黃海平,袁仲良

1(肇慶醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校,肇慶 526040)

2(肇慶三欣機(jī)電設(shè)備有限公司,肇慶 526040)

引言

隨著世界各國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,自然環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞,人類的生存環(huán)境面臨嚴(yán)峻考驗(yàn).為了全人類的可持續(xù)發(fā)展,環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為了各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中必須面對(duì)的重要任務(wù).好在,我們國家在經(jīng)過三十多年的改革開放及經(jīng)濟(jì)發(fā)展后,已經(jīng)意識(shí)到保護(hù)環(huán)境的重要性及緊逼性.在環(huán)保排污監(jiān)控領(lǐng)域,國家強(qiáng)制要求排污企業(yè)在排污口安裝污染源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),將實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)上報(bào)到上級(jí)環(huán)保部門.但由于區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同,國民環(huán)境意識(shí)不高等原因,部分排污企業(yè)出于自身利益的考慮,采取偷排、篡改數(shù)據(jù)等方式來逃避監(jiān)管;一些排污企業(yè)對(duì)已經(jīng)安裝的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有抵觸情緒,對(duì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)施采取消極管理、消極維護(hù)的態(tài)度,導(dǎo)致在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障頻發(fā),在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確.為了杜絕這種現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)與環(huán)保管理信息系統(tǒng)相結(jié)合,將數(shù)據(jù)和視頻集成在同一界面顯示,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)和視頻的同屏實(shí)時(shí)監(jiān)控,就成為了必要.本項(xiàng)目研究的目的正是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及排污口、在線站房、環(huán)境治理設(shè)施的全方位視頻監(jiān)控,讓數(shù)據(jù)監(jiān)控與視頻監(jiān)控互補(bǔ),充分發(fā)揮環(huán)保在線監(jiān)控管理平臺(tái)的遠(yuǎn)程監(jiān)控取證功能,使環(huán)保部門能更直觀地監(jiān)測(cè)污染源的排放情況,進(jìn)一步提高污染源在線監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行管理水平,為環(huán)保部門提供良好、便捷的管理手段[1].

1 項(xiàng)目現(xiàn)狀

視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展到目前為止,主要經(jīng)歷了本地模擬視頻監(jiān)控、計(jì)算機(jī)多媒體監(jiān)控、Web遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控三個(gè)發(fā)展階段.

1.1 現(xiàn)場(chǎng)模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)

在20世紀(jì)后期,大部分設(shè)備信號(hào)的采集和傳輸都以模擬信號(hào)為主,其中包括視頻監(jiān)控設(shè)備.攝像機(jī)采集模擬視頻信號(hào),然后通過銅軸電纜以模擬信號(hào)方式傳輸?shù)礁浇谋O(jiān)控中心.該技術(shù)只能應(yīng)用于小范圍、近距離的監(jiān)控,無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控[2].

1.2 計(jì)算機(jī)多媒體監(jiān)控系統(tǒng)

在21世紀(jì)初期,由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及PCI接口的視頻卡構(gòu)成了計(jì)算機(jī)多媒體監(jiān)控系統(tǒng).在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控中,由計(jì)算機(jī)視頻卡采集多個(gè)攝像機(jī)的視頻信號(hào),再通過傳輸線路把這些信號(hào)傳輸?shù)浇K端顯示器上顯示.此種監(jiān)控方式存在圖像穩(wěn)定性、可靠性差的缺點(diǎn),但可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)小規(guī)模的遠(yuǎn)程視頻傳輸及監(jiān)控,還無法和其他系統(tǒng)集成.

1.3 Web遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)

Web遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)就是將現(xiàn)場(chǎng)采集的模擬音頻、視頻、控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),然后通過通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)方的監(jiān)控中心,終端用戶通過Web插件利用瀏覽器實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)音視頻的點(diǎn)播瀏覽.經(jīng)過授權(quán)認(rèn)證的用戶可以使用Web瀏覽器查看現(xiàn)場(chǎng)傳輸過來的實(shí)時(shí)和歷史視頻及聲音,并可以遠(yuǎn)程控制攝像機(jī)的動(dòng)作和實(shí)現(xiàn)對(duì)講,從而最終實(shí)現(xiàn)了音頻視頻的數(shù)字化、應(yīng)用的多媒體化、傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)化以及管理的智能化[2].該技術(shù)還可以同其它系統(tǒng)相結(jié)合,產(chǎn)生許多新的應(yīng)用,正越來越廣泛地滲透到環(huán)保、教育、政府、娛樂、醫(yī)療、酒店、家居、工業(yè)等各種領(lǐng)域,在各行各業(yè)起著舉足輕重的作用.

在21世紀(jì)初,網(wǎng)絡(luò)通訊傳輸技術(shù)得到了很大提升,相繼出現(xiàn)了ADSL寬帶技術(shù)以及光纖網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù).兩種網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的發(fā)展,使得要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)、傳輸數(shù)據(jù)量大的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控技術(shù)得以實(shí)現(xiàn).

在以上兩種軟硬件技術(shù)的支持下,遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控技術(shù)得到了迅猛發(fā)展,但由于音視頻流的數(shù)據(jù)量非常大,而終端用戶真正需要得到的只是發(fā)生概率很少的一些事情.那么如何通過海量的音視頻流數(shù)據(jù)而獲取到有價(jià)值的信息,從而把視頻監(jiān)控從靜態(tài)的變成動(dòng)態(tài)的、事后取證變成實(shí)時(shí)取證就更加重要[3].在環(huán)保在線監(jiān)測(cè)取證方面,能夠結(jié)合已有的污染源在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和音視頻的集成取證功能,目前還沒有成熟的先例.本項(xiàng)目正是以環(huán)保自動(dòng)分析設(shè)備為核心,以視頻監(jiān)控設(shè)備為輔,以通訊網(wǎng)絡(luò)為傳輸媒介,運(yùn)用自動(dòng)測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、現(xiàn)代傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)組成的一個(gè)綜合性的在線環(huán)保遠(yuǎn)程視頻取證系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)排污企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和視頻的取證功能[4].

2 技術(shù)路線

項(xiàng)目技術(shù)路線

(1)根據(jù)環(huán)保視頻取證系統(tǒng)的特點(diǎn)以及工程實(shí)際,并對(duì)系統(tǒng)功能需求做深入的分析和研究,在此基礎(chǔ)上提出了在線環(huán)保遠(yuǎn)程視頻取證系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案及軟件實(shí)現(xiàn)的方法.

(2)整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式組件設(shè)計(jì),包括流媒體服務(wù)、視頻存儲(chǔ)服務(wù)、客戶端監(jiān)控組件、視頻節(jié)點(diǎn)認(rèn)證服務(wù)、服務(wù)器端的管理服務(wù).

(3)根據(jù)省市環(huán)保管理平臺(tái)的具體要求,設(shè)計(jì)和省市環(huán)保平臺(tái)視頻對(duì)接的函數(shù)接口,以實(shí)現(xiàn)環(huán)保平臺(tái)能夠集成視頻監(jiān)控并實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制.

(4)通過對(duì)大批量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸方式的綜合比較以及TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶攸c(diǎn),結(jié)合本系統(tǒng)對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?設(shè)計(jì)采用基于 TCP/IP 的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式,作出了音視頻轉(zhuǎn)輸?shù)膬?yōu)化設(shè)計(jì)方案,使得采用ADSL通訊方式的音視頻在終端用戶面前也很流暢和清晰,滿足了用戶的要求.

(5)根據(jù)方案的功能設(shè)計(jì)要求,提出基于 C/S 和B/S 混合模式體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案,設(shè)計(jì)開發(fā)軟件使用微軟.NET 平臺(tái),硬件方面主要給出了存儲(chǔ)服務(wù)器、通訊服務(wù)器以及音視頻系統(tǒng)的配置要求.

(6)根據(jù)音視頻流傳輸安全要求,本系統(tǒng)使用了XML-RPC遠(yuǎn)程過程調(diào)用協(xié)議及票據(jù)作為身份認(rèn)證的設(shè)計(jì)方案,實(shí)現(xiàn)了用戶對(duì)音視頻數(shù)據(jù)的安全訪問.

2.1 項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)

2.1.1 采用 XML-RPC 協(xié)議實(shí)現(xiàn)票據(jù)數(shù)據(jù)交換

XML-RPC 的全稱是 XML Remote Procedure Call,即 XML 遠(yuǎn)程方法調(diào)用,XML-RPC是一套規(guī)范及其一系列的實(shí)現(xiàn),它允許運(yùn)行在不同操作系統(tǒng)、不同環(huán)境的應(yīng)用程序基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的遠(yuǎn)程過程調(diào)用.XML-RPC是工作在Internet上的遠(yuǎn)程過程調(diào)用協(xié)議,它使用http 作為傳輸協(xié)議,XML作為傳送信息的編碼格式.定義簡單的XML-RPC協(xié)議能夠傳送、處理、返回復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).一個(gè)XML-RPC消息就是一個(gè)請(qǐng)求體為xml的http-post請(qǐng)求,被調(diào)用的方法在服務(wù)器端執(zhí)行并將執(zhí)行結(jié)果以xml格式編碼后返回[5].

XML-RPC協(xié)議過程調(diào)用的參數(shù)類型包括標(biāo)量、數(shù)值、字符串、日期以及復(fù)雜的記錄或列表結(jié)構(gòu)(數(shù)組類型)等[5].在本項(xiàng)目中,實(shí)時(shí)視頻權(quán)限集成接口等函數(shù)接口使用了XML-RPC協(xié)議.

2.1.2 采用票據(jù)驗(yàn)證方式實(shí)現(xiàn)權(quán)限驗(yàn)證

目前,市場(chǎng)上現(xiàn)有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的登錄認(rèn)證方式還是比較簡單的口令形式,即通過用戶輸入的登錄信息與系統(tǒng)事先保存的登錄信息相比較去判斷用戶身份的合法性.這種用戶身份認(rèn)證方式極其簡單,存在著極大的安全隱患:一方面,其安全性完全取決于用戶口令的保密性,它不能有效的抑制口令猜測(cè)攻擊;另一方面,登錄信息以明文方式在網(wǎng)絡(luò)傳輸,攻擊者通過監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)來獲得合法用戶的登錄信息,并利用這些信息對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行非法訪問,極易遭受重放攻擊[6].

鑒于上述存在的問題,在本項(xiàng)目中,根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及音視頻流傳輸安全要求,視頻點(diǎn)播中采用了票據(jù)認(rèn)證服務(wù)的方式,將客戶端監(jiān)控組件的要求和中心節(jié)點(diǎn)視頻服務(wù)器連接起來,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、歷史視頻的數(shù)據(jù)交換的安全認(rèn)證功能.視頻點(diǎn)播要通過獲取票據(jù)和使用票據(jù)兩個(gè)流程來實(shí)現(xiàn),每個(gè)票據(jù)由中心節(jié)點(diǎn)視頻服務(wù)器生成并發(fā)送給請(qǐng)求票據(jù)的客戶端使用,每個(gè)票據(jù)只允許使用一次,使用完畢后會(huì)被注銷,不能再使用[7].使用這種票據(jù)驗(yàn)證方式,克服了傳統(tǒng)密碼保密性差、易失密等缺點(diǎn),兼顧密碼方式的方便、靈活、安全、可靠,實(shí)現(xiàn)了音視頻數(shù)據(jù)的安全轉(zhuǎn)輸和瀏覽.

2.1.3 視頻傳輸中 ADSL 網(wǎng)絡(luò)帶寬的優(yōu)化

隨著人們對(duì)圖像觀感要求的不斷提高,視頻監(jiān)控產(chǎn)品的圖像清晰度做得越來越高,視頻流傳輸所需的帶寬要求也就越來越高.國內(nèi)外大的安防企業(yè)都在對(duì)前端視頻采用更為高效的壓縮技術(shù),盡力在保證視頻質(zhì)量的前提下降低視頻傳輸流量,但也難以完全解決視頻數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸對(duì)通訊網(wǎng)絡(luò)的壓力[8].在當(dāng)前的技術(shù)條件下,通訊網(wǎng)絡(luò)的帶寬始終制約著遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展.

使用ADSL通訊,由于其帶寬小,大量的音視頻流對(duì)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了極大的壓力,使得最終呈現(xiàn)在終端用戶面前的視頻流暢度不好或清晰度不高,達(dá)不到遠(yuǎn)程監(jiān)控的要求.針對(duì)目前有些排污企業(yè)由于經(jīng)濟(jì)或地域問題,還沒法完全使用光纖作為轉(zhuǎn)輸介質(zhì),只能使用ADSL網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通迅的實(shí)際情況,我們通過調(diào)整相關(guān)的視頻參數(shù),適當(dāng)降低音視頻流傳輸流量,使呈現(xiàn)在終端用戶面前的畫面清晰度和流暢度達(dá)到一個(gè)最佳效果,從而減輕了眾多音視頻傳輸時(shí)對(duì)通訊網(wǎng)絡(luò)的壓力,很好的解決了視頻傳輸中由于采用ADSL傳輸網(wǎng)絡(luò)而造成帶寬不足的問題[9].

2.1.4 采用 Web 客戶端組件實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播

本項(xiàng)目通過“現(xiàn)場(chǎng)—市級(jí)—省級(jí)”三級(jí)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),“現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)、視頻服務(wù)節(jié)點(diǎn)、市級(jí)用戶節(jié)點(diǎn)、省級(jí)用戶節(jié)點(diǎn)”[7]四個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),開發(fā)Web客戶端監(jiān)控組件實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控和歷史視頻取證功能.Web客戶端視頻監(jiān)控組件是最終呈現(xiàn)在用戶面前供用戶監(jiān)控使用的組件,它通過 IE 插件的方式集成在環(huán)保平臺(tái)上.Web客戶端可以嵌入到IE頁面中,提供二次開發(fā)功能,通過Web Service獲取各個(gè)服務(wù)組件的各種服務(wù),用于顯示實(shí)時(shí)視頻和回放錄像、云臺(tái)控制、鏡頭動(dòng)作等監(jiān)控動(dòng)作,亦可以在一個(gè) IE 頁面中同時(shí)顯示幾十個(gè)以上不同的實(shí)時(shí)圖像或歷史圖像而互不干擾,并且通過對(duì)視頻傳輸中 ADSL 網(wǎng)絡(luò)帶寬的優(yōu)化使得實(shí)時(shí)和歷史視頻能夠流暢播放和控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)視頻點(diǎn)的并發(fā)訪問.

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 工藝流程

本系統(tǒng)采用ADSL、MSTP等寬帶形式和各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)進(jìn)行組網(wǎng)通訊,并利用TCP/IP協(xié)議作為數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn),通過“現(xiàn)場(chǎng)-市級(jí)-省級(jí)”三級(jí)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),“現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)、視頻服務(wù)節(jié)點(diǎn)、市級(jí)用戶節(jié)點(diǎn)、省級(jí)用戶節(jié)點(diǎn)”[7]四個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),再通過將數(shù)據(jù)和視頻集成在一個(gè)頁面上,實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)時(shí)視頻和歷史視頻監(jiān)控取證功能.具體見圖1所示.

圖1 工藝流程

流程說明:

(1)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)由現(xiàn)場(chǎng)的視頻設(shè)備進(jìn)行采集、編碼、壓縮,再通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴霞?jí)的視頻服務(wù)節(jié)點(diǎn).

(2)視頻服務(wù)節(jié)點(diǎn)由放置在視頻監(jiān)控中心的一套視頻服務(wù)軟件、網(wǎng)絡(luò)防火墻、視頻服務(wù)器等組成.視頻監(jiān)控中心能夠?qū)崿F(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存、分發(fā)以及對(duì)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控設(shè)備的控制和管理.

(3)在市級(jí)、省級(jí)中心平臺(tái)軟件集成IE客戶端視頻控件.通過集成在中心平臺(tái)軟件中的視頻控件,與市級(jí)監(jiān)控中心的視頻服務(wù)節(jié)點(diǎn)直接相連,使用XMLRPC協(xié)議實(shí)現(xiàn)視頻接口函數(shù),再采用票據(jù)方式和視頻服務(wù)器實(shí)現(xiàn)點(diǎn)播實(shí)時(shí)視頻和歷史錄像的權(quán)限驗(yàn)證,省市級(jí)系統(tǒng)用戶不用直接連接到現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控設(shè)備,減輕了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)端設(shè)備的負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)擁堵.

系統(tǒng)構(gòu)成:

遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)采用分布式組件設(shè)計(jì),包括IE客戶端監(jiān)控組件、視頻節(jié)點(diǎn)認(rèn)證服務(wù)組件、流媒體服務(wù)組件、視頻存儲(chǔ)服務(wù)組件、服務(wù)器端管理系統(tǒng)以及現(xiàn)場(chǎng)端的硬件采集設(shè)備.如圖2所示.

圖2 系統(tǒng)構(gòu)成圖

3.2 軟件設(shè)計(jì)

軟件部分是由IE客戶端監(jiān)控組件、視頻節(jié)點(diǎn)認(rèn)證服務(wù)組件、流媒體服務(wù)組件、視頻存儲(chǔ)服務(wù)組件、服務(wù)器端管理系統(tǒng)五大部分組成的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控管理軟件.本軟件可對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、自動(dòng)處理并存儲(chǔ);同時(shí),根據(jù)遠(yuǎn)程客戶端的需求,將采集接收到的視頻數(shù)據(jù)通過寬帶網(wǎng)絡(luò)傳輸給遠(yuǎn)程IE客戶端,并能接收遠(yuǎn)程IE客戶端發(fā)出的控制指令控制視頻設(shè)備的狀態(tài).

3.2.1 流媒體服務(wù)組件設(shè)計(jì)

流媒體技術(shù)就是把連續(xù)的影像和聲音信息經(jīng)過壓縮處理后放在網(wǎng)站服務(wù)器上,讓用戶邊一邊下載一邊觀看、收聽,而不需要等整個(gè)文件全部下載完畢后才可以觀看的技術(shù).該技術(shù)先在使用者端的電腦上創(chuàng)造一個(gè)緩沖區(qū),在播放前預(yù)先下載一段資料作為緩沖,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際連線速度小于播放所耗用資料的速度時(shí),播放程序就會(huì)取用這一小段緩沖區(qū)內(nèi)的資料,這樣可以避免播放的中斷,也使得播放品質(zhì)得以保證[10].具體特點(diǎn)如下:

(1)流媒體經(jīng)過了特殊的壓縮編碼后很適合在Internet 上傳輸,流媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在低帶寬環(huán)境下提供高質(zhì)量的音視頻信息.

(2)客戶端嵌入瀏覽器中,初次使用時(shí)自行下載安裝,以后直接打開瀏覽器就可以點(diǎn)播觀看,極其方便.

(3)流媒體技術(shù)可以保證在不同的網(wǎng)絡(luò)連接速率下,各用戶能夠得到不同質(zhì)量的音頻、視頻效果,從而保證滿足不同用戶的需求.

(4)采用先進(jìn)的機(jī)群技術(shù),可對(duì)大規(guī)模的并發(fā)點(diǎn)播請(qǐng)求進(jìn)行分布式處理,使其能適應(yīng)大規(guī)模的點(diǎn)播環(huán)境[11],亦可以大大減少服務(wù)器端的負(fù)荷,避免出現(xiàn)系統(tǒng)宕機(jī),同時(shí)最大限度地節(jié)省帶寬.

如圖3所示.

圖3 流媒體中間件

基于流媒體技術(shù)存在以上的優(yōu)點(diǎn),針對(duì)目前部分地區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)帶寬低,速度慢,網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的實(shí)際情況,本設(shè)計(jì)方案里采用了流媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)視頻的采集、傳輸和分發(fā).流媒體技術(shù)服務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)分為實(shí)時(shí)流媒體技術(shù)服務(wù)功能模塊和回放流媒體技術(shù)服務(wù)功能模塊.實(shí)時(shí)流媒體技術(shù)服務(wù)功能模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行上傳、轉(zhuǎn)發(fā),回放流媒體技術(shù)服務(wù)功能模塊用于對(duì)儲(chǔ)存在本地的歷史視頻數(shù)據(jù)流進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā).在本項(xiàng)目中,設(shè)計(jì)的流媒體程序如圖4所示.

圖4 流媒體中間件實(shí)現(xiàn)界面

3.2.2 IE 客戶端監(jiān)控組件設(shè)計(jì)

IE客戶端視頻監(jiān)控組件是最終呈現(xiàn)在用戶面前供用戶監(jiān)控使用的組件,它通過 IE 插件的方式集成在環(huán)保平臺(tái)上.IE客戶端監(jiān)控組件通過WebService獲取各個(gè)服務(wù)組件提供的各種服務(wù),用于顯示實(shí)時(shí)視頻和回放歷史視頻或錄像、實(shí)現(xiàn)云臺(tái)控制、控制鏡頭動(dòng)作等監(jiān)控操作.IE客戶端監(jiān)控組件與現(xiàn)場(chǎng)視頻設(shè)備的所有數(shù)據(jù)交換如云臺(tái)控制、鏡頭控制、音視頻流等,都必須通過中間的視頻服務(wù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行[7],IE客戶端監(jiān)控組件不能與現(xiàn)場(chǎng)的視頻監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行直接網(wǎng)絡(luò)連接,而是通過視頻點(diǎn)位ID與視頻服務(wù)組件唯一關(guān)聯(lián).一個(gè)視頻點(diǎn)位ID只對(duì)應(yīng)一路音頻、視頻、云臺(tái).

IE客戶端監(jiān)控組件的安裝包使用cab文件封裝,可以在網(wǎng)頁上通過JavaScript調(diào)用.其控件運(yùn)行穩(wěn)定可靠,不會(huì)影響到被嵌入的監(jiān)控平臺(tái)網(wǎng)站.

在本項(xiàng)目中,IE客戶端監(jiān)控組件設(shè)計(jì)了以下功能:客戶端初始化控件、客戶端顯示模式設(shè)置、實(shí)時(shí)視頻播放開始/停止、云臺(tái)或鏡頭開始/停止動(dòng)作、打開/關(guān)閉聲音、音量調(diào)整、截圖、錄像開始/停止、歷史視頻回放開始/停止、回放模式設(shè)置等等14個(gè)功能函數(shù).

在本項(xiàng)目中,實(shí)時(shí)視頻和數(shù)據(jù)集成到IE中的設(shè)計(jì)界面中,如圖5所示.

視頻監(jiān)控頁面,左側(cè)選擇監(jiān)控站相應(yīng)視頻點(diǎn),顯示視頻,并可對(duì)視頻設(shè)備進(jìn)行控制.視頻圖像下方顯示該監(jiān)控站下所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù).

在本項(xiàng)目中,歷史視頻和數(shù)據(jù)集成到IE中的設(shè)計(jì)界面,如圖6所示.

左側(cè)工具欄中,在日歷上選擇查看哪天的歷史視頻,下方顯示當(dāng)天的歷史視頻列表.歷史視頻列表中點(diǎn)擊某個(gè)時(shí)間段,右側(cè)視頻監(jiān)控面板可播放該段視頻.

圖5 實(shí)時(shí) IE 客戶端實(shí)現(xiàn)界面

圖6 歷史 IE 客戶端實(shí)現(xiàn)界面

3.2.3 存儲(chǔ)服務(wù)組件設(shè)計(jì)

存儲(chǔ)服務(wù)組件用于在閑時(shí)自動(dòng)循環(huán)下載現(xiàn)場(chǎng)端硬盤錄像機(jī)的歷史視頻到中心節(jié)點(diǎn)視頻服務(wù)器,以供IE客戶端調(diào)用點(diǎn)播.本組件的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是:系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)IE客戶端是否在點(diǎn)播某一企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)實(shí)時(shí)視頻,如果沒有點(diǎn)播,則執(zhí)行自動(dòng)下載現(xiàn)場(chǎng)端硬盤錄像機(jī)的歷史視頻到中心節(jié)點(diǎn)視頻服務(wù)器.這一設(shè)計(jì)思路很好的解決了在實(shí)時(shí)視頻點(diǎn)播及歷史視頻下載時(shí)搶用帶寬的問題,在采用 ADSL 寬帶時(shí),這一設(shè)計(jì)尤其重要.在本項(xiàng)目中,歷史視頻下載設(shè)計(jì)界面,如圖7所示.

圖7 存儲(chǔ)服務(wù)組件實(shí)現(xiàn)界面

3.2.4 視頻節(jié)點(diǎn)認(rèn)證服務(wù)設(shè)計(jì)

(1)實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)交換模型

實(shí)時(shí)視頻的播放,主要經(jīng)過兩個(gè)流程:獲取票據(jù)、使用票據(jù).客戶端通過監(jiān)控中心平臺(tái)向視頻服務(wù)器節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求點(diǎn)播實(shí)時(shí)視頻的要求,視頻服務(wù)器節(jié)點(diǎn)生成并發(fā)放票據(jù)給對(duì)應(yīng)的客戶端使用,每個(gè)票據(jù)只允許使用一次,使用完畢后會(huì)被注銷,不能再使用[7].具體的方法如圖8所示.

(2)歷史錄像數(shù)據(jù)交換模型

歷史錄像的播放,主要經(jīng)過三個(gè)流程:獲取歷史視頻列表、獲取票據(jù)、使用票據(jù),其中后面兩個(gè)流程與實(shí)時(shí)視頻的流程類似.客戶端要求監(jiān)控中心平臺(tái)向視頻服務(wù)節(jié)點(diǎn)查詢某一點(diǎn)位在某個(gè)時(shí)間段的歷史視頻列表,供客戶端選擇.客戶端請(qǐng)求播放某一時(shí)間段的歷史視頻后,視頻服務(wù)器節(jié)點(diǎn)再生成并發(fā)放票據(jù)給對(duì)應(yīng)的客戶端使用,每個(gè)票據(jù)只允許使用一次,使用完畢后會(huì)被注銷,不能再使用[7].具體的方法如圖9所示.

(3)具體實(shí)現(xiàn)方法

在視頻服務(wù)認(rèn)證節(jié)點(diǎn)環(huán)節(jié),服務(wù)器端集成并提供符合要求的Web服務(wù),環(huán)保監(jiān)控中心平臺(tái)按照統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn),調(diào)用視頻服務(wù)節(jié)點(diǎn)上的Web服務(wù),從而實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)交換[7].采用XML-RPC方法,調(diào)用視頻服務(wù)節(jié)點(diǎn)上的Web服務(wù)[7].視頻服務(wù)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的部分接口函數(shù)如實(shí)時(shí)權(quán)限集成接口、歷史權(quán)限集成接口、列表檢索接口、開關(guān)燈集成接口等等.

以下是實(shí)時(shí)視頻接口的XML-RPC請(qǐng)求和響應(yīng)示例,其它命令的XML-RPC請(qǐng)求和響參考此示例.

圖8 實(shí)時(shí)視頻數(shù)據(jù)交換模型

3.2.5 服務(wù)器管理程序設(shè)計(jì)

服務(wù)器端管理組件用于基礎(chǔ)信息設(shè)置、實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控、歷史視頻回放即點(diǎn)播功能、云臺(tái)控制、鏡頭動(dòng)作、本地錄像或截圖、通迅記錄查詢等操作,以及遠(yuǎn)程視頻設(shè)備管理與本地設(shè)置管理等.具體見圖10.

圖10 視頻系統(tǒng)功能框架圖

4 應(yīng)用情況

4.1 在環(huán)保行業(yè)的應(yīng)用

目前,該項(xiàng)目已經(jīng)在肇慶市環(huán)境保護(hù)局環(huán)保監(jiān)控平臺(tái)和省環(huán)保廳環(huán)保監(jiān)控平臺(tái)投入使用.到目前為止,肇慶市有200多家污染源企業(yè)已經(jīng)接入了遠(yuǎn)程視頻集成監(jiān)控管理軟件,并穩(wěn)定、及時(shí)、準(zhǔn)確的將視頻數(shù)據(jù)上傳到肇慶市和廣東省環(huán)保監(jiān)控平臺(tái).圖11為部分企業(yè)的實(shí)時(shí)視頻抓取畫面及在環(huán)保平臺(tái)上的應(yīng)用.

圖11 環(huán)保行業(yè)應(yīng)用

4.2 在其他行業(yè)的應(yīng)用

本項(xiàng)目產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣闊,除了應(yīng)用于環(huán)保行業(yè)以外,還可以應(yīng)用到其他需要視頻監(jiān)控的行業(yè)中去.隨著視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控需求的不斷上升,在環(huán)保、交通、工業(yè)、家居、銀行、零售業(yè)等行業(yè)市場(chǎng),以遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控為基礎(chǔ)的視頻監(jiān)控將獲得長足發(fā)展,因此本項(xiàng)目遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)的市場(chǎng)前景廣闊,特別適合對(duì)數(shù)據(jù)和視頻要集成在一起的應(yīng)用場(chǎng)合.圖12為本系統(tǒng)在其它行業(yè)方面的具體應(yīng)用.

圖12 其他行業(yè)應(yīng)用

5 結(jié)束語

本系統(tǒng)采用先進(jìn)的流媒體分發(fā)技術(shù)、票據(jù)身份安全驗(yàn)證技術(shù)、音視頻流優(yōu)化技術(shù),實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的目的.在線環(huán)保遠(yuǎn)程視頻取證系統(tǒng)是環(huán)保在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的一部分,是用于環(huán)保遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控取證的平臺(tái),它主要針對(duì)目前環(huán)保部門對(duì)排污企業(yè)不達(dá)標(biāo)排放取證難的問題,通過本系統(tǒng)對(duì)企業(yè)污染源排放口實(shí)時(shí)監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程視頻的取證功能,有效震懾了部分污染源企業(yè)存在的偷排現(xiàn)象,支持了各級(jí)環(huán)保部門的環(huán)境監(jiān)理與環(huán)境監(jiān)測(cè)工作.

本項(xiàng)目很好的實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的目的,實(shí)現(xiàn)了企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和市、省環(huán)保平臺(tái)的無縫接入,滿足不同層級(jí)用戶的管理需求.本項(xiàng)目屬于廣東省創(chuàng)新資金重點(diǎn)支持領(lǐng)域,已通過驗(yàn)收并取得良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益.