网络分布式视频监控解决方案

大型网络分布式视频监控解决方案本文是某大型企业网络分布式多级视频集中监控解决方案。此方案从图像网络传输方式及现有大型网络图像集中监控存在的一些问题入手，着重阐述了解决此类问题的方法。1．概述计算机系统的应用、普及，网络通讯技术及图像压缩处理技术以及传输技术的快速发展，使得能够采用最新的计算机、通讯和图像处理技术，通过计算机网络传输数字图像，可为实现远程图像监控及联网报警系统提供高效可行而且价格低廉的解决方案。但是大型企业（例如：银行、电力、军队等）网络采用分布式结构管理，图像的监控点较多极容易造成网络壅塞，跨网络访问图像又没有固定IP地址，需要通过不同上网方式、不同地点访问图像，多人访问图像而影响图像速度和质量，管理机构复杂，多人多层次权限控制，分散的监控点想集中管理，大规模图像检索等等这些问题都极大的妨碍着网络图像的应用，给客户造成很大的不便。泰和大型网络视频服务器就是针对以上问题开发的，用于大型网络分布式集中监控系统，此系统集网络技术、音频技术和视频压缩技术、流媒体技术及计算机控制技术为一体的综合解决方案，它具有强大的、灵活的组网和应用能力。2．使用环境分析1）大型网络集中监控系统一般分为许多个站点，每个站点大约为1-16个监控点，网络成多级分布式管理，需要通过网络传输到监控中心进行统一管理及控制；2）在前端每一个站点有一台视频服务器。每个站点既是大型集中监控系统的一个组成部分，又可以独立控制本区的所有监控情况。3）控制中心采用大型电视墙的管理方式，具有直观、美观以及管理方便的特点，后台直接进行控制。4）对整个监控系统进行统一管理，进行用户认证、管理、前端设备管理等，对于登录用户较多、频繁的监控点，则可用相应的流媒体服务器进行转发并进行带宽调节，用组播的方式进行访问。5）本地和监控中心均可录像，录像资料进行统一管理，建立使用有效的检索机制，方便检索查找。6）解决跨网络访问图像，没有固定IP地址的问题。7）解决通过不同上网方式、不同地点访问图像的问题。8）解决多人访问图像而影响图像速度和质量造成网络壅塞的问题。9）解决管理机构复杂，多人多层次权限控制的问题。10）解决对于分散的监控点想集中管理的问题。11）报警系统的统一管理。12）支持web图像浏览的方式，网络功能完善：既可通过局域网传输，也可通过ADSL进行传输，网络用户可以观看或回放图像；远端可控制云镜。3．设计思想任何一个设计方案的最根本前提是用户的需要，而先进、成熟的技术，可靠、灵活的应用，技术发展的趋势和良好的性能/价格比是设计方案的基本依据。应该在不失先进性、成熟性、可靠性、可扩展性的基础上，充分考虑用户的需求，照顾长远利益，最大限度地保护用户投资。1）先进性：网络视频服务器图像系统采用MPEG4/H.264图像压缩处理技术，具有图像质量清晰，文件占用小，传输带宽小，速度快等特点；各子系统紧密结合，提供强大的系统集成功能；2）灵活性：系统支持基于WEB方式的网络浏览功能，可供用户方便使用；灵活进行系统软件升级，避免升级对系统产生过大的影响；灵活的组网方式，有线或无线均可，方便地实现监控点数量的增加；3）实时性：基于带宽的优势，各类前端信号可做到实时的传输；同时利用其他传输通道进行实时传输；4）稳定性：具有独特的图像管理功能，严格控制丢帧现象；完善的视频流控制功能，保证网络传输的顺畅；管理、操作权限的分级实现，保障管理的统一、规范；强大的自我诊断、恢复功能；5）完善性；与数据采集监控系统进行结合，在机房、变电站实现遥信、遥测、遥控、遥调等四遥的基础上，方便地实现遥视功能；6）扩展性：系统预留相应的接口以便扩充之用；控制部件（软、硬件）采用模块式结构、内部总线化等技术措施，可以方便灵活进行扩充，保证未来的适应性；7）易用性：基于优良的操作平台；采用模块式设计，操作简单；界面人性化。4．解决方案4．1图像网络组播传输及比较组播是一种允许一个或多个发送者（组播源）发送单一的数据包到多个接收者（一次的，同时的）的网络技术。组播源把数据包发送到特定组播组，而只有属于该组播组的地址才能接收到数据包。组播可以大大的节省网络带宽，因为无论有多少个目标地址，在整个网络的任何一条链路上只传送单一的数据包。4．2方案设计4．2．1设计特点1）网络视频监控系统使用现有的网络系统，采用网络视频服务器等可支持的前端设备，实现从监控点前端、监控中心、监控分工作站的数字化处理，是监控系统发展的趋势。2）较好的解决需求分析中的各项问题。3）利用现有的网络资源，实现远程视频监控。4）系统具有极强的扩展能力，只要有网络的地方增加视频服务器可扩展新的监控点。5）系统功能强大、利用灵活、全数字化录像方便于保存和检索。6）在网络中的每一台计算机，只要安装了客户端的软件或通过IE浏览器，给予相应的权限就可成为监控工作站。7）对于访问量比较大的监控点，运用大型监控流媒体服务器进行转发服务，通过组播的方式进行网络访问。8）运用视频并发流限制、管理的方式有效的解决多人访问图像而影响图像速度和质量造成网络壅塞的问题。9）视频服务器采用H..264/MPEG4的先进压缩算法，全硬件同步压缩、压缩码流记录硬盘、实时视频和声音预览、视频信号和音频信号的切换、本地录像文件回放、实时网络传输、远程文件回放和下载、支持IE浏览、支持双向语音对讲等。10）实用数字矩阵方便的实现组建大型电视墙的直观系统，即通过网络构建矩阵，形成后端模拟显示的特点，符合大型项目的管理需求。11）网络功能完善：可通过局域网传输，可通过ADSL进行传输，网络用户可以观看或回放图像；远端可控制云镜；4．2．3系统组成1）各站点视频服务器TYHOSV8400前端信号采集设备采用中路通讯TYHOSV8400系列采集视频服务器，由于该系统强大的数据处理和系统集成能力，可以实现在一个软件平台上完成数字图像监控采集、压缩、存储、传输、防盗报警监控管理、远程控制等功能，从而降低系统的造价、提高了监控维护的效率并降低了使用难度。每个站点内的图像压缩卡可以高效的压缩处理接入的图像，通过电脑监视器就可以实现所有图像的实时动态监视，同时利用该系统可以调用存储在硬盘中的历史资料，本系统采用MPEG-4/H.264算法，压缩比高，每路每小时只需90～180M硬盘空间（包括视音频），网络传输所需带宽284K～1M可调。此外实现了自动磁盘空间动态检测功能，图像动则录，不动则不录或慢录。另外系统还可以灵活的设置报警信号和图像的联动关系，当系统发生报警时，通过事先的设置，可以启动相应的摄像机录像及报警输出功能。同时控制中心也可同时得到报警信号，并可通过远端控制进行实时监控观察等功能。2）监控中心流媒体服务器TYHOSV8400流媒体服务器提供了对前端采集视频服务器的分层次管理，对用户分级权限管理；用户可以根据需要通过网络将前端音视频数据实时存储在中心服务器上；服务器数据库记录了所有视频资料信息（视频文件可以是分布在各个采集工作站或服务器）、报警信息、监控点信息、其它数据信息，一般用户通过WEB登陆服务器，可以在统一的界面查询任何对他授权的信息；对于前端和中心之间不支持组播的网络环境，服务器提供了单播到组播的数据转发，这样中心的多个人员查看前端的实时流大量节省带宽。3）监控中心管理平台服务器TYHOSV8400对整个网络监控系统的信息进行统一处理，对来自报警管理主机的报警信息进行转发，同时生成报警日志，不同网络视频服务器产生的报警信息可转发到不同的客户端主机（分控），可对操作日志、报警日志进行维护与查询。巡检与校时功能：定时检查网络视频服务器工作状态，巡视网络视频服务器工作是否正常（如硬盘录像是否正常、网络是否正常及报警信息能否正常上传等工作状态），定时给网络视频服务器进行系统时间校正。4）监控中心数字矩阵它是整个集中监控系统的主要设备，也是视频编解码的解码部分，显示分辨率最大为704*576,具备有数字矩阵功能，可单画面、四画面、八画面、十二画面、十六画面输出到电视墙，能够灵活自由组合自动切换和手动切换。数字矩阵的优势和特点：成本优势：只需用监控主机即可组成一个小型的视频矩阵系统，降低设备成本；安装、调试方便，集成度高、稳定型强，后期维护成本低。性能优势：功能强大、配置灵活。所有的功能都基于PC平台，由用户任意设定。使用简单：所有的操作都可以在PC平台实现，完全由用户的应用程序控制。集成度高、稳定性强：全新硬件设计使系统的功耗大幅降低，从而提高稳定性。图像处理功能强大：丰富的图像处理功能是传统的模拟矩阵无可比拟的。4．2．4实现原理1）各站点的采集视频服务器TYHOSV8400将本站的视频信号通过单播或组播的方式传入监控中心监控主服务器；2）一般用户通过WEB登陆监控中心监控主服务器，可以在统一的平台下查询对他授权的任何信息；3）要用户可以登陆监控中心监控主服务器,通过TYHO集中管理软件进行监控；4）监控中心通过数字矩阵可以将任何一路图像送入电视墙/多媒体大屏幕进行模拟显示。5）系统采用分布式多级集中监控的构架来实现数字图像的远程监控、信息共享，不仅有效的节省了网络带宽，也降低了视频服务器和网络负载的开销，提高了网络性能。中心设备由TYHOSV8400大型网络分布式集中监控管理系统组成，主要实现网络监控等功能，主要由解决方案中的流媒体服务器、管理控制服务器、数字矩阵等组成。该系统同样可根据管理者的权限授权可监控的前端数量，管理者可在办公室内通过集中监控分控计算机任意切换到所有前端，实时监控发生情况；根据需求，前端的视频要同时显示在电视墙中，通过ie将来自所有前端的画面再进行电视墙系统的显示。中间设置一台DLP大屏幕拼接墙，用于显示电子地图。电子地图由大型报警电子地图中心服务器以VGA的方式输出。在后端进行模拟显示，方便直观或多视频同时监控数字矩阵将网络接收来的压缩数字视频信号进行解压缩，经数模转换成模拟复合视频信号输出到电视墙中的监视器中，TYHOSV8400可控制进行解码与显示的图像通道，也可自动进行控制，如需要一定时间内自动切换。管理平台的各种服务器根据需要进行配置。监控中心服务器对前端设备进行集中管理，并提供数据为集中监控数字矩阵（DVS2000PRO-R）所调用，是集中监控系统的数据来源地。流媒体中心服务器则是对网络上的视频信号进行转发，根据带宽转移到流媒体服务器，通过组播等网络技术进行分发处理，使得前端设备的负载大大减轻，每一台流媒体服务器可以同时供多个客户同时查看，根据现场实际情况，配置多台流媒体进行转发服务。大型报警电子地图中心服务器用于对来自前端的报警信息进行处理，其表现在电子地图上，电子地图可通过VGA接口输出到电视墙上的电子地图专用屏上。4．2．5服务器的管理功能1）服务器用户管理：服务器提供了用户帐号的开户、修改、删除、密码修改等维护操作；对于每个用户可以指定他有权进行操作（包括浏览/控制/管理）的监控点集合。对于用户，他只需要登陆服务器即可以对给予他授权的所有设备进行操作。2）集合点用户管理：提供了对各站点采集视频服务器及其下属通道摄像机的添加、删除、修改等维护操作；对于大规模应用，为了便于对各站点采集视频服务器进行层次化树状管理，添加了分布式管理的集合点概念，集合点与监控站点的关系就像公司集团和下属公司、下属公司与所属子公司的关系，也更像文件夹和文件的关系，将处于相对集中的监控站点（和低层次集合点）包含再高层次集合点下。当一个站点采集服务器启动和流媒体服务器连接成功后，服务器将自动获取站点采集服务器及其下属通道的连接信息，存储在动态数据库中，用户登陆后可以浏览到被授权的在线监控点。3）权限控制系统采用了更合理权限冲突检测机制：高优先权用户夺取低优先权用户的控制权；同一优先权用户控制权冲突时，保持一定的锁定时间后大家再次竞争控制权；如果较高级优先权用户设定锁定后，低优先权用户无法控制。用户登陆服务器后，他所可以查看的监控点信息是他必须具备浏览权的监控点集合，而无法访问未授权的监控点。同样的，在查询历史资料时，用户只可以对授权的监控点的历史资料进