基于IP网络的组播智能监控系统设计

曹天蕊

(太原城市职业技术学院，山西 太原 030024)



基于IP网络的组播智能监控系统设计

曹天蕊

(太原城市职业技术学院，山西 太原 030024)

摘要：将视频设备、IP网络及监控视频软件有机地整合为一体，设计了基于IP网络的组播智能监控系统，引入了IP组播方式进行视频分发，解决多路查看的问题，提高了编码效率。该系统应用了最新的网络传输与存储技术，采用IP网中的分布式概念来实现IP监控的控制和管理，优化了数据管理模式。

关键词：IP网络；视频监控；数据传输

近年智能科技飞速发展，视频监控系统以有效的数据采集和直观的视觉效果迎合了市场的需要，身边的视频监控系统也在不断地更新换代，由最初的闭路电视系统发展到现在嵌入式DVR数字监控[1]。

传统监控系统通过流媒体服务器进行视频的转发来解决多路查看，但是每次视频流分发通过流媒体服务器之后，都会增加几百毫秒的延时。大系统需要的流媒体服务器也就越大，这就出现了设备管理、均衡负载等问题，同时流媒体服务器巨大的视频分发压力使其性能大打折扣[2]。在存储方面，传统监控系统采用DVR的PC级硬盘进行数据存储，大码流的视频数据不间断读写会导致硬盘故障率变高，可靠性差；而且硬盘可扩展性能差不利于数据备份和数据量扩容[3]。数据管理方面，传统监控方案在编解码、传输、存储、网络至少需要集成三到四个厂家的产品，很难做到统一管理，一旦丢失摄像头信号故障定位非常困难[3]。

当前，城域范围内的监控规模不断扩大，对视频监控系统的要求也在不断提高[4]。本文将IP网络、IP视频应用及IP SAN存储技术与视频监控系统进行了融合，并提出了一种IP智能监控系统(IP Video Surveillance)，依靠成熟的IP技术，能弥补传统系统的上述不足，更能迎合市场的性能需求，特别是大范围的监控系统。

1IP网络智能监控系统的构成

1.1系统组网

该系统主要由以下部分组成：视频监控管理服务器VM Server、数据管理服务器DM Server、监控终端、客户端软件VC、IP-SAN网络存储设备和EPON无源光网络设备等[5]；各个部分之间可以实现分散部署和统一管理，系统组成如图1所示。

从图中可以看出系统组成在分布上和传统视频监控类似，监控终端进行数据采集，将数据通过IP网进行传输给控制管理服务器进行处理转换，通过IP网的SAN进行储存，在现实终端进行视频显示。

图1　系统组成图

1.2工作原理

系统各个组成部分通过IP网络有机地融合为一体，实现了更有效更快捷的视频监控效果。首先视频源完成视频和音频信号的采集工作，视频源的类型很多，有球形摄像机、枪型摄像机、高速智能球机等。视频信号被传输给监控终端进行数据信号的编码，比传统系统优化的地方是在这里还可以进行iSCSI存储和网络接入[6]。信号被打包成IP数据包传送给IP网中，在这里不仅能传输数据还能进行视频流的交换。本文对传输部分进行了组播支持优化和安全策略的设计，使信号能够完整快速地传递给控制管理中心服务器，实现了视频交换的流畅性和安全性。

数据流到达控制管理中心服务器后就相当于数据进入了大脑，通过VM服务器可以实现对任何一个终端的管理、调度、控制及编码解码控制，通过DM服务器可以实现对大量数据的存储管理、动态分配、查询资源、存储状态报警等功能。

本文设计的智能监控系统的数据存储是通过IP SAN存储，可以实现视频数据的点播和下载，所有功能都能通过DM服务器管理。系统最后的部分是显示，不仅能像传统系统那样通过电视墙等媒体终端显示，还能通过IP组播的形式进行数字化解码在调音台等设备上输出。图2为该IP智能监控系统的组网拓扑结构图。

图2　IP智能监控系统的拓扑图

2基于IP网络智能监控系统的实现

基于IP网络智能监控系统利用了NGN控制与交换互相分离的思想，将IP网络、视频传输及SAN存储技术进行了有机的综合。系统不仅能完成传统系统的视频监控的功能，还能实现视频回放、SAN存储等智能化功能，使视频监控系统技术更能满足用户的需要。主要功能实现流图如图3所示。

图3　功能实现流图

系统实现视频监控实时监控，要在VC终端上进行视频监控实时监控的命令下达，EC接收到经过VM服务器的控制指令后，进行视频流的传输。本系统中视频流传输是以IP组播的形式进行的区别于传统系统。用户将输出终端加到想要监控的组中就可以实时地查看该组播的监控画面了。通过IP组播可以节省整个系统中的网络带宽。同时，视频监控数据的存储可以在DM服务器中事先设定，并将设定的计划发放给SAN存储器，通过TCP/IP iSCSI就可以实现将需要存储的数据进行自动快速地存储。

3IP智能监控系统的评价

IP智能监控系统将传统的视频切换矩阵变成了IP网络，简化了系统构造，将指令控制和视频流处理互相分离，使视频服务器性能瓶颈得到了有效地回避，使系统更稳当、更可靠；融入了组播等优化设计，系统进行编码的同时可以实现全网络终端数据的交换，使视频监控画面质量更高、实时性更强、响应时间更短；SAN存储技术使视频监控数据的存储更快、管理更集中并且存储性能可扩展；更能适应当前市场对视频监控系统的视频画面质量高、实时性好、查询历史视频速度快等性能的需求。

传统系统虽然也能完成实时监控画面的显示等功能，但是每次查看用户的数量有限，监控画面模糊、质量差，没有起到视频监控拍摄有利信息的效果，而且查询历史记录时间较长，往往耽搁了最佳查询时间[7]。

本系统与传统视频监控系统功能和性能比较如表1所示。

表1　系统性能对比表

4结论

本文将视频设备、IP网络及监控视频软件有机地整合为一体，设计了基于IP网络的组播智能监控系统，引入了IP组播进行视频分发，解决多路查看的问题，提高了编码效率。该系统应用了最新的网络传输与存储技术，采用IP网中的分布式概念和组播管理方式来实现IP监控的控制和管理，优化了数据管理模式。系统试运行效果良好，能够保证监控图像的跨域查看响应时间在300 ms以内，并且存储速度快，视频监控画面清晰质量高，能够满足专业监控的需求。

参考文献

[1]李威,田联房,李向阳.嵌入式网络视频监控系统的硬件设计与实现[J].微计算机信息,2012(8):69-70.

[2]蒋玉峰.安防企业进入IP视频监控时代[J].中国公共安全(综合版),2014(8):70-72.

[3]余梦璐.安防视频监控系统概述[J].长江大学学报(自然科学版)理工卷,2013(2):296-297.

[4]RAO Yuan,WANG Ruchuan.QoS Routing Based on Mobile Agent for LEO Satellite IP Networks[J].The Journal of China Universities of Posts and Telecommunications,2012(6):57-63.

[5]李刚健.基于IP网络远程监控系统的设计与实现[J].微计算机信息,2014(14):57-59.

[6]吴静,郭成城,晏蒲柳.IP网络生存性研究综述[J].计算机科学,2013(5):8-13.

[7]宋姜慧,邱占芝.基于IP网络的远程数字实时监控系统研究[J].计算机工程与设计,2012(19):4993-4994.

Design of Intelligent Video Surveillance System Based on IP Network

Cao Tianrui

(TaiyuanCityVocationalCollege,TaiyuanShanxi030024,China)

Abstract:In this paper, the video monitoring equipment, IP network and the management software are merged as a whole to solve the problems that existing in traditional monitoring system. The intelligent video surveillance system based on IP network is designed, the introduction of IP multicast video distribution solves the multi-channel view problem and improves the coding efficiency. The system uses the latest network transmission and storage technology, adopts the distributed concept of IP network to achieve the control and management for IP surveillance, it optimizes data management.

Key words:IP network; video monitoring; data transmission

中图分类号：TP393；TN919.72

文献标识码：A

文章编号：1674- 4578(2016)01- 0065- 03

作者简介：曹天蕊(1984- )，女，山东临沂人，工程师，硕士研究生。

收稿日期：2015-10-26