大型園區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)控制軟件技術(shù)設(shè)計方案

1、大型園區(qū)監(jiān)控系統(tǒng)控制軟件技術(shù)設(shè)計方案系統(tǒng)框架設(shè)計本監(jiān)控系統(tǒng)方案以小平島為例，該島3000多個監(jiān)控網(wǎng)點做一個統(tǒng)籌規(guī)劃設(shè)計。本案將監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計為垂直管理、平行職能按區(qū)域規(guī)劃的兩層結(jié)構(gòu)。監(jiān)控系統(tǒng)分為前端采集接入；接入點數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化處理，本區(qū)域控制、集中錄像、監(jiān)視；監(jiān)控中心集中管理、監(jiān)控等三個部分。設(shè)置“區(qū)域監(jiān)控分中心”、“監(jiān)控中心”兩級監(jiān)控單位，配置相應(yīng)的功能服務(wù)器和監(jiān)控控制端?；陧憫?yīng)并超越用戶要求的理念，提供從前端采集、監(jiān)控站視頻綜合處理、監(jiān)控中心系統(tǒng)管理、控制、服務(wù)的全套涉及軟硬件的無縫解決方案。我們提供全D1畫質(zhì)實時視頻監(jiān)控和回放，監(jiān)控延時小于300ms；基于C/S架構(gòu)的軟件系統(tǒng)，在一個控

2、制席上便能完成所有監(jiān)控操作；基于區(qū)域的管理垂直管理模式，保證系統(tǒng)安全、有序運(yùn)行，又明確各崗位的職責(zé)；靈活細(xì)致的聯(lián)動，與報警子系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，在有警情發(fā)生時，自動進(jìn)行圖像的切換、錄像，報警的提示、記錄等處理，實現(xiàn)更智能化的視頻監(jiān)控；強(qiáng)大的網(wǎng)管功能，可在監(jiān)控中心實現(xiàn)對所有用戶、設(shè)備的管理和維護(hù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 監(jiān)控中心作為整個監(jiān)控系統(tǒng)的管理核心，具備系統(tǒng)功能配置、管理，系統(tǒng)用戶權(quán)限分配、管理，系統(tǒng)設(shè)備配置、管理的權(quán)限，在監(jiān)控中心配置“管理服務(wù)器”、“流媒體服務(wù)器”、“存儲服務(wù)器”、“解碼服務(wù)器”、“監(jiān)控客戶端”等功能服務(wù)軟件及其配套硬件服務(wù)器和PC。 監(jiān)控分中心實現(xiàn)采集信號的匯總、

3、接入、處理、傳輸、壓縮、監(jiān)視等功能，配置“DVR”、“解碼服務(wù)器”、“監(jiān)控客戶端”等服務(wù)軟件及其配套硬件設(shè)施。監(jiān)控系統(tǒng)詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖：圖2 監(jiān)控系統(tǒng)詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖如監(jiān)控系統(tǒng)總體框架規(guī)劃中設(shè)計，本案設(shè)1個監(jiān)控中心和5個監(jiān)控分中心，監(jiān)控中心和監(jiān)控分中心在本地建設(shè)局域網(wǎng)，進(jìn)行內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控；各監(jiān)控管理中心之間通過監(jiān)控專用網(wǎng)絡(luò)相連接。監(jiān)控分中心放置DVR（網(wǎng)絡(luò)硬盤錄像機(jī)），實現(xiàn)對前端采集的模擬信號的接入。前端放置拾音器拾取音頻信號，進(jìn)行音頻監(jiān)聽和記錄；放置攝像機(jī)攝取視頻信號，進(jìn)行實時視頻監(jiān)視和記錄，以進(jìn)行實時遠(yuǎn)程監(jiān)視和事后調(diào)看；放置報警探測設(shè)備，對異常警情進(jìn)行探測，將探測信息以信號量的方式，送入DVR進(jìn)行數(shù)字化

4、處理，供管理中心進(jìn)行警情管理；放置報警輸出設(shè)備，對警情、異常等情況進(jìn)行報警提示，通知處理。DVR對接入的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理，將視音頻數(shù)據(jù)壓縮后進(jìn)行本地存儲，本地配備足夠容量的硬盤進(jìn)行視音頻分散存儲。以D1碼流1.5Mbps計算，一路一天24小時錄像約需13GB的硬盤空間。DVR提供網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，將壓縮碼流通過分控中心局域網(wǎng)和監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)傳輸給監(jiān)控分中心及監(jiān)控中心的各功能服務(wù)器進(jìn)行解碼上墻、客戶端監(jiān)控和集中存儲。DVR發(fā)送反向控制命令，控制前端攝像機(jī)的角度、焦距，根據(jù)需要調(diào)用預(yù)置點、軌跡等，實現(xiàn)按需監(jiān)控。分控中心的控制客戶端，從總控中心的管理服務(wù)器上獲取自己的監(jiān)控權(quán)限和功能服務(wù)器使用權(quán)限，對轄區(qū)

5、內(nèi)的監(jiān)控點進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，并控制解碼服務(wù)器，實現(xiàn)壓縮后視頻流的解碼上電視墻顯示。分控中心解碼服務(wù)器，提供數(shù)字信號解碼成模擬信號的反向解碼服務(wù)，接收分控客戶度端的控制命令，進(jìn)行監(jiān)控視音頻的解碼顯示、監(jiān)聽。根據(jù)需求，本案中設(shè)計的解碼服務(wù)器具有同時解碼20路D1碼流的能力?？偪刂行脑O(shè)置管理服務(wù)器，對監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)的所有用戶、設(shè)備進(jìn)行配置和管理；設(shè)置流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，對監(jiān)控中心局域網(wǎng)網(wǎng)內(nèi)的監(jiān)控需求和各功能服務(wù)器的碼流獲取需求進(jìn)行響應(yīng)，代為建立視音頻連接，進(jìn)行視音頻的復(fù)制、分發(fā)；設(shè)置集中存儲服務(wù)器，對重要的視音頻進(jìn)行中心集中存儲記錄，如對報警聯(lián)動視頻、人工切換的重點監(jiān)控視頻（如需調(diào)看上電視墻的視頻）進(jìn)行

6、集中存儲錄像，并提供記錄的視頻的VOD點播服務(wù)，響應(yīng)其他客戶端的查看需求。總控中心設(shè)置的電視墻服務(wù)器和控制客戶端實現(xiàn)的功能與分控中心相同服務(wù)器的功能保持一致。1. 軟件總體結(jié)構(gòu)視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)軟件基于C/S架構(gòu)設(shè)計，系統(tǒng)功能采用模塊化設(shè)計。圖3是總體結(jié)構(gòu)示意圖。視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)軟件分管理中心（Server Control）、監(jiān)控中心（Control Center）與控制中心三部分。監(jiān)控中心提供視頻安放監(jiān)控系統(tǒng)的功能服務(wù)，包含集中存儲服務(wù)、電視墻服務(wù)、流媒體服務(wù)等?？刂浦行氖且粋€用戶進(jìn)行監(jiān)控交互的客戶端軟件。管理中心包含一個服務(wù)程序和一個數(shù)據(jù)庫，對各監(jiān)控中心服務(wù)模塊、控制中心用戶、前端設(shè)備（硬盤

7、錄像機(jī)、視頻編碼器）實施有效管理，管理數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中。視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)軟件支持分布式組網(wǎng)，可組建多個監(jiān)控中心，監(jiān)控中心之間可形成一個樹形結(jié)構(gòu)，最高級別的監(jiān)控中心可以管理各個分監(jiān)控中心，上級監(jiān)控中心可以按權(quán)限實時監(jiān)看下級監(jiān)控中心管理的監(jiān)控點。 2. 管理中心軟件結(jié)構(gòu) 圖4是管理中心模塊示意圖。用戶管理：對每個控制中心的操作用戶做添加、刪除和配置等管理，用戶管理分管理員、超級用戶、普通用戶等3個級別?？刂浦行墓芾恚簩λ锌刂浦行牡奶砑印h除和配置。服務(wù)器管理：對電視墻服務(wù)器、集中存儲服務(wù)器、流媒體服務(wù)器等各類功能服務(wù)器的添加、刪除和配置。設(shè)備管理：對所有前端設(shè)備（硬盤錄像機(jī)、視頻編碼器等編碼設(shè)

8、備）的添加、刪除和配置。日志管理：記錄用戶對管理中心的操作日志等。網(wǎng)絡(luò)傳輸：接收控制中心發(fā)送過來的驗證請求、網(wǎng)絡(luò)報文以及通過這個模塊于各個控制中心保持心跳。數(shù)據(jù)庫：讀寫用戶以及控制中心等數(shù)據(jù)。3. 控制中心軟件結(jié)構(gòu)Control Center 主要是于前端的設(shè)置做直接的操作交互包括預(yù)覽、錄像、回放、遠(yuǎn)程配置等操作，以及配置控制區(qū)域、預(yù)覽通道、日志管理以及電子地圖，同時與Server Control保持心跳。圖5是控制中心軟件結(jié)構(gòu)示意圖。中間件客戶端抽象層：是中間件抽象出來的與視頻編碼設(shè)備交互的接口，應(yīng)用層通過這一層控制設(shè)備。獲取碼流：主要有兩種模式，一種直連一種是通過流媒體。錄像：應(yīng)用實現(xiàn)管理

9、的所有通道的錄像計劃，調(diào)用集中存儲中間件提供的接口給存儲服務(wù)器發(fā)命令控制集中存儲服務(wù)器以及硬盤錄像機(jī)的錄像。解碼：包括預(yù)覽模塊的軟解碼和硬解碼兩種模式，其中硬解碼上電視墻調(diào)用電視墻抽象層封裝的接口控制前端的電視墻服務(wù)器。參數(shù)控制：設(shè)置預(yù)覽的視頻參數(shù)（亮度、對比度等）以及控制預(yù)覽畫面前端的云臺（包括聚焦等）。遠(yuǎn)程配置：調(diào)用客戶端抽象層接口配置設(shè)備的所有參數(shù)（包括網(wǎng)絡(luò)、通道、串口、報警、用戶等）。報警：在control center 啟動監(jiān)聽被動接收前端服務(wù)器上傳的所有報警信息，并且在這個模塊中將所有的報警信息做脈沖過濾處理。消息聯(lián)動：對過濾過的報警信息建立聯(lián)動關(guān)系并且觸發(fā)所有相關(guān)的聯(lián)動動作啟動。

10、設(shè)備管理：編碼設(shè)備通道的添加、刪除及配置的管理，包括各種組合的配置（組的畫面分割、組中通道的添加等等）。日志管理：記錄、查詢control center所有的操作和報警日志。網(wǎng)絡(luò)傳輸：向上級Control Center 或 Server 發(fā)送報警、操作信息，并且上傳該control center的運(yùn)行情況。第三章 系統(tǒng)功能描述1. 功能概述系統(tǒng)功能主要由功能服務(wù)模塊來實現(xiàn)，主要功能包括：l 系統(tǒng)管理l 電視墻功能l 錄像功能l 報警聯(lián)動l 流媒體服務(wù)2. 系統(tǒng)管理2.1系統(tǒng)管理概述 系統(tǒng)管理由管理中心實現(xiàn)。管理中心是整個系統(tǒng)的核心，各監(jiān)控中心必須得到管理中心的授權(quán)才可以接入系統(tǒng)，同時，管理中心

11、還對監(jiān)控中心的各類服務(wù)器（電視墻服務(wù)器，存儲服務(wù)器，流媒體服務(wù)器）、接入的前端編碼設(shè)備（硬盤錄像機(jī)、視頻編碼器）、控制中心的操作用戶進(jìn)行管理。圖6是管理中心主界面。圖6 管理中心主界面管理中心負(fù)責(zé)對設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，在出現(xiàn)設(shè)備掉線/死機(jī)的情況下會發(fā)出報警并通知相關(guān)的監(jiān)控中心進(jìn)行處理；管理中心負(fù)責(zé)接收前端設(shè)備的各種報警信號（移動報警/遮蔽報警/IO報警/系統(tǒng)報警等），對這些報警進(jìn)行過濾后，發(fā)送給相關(guān)的監(jiān)控中心進(jìn)行處理。2.2 接入與狀態(tài)管理圖7是監(jiān)控中心各類服務(wù)器接入系統(tǒng)（系統(tǒng)登錄）及?；睿üぷ鳡顟B(tài)管理）流程圖圖7 監(jiān)控中心登錄及?；盍鞒虉D2.3 監(jiān)控中心信息查詢 圖8是監(jiān)控中心信息查詢流

12、程圖。圖8 監(jiān)控中心信息查詢流程圖 查詢的信息主要包括操作、報警等日志信息，編碼設(shè)備、攝像機(jī)等狀態(tài)信息。2.4 巡檢及事故通知對前端編碼設(shè)備（硬盤錄像機(jī)、視頻編碼器）進(jìn)行巡檢，若發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，管理中心進(jìn)行事故通知，由監(jiān)控中心對事故進(jìn)行處理。圖9是巡檢及事故通知流程圖。圖9 巡檢及事故通知流程圖當(dāng)監(jiān)控中心收到事故通知時，如硬盤錄像機(jī)故障，那么，監(jiān)控中心啟動存儲備份任務(wù)，及時將故障硬盤錄像機(jī)的監(jiān)控點圖像，熱切換到視頻編碼器進(jìn)行傳輸，集中存儲服務(wù)器啟動這些監(jiān)控點的錄像。如故障硬盤錄像機(jī)修復(fù)，當(dāng)管理中心獲取其狀態(tài)改變，即通知監(jiān)控中心停止備份錄像。2.5 報警布防及報警通知圖10是報警布防及報警通知流程

13、圖。圖10 報警布防及報警通知流程圖報警源來自前端編碼設(shè)備（視頻編碼器），管理中心負(fù)責(zé)對報警信息進(jìn)行過濾處理，以減少操作人員的工作量，同時避免報警信息占用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源、管理中心服務(wù)器系統(tǒng)資源。管理中心只負(fù)責(zé)接警，處警由監(jiān)控中心完成。3. 電視墻功能3.1 電視墻功能概述電視墻功能由管理中心、視頻解碼服務(wù)器（以下簡稱解碼器）、控制中心共同完成，PTZ控制可以由控制中心完成。本系統(tǒng)中監(jiān)控分中心電視墻規(guī)模為18個監(jiān)視器，鑒于電視墻規(guī)模較大，為便于值班人員進(jìn)行有效監(jiān)視，監(jiān)視器選擇單畫面顯示方式。 多功能大屏幕可做如下用途：顯示手動切換的重要圖像；顯示自動切換的報警畫面；顯示回放畫面； 電視墻顯示的圖像

14、來源于解碼器，所以，要進(jìn)行正常工作，首先要啟動相關(guān)解碼器。管理中心添加解碼器，控制中心從管理中心獲取服務(wù)器列表。確認(rèn)解碼器啟動后，控制中心就可通過網(wǎng)絡(luò)對解碼器發(fā)送配置、控制等命令。在預(yù)覽模式（顯示實時圖像）下，控制中心通過網(wǎng)絡(luò)向解碼器發(fā)送命令，控制某個解碼通道到設(shè)備獲取圖像數(shù)據(jù)，并且顯示指定的監(jiān)控點實時圖像；在回放模式（回放歷史圖像）下，控制中心將指定監(jiān)控點的視頻圖像數(shù)據(jù)發(fā)送至解碼器并顯示圖像。控制中心可發(fā)送命令，控制電視墻在視頻圖像上顯示關(guān)聯(lián)解碼通道的序號，方便使用者靈活地進(jìn)行手動切換控制。當(dāng)視頻編碼器發(fā)生故障，監(jiān)控中心將相關(guān)監(jiān)控點圖像軟切換到硬盤錄像機(jī)對應(yīng)圖像通道，直到故障排除。3.2 啟

15、動解碼器控制中心將顯示已添加的解碼器及當(dāng)前選中解碼器的解碼通道數(shù)。圖11是啟動解碼器的工作流程圖。圖11 啟動解碼器的工作流程圖 圖12是解碼器主界面。圖12 解碼器主界面3.3 顯示實時圖像 由控制中心進(jìn)行實時圖像的顯示控制，圖13是控制中心的主界面。圖13 控制中心的主界面在主界面上彈出解碼服務(wù)器配置窗口，顯示當(dāng)前選中解碼服務(wù)器的解碼路數(shù)，如圖14所示。通過拖動主界面樹上的監(jiān)控點、組、序列、組序列至電視墻界面的窗口來指定電視墻對應(yīng)窗口顯示的監(jiān)控點實時圖像及切換模式。圖14 解碼輸出通道切換模式包括：l 拖動通道到電視墻的詳細(xì)配置界面的通道中顯示該通道圖像。l 拖動組，播放組中配置的所有通道

16、圖像。l 拖動序列，實現(xiàn)序列中配置的通道單畫面輪循。l 拖動組列表，實現(xiàn)列表按照輪巡時間循環(huán)顯示列表下的組。通過控制中心或控制鍵盤可控制當(dāng)前選中通道的前端云臺。 圖15是電視墻顯示實時圖像的工作流程圖。圖15 電視墻顯示實時圖像的工作流程圖3.4 視頻編碼器故障處理當(dāng)管理中心巡檢到視頻編碼器故障，通知監(jiān)控中心，監(jiān)控中心將通過相應(yīng)的DVR（硬盤錄像機(jī)）視頻通道代替故障視頻編碼器的相應(yīng)通道，從而不影響電視墻顯示圖像。圖16是視頻編碼器故障處理流程。圖16是視頻編碼器故障處理流程3.5 回放歷史圖像回放是控制中心模塊去存儲服務(wù)器或硬盤錄像機(jī)上獲取符合查詢條件的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行播放，可以在電腦屏幕播放，也

17、可以上電視墻。在控制中心主界面中拖動歷史圖像至電視墻界面的某個窗口（如圖17所示），若該窗口正在預(yù)覽將停止預(yù)覽，但不影響其它窗口的圖像顯示及切換。圖18是回放歷史圖像的工作流程圖。圖17 電視墻回放歷史圖像控制界面圖18 回放歷史圖像的工作流程圖4. 錄像功能4.1 錄像功能概述采用各監(jiān)控分中心分散存儲和監(jiān)控中心控制室集中存儲同時進(jìn)行的冗余錄像模式。前端監(jiān)控分中心所有硬盤錄像機(jī)采用724小時定時錄像，配置相應(yīng)容量的硬盤空間使錄像資料保存周期滿足要求；監(jiān)控中心控制室的集中存儲服務(wù)器可根據(jù)需要選擇進(jìn)行報警聯(lián)動錄像、電視墻顯示圖像的錄像、前端硬盤錄像機(jī)故障時的備份錄像。所有錄像采用循環(huán)覆蓋方式。硬盤

18、錄像機(jī)的分散存儲主要記錄所有監(jiān)控點的錄像，監(jiān)控中心控制室的集中存儲主要記錄報警等事件的錄像，實際上是通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了錄像的備份，并且通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)的回放功能。在軟件中有一個存儲服務(wù)器模塊，所有的數(shù)據(jù)都是通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)命令給存儲服務(wù)器，服務(wù)器接收到命令，通過解析后由網(wǎng)絡(luò)去視頻編碼器或者硬盤錄像機(jī)上獲取視頻數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲。在存儲的同時存儲服務(wù)器會建立相關(guān)的索引文件以及在數(shù)據(jù)庫中保存相關(guān)的錄像記錄。圖19是存儲服務(wù)器模塊的基本軟件框架示意圖。圖19是存儲服務(wù)器模塊的基本軟件框架示意圖存儲服務(wù)器的基本功能包括：l 支持對磁盤分區(qū)進(jìn)行分組，采用磁盤預(yù)分配技術(shù)對錄像數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。l 支持對服務(wù)器的基本運(yùn)行

19、參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。l 支持以半小時為單位設(shè)置錄像計劃。l 提供完整錄像計劃管理界面。l 內(nèi)建VOD服務(wù)器，支持錄像數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程查詢和點播功能。l 支持遠(yuǎn)程設(shè)置錄像計劃、啟動服務(wù)器、停止服務(wù)器、實時啟停錄像等。圖20是存儲服務(wù)器的主界面。圖20 存儲服務(wù)器的主界面整個軟件主要的存儲功能包括：l 計劃錄像l 電視墻圖像錄像l 報警聯(lián)動錄像l 硬盤錄像機(jī)故障時的熱備份錄像l 回放歷史圖像4.2 計劃錄像 在控制中心上可以設(shè)置對前端的任一通道做存儲服務(wù)器上的計劃錄像，并且可以配置其錄像計劃。圖21是錄像計劃配置界面。圖21 錄像計劃配置界面啟動了存儲服務(wù)器后，服務(wù)器就會根據(jù)設(shè)置好的計劃去前端的視頻服務(wù)器（D

20、VR/DVS）獲取實時碼流，將碼流存儲到當(dāng)前存儲服務(wù)器上。圖22是計劃錄像的工作流程。圖22 計劃錄像的工作流程4.3 電視墻圖像錄像 在控制中心切換圖像時給配置好的存儲服務(wù)器也發(fā)相應(yīng)的開始對該監(jiān)控點進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)存儲的命令，存儲服務(wù)器則會去遠(yuǎn)程的視頻編碼器上獲取實時碼流做存儲。圖23是電視墻圖像錄像的工作流程。圖23 電視墻圖像錄像的工作流程4.4 報警聯(lián)動錄像 控制中心一旦收到來自管理中心通知的報警，那么控制中心從前端視頻編碼器獲取聯(lián)動通道的實時碼流，發(fā)送命令給存儲服務(wù)器啟動該通道的錄像。4.5 硬盤錄像機(jī)故障時的熱備份錄像 控制中心一旦收到硬盤錄像機(jī)故障等類似報警后，控制中心就開始查找其對應(yīng)的視頻編碼器信息，并且立即發(fā)送命令給存儲服務(wù)器要求存儲服務(wù)器對相應(yīng)視頻編碼器的通道圖像做遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)存儲。圖24是具體的工作流程。圖24硬盤錄像機(jī)故障時的熱備份錄像工作流程4.6 回放歷史圖像 控制中心可以根據(jù)時間檢索條件自動去存儲服務(wù)器或前端硬盤錄像機(jī)上獲取歷史圖像進(jìn)行回放，并且可以將圖像數(shù)據(jù)推給解碼器控制回放上電視墻。通過拖動主界面樹上（圖17）的監(jiān)控點至回放界面（圖25所示）的窗口來顯示該監(jiān)控點在指定時間內(nèi)有錄像文件的時間段，并可通過回放狀態(tài)條來定位回放錄像的時間，圖26是具體的工作流程。