器、WEB 服务器、应用程序服务器、报警控制器构成。通过三层交换机、管理站以及磁盘阵列连接起来，借助视频切换矩阵与电视墙展示给用户。

该网络架构中包含有多个功能的服务器集群：

（1）应用服务器是通过各种协议完成对各模块的信息通信功能，是保障系统各部分相互协作实现视频监控功能的重要部分之一；

（2）WEB 服务器一般指网站服务器，通过WEB 接口连接外部可供查阅的设备，用户可通过该服务器接入IE 浏览器完成对相应功能界面的操作；

（3）流媒体转发服务器可完成对视频信息存储和转换功能，并将视频信号转换为可供系统内部传输的视频流，接着借助网络系统传输该视频信息；

（4）视频监控区域报警控制机是保障系统安全的重要服务器，可对外部非法入侵、安全运行问题进行检测和实时报警。

3 网络视频监控系统开发

3.1 视频监控系统监控设备数据配置模块开发

3.1.1 监控设备数据配置模块运行流程图设计

监控设备数据配置模块流程图如图3所示。

3.1.2 监控设备数据配置模块实现

在用户执行数据配置的时候，发送获取监控设备数据的请求，触发DataMgrAction 类中GetRtspServer()、GetCamera()或GetDvr()方法，然后返回至列表消息。用户完成新增服务器信息后，储存数据，触发DataMgrAction 类中AddRtspServer()方法执行服务器的增、删、改操作。接着触发DataMgrAction 类中AddDvr()方法后执行DVR 的增、删、改操作。新增摄像头信息，触发DataMgrAction 类中AddCamera()方法不断提交新数据。具体内容见图4。

对视频监控的布置有多个DVR 设备，而设备的正常运行依赖于对每个设备的合理配置，在进行网络视频监控之前需要对设备的配置信息进行管理，如图5所示。

3.2 视频监控系统服务器运行监测管理模块开发

3.2.1 服务器运行监测管理模块运行流程图设计

流媒体转发服务器是本系统实现的关键部分，可完成独立组网过程，在运行网络视频监控系统时，首先要进行二级服务器的管理，设置二级服务器的监测时间间隔、手动控制间隔，接着调取“SE_Info 表”，根据监测时间间隔查询转发服务器有关数据信息；网络视频监测过程按照监测时间间隔运行监控管理程序，并将视频监测的相关信息以信息列表的形式进行展示，该过程的额流程图如图6所示。

3.2.2 服务器运行监测管理模块具体实现

服务器运行监控管理模块的具体实现过程中，首先要获取监测设备的列表，通过转发服务器反馈用户请求完成该项操作。接着激活TLServerAction 类中的GetServerInfo()方法，由此显示视频监控的相关信息，再触发Timer()方法确定视频信息获取的时间间隔，得到已被激活视频监控的相关信息，并对视频监控信息进行封装处理，再由TLServerDTO 类反馈状态信息，如图7所示。

当用户对服务器监测进行操作的时候，在系统的监测管理界面对流媒体转发服务器的网络连接情况、网络服务信息、网络运行时间和服务程序等进行监测，具体实现界面见图8。