基于校园网络的数字视频监控系统的设计与实现

张群慧 (湖南信息科学职业学院电子信息系，湖南 长沙 410151)

基于校园网络的数字视频监控系统的设计与实现

张群慧 (湖南信息科学职业学院电子信息系，湖南 长沙 410151)

根据校园网络系统的网络构架基础，采用其混合结构模式作为系统的网络架构，系统内部采用C/S模式，系统外部采用B/S模式，设计实现了基于校园网络的数字视频监控系统。实际应用表明，利用数字视频监控系统能够解决校园治安管理中存在的人力资源不足、信息获取与信息处理不及时的问题，具有实际应用价值。

校园网络；数字视频监控系统；环境监控

随着计算机网络视频技术的飞速发展，数字视频监控系统广泛应用于商场、银行、学校等场所，为安全防范和环境监控起到了至关重要的作用[1]。下面，笔者设计了基于校园网络的数字视频监控系统。

1 系统总体框架

数字视频监控系统以网络传输技术作为依托,因此需要物理上存在的网络作为视频传输的基础。由于一般学校区域范围较广，教学楼、图书馆、食堂和宿舍相隔较远，可以依托学校局域网来实现组网，最终通过交换机连接到Internet上。整个系统主要由控制中心、网络终端管理模块和前端监控管理子系统等组成。

2 系统设计与实现

2.1网络终端管理模块

图1 网络终端管理流程图

根据学校实际情况，采用面向视频联网的分布式体系结构设计，具备非常强的系统稳定性，单台主机可自成系统，多台主机可互联形成更大的系统，构成逻辑上单一的模拟数字混合矩阵，真正实现统一编号、统一权限和统一管理[2]。通过引入流媒体技术，内置流服务器，支持大并发数视频直播、存储和点播，支持视频流数字中转，可以灵活的将视频数据存储于客户端、服务器或专用磁盘阵列，并支持多人同时访问。用户在终端上可以从流媒体服务器上进行视频直播、视频点播、视频回放、信息查询等一系列操作，还可将视频下载进行保存。网络视频管理流程图如图1所示。

2.2前端监控管理子系统

前端监控管理子系统主要是对前端监控硬件的管理，发挥监控的作用，其主要包括摄像机和视频服务器。

1)摄像机 摄像机的选型直接影响到图像采集质量和突发时间的即时跟踪，考虑到校园监控区域一般树木较多且晚上光线较差，选用高速低照度彩转黑的一体化智能球(高速球)摄像机。该型摄像机具有水平360°连续、垂直90°、180°自动翻转的全方位高速转动，并可26倍光学变倍(物理变倍)，能及时快速、有效的跟踪监控各个监控区域内发生的突发事件。

2)视频服务器 采用直连方式的视频服务器接入，该方式适用于网络传输功能完整的视频服务器，只需将视频服务器的网口直接连接到与控制中心网络相连接的网络中并做相应的网络配置即可。视频服务器组成图如图2所示。

图2 视频服务器组成图

2.3控制中心

1)一级监控中心 一级监控中心是监控网络汇集点，其负责全网监控系统的统一管理，同时可以对二级分控中心进行控制管理。在视频码率为1M条件下，支持300路并发视频转发，80路并发视频本地录像，60路并发视频点播，支持多级服务器管理和分布式转发，视频转发支持单播和组播转发。一级监控中心组成图如图3所示。

图3 一级监控中心组成图

2)二级控制中心 二级控制中心可对所管理辖区的监控网点进行远程监控、录像存储，并将视频数据通过视频转发服务器转发给一级主控中心。二级监控中心主要由服务器系统、控制台系统、电视墙系统，监控席位和录像存储系统组成：①服务器系统。中央服务器具有固定的IP地址,是监控主机和客户机交互信息的平台。用户注册完成后，可以通过服务器来查看各监控主机的信息，也可以根据需要向某监控主机发送请求来调阅视频流数据。②电视墙系统。电视墙管理系统由虚拟矩阵管理主机、BSR-TRS多路嵌入式解码器、大屏幕液晶电视组成。虚拟矩阵管理主机操作系统为Windows XP，客户端管理软件使用bsrExplorer和bsrMatrix，外设有BSR-K01C矩阵键盘，支持通过鼠标、矩阵键盘或计算机小键盘控制网点的视频在中心电视墙上切换显示，支持视频统一编号、中/英文字符叠加。通过bsrExplorer的虚拟矩阵模块可以设置/操作定时、分组等多种定制的图像轮巡方式。电视墙由6个42英寸专业液晶监视器/电视组成，支持VGA输入，支持1024X768以上分辨率。其中2个分别连接报警管理主机和监控管理主机，4个与4台BSR-TRS多路解码器连接，9画面分割显示，可同时显示36路实时视频图像(见图4)。BSR-TRS嵌入式多路解码器接入监控中心交换机，视频接口(VGA)与电视墙监视器一一对接。BSR-TRS支持1/4/9/16路画面分割输出，配置成9分割输出时，可以在一个监视器上同时显示9个网点图像。③录像存储。二级分控中心的监控席位设置1台PC机，支持双屏显示，安装bsrExplorer客户端软件。录像存储在服务器的硬盘或者外接磁盘阵列上，缺省配置6个160GSATA硬盘，满足30d全天24h录像存储要求，外接磁盘阵列5T容量。系统录像存储系统由数据库服务器管理，支持硬盘空间循环策略，并支持SCSI/SAN/NAS等多种海量存储系统[3]。

3 系统认证处理流程

数字视频监控系统是在一定区域内构建一个大容量、高质量、监控方式灵活、可靠性好和易于扩展的实时监控系统。首先需要方便简洁、易于操作的人机接口的用户界面，为此采用加密算法的身份认证，支持一次性口令认证方式，或多次口令认证方式，次数可以任意确定[4-5]。系统支持用户和用户组授权，系统的所有访问均受用户认证授权系统的管理(见图5)，并有详细的日志记录，可以对用户登陆、登出、操作、设备参数设置、报警信息等项目做详细的记录管理，具体功能包括：①对系统中所有的操作、系统信息、报警信息都以详细日志方式进行记录；②日志保存级别可以根据重要程度设置记录级别，减少日志信心量，方便检索；③支持多种日志查询方式，可以方便、快捷的查询日志信息。

图4 电视墙屏幕组成图 图5 用户认证处理流程图

4 结 语

利用计算机及软件工程思想研究了基于校园网络的数字视频监控系统。在设计和实现该系统的控制中心、网络终端管理模块和前端监控管理子系统时，采用其混合结构模式作为系统的网络架构，即系统内部采用C/S模式，系统外部采用B/S模式。基于校园网络的数字视频监控系统解决了远程监控、数据查询和文件下载等问题，具有较强的实用价值。

[1]郑洪方，国峰，袁增强，等. 基于移动代理的分层式网络管理模型[J].东北大学学报(自然科学版)，2006，23(1)：33-38.

[2]李林杉，张宁. 基于策略优化的计算机网络管理技术研究[J].计算机工程与应用，2006(10):98-104.

[3]季秀兰.H.26X系列视频编码标准的进展及特点[J].电脑知识与技术，2005(33):16-18.

[4]何鹏举，陈明，段磊强，等.基于嵌入式Web服务器的远程视频监控系统[J].测控技术，2004，23(6):132-135.

[5]赵方鹏.基于ARM和Linux的嵌入式网络视频监控系统研究[D].西安：西北工业大学，2007.

[编辑] 李启栋

TP393

A

1673-1409(2013)25-0074-03

2013-06-16

张群慧(1973-)，男，硕士，讲师，现主要从事计算机技术、智能算法、网络安全等方面的教学与研究工作。