校園數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

校園數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

大學(xué)作為國家人才的重要基地，其安全直接關(guān)系到社會的發(fā)展和穩(wěn)定。由于這幾年高校處于快速發(fā)展時期,校園面積的不斷擴(kuò)大和師生人數(shù)的逐漸增加,學(xué)校的安全防范單靠保安人員巡邏和建立圍墻、鐵絲網(wǎng)等設(shè)施是很難保證的。因此,必須建立一套數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)來彌補(bǔ)在學(xué)校治安管理當(dāng)中的不足,突破校園安全管理的瓶頸。隨著社會的高速發(fā)展,計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷進(jìn)步,視頻監(jiān)控也經(jīng)歷了從模擬技術(shù)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)、基于PC的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)到嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的過程。在組建基于校園網(wǎng)的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)時充分利用學(xué)?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源,提高數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實用性,做到可以隨時監(jiān)視校園的安全狀況,快速處理突發(fā)事件,減少各類案件的發(fā)生。1設(shè)計原則1.1視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計思想符合視頻監(jiān)控的發(fā)展潮流,該系統(tǒng)的技術(shù)性能和指標(biāo)達(dá)到國際水平;以先進(jìn)的視頻監(jiān)控技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng),支持視頻數(shù)據(jù)的實時傳輸及多路監(jiān)控。另外數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)容易安裝、使用方便,適合于各種層次的管理層使用,學(xué)校保安室的工作人員不用經(jīng)過專門的培訓(xùn)就可以直接使用,符合學(xué)校的特點(diǎn)。1.2學(xué)校安防數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的成本充分考慮學(xué)校的治安情況,在該數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能和性能滿足學(xué)校安防的實際需要前提下,充分利用學(xué)?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備資源來組建該系統(tǒng),實現(xiàn)最佳的性價比,大大節(jié)約了建設(shè)該數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的成本。1.3組合作及認(rèn)證數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)支持管理員和用戶的二級權(quán)限管理,管理員利用管理服務(wù)器對數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的所有成員進(jìn)行集中式管理;每一個成員加入或退出監(jiān)控系統(tǒng)必須通過組管理服務(wù)器進(jìn)行認(rèn)證或登記。該系統(tǒng)的可靠性較高,在系統(tǒng)發(fā)生故障造成中斷時,視頻圖像數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確、完整的保存下來,并且在較短的時間內(nèi)迅速恢復(fù)它的監(jiān)控功能。1.4數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能學(xué)校的校園面積和師生人數(shù)在不斷的變化,需要組建更加靈活的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)來滿足它的安防需要。該數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)在設(shè)計中充分考慮到以后的技術(shù)發(fā)展和使用的需要,具有擴(kuò)充和升級的功能,它的前端連接網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī),無論將來增加多少個攝像機(jī)都不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行,只要將攝像機(jī)連接到網(wǎng)絡(luò)就可以形成系統(tǒng),當(dāng)系統(tǒng)變大時,只需要升級服務(wù)器軟件和增加網(wǎng)絡(luò)儲存硬盤就可以實現(xiàn)。2系統(tǒng)設(shè)計2.1系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)該數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)以學(xué)校的保衛(wèi)室為監(jiān)控中心,系統(tǒng)采用全數(shù)字化監(jiān)控結(jié)構(gòu)。以視頻監(jiān)控專用網(wǎng)絡(luò)為資源,作為監(jiān)控信息的傳送和管理平臺。前端網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)直接接入專用交換機(jī),后端采用視頻管理器進(jìn)行錄像存儲及視頻網(wǎng)絡(luò)流媒體轉(zhuǎn)發(fā),交換機(jī)之間采用光纖直聯(lián)。將分散在學(xué)校中的各個監(jiān)控點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來,并且利用多媒體服務(wù)器、管理服務(wù)器、交換機(jī)等設(shè)備對監(jiān)控單元所提供的視頻進(jìn)行管理,對校園監(jiān)控環(huán)境進(jìn)行跟蹤監(jiān)視。系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)如下圖1。系統(tǒng)的建設(shè)必須是IP網(wǎng)絡(luò)、視頻處理、圖像存儲及業(yè)務(wù)軟件等一系列技術(shù)及產(chǎn)品的有機(jī)整合。它的具體組成應(yīng)具備如下幾部分:2.1.1前端攝像機(jī)器件網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)是指以公開方式安裝在現(xiàn)場的攝像系統(tǒng),完成視頻信號的獲取及輸入功能,包括各種固定攝像機(jī)、半球攝像機(jī)、高速智能球機(jī)等前端攝像器材設(shè)備,全部采用高清(HD)網(wǎng)絡(luò)型設(shè)備。它是整個系統(tǒng)的眼睛,網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)把監(jiān)視的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為圖像信號,并傳送到控制中心的顯示器上。它的好壞以及產(chǎn)生的圖像信號將影響整個系統(tǒng)的質(zhì)量,因此,網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的指標(biāo)應(yīng)高于整個系統(tǒng)的指標(biāo),該部分的選擇是決定整個系統(tǒng)圖像清晰穩(wěn)定的關(guān)鍵。2.1.2監(jiān)控設(shè)備控制視頻監(jiān)控中心是整個安全防范的神經(jīng)中樞和心臟,承擔(dān)著整個系統(tǒng)的動態(tài)圖像及監(jiān)督、顯示、記錄、調(diào)度等任務(wù)。這部分完成對所有監(jiān)控設(shè)備、業(yè)務(wù)的管理及控制,包括了視頻管理器、數(shù)據(jù)管理器等組件。其中視頻管理器是系統(tǒng)的管理中心和控制中心,視頻管理器的授權(quán)用戶可以在任意一臺PC管理終端上完成對全網(wǎng)的設(shè)備管理、資源調(diào)度、云臺控制和解碼輸出控制,所有的控制指令由視頻管理器集中處理和發(fā)送。通過視頻管理器,可以很容易地實現(xiàn)對系統(tǒng)所有視頻的集中管理。2.1.3傳輸和交換功能完成視頻流的傳送及交換功能。構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)可同時具備傳輸和交換的功能,可實現(xiàn)視頻流的無阻塞交換,確保圖像的清晰度和實時性,并具備高度的安全性、天然的可擴(kuò)展能力和靈活性。2.1.4系統(tǒng)的充填系統(tǒng)由于數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)對遠(yuǎn)端設(shè)備的穩(wěn)定性和實時性要求很高,這就決定了普通的操作系統(tǒng)沒有辦法滿足它的工作要求,選擇一款合適的操作系統(tǒng)能縮短開發(fā)周期,系統(tǒng)也更加穩(wěn)定,還會大大降低系統(tǒng)的開發(fā)成本。本系統(tǒng)選擇的嵌入式操作系統(tǒng)軟件Clinux,Clinux是專門為無MMU微處理器使用的嵌入式Clinux操作系統(tǒng),由linux2.0內(nèi)核發(fā)展而來。由于大多數(shù)內(nèi)核的二進(jìn)制代碼和源代碼都被重寫,進(jìn)一步縮減了Clinux內(nèi)核的代碼,Clinux內(nèi)核比Linux2.0原內(nèi)核小得多,支持多任務(wù),并保留了linux的主要優(yōu)點(diǎn):穩(wěn)定性、優(yōu)異的網(wǎng)絡(luò)能力以及優(yōu)秀的文件系統(tǒng)支持。2.2管理服務(wù)器模塊數(shù)字化視頻監(jiān)控系統(tǒng)硬件主要設(shè)備:(1)解碼器;(2)流媒體服務(wù)器;(3)管理服務(wù)器;(4)網(wǎng)絡(luò)存儲;(5)路由器;(6)液晶顯示器。系統(tǒng)的控制中心,通過視頻編碼器、PCI總線等接口完成監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集與存儲、報警和網(wǎng)絡(luò)分控功能。3控制管理模塊把先進(jìn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、流媒體技術(shù)等應(yīng)用于視頻監(jiān)控系統(tǒng)中,實現(xiàn)了視頻監(jiān)控的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化,改變了傳統(tǒng)的工作模式,給監(jiān)控系統(tǒng)帶來了改革。本系統(tǒng)所設(shè)計和實現(xiàn)的核心模塊具有