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文檔簡介
圖9.1-1SIAP應用結構示意圖
普通的集中監(jiān)控系統(tǒng)一般只能實現(xiàn)信息的自下而上單向傳輸,使得監(jiān)控中心對下面各節(jié)點發(fā)生的各種狀況做出的反應與決策不能及時、暢通、便捷的傳達到各節(jié)點。圖像綜合應用平臺(SIAP)引入圖像/視頻/音頻的雙向傳輸機制,使得信息流可以實現(xiàn)實時的交互,滿足用戶的快速反應要求,可以實現(xiàn)突發(fā)事件的應急指揮。比如應急指揮中,領導在總控中心通過SIAP一邊實時查看突發(fā)事件現(xiàn)場,一邊與分控中心或平臺節(jié)點監(jiān)控中心的工作人員對話獲取詳細信息并迅速發(fā)布行動指令,位于分控中心/平臺節(jié)點監(jiān)控中心的工作人員則可以一邊查看現(xiàn)場情況,一邊與總控中心溝通獲取行動指令,保證整個應急指揮的迅速高效。SIAP可以兼容管理不同場所采用的各類圖像設備,可以接入管理用戶原有監(jiān)控系統(tǒng)和聯(lián)網(wǎng)報警主機,最大程度上保護用戶的投資,還可以對部分重要場所進行監(jiān)控。平臺支持GIS地理信息系統(tǒng),通過兩者的集成,可以實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的智能動態(tài)綜合監(jiān)控管理。SIAP集成視頻會議系統(tǒng)功能,可以實現(xiàn)用戶內(nèi)部的日常會議、溝通學習、案情交流等多種視頻會議應用。SIAP支持多畫面圖像臺顯示,可以實現(xiàn)自上而下的矩陣級聯(lián)控制和DVR前端設備的遠程管理控制、圖像調(diào)用,實現(xiàn)總控中心對城市治安,城市狀況的巡查選看。
5.2平臺特點先進的系統(tǒng)架構基于先進的軟件架構構建中心核心管理平臺,系統(tǒng)更加穩(wěn)定,采用專業(yè)級的操作,所有功能模塊采用插件方式,架構更加開放靈活,更換修改任何功能插件不會影響已經(jīng)穩(wěn)定運行的核心程序和功能。穩(wěn)定的系統(tǒng)性能由于系統(tǒng)架構的先進性,一個模塊的修改不會影響已經(jīng)正常運行的其它模塊,整個軟件更加穩(wěn)定健壯。強大的系統(tǒng)管理中心服務器是整個系統(tǒng)的核心管理模塊,可以實現(xiàn)對權限、設備、多畫面、視頻會議、電子地圖、預覽、存儲、分控、流媒體組播等進行全局范圍內(nèi)的集中管理,并可以實現(xiàn)所有用戶對數(shù)字圖像設備訪問的實時集中權限認證。完善的帶寬管理通過多級流媒體轉(zhuǎn)發(fā)管理加上對所有視頻訪問的優(yōu)先級管理,可以確保網(wǎng)絡帶寬有限的環(huán)境下,對遠程實時圖像訪問和遠程回放訪問的帶寬有效管理。同時通過流媒體轉(zhuǎn)發(fā),實現(xiàn)各級中心多人遠程訪問的實現(xiàn)和降低現(xiàn)場數(shù)字圖像設備的使用負荷,延長數(shù)字圖像設備的使用壽命。安全的存儲架構既支持分布式存儲,也支持集中存儲備份,同時支持磁帶機等設備進行數(shù)據(jù)備份。完整的視頻檔案管理支持以時間、地點、表單等多種形式進行存儲(包含音視頻和文本等多種信息),可以及時調(diào)閱相關視頻錄象,并且可以以光盤等形式提供給相關部門;同時能夠?qū)崿F(xiàn)視頻檔案管理。強大的信息互動基于IE實時監(jiān)控、錄象檢索、實時回放,能夠?qū)斍暗膱D像上傳給上級單位及相關多級主管部門;同時能夠?qū)崿F(xiàn)控制中心與前端節(jié)點進行即時的音視頻和文本溝通,實現(xiàn)信息互動。易于操作的人機界面實現(xiàn)操作人員的操作界面簡單化,隱藏中間過程,監(jiān)控中心可以對各節(jié)點進行網(wǎng)絡指導。強大的擴展能力平臺基于模塊化結構實現(xiàn)各功能平臺的集成,支持平臺的多級級聯(lián)。靈活的集成方式可以直接通過對協(xié)議和開發(fā)包的支持來管理所有底層設備,也可以和第三方系統(tǒng)相互開放接口,實現(xiàn)軟件層面的集成。強大的集成效能通過中心系統(tǒng)管理軟件,實現(xiàn)各子系統(tǒng)之間的跨系統(tǒng)聯(lián)動集成,包括圖像與應急指揮、圖像與城市報警、圖像與接出警系統(tǒng)、視頻會議與圖像等等,更可以運用專家?guī)椭到y(tǒng)實現(xiàn)關聯(lián)錄像、逃逸路線預測錄像等功能,提高系統(tǒng)效能和效率。主流廠商的支持我們不僅擁有自主的管理平臺系統(tǒng)知識產(chǎn)權,同時得到各子系統(tǒng)主流廠商支持,是國內(nèi)多家視頻設備廠商的戰(zhàn)略合作伙伴,在廠商的支持下,每種子系統(tǒng)都可以集成多種主流品牌設備,方便項目實施。強大的兼容能力兼容管理大多數(shù)的監(jiān)控攝像頭、矩陣、切換器設備,支持國內(nèi)主要知名品牌的DVR。
5.3平臺結構5.3.1平臺總體要求本項目的核心在于建立一套統(tǒng)一的視頻監(jiān)控管理平臺,依托公安網(wǎng)作傳輸通道,在各類監(jiān)控終端上瀏覽各前端視頻信號,通過統(tǒng)一的界面控制所有的攝像機、矩陣、硬盤錄像機、視頻服務器等設備,實現(xiàn)本需求中的所有系統(tǒng)功能。平臺系統(tǒng)應具有自動連接功能,當公安網(wǎng)中斷后再復通,管理平臺下的所有設備應能夠自動連接到監(jiān)控系統(tǒng)并正常工作。系統(tǒng)必須具有可靠的安全機制,客戶端軟件應具有良好的操作界面,并具有圖像窗口、告警窗口、通信連接窗口、控制窗口等輔助界面。平臺數(shù)據(jù)庫實體應依照《江蘇省社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸技術規(guī)范》并可以映射到本平臺涉及的其他唯一性編碼體系,控制部分的功能必須符合《江蘇省社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸技術規(guī)范》的“前端控制信令格式”的要求。應具備較強的擴容性,能隨著前端接入點的增加對平臺進行硬件和模塊的擴容,并具有可以實現(xiàn)服務器集群的技術基礎。對前端圖像設備應具備兼容性,包括對硬盤錄像機、視頻服務器、網(wǎng)絡攝像機等數(shù)字圖像設備的兼容;能夠?qū)崿F(xiàn)多種模式的圖像采集、壓縮、顯示、報警聯(lián)動、控制、遠程存儲回放、遠程管理等;能夠兼容的數(shù)字圖像設備應包括國內(nèi)主流品牌的數(shù)字圖像設備。
5.3.2平臺網(wǎng)絡架構視頻監(jiān)控管理平臺采用開放式架構及標準網(wǎng)絡通訊協(xié)議(TCP/IP)設計,通過局域網(wǎng)絡、廣域網(wǎng)絡聯(lián)機,授權用戶可隨時查看和監(jiān)控遠程攝影機攝取的影像。完全支持跨網(wǎng)段的遠程視頻監(jiān)控環(huán)境。通過嵌入式DVR、視頻服務器壓縮的視頻信號完全通過網(wǎng)絡傳輸,節(jié)省了鋪設長距離線纜的成本。視頻監(jiān)控管理平臺將分布在不同地點的攝像機進行集中管理,分散在網(wǎng)絡中不同地點、不同使用權限的用戶可同時監(jiān)控同一現(xiàn)場,也可以任意選擇其他監(jiān)控現(xiàn)場,各用戶監(jiān)控不受影響,真正做到“多任務”的實時監(jiān)控。同時,圖像傳輸以“點播”的方式發(fā)送,即當有用戶發(fā)出請求時才發(fā)送圖像,沒有用戶觀看時,不占用網(wǎng)絡資源,從而使網(wǎng)絡帶寬的利用率更高。視頻監(jiān)控管理平臺采用B/S結構設計,使得監(jiān)控瀏覽范圍大大擴展,這意味著在金盾專網(wǎng)的計算機只要獲得授權的用戶便可以通過網(wǎng)絡看到任何一個監(jiān)控現(xiàn)場的實時圖像,并且可以控制前端攝像機的轉(zhuǎn)動、變倍以及前端輔助設備的開關并且能夠收聽到現(xiàn)場的聲音;系統(tǒng)中的管理服務器安裝服務端軟件可完成對多個視頻流進行統(tǒng)一管理,設置如存儲、檢索、回放、訪問權限、管理權限等。平臺核心軟件安裝在市局監(jiān)控中心的視頻監(jiān)控等服務器上,各分控中心(分局、交警、派出所等監(jiān)控分中心)的分控服務器和監(jiān)控終端上安裝管理平臺客戶端軟件接入到金盾專網(wǎng),由系統(tǒng)管理員提供登陸服務器的合法身份和系統(tǒng)使用權限,實時監(jiān)視對所轄的網(wǎng)點的狀態(tài),行使分控中心的職能。圖5.3-1視頻監(jiān)控管理平臺網(wǎng)絡架構依據(jù)揚州市公安局的行政體系,我們在視頻監(jiān)控綜合管理平臺系統(tǒng)設計中采用多級管理的網(wǎng)絡主體結構。在市局總部設置總控制中心,控制中心內(nèi)設置平臺中心服務器、控制工作站、以及其他的相關服務器若干,實現(xiàn)整個平臺的運作、管理和控制。下屬的公安分局通過授權可實現(xiàn)對轄區(qū)內(nèi)派出所所建監(jiān)控點的管理控制,也可以通過市局調(diào)看其他分局的圖像?;鶎优沙鏊部赏ㄟ^授權成為一個前端控制中心,直接對轄區(qū)內(nèi)監(jiān)控場所實施監(jiān)視,一旦需要,可以快速出警。公安市局、分局、派出所三級監(jiān)控中心之間采用模擬和數(shù)字兩種方式相結合的監(jiān)控模式。一方面利用蛙視設備通過模擬矩陣實現(xiàn)模擬視頻監(jiān)控圖像自下而上傳輸,同時利用系統(tǒng)的矩陣級聯(lián)控制功能,可以實現(xiàn)對所有模擬矩陣的進行統(tǒng)一管理、視頻切換、攝像頭控制操作,從而實現(xiàn)公安機關監(jiān)控中心之間的互聯(lián)和統(tǒng)一管理。另一方面同時還通過公安金盾網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng),將所有的監(jiān)控圖像數(shù)字化、網(wǎng)絡化,通過強大的服務器以及數(shù)據(jù)庫對網(wǎng)絡上的視頻流進行管理。平臺中心管理軟件具有管理幾千個視頻流的能力,支持多服務器結構,。整個管理平臺基于模塊化設計,可以與省公安廳的圖像應用系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)應用。
5.3.3平臺軟件架構總體設計思想傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)軟件一般沒有從全局的角度、從綜合管理的高度來分析、設計整個監(jiān)控系統(tǒng),也沒有從具體的行業(yè)監(jiān)控業(yè)務出發(fā),而僅僅是從產(chǎn)品本身的角度去考慮。我們認為,一套系統(tǒng)最核心的部分是它的體系結構設計和價值觀:體系結構決定了系統(tǒng)本身是否能夠適應行業(yè)監(jiān)控規(guī)模的變化而進行伸縮、是否能夠在用戶需求變化的時候快速響應并無縫集成到原有的系統(tǒng)中去。體系結構也決定了一套系統(tǒng)是否會在很短的時間內(nèi)被淘汰,還是能夠隨著信息、視頻、智能、安全技術的發(fā)展而不斷自我完善。價值觀決定了系統(tǒng)是不是能夠真正為客戶提供客戶所需要的東西。以及是否能滿足客戶日益發(fā)展變化的業(yè)務需求。他也決定了系統(tǒng)實現(xiàn)的每一個功能、每一個特點是否是為了實現(xiàn)更多的業(yè)務價值,還是只是為了功能而功能,產(chǎn)品而產(chǎn)品。總結這兩點,我們的平臺的總體設計思想是:采用跨平臺、高伸縮性、易擴展性的體系架構,將平臺建設成一個有機整體,為客戶的監(jiān)控管理目標和日益發(fā)展的業(yè)務需求服務。通過平臺的管理,實現(xiàn)將所有的組織結構、設備、主機、系統(tǒng)等所有的被管理對象組合成為一個有機體,協(xié)同一致地為行業(yè)客戶的監(jiān)控管理目標服務。平臺內(nèi)所有的設備和系統(tǒng)對客戶來講,就好像只是同一臺無所不能、可以不斷擴展的設備,為本行業(yè)的各種機構、各種人員提供所需的服務。不管是組織結構管理、權限設置、實時監(jiān)看、錄像、存儲、回放、檢索、報警、門禁、設備巡檢、故障處理以及所有可能增加和擴展的其他功能都是從集中、統(tǒng)一、分層的方法來設計和管理的,按照操作者的權限和要求,在實際的使用中它們都能夠覆蓋到系統(tǒng)的所有、部分、特定的相關設備,從而提供極高的管理價值和個性需求滿足。三層體系架構設計平臺采用優(yōu)秀大型IT軟件普遍采用的三層體系架構模型,包括客戶端應用層、中間層和后臺數(shù)據(jù)層,對于數(shù)據(jù)庫的訪問必須通過中間應用服務器完成而不能直接訪問數(shù)據(jù)庫,保證數(shù)據(jù)庫訪問的安全性。第一層為客戶應用層,為前臺用戶直接操作訪問的界面,包括瀏覽器界面、專用程序客戶端、監(jiān)視器、控制鍵盤等等。客戶端的任務就是接受用戶的輸入并向中間層發(fā)送事務處理請求,得到中間層的返回的結果后將任務執(zhí)行結果或執(zhí)行情況向用戶反映。該層屬于接入層。第二層為應用層,應用層又可以分為功能處理層、基礎管理層和數(shù)據(jù)操作層。數(shù)據(jù)操作層的目的對系統(tǒng)中所涉及的各種數(shù)據(jù)庫進行操作,包括對數(shù)據(jù)庫連接的管理功能,同時還給不同的硬件設備(包括DVR/矩陣/前端設備等)提供相應設備類的統(tǒng)一接口,為系統(tǒng)整體管理、配置、檢索所有的設備提供統(tǒng)一的標準;基礎管理層是對系統(tǒng)涉及的基礎系統(tǒng)管理模塊的集合;功能處理層提供了較高層次的事務處理與相關應用,實現(xiàn)了較為復雜的功能以供客戶端調(diào)用,所有平臺中的各種應用都在這層實現(xiàn)組合,保證平臺一致、可靠、高效、靈活地完成功能。。第三層為后臺數(shù)據(jù)層,包括各種數(shù)據(jù)庫服務器、存儲磁盤陣列等前端設備。系統(tǒng)三層體系結構圖如下:圖5.3-2軟件三層體系架構示意圖基于J2EE標準構建核心管理平臺系統(tǒng)核心平臺決定這個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可移植性和伸縮性,我們在選擇J2EE作為系統(tǒng)核心平臺選擇的過程中,重點考慮到以下幾點:先進性和實證性我們不應該選用過時的或者即將被淘汰的技術,這會導致用戶原有的投資很快就會化為烏有。但我們也不應該選用過分先進、沒有經(jīng)過實證或者沒有在大型系統(tǒng)、關鍵人物中大量運用的技術。業(yè)界標準和理論基礎同時,體系平臺也應該和業(yè)界保持一致,具有堅實的理論接觸和完備的標準定義。自己設計一套體系結構可能在一時提高開發(fā)的速度、降低開發(fā)的門檻,但很難有序、高質(zhì)量地發(fā)展、也無法被其他系統(tǒng)使用。目前在企業(yè)級和關鍵任務應用的最主要的平臺有兩種:J2EE、DotNet。J2EE標準的制定者是JCP,JCP由Sun、IBM、Oracle、SAP、Bea、Sybase等幾乎除了Microsoft以外所有軟件、電信、安防、保險、金融業(yè)巨頭參與的標準管理委員會。DotNet主要是由Microsoft一家設計和開發(fā)。操作系統(tǒng)可移植性在應用服務端,我們認為UNIX系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和吞吐量遠遠高于Window系統(tǒng)的產(chǎn)品。因此我們認為管理這個系統(tǒng)的關鍵部件應該在UNIX主機上實現(xiàn)。但是在系統(tǒng)的試點階段、或在一個較小的地區(qū)進行應用時,WindowsNT,2000系列的服務器也有它易維護的好處。但是當一個局部的試點向整個大中型網(wǎng)絡監(jiān)控監(jiān)控領域擴展的時候,我們就有可能需要從WINDOWS系統(tǒng)向UNIX系統(tǒng)遷移,所以軟件應該能夠同時運行于這兩個平臺。J2EE由于具備系統(tǒng)無關性可以方便的實現(xiàn)WINDOWS系統(tǒng)向UNIX系統(tǒng) 的遷移。
基于微核心+插件架構與中間件技術支持容器技術,核心程序輕量化,所有功能模塊采用插件方式,由容器將插件和核心程序自動組裝成完整應用程序,架構更加開放靈活,更換修改任何功能插件不會影響已經(jīng)穩(wěn)定運行的核心程序和功能插件,解決軟件定制開發(fā)和升級擴展的核心技術。平臺采用中間件技術,為分布式應用提供了一個標準的平臺,使得應用軟件開發(fā)和運行能夠獨立于特定的計算機硬件和操作系統(tǒng)平臺,實現(xiàn)企業(yè)應用系統(tǒng)的集成。中間件具有標準的程序接口和協(xié)議,可以實現(xiàn)不同硬件和操作系統(tǒng)平臺上的數(shù)據(jù)共享和應用互操作,具有強大的計算資源管理和網(wǎng)絡通信能力,以及良好的可擴展性。在應用系統(tǒng)開發(fā)中采用中間件技術不但可以屏蔽底層操作系統(tǒng)的差異,減少應用系統(tǒng)開發(fā)的復雜性;還為應用系統(tǒng)的布署、運行和維護提供了有力工具,大大減少了計算機應用系統(tǒng)總體擁有成本。圖5.3-3中間件架構示意圖基于Web2.0的B/S架構本軟件采用Web2.技術構建B/S應用,徹底改變傳統(tǒng)Web應用中因為每次交互動作都需要和服務器打交道導致的頁面重新刷新,在擁有瀏覽器零安裝、易維護的好處同時具有了和桌面應用程序類似的交互能力。現(xiàn)在,我們的Web程序就像桌面應用程序一樣方便易操作,快速響應。Web2.0的核心構架是Ajax技術,采用該技術你可以從Web客戶端隨意產(chǎn)生請求到服務器,服務器可能響應這些東西:HTML片斷、可以讓客戶端執(zhí)行的腳本和任意數(shù)據(jù)。利用服務器返回的HTML片斷,Ajax能夠讓軟件不刷新整個頁面的情況下替換現(xiàn)有頁面上的一部分,或者在現(xiàn)有頁面上增加新的內(nèi)容。可以大大降低通訊所需要的數(shù)據(jù);通過執(zhí)行服務器返回的腳本,可以在不刷新頁面的情況下完全改變當前頁面的風格、行為和外觀;還可以返回任意的數(shù)據(jù)讓客戶端上的JavaScript進行操作。Ajax和基于Ajax的Web2.0已經(jīng)開始成為高端Web應用程序的標準。世界上一些知名的大公司最近推出了不少基于Ajax的產(chǎn)品,受到業(yè)界的高度贊賞。例如Google連續(xù)推出的Gmail、GoogleMaps和GoogleSuggest都是Ajax的代表作品。
支持WebService標準應用體系采用WebService標準和XML標準協(xié)議,可以和所有第三方支持WebService標準的各種業(yè)務應用系統(tǒng)非常方便的無縫集成,比如和銀行業(yè)務系統(tǒng)的集成。WebService是基于網(wǎng)絡的、分布式的模塊化組件,它執(zhí)行特定的任務,遵守具體的技術規(guī)范,這些規(guī)范使得WebService能與其他兼容的組件進行互操作,它可以使用標準的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。WebService平臺也是一套標準,它定義了應用程序如何在Web上實現(xiàn)互操作性。
采用Portal門戶技術方便和基于B/S架構的業(yè)務管理系統(tǒng)集成,快速構建WEB應用。Portal的中文意思是門戶,可以包含:以內(nèi)容展示為主的WEB網(wǎng)站,也包括以CALLCENTER為代表的接入,還包含WAP的接入等。Portal是一個內(nèi)容聚集的平臺。快速實現(xiàn)由用戶定制的網(wǎng)站內(nèi)容集中展現(xiàn)與單點登錄。各個application提供業(yè)務能力,Portal提供一個統(tǒng)一的lookandfeel。
支持O/RMAPPING對象/關系數(shù)據(jù)庫映射技術既將把對數(shù)據(jù)庫表直接進行的操作,變成對類和方法的直接操作。采用本技術后使得系統(tǒng)實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫無關,本系統(tǒng)可以支持所有的關系數(shù)據(jù)庫,如SQL、SYSBASE、ORICAL等??梢悦黠@提高開發(fā)質(zhì)量和效率,極大的減少程序的代碼量。能明顯提高項目結構的擴展性和柔韌性,更加容易修改和升級。
支持AOP面向方面開發(fā)技術本軟件除了支持傳統(tǒng)的面向?qū)ο箝_發(fā)OOP技術外,更支持AOP面向方面開發(fā)技術,該技術可以使得軟件模塊的解耦更加徹底,除了面向?qū)ο蠊δ苣K的縱向解耦外,AOP技術允許對一些諸如權限操作、緩存操作、事物操作等橫向應用打包成一個方面解耦出來,這樣在軟件需要功能擴展而對于這些基本應用進行修改時可以不影響已經(jīng)存在的其他程序。
5.3.4平臺軟件模塊設計SIAP的形成是綜合了視頻服務器、數(shù)字錄像機、數(shù)字直播系統(tǒng)、數(shù)字點播系統(tǒng)、PTZ控制系統(tǒng)、協(xié)議轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、即時通訊系統(tǒng)、綜合存儲系統(tǒng)、Web發(fā)布系統(tǒng)、Socket通訊系統(tǒng)等多類服務,以應用軟件中最為流行的Portal(門戶)技術構建的一個門戶服務器管理平臺。SIAP管理平臺軟件不是一個不可分割的整體,相反為了提供足夠的靈活性和組合能力,采用了當前先進的開放式模塊化設計,整個系統(tǒng)類似于一個積木式的組合結構,可以根據(jù)用戶的實際應用環(huán)境選擇合適的模塊。同時SIAP可以根據(jù)用戶環(huán)境容量的大小安置在一臺或者多臺服務器上,如果用戶環(huán)境很大,系統(tǒng)還可以在各個層次上進行負載均衡和多機多路處理,形成一個類似網(wǎng)格計算(GridComputing)的應用。隨后我們將就軟件中各個功能模塊的原理、承擔的工作進行一個詳細敘述,由于SIAP是一個可裝載的平臺,我們在實際應用中所直觀見到的其實是按照功能的需要選擇相應的模塊組合而成的軟件子系統(tǒng),我們將在介紹完各個功能模塊后在下一個章節(jié)進行闡述。以下是完整的SIAP管理平臺軟件模塊組成架構圖,很清晰的剖析了平臺的模塊組成以及各模塊之間的工作關系。圖5.3.3SIAP管理平臺軟件模塊組成架構圖基礎通訊模塊基礎通訊模塊屬于物理層的應用,它主要負責和實際的設備進行通訊管理?;A通訊模塊由兩部分組成,分別是異步通訊管理模塊和IP通訊管理模塊(安裝必要的硬件后該板塊還可實現(xiàn)開關量信號的通訊管理)。異步通訊管理模塊是以串行通訊的形式,按照各個設備自身的通訊碼和具體的設備打交道,也是整個系統(tǒng)的最底層界面,是SIAP和設備通訊的界面。異步通訊管理模塊主要是和一些沒有IP通訊功能的設備進行交互,以Max1000矩陣為例,由于Max1000矩陣僅存在異步通訊口(RS232),因此異步通訊管理模塊則必須通過串行口連接和Max1000矩陣進行交互,使用的指令即Max1000的指令;需要指出的是異步通訊管理模塊并不僅針對視頻矩陣,它可以和視頻、音頻、RGB矩陣進行通訊。異步通訊管理模塊可以是RS232/485/422協(xié)議;IP通訊管理模塊是以IP通訊的方式(主要是Socket)和底層物理設備進行交互,它屬于異步通訊管理模塊的“兄弟”,針對某些設備是可以通過IP控制的,則可以直接使用IP通訊管理模塊進行通訊管理。此外基礎通訊模塊尚可以根據(jù)用戶環(huán)境的需要進行擴展,包括增加開關量通訊的接口等等。SIAP的基礎通訊模塊構成了系統(tǒng)和實際的物理設備打交道的界面?;A通訊模塊和物理設備的通訊是雙向的,也就是說通訊指令除了可以從SIAP發(fā)送到物理設備外,物理設備的返回信號也會被系統(tǒng)接收,基礎物理通訊模塊接收到設備返回的信息后會傳遞到上一層,經(jīng)過包裝和轉(zhuǎn)碼后傳送給其它應用層次進行處理。
代碼翻譯模塊代碼翻譯模塊是SIAP物理層的核心之一,它負責實現(xiàn)編碼的統(tǒng)一,也就是說它是系統(tǒng)的“翻譯員”,SIAP的代碼翻譯模塊原理上是一個代碼對應數(shù)據(jù)庫,把各種設備的通訊指令翻譯成統(tǒng)一的SIAP內(nèi)部的指令碼,從而各個應用模塊需要操作設備的時候只要發(fā)送統(tǒng)一的編碼即可而無需知道具體的設備指令,這樣做的目的,第一為了統(tǒng)一指令操作,從而為設備的擴展和更換提供方便;第二可以實現(xiàn)指令的封裝,從而實現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)絡控制。代碼翻譯模塊的工作主要有以下幾點:1、利用代碼翻譯庫,實現(xiàn)把各種設備的指令進行統(tǒng)一化;這個代碼翻譯庫用戶是可以自行定義的,任何設備只需公開協(xié)議指令一般都可以對應到相應的SIAP指令;2、統(tǒng)一SIAP指令的封裝,由于SIAP面對的設備可能很多,因此對設備進行編號,并封裝入指令,同時,又由于很多應用程序可能操作同樣或者不同的設備,因此封裝指令的同時將加上很多應用程序的操作信息,包括來自哪個應用模塊、操作的權限有多高等;通過封裝操作不僅涵蓋了基本的操作指令,同時也包含了指令的附加信息,為指令的上傳和下發(fā)提供了必要的依據(jù);3、指令的IP化,封裝后的SIAP統(tǒng)一指令不再是簡單的操作指令,而是一個可以通過Socket端口傳遞的有多次驗證和交互的指令,這樣可以實現(xiàn)SIAP的多機聯(lián)動和網(wǎng)絡操作。
設備監(jiān)管模塊從上一節(jié)代碼翻譯模塊的描述中我們知道代碼在翻譯的過程中還需要知道具體設備的編號,從而實現(xiàn)操作目標的一一對應。那么這些編號是由誰產(chǎn)生的呢?回答就是“設備監(jiān)管模塊”。設備監(jiān)管模塊的一個重要功能就是對各類設備進行區(qū)域化管理和編號管理。所謂區(qū)域管理就是對前端設備,諸如攝像頭、拾音器、數(shù)字編碼器等進行:區(qū)域管理:可以把整個監(jiān)控前端系統(tǒng)根據(jù)所在地或者功能劃分為不同的區(qū)域,以便管理;場所管理:可以把每個區(qū)域劃分為多個場所進行管理;這兩項功能主要是方便將來系統(tǒng)擴展;攝像頭管理:管理該系統(tǒng)內(nèi)所有攝像頭的位置、IP(針對編碼器)、SIAP內(nèi)部編號、別名、所在的區(qū)域、場所等信息;分組管理:把前端設備的編號和用戶權限管理模塊中描述的權限結合起來,按照可操作權限以及設備類型的不同復合分組,形成一個功能操作和權限的設備分組;攝像頭(或類似設備,如拾音器)權限分配:根據(jù)攝像頭或類似設備的本身特性,結合用戶權限管理模塊利用數(shù)據(jù)庫技術形成一個ACL表(AccessControlList),該ACL表表明了一個設備可進行的針對每個用戶或組的權限的操作的可能性;疊加管理:該功能通過和視頻圖像處理管理模塊中的功能疊加模塊整合可以對于可實現(xiàn)的設備(主要是攝像頭)進行輸出內(nèi)容的疊加,諸如字符疊加或者Logo疊加;圖像屏蔽管理:該功能類似于疊加管理,但是該功能的疊加是“完全”的,也就是說該功能可以屏蔽一個圖像(或者聲音)的傳遞,結合用戶權限,某些用戶看到一個攝像機圖像可能是全黑的,但是事實上該圖像卻是好的,只是他不能看,或者這個時段不應該給他看而已。除了以上這些功能外,設備監(jiān)管模塊還可以結合物理設備的本身自檢功能對某些設備(如攝像頭)的損壞進行管理,并把損壞信息通過代碼翻譯模塊封裝后傳遞到上層的管理模塊,以提示設備損壞,并報警,做日志。
高級會話通訊模塊高級會話通訊模塊主要是把代碼翻譯模塊已經(jīng)翻譯完成的信息上交到上層的應用模塊,同時也負責把上層模塊的通訊信息提交給代碼翻譯模塊。該模塊起到了一個消息傳遞的作用,但是需要指出的是該模塊還不僅僅是簡單的消息傳遞,它還起到了消息驗證的功能。高級會話通訊模塊是一個基于Socket的通訊模塊,它可以被本機其它服務程序調(diào)用,也可以被網(wǎng)絡上的其它服務器調(diào)用。以向下傳遞信息為例,高級會話通訊模塊實現(xiàn)了如下功能:1、接收上層模塊傳遞的指令;2、通過指令驗證碼驗證指令是否有錯誤,如果有錯誤則直接返回信息告知SocketClient應用接收指令有誤;3、把指令提交給代碼翻譯模塊,并確認下層模塊已經(jīng)接收;4、等待下層模塊的返回指令,如果下層系統(tǒng)故障,無返回指令,則通知上層系統(tǒng)指令處理故障;5、接收到下層模塊的指令,并進行封裝后傳遞給上層發(fā)送請求的應用模塊,以供處理;6、根據(jù)策略管理的需求進行日志記錄。此外高級會話通訊模塊還負責接收基礎系統(tǒng)管理模塊的操作系統(tǒng)級指令,實現(xiàn)多機之間的通訊,進而實現(xiàn)多機聯(lián)動、網(wǎng)格計算的目的。
基礎系統(tǒng)管理模塊基礎系統(tǒng)管理模塊是SIAP的操作系統(tǒng)基礎模塊,也是SIAP的計算機級底層運行模塊?;A系統(tǒng)管理模塊負責SIAP的運行平臺實施和基本的任務調(diào)度和管理工作?;A系統(tǒng)管理模塊主要由5大模塊組成:1、Socket通訊模塊:Socket通訊模塊是整個SIAP系統(tǒng)運行的基礎,針對多點部署的SIAPSocket通訊模塊也是負責多機之間通訊的基礎,它提供基于IP的通訊,使各種操作指令可以在機器內(nèi)部、多機之間有效、穩(wěn)定的傳遞;2、網(wǎng)絡安全管理:網(wǎng)絡安全管理是一個以防火墻和入侵檢測(IDS)技術為基礎,路由技術支持的通訊管理,網(wǎng)絡安全管理包括:a)多個IP連接界面間的路由選擇;b)SIAP通訊端口的管理:由于SIAP采用的是基于狀態(tài)檢測的防火墻管理,因此可以有效降低SIAP本身被攻破的可能性,從而大大提高數(shù)字網(wǎng)絡視頻的傳遞和管理安全性;c)入侵檢測管理:雖然視頻監(jiān)控數(shù)字網(wǎng)一般是內(nèi)部網(wǎng)絡,無外界侵入,但是根據(jù)統(tǒng)計,網(wǎng)絡的攻擊80%是來自內(nèi)部,因此連接于網(wǎng)絡之上的SIAP很難保證不受到攻擊,此時網(wǎng)絡安全管理模塊中的IDS系統(tǒng)即發(fā)揮了作用,它在平時可以對網(wǎng)絡環(huán)境中的設備進行管理(包括所有計算機和數(shù)字設備)和登記,當系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)攻擊行為時,該板塊可以對入侵發(fā)出警報,并實施必要的操作,以保證SIAP系統(tǒng)乃至整個數(shù)字視頻網(wǎng)絡是安全的;d) 其它安全管理:除了上述兩項路由和防火墻安全管理外,網(wǎng)絡安全管理系統(tǒng)尚可根據(jù)用戶需求定制安裝網(wǎng)絡防病毒系統(tǒng),從而實現(xiàn)病毒管理的有效機制;3、SNMP網(wǎng)絡管理模塊:該模塊針對由SNMP管理能力的設備進行管理,考慮到數(shù)字視頻網(wǎng)絡主要基礎是計算機網(wǎng)絡,因此有效的管理是極其重要的。SNMP一方面管理前端設備中由SNMP能力的產(chǎn)品,如數(shù)字編碼器,使之運行行為并有效監(jiān)控;一方面管理網(wǎng)絡設備,如網(wǎng)上的交換機,這個機制對于組播、多路單播等大數(shù)量使用網(wǎng)絡帶寬的情況進行一個有效的監(jiān)管,以保證SIAP在網(wǎng)絡上的運行可靠。SNMP模塊可以根據(jù)策略管理的需求把SNMP的記錄進行日志記錄;4、運行管理模塊:運行管理模塊主要針對單機的行為檢測和多機的負載均衡而存在,同時運行管理模塊還擔負著系統(tǒng)日志管理的功能,a) 單機行為檢測:如果SIAP的運行是單機的,那么該模塊檢測系統(tǒng)的運行狀態(tài),如CPU溫度、內(nèi)存占用狀況、磁盤狀況、網(wǎng)絡運行狀況等,一旦發(fā)現(xiàn)有可能存在的故障,則系統(tǒng)自動報警,必要時系統(tǒng)可自動重啟設備;此外如果策略管理中定義了系統(tǒng)定期重啟,則運管模塊會自動重啟設備,以保證必要的自檢行為;b) 多機行為檢測:多機行為檢測是以單機行為檢測為基礎的,所不同的是,多機行為檢測是由主控SIAP向其它SIAP調(diào)閱單機行為檢測的結果信息,實現(xiàn):i如果需要負責均衡則根據(jù)行為檢測的結果選擇最為合理的負責均衡方式;ii如果發(fā)現(xiàn)運行行為不正常,或者根本無法查閱SIAP的行為數(shù)據(jù)則發(fā)送系統(tǒng)報警信息。c) 系統(tǒng)日志記錄:SIAP的日志記錄是仿照Windows操作系統(tǒng)的日志管理進行的,也就是根據(jù)SIAP的運作行為,根據(jù)類型記錄運行行為,同時以數(shù)據(jù)庫管理的方式把這些記錄存放在系統(tǒng)中。這樣的管理方式可以方便管理者的查詢。但是需要指出的是SIAP的日志記錄可以是全部的也可以是部分的,這個記錄的“篩”是由策略管理模塊來進行控制的;d) 系統(tǒng)對時管理:如果系統(tǒng)中存在多個SIAP,則主系統(tǒng)的時鐘服務器會自動校準輔助SIAP的時間,保證全系統(tǒng)時鐘一致;5、磁盤管理模塊:SIAP的運行需要大量的磁盤空間支持,特別是數(shù)字錄像的內(nèi)容更是大量占用SIAP的空間,因此SIAP中的磁盤管理可以說是基礎系統(tǒng)管理模塊中的最為重要部分,磁盤管理模塊分成三個部分:a) Raid管理,為了保證SIAP中信息的可靠性,SIAP標配即實現(xiàn)了磁盤的RAID1操作,但是建議用戶使用RAID5方式進行本機磁盤管理,因此RAID管理部分既是此部分的管理應用。特別是在磁盤發(fā)生故障的情況下管理員就需要通過RAID管理來更換磁盤并重新生成RAID信息。需要說明的是如果用戶使用磁盤陣列來應用SIAP,那么RAID管理部分同時也監(jiān)管磁盤陣列;b) NFS管理,SIAP不僅僅可以單機操作,也可以多機聯(lián)動,那么SIAP在多機聯(lián)動的情況下不盡可以實現(xiàn)操作負載的均衡,而其所有SIAP群之間的磁盤也能進行共享和共用,其基本機制就是通過NFS來完成,一旦一個SIAP磁盤發(fā)生占滿,而策略管理又不允許刪除信息,則系統(tǒng)會根據(jù)策略管理的指示自動將另一個有空間的SIAP的磁盤裝載到該SIAP中,以供使用;c) Samba管理,Samba管理原理上是NFS管理的一個備份,僅在SIAP需要磁盤空間而SIAP系統(tǒng)群無任何一臺機器可以提供磁盤空間的情況下使用。當發(fā)生這種情況的時候,系統(tǒng)可以根據(jù)策略管理的指示,或者是管理員的指示將網(wǎng)絡中的任意一臺計算機的磁盤空間進行調(diào)用使用,此時此臺計算機的磁盤空間就成為了SIAP的一部分。通過Samba的管理,把SIAP的磁盤空間擴展到了整個網(wǎng)絡上的計算機。但是需要指出的是此部分的功能僅在SIAP空間極其有限的情況下或者說存在“極限”狀況的情況下使用,原因在于普通PC雖可提供磁盤空間,但由于操作系統(tǒng)是Windows因此存在不穩(wěn)定性,且Samba的服務效率也低于NFS,因此建議如非必要不要采取該方式。此外,數(shù)字錄像在出現(xiàn)磁盤空間滿后需要用“卷軸”式擦除的情況下也是需要由磁盤管理模塊來完成,但是該操作是由策略管理模塊來“指導”的。
PTZ及相關控制模塊PTZ及相關控制模塊功能上是控制所有物理設備的一個功能模塊,該模塊從名字上稱為PTZ及相關控制模塊然而實際上其所擔負的功能絕不止這些,本功能模塊包括:1、矩陣切換;2、云鏡PTZ;3、報警設備控制;4、錄像機控制;5、編解碼器動作控制;6、各類智能設備控制;7、……PTZ及相關控制模塊可以認為是一個設備的鍵盤,但是它不是一個單獨的特定的設備的控制鍵盤,它是SIAP系統(tǒng)所連接的設備的總的鍵盤。SIAP中的PTZ及相關控制模塊并不直接和具體的設備打交道,該模塊僅發(fā)送包含有設備編碼的統(tǒng)一的SIAP的控制指令,由代碼翻譯模塊翻譯成特定的控制碼后才發(fā)送給特定的設備。PTZ模塊本身不具有特定的用戶界面,它僅從用戶界面接收指令并進行發(fā)送,當然其中還包含了用戶權限管理模塊和策略管理模塊的權限疊加操作。
數(shù)字錄像管理數(shù)字錄像管理是視頻點播的基礎,也可以簡單的理解為一臺數(shù)字錄像機,但是它和普通的數(shù)字錄像機是不同的,它整合于SIAP中(物理上該模塊可以獨立存在,但是同樣受SIAP監(jiān)管,包括權限、存儲目標、存儲方式等),是SIAP中不可分割的一部分。SIAP中的“數(shù)字錄像機”具有如下特性:功能名稱描述實時監(jiān)視(數(shù)字錄像模塊處理,由圖像發(fā)布管理模塊負責實際輸出)可以自由選擇以窗口(監(jiān)控區(qū)域為704x576象素)或者全屏(監(jiān)控區(qū)域為800x600象素)的方式產(chǎn)生數(shù)字監(jiān)控流(交由圖像發(fā)布管理模塊處理)。支持4路視頻圖像輸出總幀資源數(shù)=400,(連續(xù)方式時最大每秒≥25幀/路)可以選擇將監(jiān)控區(qū)域劃分為1、4、6、8、9或16個監(jiān)控畫面,在每一個監(jiān)控畫面中監(jiān)控連接到DVR的任意一個監(jiān)控點。通過視頻圖像處理管理模塊可在每一個監(jiān)控畫面的下方都有一個狀態(tài)欄,用于顯示該監(jiān)控畫面的相關信息,可以選擇是否顯示該狀態(tài)欄。自動換屏(需要用戶界面層的支持)可以要求系統(tǒng)使用事先設定的自動換屏參數(shù)進行自動換屏。自動換屏參數(shù)包括:(1)參與自動換屏的監(jiān)控點。(2)自動換屏的順序(隨機、順序),每次換屏的時間間隔。在自動換屏的過程中,隨時可以選擇鎖定/解鎖某一個參與自動換屏的監(jiān)控畫面,當某一個監(jiān)控畫面被鎖定后,該監(jiān)控畫面將不會參與自動換屏,直至解除對它的鎖定。手動異常監(jiān)控當可以按下“手動報警”按鈕手動觸發(fā)一個手動異常事件,該異常事件交由智能監(jiān)控管理模塊處理,SIAP可以在用戶展現(xiàn)層展現(xiàn)該事件。定時錄像(由策略管理模塊負責管理)數(shù)字錄像模塊可以根據(jù)用戶事先設定的參數(shù)以H.264壓縮格式定時對各個監(jiān)控點進行錄像??梢酝ㄟ^策略管理模塊為每個監(jiān)控點設定定時錄像參數(shù)。定時錄像參數(shù)包括:(1)定時錄像時間段。(2)錄像質(zhì)量。報警錄像(由策略管理模塊和智能監(jiān)控管理模塊進行管理)當智能監(jiān)控管理模塊發(fā)現(xiàn)某個監(jiān)控點上有異常事件(手動異常事件、運動異常事件、傳感器異常事件、視頻丟失異常事件)發(fā)生時,可以根據(jù)策略管理模塊事先設定的報警錄像參數(shù)以H.264的壓縮格式對發(fā)生異常事件的監(jiān)控點進行報警錄像。可以通過策略管理模塊為連接到SIAP上的每個監(jiān)控點設定報警錄像參數(shù)。報警錄像參數(shù)包括:(1)當該監(jiān)控點發(fā)生何種異常事件時進行報警錄像。(2)報警錄像的質(zhì)量。(3)事件前錄像時間。(4)報警錄像的持續(xù)時間。(5)事件后錄像時間。圖像防偽所有的錄像數(shù)據(jù)都可根據(jù)策略管理模塊設定嵌入水印,以佐證錄像數(shù)據(jù)的真實性。循環(huán)存儲(由策略管理模塊和磁盤管理模塊進行管理,而數(shù)字錄像模塊則根據(jù)設定值進行運作)當數(shù)字錄像模塊發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)盤存儲空間不足時,應該按照事先設定的策略,或者連接SIAP群中其它的磁盤空間(如果有其它的SIAP,且網(wǎng)絡帶寬足夠),或者清除數(shù)據(jù)盤上的無用數(shù)據(jù),循環(huán)使用存儲空間。需要指出的是清除無用數(shù)據(jù),“卷軸”式循環(huán)應用是策略管理模塊中的缺省方式。數(shù)字錄像模塊根據(jù)策略管理的設定最常用的方式有以下幾種:(1)循環(huán)使用數(shù)據(jù)盤。如果指定不循環(huán)使用數(shù)據(jù)盤,這當數(shù)據(jù)盤空間不足時,系統(tǒng)將提示數(shù)據(jù)盤存儲空間不足并自動停止所有的錄像操作。否則系統(tǒng)將清除數(shù)據(jù)盤上存放的時間最長的數(shù)據(jù),為新的數(shù)據(jù)提供存儲空間,以達到循環(huán)使用數(shù)據(jù)盤的目的。(2)優(yōu)先清除定時錄像數(shù)據(jù),如果設定了此選項,這數(shù)字錄像模塊會通知磁盤管理模塊,優(yōu)先清除在數(shù)據(jù)盤上存放時間最長的定時錄像數(shù)據(jù),如果數(shù)據(jù)盤上已經(jīng)沒有定時錄像數(shù)據(jù)存在,而數(shù)據(jù)盤的存儲空間仍然不足,系統(tǒng)才開始清除在數(shù)據(jù)盤上存發(fā)時間最長的報警錄像數(shù)據(jù)。(3)不清除報警錄像數(shù)據(jù)。如果設定此選項,數(shù)字錄像模塊不會自動清除報警錄像數(shù)據(jù),如果數(shù)據(jù)盤上已經(jīng)沒有定時錄像數(shù)據(jù)存在,而存儲空間仍然不夠,系統(tǒng)將發(fā)出提示,以供頁面顯示,并停止所有錄像。數(shù)據(jù)檢索與查詢(視頻點播模塊的基礎)可以用時間段、事件類型作為關鍵詞,對系統(tǒng)中的所有日志記錄進行檢索,并可以查看每條記錄的詳細信息??梢杂脮r間段、錄像類型、監(jiān)控點編號作為關鍵詞,對系統(tǒng)中的所有錄像數(shù)據(jù)進行檢索,檢索結果的數(shù)據(jù)可以提供視頻點播模塊使用,通過點播模塊用戶可以回放一段、多段或者全部錄像信息可以進行事件記錄與錄像數(shù)據(jù)的交叉檢索,即可以查看與已經(jīng)檢索到的一段錄像數(shù)據(jù)相對應的事件記錄,也可以回放與已經(jīng)檢索到的事件記錄相對應的錄像數(shù)據(jù)。需要指出的是在SIAP中錄像的回放是由視頻點播管理模塊負責完成的。數(shù)據(jù)備份可以通過USB硬盤備份存儲在由磁盤管理模塊管理的數(shù)據(jù)盤上的任意數(shù)據(jù)(包括日志記錄與錄像數(shù)據(jù))。數(shù)據(jù)清除SIAP可以由用戶端調(diào)用磁盤管理模塊和數(shù)字錄像管理模塊進行手動清除存儲在數(shù)據(jù)盤上的任意數(shù)字錄像數(shù)據(jù)(包括日志記錄與錄像數(shù)據(jù)),但不能修改儲存在數(shù)據(jù)盤上的任何數(shù)據(jù)(包括日志記錄與錄像數(shù)據(jù)),當然該操作是由權限管理模塊進行管理的,僅有高級管理者和根權限管理者可以實施該操作。SIAP中的數(shù)字錄像模塊部分功能是配合客戶端的應用軟件來實現(xiàn)的,原理上講除了物理層應用外以上各層次的應用大多需要配合客戶端的應用來實施。為了表述明晰,本章節(jié)將數(shù)字錄像模塊所對應的客戶端功能進行一個大致的描述。作為客戶端應用中的一部分,數(shù)字錄像模塊所對應的功能具有如下的一些能力:功能名稱描述虛擬數(shù)字錄像機使用虛擬數(shù)字錄像機功能,可以把SIAP中的數(shù)字錄像模塊系統(tǒng)中“看作”一臺數(shù)字錄像機,而如果系統(tǒng)采用了SIAP集群,則可以對任何一個具有數(shù)字錄像模塊的SIAP作為一臺數(shù)字錄像機進行管理和維護,并通過系統(tǒng)策略模塊中和數(shù)字錄像相關的部分設置工作參數(shù),并使用該虛擬DVR上的部分功能。遠程數(shù)據(jù)檢索與查詢可以用時間段、事件類型作為關鍵詞,對指定SIAP中數(shù)字錄像模塊的所有日志記錄進行檢索,并可以查看每條記錄的詳細信息??梢杂脮r間段、錄像類型、監(jiān)控點編號作為關鍵詞,分別對監(jiān)控系統(tǒng)中SIAP上的所有錄像數(shù)據(jù)進行檢索,并可以1畫面或者4畫面的方式遠程回放一段、多段或者全部錄像信息。也可以進行事件記錄與錄像數(shù)據(jù)的交叉檢索,即用戶可以查看與已經(jīng)檢索到的一段錄像數(shù)據(jù)相對應的事件記錄,也可以遠程回放與已經(jīng)檢索到的事件記錄相對應的錄像數(shù)據(jù)。遠程數(shù)據(jù)備份可以通過網(wǎng)絡遠程備份存儲在連接到監(jiān)控系統(tǒng)中的任意SIAP數(shù)據(jù)盤上的任意數(shù)據(jù)(包括日志記錄與錄像數(shù)據(jù))。監(jiān)控圖像“拍照”用戶可以對任一監(jiān)控畫面實現(xiàn)“拍照”動作,“拍照”后的畫面系統(tǒng)將采用Jpeg或者BMP的形式進行保存,保存的位置是客戶端所在的本地硬盤。
系統(tǒng)策略管理模塊系統(tǒng)策略管理是負責管理SIAP的規(guī)則列表,所有和SIAP運行相關的規(guī)則均存放于此。系統(tǒng)策略管理模塊是由一個數(shù)據(jù)庫組成,管理員可以對其進行調(diào)整。根據(jù)SIAP實際應用構建的模塊不同系統(tǒng)策略管理模塊的內(nèi)容也是有所不同的,總體來說SIAP的系統(tǒng)策略管理模塊由以下幾部分組成:SIAP構成策略:該策略描述了實際運行在用戶環(huán)境中的SIAP有多少個模塊組成,由于用戶環(huán)境不同,某些客戶并不安裝和使用SIAP中的所有模塊,因此該策略描述了具體可用的模塊;此外由于SIAP允許集群使用,因此該策略還描述了集群的構成策略,包括主從設置、位置設置、連接設置等等。本策略原則上僅允許根權限管理人和廠商進行變更,且該策略屬于“0”級策略,不允許被刪除;日志策略:由于SIAP是由多個模塊組成,原理上每個模塊均可以記錄日志,但是如果“事無巨細”的進行記錄必然導致磁盤空間大量消耗,并且如此操作也不利于和日志相關的檢索進行,因此本策略描述了哪些模塊需要記錄日志,而哪些模塊則無需記錄日志,針對一個需要記錄日志的模塊而言,該策略還指定了需要對哪些動作進行記錄。因此原理上講日志策略是一個不斷細分的“篩”,以告訴系統(tǒng)哪些事件需要記錄,而哪些不需要;通訊策略:通訊策略主要用于定義基于IP的Socket通訊的一些基本參數(shù),包括各個模塊、各個功能的偵聽端口、偵聽超時限制等等;網(wǎng)絡安全策略:該策略定義了SIAP的網(wǎng)絡安全行為,包括多個網(wǎng)絡界面間的路由關系、防火墻的端口設置、認證方式定義、入侵檢測設置等;運行策略管理:針對SIAP的運行狀況進行觸發(fā)管理,對于單機而言就CPU、內(nèi)存等狀況進行策略管理,而對于多機則側(cè)重異機的均衡策略;磁盤管理策略:磁盤管理策略是SIAP的一個重要策略,它牽涉到了多機聯(lián)動的磁盤運用策略和數(shù)字錄像等的磁盤應用策略。多機的磁盤運用策略包括了NFS的連接定義,異機磁盤可用狀況、Samba允許策略等;數(shù)字錄像磁盤應用策略包括是否采用“卷軸式”擦除等等;視頻圖像處理策略:該部分策略主要針對視頻服務器應用,包括:a)碼率調(diào)整策略;b)圖像大小調(diào)整策略;c)單播組播調(diào)整策略;d)字符疊加策略;e)……視頻點播、組播策略:根據(jù)用戶對SIAP的請求狀況選擇合適的點播或者組播策略,以盡可能減輕SIAP的負載;智能監(jiān)控策略:如果用戶在SIAP中安裝了智能監(jiān)控管理模塊,則策略管理中就有和該智能管理有關的策略,舉例來說,如果安裝了動體檢測模塊,則系統(tǒng)就設置動體發(fā)現(xiàn)后動作策略,依此類推,每個智能模塊均相對一到多個策略條目;用戶權限管理策略:用戶權限策略包括了用戶管理的基本規(guī)則,包括各“角色”的基本功能定義、用戶權限疊加策略、分組策略等等;用戶通訊層策略:包括Web服務器管理策略、Wap服務器策略等等。
簡而言之,系統(tǒng)策略管理模塊是SIAP系統(tǒng)的“大管家”負責了幾乎所有的模塊的配置信息。
視頻圖像處理管理、視頻點播和視頻直播模塊這三個模塊從傳統(tǒng)數(shù)字視頻的角度來看就是一個視頻服務器的功能,為了保證系統(tǒng)的整體性,我們將這三個模塊放在一起進行描述。功能簡述數(shù)字視頻轉(zhuǎn)發(fā):這三個模塊聯(lián)合運作,配合SIAP的其它模塊能夠根據(jù)具體情況(當前的網(wǎng)絡狀況、用戶的訪問情況等),以適合的碼流率和傳輸方式(單播/多播)向監(jiān)控終端提供其所所需要的數(shù)字視頻流。數(shù)字錄像與磁盤定額管理:視頻服務器允許用戶將其感興趣的數(shù)字視頻信息記錄在視頻服務器的存儲器中,并為不同的用戶提供不同的磁盤定額。該功能由這三個模塊調(diào)用SIAP中的數(shù)字錄像模塊完成。設備控制:用戶可以通過該三個模塊,結合PTZ控制模塊,遠程控制數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的各種設備的動作,并設定其工作參數(shù)。模塊設計核心視頻圖像處理管理、視頻點播管理、視頻直播管理三個模塊作為一個局部的核心結合策略管理、磁盤管理可以形成一個傳統(tǒng)意義上的視頻服務器,因此嚴格地說這三個模塊可以進一步細化,由一系列更細小的模塊組成,這些組成“視頻服務器”的模塊大致有以下幾個:視頻轉(zhuǎn)換模塊(視頻圖像處理管理模塊中的一部分):負責根據(jù)需要改變(降低)輸入視頻流的碼流率與分辨率。視頻發(fā)送模塊(圖像分發(fā)管理模塊和視頻直播、點播中的部分):根據(jù)實際情況,以不同的方式(單播/多播)通過RTP流媒體傳輸協(xié)議向指定的一個或多個視頻監(jiān)控客戶端發(fā)送指定的視頻流,并通過SIAP的負載均衡能力進行負載均衡。視頻獲取模塊:獲取指定的輸入視頻流數(shù)據(jù),或者來自數(shù)字錄像模塊或者來自底層平臺的物理設備。設備控制模塊:由于視頻直播需要調(diào)用物理設備的控制權,而視頻點播模塊則需要調(diào)用數(shù)字錄像模塊,因此該三個模塊是需要控制設備的,SIAP中并非由模塊自行完成,而是調(diào)用PTZ及相關設備控制模塊完成設備控制,提供“視頻服務器”的操縱能力。視頻圖像存儲與數(shù)據(jù)管理模塊:由該三個模塊分別根據(jù)自身的需要調(diào)用數(shù)字錄像模塊和磁盤管理模塊完成。操作日志記錄模塊:SIAP中的日志管理是由策略管理模塊“指導”運行管理模塊完成,因此視頻點播、直播系統(tǒng)僅根據(jù)策略管理模塊的規(guī)則發(fā)送必須記錄的行為給運行管理模塊,由運行管理模塊負責日志記錄。SIAP中的“視頻服務器”是以視頻點播、直播和視頻處理模塊為核心,聯(lián)動數(shù)字錄像、策略管理、磁盤管理等多個模塊聯(lián)合運作形成的一個虛擬的包含傳統(tǒng)視頻服務器功能的“虛擬視頻服務器”,獨立來看該視頻服務器的功能。SIAP“虛擬視頻服務器”(直播、點播、視頻處理和圖像分發(fā)模塊)的核心操作說明1. 視頻獲取、轉(zhuǎn)換與發(fā)送視頻獲取:視頻獲取是根據(jù)用戶的需要和設備數(shù)據(jù)庫中的記錄,與對應的物理設備通訊,獲取物理設備輸出的經(jīng)過壓縮編碼的數(shù)字視頻流。視頻獲取只是在接收到來自用戶的請求時,才會與對應的物理設備,主要是編碼器,通訊,并獲取視頻流,在沒有用戶請求時,視頻獲取模塊將處于睡眠狀態(tài),不會占用任何系統(tǒng)資源和CPU時間。在極限情況下,視頻獲取模塊需要同時與100個編碼器通訊,需要消耗最多100M的網(wǎng)絡帶寬,同時,用于視頻獲取只是負責獲取來自網(wǎng)絡的數(shù)字視頻輸入,并不做任何計算或動作。因此,即使是在極限情況下,視頻獲取模塊所占用的系統(tǒng)資源也可以忽略不計。視頻轉(zhuǎn)換:視頻轉(zhuǎn)換主要負責在用戶的網(wǎng)絡帶寬不足時,根據(jù)實際需要,以降低分辨率,抽幀等手段降低輸入的數(shù)字視頻流的碼流率,以保證即時用戶的網(wǎng)絡帶寬不足,也能夠獲得盡可能好實時性和平滑的畫面。由于輸入得視頻流是已經(jīng)經(jīng)過編碼器壓縮編碼得的數(shù)字視頻流,因此,在對輸入視頻流進行二次處理將是一個復雜的計算過程,一旦視頻轉(zhuǎn)換模塊開始工作,將占用大量的CPU時間和其他各種系統(tǒng)資源。因此,GVNPS的硬件系統(tǒng)應該能夠保證在極限情況下(100路輸出的視頻均需要進行不同程度的二次處理)也能夠提供足夠的系統(tǒng)資源供視頻轉(zhuǎn)換模塊使用。當用戶的網(wǎng)絡帶寬超過4Mbps時,不需要對數(shù)字視頻流進行任何處理,用戶可以獲得最好的視頻效果(704x576的分辨率,25FPS,DVD品質(zhì))。如果用戶帶寬在1Mbps~4Mbps之間,則需要對輸入視頻流進行抽幀處理,在這種情況下,用戶可以獲得較好的視頻效果(704x576的分辨率,8~25FPS),如果用戶的網(wǎng)絡帶寬在128Kbps~1Mbps,則為了保證圖像的連續(xù),SIAP需要對輸入視頻流同時進行抽幀和降低分辨率的處理,在這種情況下,用戶只能獲得普通或則是較差的圖像效果(352x288的分辨率,8~15FPS),如果用戶帶寬低于128Kbps,將不能保證圖像的連續(xù)(172x144的分辨率,1~7FPS)根據(jù)絕大多數(shù)用戶的具體情況分析,在大多數(shù)情況下,客戶端可以獲得2MBPS以上的網(wǎng)絡帶寬,因此,對于絕大多數(shù)情況,只需要使用抽幀操作就可以滿足客戶端的帶寬要求,不需要使用假設在大多數(shù)情況下的大多數(shù)用戶,都具有足夠的網(wǎng)絡帶寬(正常情況下,每一路數(shù)字視頻所需要的帶寬約為1M),需要使用到降低分辨率的情況應該是極少數(shù)的,因此,可以認為在絕大多數(shù)情況下,視頻服務器只需要同時對最多1/4的輸出視頻進行降低分辨率的處理。視頻發(fā)送:視頻發(fā)送負責根據(jù)實際情況,以不同的方式將數(shù)字視頻流發(fā)送到各個不同的視頻監(jiān)控客戶端。同視頻獲取相類似,由于視頻發(fā)送只是對數(shù)據(jù)進行封裝和轉(zhuǎn)發(fā),并不會進行大量的計算或則控制操作,因此,即使在極限情況下,視頻發(fā)送模塊所占用的系統(tǒng)資源也可以忽略不計。2. 視頻數(shù)據(jù)的存儲、使用,磁盤定額與Web服務視頻圖像存儲與數(shù)據(jù)管理:根據(jù)用戶的需要將用戶感興趣的數(shù)字視頻流記錄到SIAP的存儲器中,并在錄像信息數(shù)據(jù)庫中添加相應的信息。同時允許用戶對其進行刪除、拷貝、備份、檢索、回放等操作。當用戶在監(jiān)控過程中發(fā)出錄像請求時,錄像功能啟動并向視頻獲取過程發(fā)送通知消息。視頻獲取過程接到通知后,向本過程提供輸入的視頻數(shù)據(jù)流,并由本過程將數(shù)據(jù)流及其相關信息記錄到對應的數(shù)據(jù)庫中。當用戶需要對記錄在服務器上的錄像數(shù)據(jù)進行管理或訪問時,用戶可以通過本模塊對其添加、刪除等操作。用戶也可以某段錄像下載到本地播放。磁盤定額管理:通過GVNPS上的磁盤管理來實現(xiàn)。Web服務:為了能夠允許用戶可以通過BS的方式來訪問GVNPS的視頻服務,并方便的使用其各種功能,GVNPS還通過Web服務來提供該功能。歸納說明視頻圖像處理模塊、視頻點播模塊和視頻直播模塊可以說是SIAP核心,它們是針對數(shù)字視頻處理的中心地帶,也是傳統(tǒng)視頻服務器的一種超規(guī)模擴張,可以說80%以上的上層模塊和下層模塊都是為該三個模塊服務的,其中:視頻圖像處理模塊是視頻圖像發(fā)送前處理的核心,所有的抽幀、改變碼率操作都在此完成,是用戶“閱讀”圖像的中心處理模塊;此外需要指出的是圖像的字符疊加等操作也是在此完成的;視頻直播模塊是協(xié)調(diào)PTZ操作模塊、圖像處理模塊的一個前端,同時自身產(chǎn)生的視頻流則再次通過其前端進行發(fā)送;視頻點播模塊相對簡單,和直播模塊一樣,是協(xié)調(diào)數(shù)字錄像模塊、磁盤管理模塊等后端模塊的一個前端模塊,當然在必要的時候它也可以調(diào)用視頻圖像處理模塊(流程在前文已經(jīng)描述)。
0圖像分發(fā)模塊圖像分發(fā)模塊功能相對簡單,主要是服務于視頻點播、直播模塊中的視頻信息分發(fā),包括把視頻圖像按要求在服務器端“拍照”等功能,并負責通過上層用戶通訊層把視頻、圖片發(fā)送給客戶端應用程序。圖像分發(fā)模塊的功能已經(jīng)在上節(jié)的描述中做了說明,因此本節(jié)不再贅述。
1智能監(jiān)控管理本模塊是SIAP中的可裝卸模塊,也是一個和物理設備牽涉最為密切的模塊,智能監(jiān)控管理通過數(shù)字視頻圖像的可分析能力,利用計算機的強大計算能力實現(xiàn)以計算機為核心的智能化圖像分析應用。智能監(jiān)控管理在SIAP中是可裝卸的,而各智能模塊在智能監(jiān)控管理模塊中也是可裝卸的。具體在SIAP中裝卸哪些模塊可視用戶的需求而定,大體包括如下內(nèi)容:1、黑屏管理:當前端設備被阻擋、或者設備損壞出現(xiàn)黑屏的情況下智能監(jiān)控管理模塊會提供報警信息,并通過SIAP的用戶通訊層向客戶端發(fā)送;2、動體檢測:當前端設備發(fā)現(xiàn)移動物體則會提供檢測功能,并根據(jù)策略管理的定義提供報警或者數(shù)字錄像等功能;3、車牌識別:如SIAP用于交通管理可裝載車牌識別模塊用于車牌識別;4、智能視頻測速:根據(jù)策略管理定義對監(jiān)控范圍內(nèi)的車輛等物體進行速度測定;5、人流分析:對監(jiān)控范圍內(nèi)的人流量、人流方向等進行智能測定和記錄(僅DWT技術支持的編碼設備可使用此模塊);6、各類高級智能分析功能:煙火警監(jiān)管、墜落監(jiān)管、非正常拋棄物監(jiān)管等(僅DWT技術支持的編碼設備可使用此模塊);7、GIS數(shù)字地圖應用8、……
2用戶權限管理SIAP作為數(shù)字視頻的核心控制應用其本身可以處理所有的數(shù)字視頻信息,但是一個系統(tǒng)中用戶的類型是各種各樣的,不可能所有的用戶均能操作所有的東西?,F(xiàn)實生活中、工作中,人員的權限是分級別的,因此SIAP的操作也是分級別和分權限的。圖5.3.4用戶權限管理模塊流程圖
SIAP中用戶權限管理并不是放在每一個功能模塊中的,而是一個統(tǒng)一的系統(tǒng),而且該模塊存在于所有業(yè)務功能之上,也就是說如果用戶要訪問一個業(yè)務應用,如視頻點播,則先必須通過用戶權限管理模塊的驗證。從流程圖可以看出,確定一個用戶是否可以訪問某一個操作是需要通過用戶權限驗證和系統(tǒng)策略管理的疊加計算的,之所以要求系統(tǒng)策略疊加是為了實現(xiàn)管理的區(qū)域化,以高級管理員為例,即時一個人獲得了高級管理員權限,但是他在策略管理中所處范圍僅是一個區(qū)的系統(tǒng)可訪問者,那么他也僅是一個區(qū)的系統(tǒng)管理員而不能管理整個SIAP。用戶權限管理的基礎是輕目錄服務(LDAP),也就是說用戶可以一次登錄多次進入。SIAP的用戶權限管理分為四種主要功能:1、用戶管理;2、用戶組管理;3、密碼管理;4、角色管理;SIAP的用戶主要可以分為五級:1、無訪問權限:無訪問權限是最高權限,無論該用戶處于什么組、什么角色,一旦被某項定為無訪問權限,則立即被剝奪所有訪問權;2、讀者權限管理:該類用戶權限可訪問信息(某指定項),但是無法進行PTZ、錄像等動作行為;3、編輯者權限:該類用戶非但可以實現(xiàn)所有讀者權限的權利(某指定項),而且可以實現(xiàn)PTZ、錄像等動作行為;4、高級管理者權限:該類用戶有權對SIAP的系統(tǒng)行為進行操作,包括策略管理等等,當然該權限也覆蓋所有編輯者權限;5、根權限管理:該類用戶非但擁有高級管理者權限,同時也是SIAP底層操作系統(tǒng)的root用戶,該用戶可以繞過SIAP而對設備底層操作系統(tǒng)進行操作,原則上一個網(wǎng)絡僅允許最多兩名根權限人。SIAP中的權限管理可以向一個具體的業(yè)務應用賦值,但是SIAP中權限除了兩個最高級別外,不允許向基礎管理層以下賦值。
3協(xié)同工作平臺管理模塊在SIAP中協(xié)同工作平臺管理層是一個高級的偏向辦公應用的軟件層。協(xié)同工作平臺管理層提供讓用戶之間通過一個或者多個通用的軟件工具來使用SIAP的圖像資源,并能進行必要的交流。SIAP中的協(xié)同工作平臺主要包括如下幾個方面:1、電子郵件系統(tǒng):雖然電子郵件和視頻本身關系并不大卻是協(xié)同工作的基礎,所有的協(xié)同應用都必須存在電子郵件。而電子郵件本身也可作為一個傳遞系統(tǒng)提供其它系統(tǒng)的信息進行分發(fā)使用,以數(shù)字錄像管理為例,系統(tǒng)經(jīng)檢索形成的視頻片斷可以通過SIAP的電子郵件系統(tǒng)進行發(fā)送,這樣做可以大大減輕因SIAP的實時訪問造成的網(wǎng)絡和硬件壓力,對于一些非實時的請求就可以通過該方式完成;為了進一步擴展SIAP的辦公應用能力,電子郵件系統(tǒng)中還包含了個人日程管理、群組日程管理、個人日歷管理、群組日歷管理等各類辦公應用;2、即時通訊系統(tǒng):即時通訊系統(tǒng)也就是IM系統(tǒng),讓各用戶可以通過計算機實現(xiàn)實時的網(wǎng)上聊天、桌面共享、信息傳遞等。SIAP中的即時通訊系統(tǒng)是一個以電視會議為基礎的IM系統(tǒng),用戶可以通過三個方式使用IM,專用的客戶端軟件(一個類似MSNMessenger、QQ);Web界面,用戶在不安裝任何軟件的情況下就可以通過標準的Web瀏覽器使用IM系統(tǒng),同時獲得所有的IM功能,包括對話、視頻瀏覽、音頻對話、應用共享等等;SIAP專用客戶端;SIAP中的IM系統(tǒng)和普通的IM系統(tǒng)所不同的是它非但可以實現(xiàn)人人之間的視頻圖像產(chǎn)送,同時可以調(diào)用SIAP中的圖像資源,包括點播資源和直播資源,可以在會議的工作中讓所有人瀏覽數(shù)字視頻網(wǎng)絡中的圖像資源;SIAP中的IM系統(tǒng)還可以進行網(wǎng)絡會議預定和網(wǎng)絡會議實時記錄功能;3、SMS/WAP系統(tǒng):SIAP在安裝了SMS/WAP系統(tǒng)后允許用戶通過短信獲得協(xié)同的信息,如果用戶使用Wap客戶端設備,如Wap手機則可以通過手機訪問慢速的視頻圖像,SIAP的Wap視頻圖像為144×144分辨率,每秒刷新1幅畫面;4、BOT系統(tǒng):BOT是一個“機器人”程序,允許用戶通過協(xié)同平臺交互式地和系統(tǒng)自動地進行對話,例如查找攝像機的位置等等。SIAP中的協(xié)同工作平臺是基于當今最為先進的協(xié)同工作平臺IBMSametime系統(tǒng)構建。
4用戶通訊層用戶通訊層是SIAP和用戶打交道的界面,它本身不處理具體的視頻監(jiān)控業(yè)務,但是所有的請求和回復卻是需要通過用戶通訊層來交換完成。用戶通訊層由以下幾個方面構成:1、Web服務器:提供標準的Web服務器,SIAP中的Web服務器是由Apache為基礎輔助J2EE服務器構成;2、Socket通訊系統(tǒng):這個是SIAP內(nèi)部、外部的通訊基礎,在基礎平臺小節(jié)我們已經(jīng)詳細描述過該功能的作用,因此在此不再贅述;3、Wap服務器:它是實現(xiàn)上節(jié)所描述的通過手機訪問圖像的基礎,Wap服務器是Web服務器的一部分,因此僅僅需要在系統(tǒng)中略作擴展既可完成;4、透明管理:由于SIAP中的視頻應用和其它部分應用并不是都可以通過標準的Web服務和Socket服務來完成的,因此用戶通訊層開通一個透明通道,以提供數(shù)據(jù)流可以直接送出和進入SIAP的相應模塊。
5用戶界面用戶界面嚴格來說并不是SIAP中的一部分,但是用戶界面的功能卻是通過SIAP來實現(xiàn)的,它們是SIAP展現(xiàn)自己的工作的舞臺,因此用戶界面對于SIAP來說是非常重要的。SIAP的界面允許有四種:1、IE瀏覽器:對于很多的普通用戶來說,他們允許執(zhí)行的操作不多,他們對于攝像機等前端設備的訪問僅僅局限于訪問,而不能進行PTZ操作,即使有也僅是簡單的操作,由于該類用戶數(shù)量眾多,因此此類用戶的界面是無需安裝設置的IE瀏覽器,這樣可以最大程度地簡便用戶同時簡便管理;2、專用客戶端軟件:專用客戶端軟件提供需要執(zhí)行特殊高級用途的用戶使用和高級管理員使用。使用專用客戶端可以全面執(zhí)行各類高級應用管理,如GIS和視頻監(jiān)控管理聯(lián)動等等。此外對于高級管理員而言,使用專用客戶端可以對SIAP進行全面的管理操作;3、移動設備:該類設備主要針對SIAP的SMS支持和Wap支持而存在;4、數(shù)字編解碼設備/監(jiān)視器:SIAP處理的視頻不僅僅可以供PC使用,也允許經(jīng)過透明通道直接提供給數(shù)字編解碼設備等監(jiān)控專用設備,如果前端使用數(shù)字解碼器則可以把SIAP的視頻數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為模擬的視頻信號,并投放到監(jiān)視器上。所有類型的客戶端中最為復雜的就是專用客戶端應用,專用客戶端應用提供了幾乎全部的SIAP操作能力,當然前提是訪問者必須有相應的權限。按照分類SIAP的專用客戶端有幾類:1、管理類操作:高級管理員可以通過專用客戶端來定義SIAP的行為以及和SIAP相關的設備,包括:攝像機等前端設備的定義、區(qū)域化、分組操作;系統(tǒng)策略的定義;日志等信息的訪問;編碼、解碼、直播、轉(zhuǎn)碼等基礎信息的定義;2、信息瀏覽類操作:通過信息瀏覽類操作,專用客戶端可以獲得最大限度的信息訪問,包括:專用應用程序的連接訪問,如和GIS(電子地圖)的聯(lián)動操作進行圖像的訪問(如上圖所示);多位置的視頻直播訪問,用戶可進行1、2、4、9、16畫面的視頻直播圖像顯示;數(shù)字錄像的檢索和回放;3、控制類操作:通過專用客戶端實現(xiàn)前端設備的動作控制,包括:云鏡系統(tǒng)的PTZ操作;矩陣切換;和GIS系統(tǒng)聯(lián)動的設備控制,如預置位回轉(zhuǎn);4、記錄類操作:對數(shù)字視頻信息進行必要的本地化記錄,包括:直播圖像的本地錄像;點播圖像的“個人喜好”錄像;視頻圖像的數(shù)字化放大;視頻圖像的本地快照;5、……
5.3.5軟件功能子系統(tǒng)配置上一章節(jié)中已經(jīng)闡述了我們在實際應用中直接接觸的其實是按照功能的需求進而選擇相應的模塊組合而形成的軟件子系統(tǒng),SIAP采用當前先進的開放式模塊化設計,整個系統(tǒng)類似于一個積木式的組合結構,可以根據(jù)用戶的實際應用環(huán)境選擇合適的模塊進行組合。針對揚州市公安局的應用需求和網(wǎng)絡環(huán)境,我們對各個模塊進行了搭配組合,在整個治安監(jiān)控綜合管理平臺中配置了以下的軟件子系統(tǒng),用于揚州市社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用。圖5.3.5軟件子系統(tǒng)構成圖每個軟件子系統(tǒng)的描述如下:中心系統(tǒng)管理服務器軟件系統(tǒng)核心管理軟件,采用J2EE標準體系開發(fā),采用微核心加插件先進架構,支持WEBSERVICE標準、LDAP協(xié)議與SSO單點登陸等先進技術,安裝環(huán)境支持所有操作系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫?;竟δ芩械墓芾砼渲媒缑婵梢曰赪EB訪問實現(xiàn),可以根據(jù)需求對該服務器功能進行方便的裁減??梢詫崿F(xiàn)對遠程DVR、視頻服務器DVS、模擬矩陣、攝象機等圖象設備的機構、人員、設備、矢量地圖的集中配置和實時訪問權限控制??梢酝ㄟ^統(tǒng)一的界面控制所有的攝像機、矩陣、硬盤錄像機、視頻服務器等設備。支持矩陣級聯(lián)控制,支持DVR遠程管理、圖像調(diào)用。將整個系統(tǒng)各類用戶劃分為不同的角色,并對相應角色的操作訪問權限進行統(tǒng)一設置;更具不同客戶要求,對整個系統(tǒng)的機構進行定義與設置。對各類圖像硬件設備的統(tǒng)一設置;對各類設備下掛的監(jiān)控點信息的統(tǒng)一設置;對各類C/S、B/S客戶端的操作訪問權限進行實時認證;在網(wǎng)絡監(jiān)控應用中,所有客戶端對前端數(shù)字視頻設備的訪問首先必須經(jīng)過該軟件權限認證才能進行。對報警信號進行集中配置管理和分類處理,支持簡單的點對點聯(lián)動設置,支持復雜的聯(lián)動策略設置。作為系統(tǒng)的時鐘服務器,為系統(tǒng)內(nèi)所有設備提供統(tǒng)一校時服務;日志管理:系統(tǒng)日志記錄、報警日志記錄、操作日志記錄基于矢量地圖的電子地圖與組態(tài)配置管理,并下傳到所有客戶端中顯示。DNS域名管理,在廣域網(wǎng)環(huán)境下,對遠程動態(tài)IP地址設備的聯(lián)網(wǎng)管理。支持集群技術:允許多臺系統(tǒng)管理服務器之間實現(xiàn)智能負載均衡管理,互為備份,動態(tài)分配負載,最大限度保證系統(tǒng)可靠性和安全性,
監(jiān)控中心主控管理終端軟件用于監(jiān)控中心主控終端中在C/S架構下監(jiān)控查詢管理可以實現(xiàn)對遠程PC-DVR、嵌入式DVR、視頻服務器DVS、模擬矩陣、攝象機等圖象設備的圖象,可以實現(xiàn)對機構、人員、設備、矢量地圖的集中配置和實時訪問權限控制,可以監(jiān)控管理接入的防盜、防災、求助報警信號。基本軟件功能:實現(xiàn)實時監(jiān)視、云臺球機控制,遠程報警與報警圖像切換接收顯示、遠程錄像查詢和遠程對講功能。支持對正在瀏覽的圖像進行錄像和拍照,可以在事后進行方便的查詢、剪輯、備份處理。支持多級矢量電子地圖功能,可以電子地圖中采用控件方式靈活增加攝像機和報警探頭,通過電子地圖控件鏈接本地和遠程圖像。圖5.3.6主控管理終端軟件界面示意圖
WEB客戶端軟件用于在本地以WEB方式實現(xiàn)客戶端軟件基本功能,為系統(tǒng)管理、流媒體、報警轉(zhuǎn)發(fā)、集中存儲檢索等所有應用服務器提供統(tǒng)一WEB訪問配置客戶端界面,為前端監(jiān)控設備提供統(tǒng)一遠程監(jiān)視查詢WEB訪問界面。和中心系統(tǒng)管理軟件一樣,基于J2EE技術構建,采用微核心加軟件插件方式構建系統(tǒng)軟件,支持WEBSERVICE行業(yè)標準。
網(wǎng)絡數(shù)字矩陣軟件用于接收遠程DVR/DVS傳送過來的網(wǎng)絡音視頻壓縮數(shù)據(jù)流,通過管理解碼卡選擇和控制單畫面和復合畫面圖象數(shù)據(jù)輸出到本機模擬矩陣、顯示器和外接電視墻上。可以捆綁在主控軟件中使用。提供本機顯示控制、內(nèi)置視頻解碼卡輸出控制,提供電子地圖、分組、輪巡、聯(lián)動等多種控制方式。該軟件同時支持通過串口通信和傳統(tǒng)模擬矩陣實現(xiàn)互控,既支持通過PC鍵盤和鼠標直接控制傳統(tǒng)矩陣和支持傳統(tǒng)矩陣鍵盤直接控制數(shù)字矩陣輸出。
流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務器軟件用于緩解網(wǎng)絡帶寬緊張的區(qū)域,對區(qū)域內(nèi)的視頻服務器的訪問全部通過流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務器軟件來進行轉(zhuǎn)發(fā),使得該視頻服務器的視頻服務只占一個通道。流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務器軟件的多級設置可提高響應訪問的效率,可以合理規(guī)劃流媒體管理軟件模塊的設置,以求更少的時間代價換取更高的帶寬利用率。為滿足大型聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)負載分配均衡的要求和提高性能與穩(wěn)定性,和中心系統(tǒng)管理服務器軟件一樣,流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務器軟件也可集群使用。允許多臺流媒體轉(zhuǎn)發(fā)服務器之間實現(xiàn)智能負載均衡管理,互為備份,動態(tài)分配負載,最大限度保證系統(tǒng)可靠性和安全性。
網(wǎng)絡存儲服務器軟件用于在大型網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)環(huán)境中實現(xiàn)遠程所有圖象的實時錄象、報警錄象、中心集中備份和事后檢索查詢服務。存儲對象是大量的音視頻監(jiān)控錄像文件,僅使用單一的在線硬盤存儲方式會帶來很高運營成本,而且,并不是所有的歷史監(jiān)控數(shù)據(jù)都要求快速的檢索,根據(jù)這種數(shù)據(jù)的存儲檢索要求,采用SAN、DVR相結合的多級存儲體系。1)高性能的檢索信息保存和獲取參照關系數(shù)據(jù)庫的核心外部排序和檢索機制,采用了專用的內(nèi)嵌數(shù)據(jù)庫,特別適合對錄象資料進行檢索。該數(shù)據(jù)庫不但具備現(xiàn)代高級關系數(shù)據(jù)庫的高并發(fā)事務處理能力、系統(tǒng)崩潰時自動恢復、數(shù)據(jù)庫復制等高級特性,而且具有通用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)無可比擬的存取和檢索性能。(2)高可用性和容錯系統(tǒng)提供三個層次上的容錯,首先系統(tǒng)體系結構上的容錯技術。我們的系統(tǒng)支持分布式的集群技術,簡單地講,每臺服務器正常執(zhí)行當前的存儲任務,但是同時又作為其他服務器的后備集群節(jié)點。當集群系統(tǒng)某一節(jié)點出現(xiàn)故障,那么我們的底層通訊協(xié)議能夠準確地監(jiān)測到這臺機器的問題,這就是所謂的成員離開事件,成員離開事件將被可信協(xié)議遞交到集群中的每一個節(jié)點,它的備份服務器將立刻承擔起失敗節(jié)點的責任,進行錄像。這就是容錯功能。而當失敗的節(jié)點修復后重新啟動并開始錄像,底層通訊協(xié)議能夠把這個重新加入的時間遞交給每一個節(jié)點,這是所謂的成員加入事件。備份服務器接收到這個時間以后就停止錄像。這就是錯誤恢復功能。第二個層次上的容錯是在整個集群都和圖像源斷開,不能進行實時錄像。這個時候,我們通過計劃和實際的錄像執(zhí)行情況進行補錄,請參見后面的計劃和補錄。第三個層次的容錯是在錄像分包時,每一個錄像文件結束和一個新的錄像文件開始,系統(tǒng)都被冗余一部分數(shù)據(jù),以保證沒有任何圖像幀丟失。(3)錄像計劃和補錄每一個錄像組可以具有自己的錄像計劃,錄像的執(zhí)行底層是我們的計劃和任務調(diào)度引擎。(請參見計劃引擎)。每次錄像過程中,系統(tǒng)都會紀錄錄像的執(zhí)行時間,系統(tǒng)的維護服務器,根據(jù)預定計劃和實際的執(zhí)行情況的差異性,我們可以計算出需要補錄的時間段。補錄系統(tǒng)將自動從合適的DVR下載缺少的錄像信息。當錄像計劃改變時,早先的計劃將被紀錄下來,系統(tǒng)能夠自動辨別補錄參照改變之前還是改變之后的計劃。(4)清盤策略和錄像優(yōu)先保留權當系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)存儲的容量超過系統(tǒng)規(guī)定的最高警戒線,將開始啟動清盤任務,這個工作是由維護服務器來管理的,維護服務器將定時檢查磁盤的情況,進行磁盤的清理、自動導出等功能。系統(tǒng)提供集中清盤策略,包括先進先出,最近訪問,最多訪問,以及保留優(yōu)先權。在先進先出的情況下,所有最先錄制的圖像數(shù)據(jù)將被刪除。而在最近訪問策略中,越最近訪問的錄像資料將被保留越久,越多訪問策略則考慮整個系統(tǒng)用戶對資料的訪問頻度,訪問的人越多,錄像資料保留得越久。在所有這些策略中,都可以定義保留優(yōu)先級,如果某一通道的優(yōu)先保留權越高,那么它的數(shù)據(jù)將被越后刪除,并且系統(tǒng)可以定義保留的時間長度。
GIS地理信息管理軟件平臺已經(jīng)整合GIS地理信息應用,通過GIS地理信息管理軟件和GIS地理信息數(shù)據(jù)庫交換數(shù)據(jù),并接受GPS等定位設備傳送過來的位置信息。實現(xiàn)對移動目標的圖象監(jiān)控和固定目標的位置信息資源管理。
圖5.3.7GIS應用界面示意圖
會議電視管理軟件用于在各級監(jiān)控中心之間組成一個會議電視系統(tǒng),并進行主席會議組織、會議監(jiān)督、會議控制等相關集中配置管理??梢院虷.323標準會議電視終端和MCU通訊,實現(xiàn)和傳統(tǒng)IP會議電視融合。圖5.3.8會議電視管理軟件應用界面示意圖
5.3.6平臺結構設計要點模擬與數(shù)字結合的建設思路揚州市社會治安視頻監(jiān)控傳輸網(wǎng)絡采用“模擬信號與數(shù)字信號相結合”的傳輸方式,由公安視頻專網(wǎng)和城市視頻網(wǎng)組成?;陔娦?、移動、寬帶等城市公用通信網(wǎng)絡資源建立。其中,公安視頻專網(wǎng)由公安直接掌控使用,負責由公安機關直接掌控的重要部位視頻信息的接入需要;社會視頻網(wǎng)(非公安視頻專網(wǎng)內(nèi)的視頻網(wǎng)絡)由社會相關單位直接掌控使用,也可作為城市管理的其他視頻監(jiān)控信息需要接入到視頻監(jiān)控系統(tǒng)中。公安視頻專網(wǎng)和社會視頻網(wǎng)通過安全隔離措施實現(xiàn)高速安全互聯(lián)和信息共享。系統(tǒng)的信號流如圖和拓撲結構如下:
模擬視頻傳輸設備模擬視頻傳輸設備前端監(jiān)控設備前端監(jiān)控設備模擬視頻傳輸設備視頻分配器模擬視頻傳輸設備模擬視頻傳輸設備前端監(jiān)控設備前端監(jiān)控設備模擬視頻傳輸設備視頻分配器視頻切換設備模擬視頻傳輸設備DVR顯示設備模擬視頻傳輸設備模擬視頻傳輸設備顯示設備網(wǎng)絡服務器設備用戶終端網(wǎng)絡傳輸設備網(wǎng)絡傳輸設備用戶終端網(wǎng)絡服務器設備視頻切換設備DVR模擬視頻信號控制信號IP網(wǎng)絡用戶終端一級監(jiān)控中心二級監(jiān)控中心B模擬網(wǎng)絡模擬網(wǎng)絡監(jiān)控點A監(jiān)控點B
統(tǒng)一的監(jiān)控管理平臺揚州市社會治安視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用統(tǒng)一的監(jiān)控管理平臺軟件,實現(xiàn)對全揚州市的視頻接入設備管理,并對全網(wǎng)的流量進行監(jiān)控與合理的調(diào)配。由于系統(tǒng)規(guī)模很大,大量的控制指令采用下派后由前端設備執(zhí)行的方式實現(xiàn),可以減少網(wǎng)絡上的流量,降低系統(tǒng)運行的風險。系統(tǒng)上的所有設備運行參數(shù)均由中心平臺軟件掌控,前端編
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