视频监控信息交换台平台项目技术研究报告

1、城市视频监控综合系统监测和信息交换平台项目技术研究报告XXXXX软件技术有限公司2014年12月目 录1 项目研究内容31.1 研究方法31.2 技术路线31.3 技术方案42 关键技术72.1项目关键技术72.2特色和创新点103 系统总体特性113.1系统的总体性能指标113.2系统的交互性123.3系统的扩展性123.4系统的安全性123.5系统的容灾性124 系统整体设计思路135项目整体实现说明155.1系统的可扩展性155.2软件的易用性和实用性155.3软件系统的可维护性165.4软件系统的稳定性165.5系统安全性165.6系统的可移植性175.8系统的文档说明176 关键子系

2、统的设计与实现176.1 视频应用子系统176.2 系统监控服务子系统326.3 数字矩阵子系统436.4 视频转发子系统547项目设计思路的先进点667.1 动态多级架构的资源管理667.2 视频数据的多级转发质量保证717.3 分布式视频数据管理758 国内外同类技术产品的对比分析779 存在问题78781 项目研究内容当前，视频监控应用从局域监控发展到全域监控，而城市视频联网监控是全域视频监控的典型应用之一。 城市视频监控所管理的摄像头数量、存储的视频图像信息量都非常巨大，所涉及的视频信号采集设备、视频信号编码设备、存储设别、网络传输设备、控制设备及应用服务器设备等无论从种类还是数量上都

3、是非常多，各种应用的数据传输和交换协议、控制指令、流媒体编码格式等都不尽相同。而城市视频监控又往往需要系统能实现对海量视频信息的统一管理和应用，实现信息共享和互联互控，同时基于城市视频监控的系统规模大，复杂性高等特点，用户往往非常关注系统运行的可靠性、稳定性和可维护性指标。这些都对整个视频监控系统的信息交换、控制能力以及对整个系统的监控检测能力提出了很高的要求。为了保证城市视频监控系统对视频图像信息和各种控制管理数据的高效传输和控制，保证视频图像的实时性和高画质以及整个系统的高可靠和稳定性要求，必须建设一个统一信息交换和控制系统，该系统包含了高效的视频交换和控制网关、先进的数字视频矩阵、存储服

4、务器、系统监控服务器和客户管理终端等，能满足城市视频监控对系统中大量异构系统的各种非标准信息的统一信息转换和控制要求，同时能实现对系统中各种设备状态、图像质量、后台软件服务运行状况的统一在线检测和监控，保证系统长期运行的可靠性要求。1.1 研究方法借鉴国内外同类项目建设经验和先进研究成果，结合具体国情，研究建设具有特色的信息交换平台。1.2 技术路线信息交换平台基于Microsoft的Windows操作系统或类UNIX操作系统，由于其复杂性，不同的子系统和逻辑分层采用不同的开发技术，中间由兼容各种技术路线和平台的通用通讯协议进行相互连接和通讯，具体的技术开发路线如下详述：1，平台采用C/S的结

5、构，N-层结构，用户界面与业务逻辑分离，易于平台的部署和扩展。 2，平台对外部硬件支撑环境的访问采用C+技术开发，使用厂商提供的SDK开发包或其支持的通用视频流协议（RTP/RTCP/RTSP）。3，平台的流媒体服务由于其运行高效性要求，采用C+技术开发，主要有流媒体分发，流媒体存储检索，视频控制，视频编解码，视频智能识别等。4，平台的数据管理采用了Microsoft SQL Server/MySQL数据库，和目录服务数据库，对平台内的静态资源数据，使用了目录服务数据库进行存储，如资源数据、用户认证数据等；对于动态数据，使用Microsoft SQL Server/MySQL数据库进行存储，对

6、Microsoft SQL Server/MySQL数据库的访问采用统一的ADO.NET/Hibernate，对目录服务数据库的访问采用统一的LDAP协议，对于视频流数据的存储，平台采用IPSAN/NAS存储服务器进行海量流数据的存储，针对流数据连续、海量的特征采用块存储的方式进行存储，同时使用关系数据库来存储流数据的索引，提高流数据的检索效率。5，平台的应用服务基于.NET Framework2.0/J2EE技术，采用两大跨平台开发技术.NET/Java开发技术，对外发布统一的Web Service接口；其中时钟同步采用NTP协议，对视频设备的操作使用SIP协议与平台的流媒体服务进行交互。6

7、，平台的用户接口基于.NET Framework2.0技术，采用了C#/C+开发技术，通过统一的Web Service通讯协议与平台应用服务通讯，视频流数据播放和控制采用RTP/RTCP/RTSP技术。7，平台对外部业务系统的接口服务采用SIP、RTP/RTCP/RTSP、TCP/UDP Socket、Web Service通讯协议，其中与外部业务系统的业务数据通讯采用SIP和WebService通讯协议，视频数据传输和控制采用RTP/RTCP/RTSP和TCP/UDP Socket协议。8，平台的用户认证采用高可靠和安全的CA认证技术。9，平台中下载的视频录像，使用Windows Media

8、 DRM（数字版权保护）技术进行数字版权保护，只有拥有权限的用户才能播放录像。1.3 技术方案根据系统的目标，系统共分为4大层，其中接入层(设备接入层、数据管理层)、业务支持层、应用层(标准接口服务层)为系统建设的重点。如下图：系统所涉及到的技术内容主要可以分为三个方面：（1） 城市视频监控系统中的信息的统一接入在大中型城市的视频监控业务中，通常都建设了各种厂家和不同型号的前端设备，如：视频摄像头、编码器、控制器、报警器、模拟矩阵等。系统中的视频交换和控制网关模块主要负责各种信息的接入工作。系统充分利用面向对象的中心概念，充分考虑库、代码重用，模块化系统内部各个功能，系统推出独创的异构硬件集成

9、技术。此技术主要为设备接入服务，可以无缝的接入各种类型的前端设备(数字设备和模拟设备)。此技术分为四个部分：设备流数据代理、设备控制代理、设备状态和配置代理和多缓冲处理。通过此四部分可以实现对设备的视频流、音频流、控制流、信号流进行统一的接入。同时，此技术采用插件式的设计，新增任何一种设备都可以通过插件注册的方式进行无缝的对接。系统中，设备接入后，通过缓冲技术处理后，系统根据需要对所有的数据进行统一的管理(如交换处理、发送处理、集中存储处理等)。在系统中，数据管理层所有的视频数据和控制数据同等对待。同时又根据每种数据的特性，进行一些多态、继承的扩展，达到在根本上数据统一管理的目的。（2） 城市

10、视频监控系统中的信息的统一交换视频交换和控制网关、流媒体数字矩阵中，都涉及到各种各样的音视频流数据和控制数据，各种数据需要统一接入，统一封装、统一管理。网关统一接入各种设备的信息后，首先进行数据的缓冲处理。通过提供的各种业务接口，可以对数据进行如转发、转换、存储。在接入各种设备时，考虑到国内的具体情况，系统通过调用厂家公开的接口和编写标准的网络协议(如SIP、RTP、RTSP、RS232、RS485)接口来实现对各种设备的接入。由于前端设备大部分都是嵌入式设备，其性能和网络带宽有限，这就影响了其视频发布的效果。通过网关的专用流媒体分发服务，单个服务可以支持多达256路的并发流传输、播放。同时，

11、加入独创的流媒体带宽自适应的滑窗技术和图像缓冲后处理技术，保证客户端传输和播放的效果。同时对分发服务可以设置负载均衡和级联，架设多个服务可以满足上千、上万个用户对音视频的访问需求。由于前端设备的存储能力有限及有部分设备并没有存储功能，网关还可以并发存储多路的音视频信息，通过专有的磁盘碎片保护机制和异常情况保护机制，保证存储的录像尽量不丢失。在信息检索方面，建立基于数据索引和帧索引的双重高效机制，可以实现对历史视频的快速检索，在对历史视频回放和下载的同时，采用跟流媒体分发服务同样的网络技术，保证回放和下载的效果。通过配置网关的相关参数，分发服务和存储服务都可以对各种不同格式的音视频流数据进行统一

12、标准格式转换(例如：MPEG4和G911)，然后利用标准的流媒体传输协议进行传输，达到采用通用播放器如(QuickTime)就可以直接查看和点播视频的目的。但是考虑到转换所需要占用的资源，网关同时并发转换的音视频路数不会很多。同样，网关也可以对各种前端模拟设备进行信息的统一交换。网关通过提供标准的接口，根据对应的具体设备信息(异构技术)，将各种控制命令和数据转换成设备可识别的协议。同时可以将设备的各式协议统一转换成标准的系统格式数据。网关除了支持已定义和已公开的协议数据转换外，还提供接口支持各种控制数据的透明传递，方便扩展。为了方便系统间的对接，系统提供如SIP协议、WebService、流媒

13、体标准协议等标准接口，与其他系统和客户端进行信息的全面交换。（3） 城市视频监控系统中信息的统一控制及监控流媒体数字矩阵通过集成RTSP、TCP、MULTICAST、UDP等流媒体传输协议进行音视频数据的传输。通过集成各个厂家的播放库和自主编写标准编码格式的编码库和解码库进行解码和统一格式转换。提供标准接口供客户和其他系统对视频切换的统一控制。网关集成如RS232等协议，通过控制模拟视频控制设备，对云台的转动操作、预置点控制、视频切换进行统一控制。视频交换和控制网关和流媒体数字矩阵在交换和控制的同时，通过如SNMP协议接口将关键状态数据和管理数据发送给系统监控服务。系统监控服务提供标准的可视化

14、配置界面和浏览界面，供用户对当前系统内所有的服务、设备、数据进行统一的监控和控制。系统监控服务通过设备接入层接收各种设备的运行状态数据，通过如SNMP协议接收其他系统内的各种服务状态数据和其包括的服务器和PC机的状态数据。通过独创的监控对象管理包，将各种设备、服务、用户等当作具体的一个对象来管理和配置，可以对管理包进行如设备的类型、后台软件服务的类型、报警的阀值、报警触发条件和动作进行配置。扩展基础的管理包，可以对前端设备的图像质量进行检测。从而达到整个系统内所有资源的监控管理和对报警信息的后处理，如产生监控报表(用户可自定义报表的内容和格式)和处理动作触发和跟踪等。通过前面三项技术内容的架设

15、，系统可对管理范围内的所有信息进行统一的交换和控制及监控，多方位满足客户的需要。2 关键技术2.1项目关键技术2.1.1 异构集成技术原理异构集成技术的基础原理就是充分利用面向对象的多态、继承、封装等核心思想，模块化各个设备接入的功能，高度重用成熟的代码块和类库。采用高效、合理的类厂、适配器等设计模式，达到插件式的注册即可支持一种设备。异构技术共分为四个大部分：设备流数据代理(DSDA)、设备控制代理(DCA)、设备状态和配置代理(DMA)和多缓冲处理(DMBA)，每个插件都必须根据实际需要实现此四个关键部分。其中DSDA主要实现对设备的视频流数据、音频流数据、历史视频获取等的交换和控制。DC

16、A主要负责云台控制、信号输出等控制。DMA主要负责设备状态的获取如报警输入和报警信息，同时可以通过此接口对设备的一些参数和配置进行更改和设置，如图像参数、设备重启等。DMBA主要负责将从设备接收过来和从客户发送来的各种数据进行缓冲和预处理，然后与其他服务进行数据交互，达到系统内的数据交换和管理。通过异构集成技术，利用插件注册的方法，可以达到让流媒体分发、存储服务、流媒体数字矩阵、系统监控服务、客户端无缝的直连或者间接控制和连接设备。2.1.2 流媒体存储加密技术系统为主要采用DRM技术对存储的历史视频和用户通过客户端下载的视频进行高度的保护。系统首先建立数字节目授权中心，存储编码压缩后的数字节

17、目内容，利用密钥（Key）可以被加密保护（lock），加密的数字节目头部存放着KeyID和节目授权中心的URL。用户在点播时，根据节目头部的KeyID和URL信息，就可以通过数字节目授权中心的验证授权后送出相关的密钥解密（unlock），节目方可播放。需要保护的节目被加密，即使被用户下载保存，没有得到数字节目授权中心的验证授权也无法播放，从而严密地保护了节目的版权。密钥一般有两把，一把公钥（public key），一把私钥（private key）。公钥用于加密节目内容本身，私钥用于解密节目，私钥还可以防止当节目头部有被改动或破坏的情况，利用密钥就可以判断出来，从而阻止节目被非法使用。 上述这

18、种加密的方法，有一个明显的缺陷，就是当解密的密钥在发送给用户时，一旦被黑客获得密钥，即可方便解密节目，从而不能真正确保节目内容提供商的实际版权利益。另一种更加安全的加密方法是使用三把密钥，即把密钥分成两把，一把存放在用户的Pc机上，另一把放在验证站（access ticket）。要解密数字节目，必须同时具备这两把密钥，方能解开数字节目。这样当解密密钥在发送给用户时，即使被窃取，也仍然无法解开加密的内容。2.1.3 系统安全性安全性是一个系统需要具备的基本要求之一。由于信息交换和控制系统需要管理、交换、控制大量的各种各样的数据，所以对系统的安全性提出了更严格的要求。系统要求在本系统内传输的各种数

19、据需要保密，同时对与其他系统互连接口传输的数据同样需要加密，这样才能充分满足和确保客户数据的安全。系统采用多种安全的措施，如多种加密算法(MD5、DES、RSA、SSL)，以及各种版权、身份认证(DRM和CA)等。采用DRM版权认证对流媒体存储数据进行保护，对控制数据和网络传输中的数据进行SSL非对称、RSA等算法加密。利用一整套完整的机制管理、保护加密算法和版权认证用到的公钥和私钥库。2.1.4 可靠性为了达到高可用性和得到用户的认可，系统需要维持7X24小时的不间断运行，同时如有故障也需要进行自恢复，达到电信级别的高可靠性。信息交换和控制系统的稳定性是从硬件、软件、管理流程三方面来保证。A

20、. 硬件方面l 配置高稳定性的硬件服务器。B. 软件方面l 良好的系统架构保证模块间的超低耦合性以及接口之间的良好规范。l 资源静态化，减少每次并发访问的资源申请，降低长生内存、硬盘碎片的机率。l 多方面和超强度的循环、长久测试。l 良好的软件狗机制，随时监测系统的运行状态以及适时复位系统。C. 管理流程l 良好的需求、设计、开发、测试流程(在RUP开发方法上进行裁剪)。l 良好的硬件采购流程2.1.5 可视化的维护在系统监控中，系统需要监控、维护的对象各式各样，每个对象的属性都千差万别。同时，对于维护，系统需要提供各种可视化的、美观、操作性好的界面给用户使用，方便用户对系统进行监控、升级、配

21、置、统计等。系统在设计维护方面时，充分考虑到各个对象的差别。通过编写高扩展性的XML配置文件，让可视化的维护界面可以让技术工程人员进行自定义，系统根据定义的XML配置文件展现不同的对象维护界面。同时，提供专门的报表编辑界面，让用户对系统所能管理的资源在原始报表上进行各种拖放、选择等，从而呈现各种监控报表：图表化的报表、统计数据的报表等。2.2特色和创新点1) 异构硬件的集成技术和互联互控：本系统能实现与不同厂家的异构设备的完全集成，通过与视频交换和控制网关的交互，系统可以无缝接入各种模拟设备和数字设备，同时提供标准的和自有的控制接口与其他系统进行互连，这样就可以达到在本系统内、其他业务系统范围

22、内，让各个不同的角色用户、各个地方的监控客户端对本系统的资源和其他业务系统的资源进行互连互控，达到资源共享。2) 基于流媒体分发的视频浏览和存储回放：本系统通过专用流媒体服务器能够支持每台流媒体服务器对256路以上并发视频的播放，并且可通过网络带宽自适用技术以及图像后处理保证客户端的视频质量，可以极大提高系统的媒体发布能力，容纳上千、上万用户的并发访问。同时本系统还可并发存储多路视频信息，在视频信息检索方面，采用基于帧的高效索引机制，实现对历史视频信息的快速、高效回放和下载。3) 全面的系统运行状态在线检测和监控：在我们的方案中，为了适应系统将来大规模的使用和维护，我们提出了全面的系统监管方案

23、，包括：所有硬件的运行情况实时由系统监控（摄像头，dvr, 各类服务器，所有的客户机），同时，系统对所有运行的服务也实时监管（包括，主要服务器软件，数据库，各个服务进程，），还有网络状况，都进行监管，例如如果某一台机器坏掉，甚至某个机器的运行状态不好，比如memory使用的超过阈值，某个关键进程或者应用程序死掉，或者某个摄像头出现故障等系统都可以立刻发出警报，并及时定位，将信息发布给系统管理人员，同时，我们提出了系统监管和运维中心概念，为系统能用起来提供保障4) 灵活、可配置的监控对象管理包： 监控对象管理包是本系统推出的全新的监控管理概念。它采用开放式的架构和设计理念，让用户可对管理包中的各

24、个属性(报警类型、设备类型、数值来源、阀值设定)进行自行设定，同时，提供各种保留字段和大内容字段(比如嵌入一定大小的XML格式的数据)，让用户可扩展对包的属性进行符合自己需要的扩展。通过开放的数据接口，管理包能对各种数据来源进行接收和处理，通过检查包里设置的数据阀值，决定是否触发一系列的行为操作。3 系统总体特性3.1系统的总体性能指标1) 视频交换和控制网关l 网关7×24小时的无故障运行l 视频一级转发延时小于600毫秒l 视频多级转发延时不超过2秒钟(5级)l 视频检索不超过3秒钟l 视频点播不超过5秒钟l 同时支持256路D1分辨率的分发l 同时支持256路D1分辨率的视频存

25、储l 在网络带宽不受影响的情况下，丢帧率不大于4%l 系统出现故障后能够自恢复，间隔时间不超过15秒钟l 同时支持50路的视频点播和下载2) 流媒体数字矩阵l 数字矩阵7×24小时的无故障运行l 视频解码延时小于2秒l 同时最大支持32路D1分辨率的解码上墙l 在网络带宽不受影响的情况下，丢帧率不大于4%l 系统出现故障后能够自恢复，间隔时间不超过60秒钟3) 系统监控服务l 网关7×24小时的无故障运行l 报警消息传递延时小于2秒l 同时最大支持512路摄像机的图像质量检测l 同时最大支持对2048个对象的监控。l 系统状态延时不超过2秒钟l 系统出现故障后能够自恢复，间

26、隔时间不超过60秒钟3.2系统的交互性1、设计模式在人机界面设计方面，我们按照交互式设计的原理，采取面向目标的UI设计方法。采用了面向角色和面向目标的人机界面设计方法，使系统的使用更加友好，使系统的操作更加便利，使最终用户从愉快的使用系统过程中达到他们的目标。2、交互模型我们将“多通道交互”交互模型与“智能网络交互”交互模型合二为一，即形成“多通道智能网络交互”来实现本系统的交互性，那么用户与产品之间的交互直观，以最自然、最熟悉、最有效率的方式进行，这不仅满足了用户直观的需求，同时也满足了用户对信息与交流广度的需求。3.3系统的扩展性整个系统应具有高度的灵活性以适应不同的业务需求及不同系统配置

27、的需要。系统所采用的面向对象开发方法、基于SOA的集成架构和开放式体系结构，都将有力地保障未来的系统升级与扩展。3.4系统的安全性我们对系统安全性的设计原则是:实用、高效、可扩展的。平衡处理好安全与方便，安全与共享，安全与性能的关系，把握好安全的“度”。为此我们构建了网络安全管理系统、数据安全管理系统、用户认证系统等，有效的保障了系统的安全性。3.5系统的容灾性为使系统具备容灾能力，我们分别构建了备份和恢复子系统：Ø 虚拟磁带库数据备份系统：备份系统通过虚拟磁带库和备份软件对数据库服务器进行集中备份。Ø 快速灾难恢复系统：快速灾难恢复系统实现为数据库服务器对应的本地硬盘创建

28、对应的虚拟硬盘，并指定给相应的应用服务器通过数据复制策略实现相应数据库本地硬盘的数据复制到快速灾难恢复系统创建的相应的虚拟磁盘中。4 系统整体设计思路根据当前城市视频监控系统的实际现状和要求，信息交换平台是一个高并发、高数据流、高可靠和高安全的分布式的一个实时系统，为了达到这个要求，平台的总体设计需要有以下的几个原则和思路：1, 设计尽量简单：在达到预定的目标、具备所需要的功能前提下，平台设计应尽量简单，简单才能保证平台的稳定和可靠，一个过度负责的系统，其稳定性和可靠性是值得怀疑的。所以在平台的设计过程中，应当尽量简单实用，避免过度设计。2, 平台的设计必须保证其灵活性和适应性：可变性是现代软

29、件系统的特点之一，是指其对外界环境的变化的适应能力。信息交换平台也必须具有相当的灵活性，以便适应外界环境的不断变化，而平台本身也需不断修改和改善。同时需要接入多种多样的设备和外部业务系统，将来的各种类型的业务应用都是基于这个平之上的，所以平台的设计必须有足够的灵活性，便于未来接入更多类型的设备和连接更多的外部子系统。必须使平台的各个部分独立性强，容易进行变动，从而可提高平台的性能，不断满足对平台功能变化的要求。3, 平台的设计必须一致和完整：一致性是指平台中的各个部分要具备一致性设计规范应标准；完整性是指平台作为一个统一的整体而存在，系统功能应尽量完整。 4, 平台具有通用性：即平台是城市视频

30、监控综合系统中的通用平台，各个部门和单位的业务应用都是基于这个平台之上，而这些部门和单位对视频的业务需求是千差万别的，同时各个外部业务系统也是分散和多样的。所以平台在设计时，必须保证平台在功能和架构上具有通用性，一方面能满足各个应用单位的基本视频应用，一方面接口的功能和技术规范要统一和通用，使各种外部系统都能方便的接入。5, 技术路线要选用成熟可靠的技术：在平台的技术路线选择上，必须使用既先进又成熟可靠，经过市场检验的技术产品，尽量不要选用过度先进而不成熟的产品作为开发基础。一方面要保证开发技术的先进性，能在一段时间内保持平台的技术先进和可持续开发，不至于因开发技术的落后而导致开发困难和难以招

31、到合适的技术人员；另一方面要保证使用的开发技术必须成熟可靠，必须经过市场的检验，不能采用过度先进而不成熟的产品而导致技术风险的不可控。6, 分层实现：对于逻辑设计中确定的系统应用功能，在实现中由于牵涉不同的技术条件，如各种实现技术特点的要求、各种异构系统接入的要求，需要在为系统设计多个不同的层次，分层处理、分层封装、分层屏蔽、分层实现各个系统应用功能。7, 模块复用：在平台设计过程中，会逐步设计出类似的子系统，需要充分考虑这些模块的可复用性，减轻开发工作量和保证复用部分的可靠和稳定。8, 重复优化：分层实现与模块复用，需要在平台设计过程中不断地调整与优化，以达到相对最优化系统结构。本系统的设计

32、在总体上采用目前国内外最主流的设计方法，即面向对象的设计方法，并借助UML这门语言对系统进行分析建模，依靠Rational Rose提供的一整套工程辅助设计工具进行统一的系统分析及设计。下面按照我们系统设计时的先后顺序，简要阐述各个设计阶段的主要工作内容和我们所采用的方法。1) 系统上下文设计(系统使用模型设计)系统上下文模型用来描述环境中的其他系统，它是一个静态模型。一定程度上它是对系统总体结构的一种描述，不过在这一阶段我们更加关注的是系统与外部环境的交互，此时我们没有太关注细节，而是采用抽象的思维角度进行建模。为此我们借助了UML中的用例模型来表达我们所要的上下文模型。2) 系统体系结构的

33、设计3) 以前一阶段得出的使用模型为基础我们可以开始系统体系结构的设计。系统体系结构的设计关键在于怎样对系统进行系统分解，目前主流而有效的做法是对系统进行分层，从下到上一般可分为三大层次，分别为数据采集层，数据处理层(业务层)和用户接口层。我们进行系统分解的严则是“系统结构尽量简单，层次间独立性强，结构层次模型不超过七个基本实体“。4) 系统主要对象设计5) 当我们对系统有了较深的理解后就可以开始进行对象设计了，对象设计的主要任务是对象识别，即识别出对象类，这个过程是个不断细化组合的迭代过程。这方面的设计我们综合了多方面的城管业务知识，先使用非形式化的方法识别出对象类，再采用应用域知识和脚本分

34、析等形式化方法来细化和扩展对象类。6) 设计模型7) 设计模型是对系统中包含地对象或者对象类以及它们之间地不同类型关系地描述，其主要工作是删除所采用地设计模型中与系统需求之间不必要地细节关联，为程序员地具体实现提供充分地细节。UML提供了多种设计模型，包括静态的和动态的设计模型，为了减少使用的设计模型数目，我们要求工程人员、设计人员和程序员之间精密联系。8) 对象接口描述9) 对系统设计中不同组件之间的接口的描述是设计过程的一个重要部分。我们意识到只有接口已经给出清晰定义，系统的各组件才可能开展并行地设计。在接口设计中我们要求设计人员尽量避免涉及接口地具体表示，而是隐藏具体地实现方法并只提供对

35、象操作来访问对象和修改数据。这样地设计具有很好地可维护性。在描述接口细节上我们统一采用UML提供地类图符号来描述。5项目整体实现说明经过一年多的努力，软件系统基本实现了用户的全部需求，各项指标均已达到标书要求，现就本软件系统的总体实现情况阐述如下：5.1系统的可扩展性整个系统应具有高度的灵活性可以适应不同的业务需求及不同系统配置的需要。系统采用先进的开放式体系结构，预留与其它系统的接口，易于扩充和升级。系统接口规范性、可扩充性、快速高效性。软件从分析、设计到编码实现都采用了面向对象的分析与设计(OOAD)技术，这也必将减少将来系统维护和升级的难度。5.2软件的易用性和实用性在本软件的实现过程中

36、，特别注重了软件的易用性和实用性，在试运行阶段，更是结合城管工作人员的要求，进行了大量的调整和适应性修改，增强了系统操作的使用方便，满足了用户的实际应用需要，系统的特点包括：Ø 系统功能做到了模块化，应用程序采用参数驱动设计，通过对参数的设置就可适应不同的情况，不同应用时期的要求。Ø 系统具备多用户和多任务操作能力，并对用户数不加限制。应用软件应支持在线帮助功能，且系统管理员能够修改帮助文本。软件还支持自动升级。Ø 系统的用户界面具有清晰、可操作性强，简洁、直观、有利于简化操作。操作员可只使用键盘受理业务。Ø 应用软件具有安装/卸载文件、系统配置界面等内

37、容，部署便利。Ø 系统具备相应容错手段，允许操作人员在有限范围内的误操作和重要步骤的回退操作。5.3软件系统的可维护性Ø 为保证系统的正常运行和维护，我们实现了多种维护手段：Ø 系统具有灵活的系统参数、业务参数配置能力；Ø 提供的各种文档具有详细的注释，使得最终用户技术人员便于理解、维护；Ø 系统具有完备的日志系统，能记录用户的状态和操作、系统的运行情况、数据的处理等信息。5.4软件系统的稳定性 Ø 软件系统的稳定性是系统全负载工作的基本要求，为此建立实现了系统运行保障机制：Ø 软件新版本的安装和测试一般都能在一周时间内完成

38、。Ø 新业务功能的增加或扩充不会影响原有业务的正常处理。 Ø 系统在99%的时间内都能够正常运作（包括维修时间）。Ø 系统应能够一天24小时连续不断工作。5.5系统安全性Ø 为了确保系统运行的数据完整和安全保密，软件系统构造了综合安全监管模式：Ø 系统具备安全检查功能，保证数据完整性和保密性。Ø 各种使用权限所能调用的应用软件模块可按要求自由组合，由系统管理员统一调度。Ø 只有密码在验证后才能进入系统。Ø 对高度机密数据的储存与备份提供安全保护，以防非法进入或摄取。Ø 当安全系统被破坏时，系统应自动提醒操

39、作员，并检测出反常现象，提供正确操作方法。 Ø 能够人工重新设置或启动系统，而且不会造成数据的丢失或损坏。Ø 系统应能对所有的操作进行追踪调查、记录并进行分类。Ø 全网采用统一的时钟。 Ø 系统能保存各类日志（包括操作日志和故障记录）文件，当系统出现故障后，能保证数据恢复。5.6系统的可移植性本系统开发的基于浏览器/服务器模式的业务应用和基于WebGIS 的指挥系统能够被部署到多种操作系统和Web服务器系统环境中。软件系统也能够移植到多种数据库系统平台。使得系统具备了一定的可移植性和适应性。5.8系统的文档说明在系统的整个生命周期里，严格遵循了软件工程方

40、法和项目管理要求，建立了一整套完整和规范的文档体系，提交了详细的设计文档，对系统的可维护性提供了保障。6 关键子系统的设计与实现6.1 视频应用子系统视频应用子系统是平台主要的应用和操作部分，提供视频的看、查询、控值、录像、截图、上墙、轮询等基本视频应用，预案应用管理、虚拟巡逻等扩展视频应用以及视频事件处理等业务辅助视频应用。6.1 子系统边界定义1，通过平台内的安全控制服务子系统对视频应用子系统的请求进行权限管理及认证当视频应用子系统的用户操作时，通过平台内部的安全控制服务子系统进行身份认证和权限控制。2，通过平台内的资源管理子系统向视频应用子系统提供资源数据接口视频应用子系统通过访问平台内

41、的资源管理子系统获得各业务应用所需要的资源数据。3，平台内的系统监控服务对其进行状态采集监控系统监控服务会定期要求视频应用子系统提供其当前实时运行状态，并实时监控本子系统的设备状态。4，向数字矩阵子系统传送解码命令当需要进行数字视频上大屏墙时，向数字矩阵子系统传送解码命令。5，通过视频转发子系统获取视频流信息当需要获取视频流时，向视频转发子系统发送转发命令，视频转发子系统返回相应的视频流信息。6，通过视频检索向视频存储与检索子系统检索历史视频和获取历史视频流检索历史视频资料，当需要获取历史视频流时，向视频存储与检索子系统发送请求，以获取其所需历史视频流。8，向视频控制子系统发送视频控制命令实现

42、视频控制视频应用子系统向视频控制子系统传送视频控制命令，以实现视频流控制业务功能。6.2 子系统功能说明1，基本视频应用包括实时视频的预览及预览布局, 云台的控制, 历史视频检索、回放及其控制，实时视频的本地录像及录像管理、本地录像文件的回放及其控制，音频的管理；视频的远程推送；图像的质量管理等（1）浏览实时视频：查看所登录的区域内的摄像机的实时视频，并可根据操作员的需要对浏览的布局进行设置，以各种分屏形式（2*2、3*3、4*4等，可自定义）查看实时视频。每一路视频都可以进行播放控制，包括播放、暂停、亮度、对比度等控制，可以对视频画面进行字幕叠加（2）视频图像抓拍：可以截取视频中的任意帧图像

43、，使用不同图片格式保存帧图像（3）推送视频：系统提供远程工作站选择列表，用户可以将确定需要查看实时视频的摄像机或者是已查询出的视频段，拖放到列表中的确定工作站，系统在检查用户权限后可以在远程工作站中播放该视频。达到简单、快捷、保密的获得特定摄像机的视频（4）视频存储备份：将摄像机的一些重要视频存储在单独的存储服务器中，保证该视频文件能被可靠取证；基于事件对视频进行录像，并将该类视频文件存储到DVR之外的位置，方便检索和查看，也保证了视频文件的可靠性(a) 工作站单机录像：可通过工作站硬盘来进行录像，有多种录像存储格式，可对录像进行加密和数字版权控制(b) DVR本地录像：可以检索、截取DVR录

44、像，可将DVR的录像上传到中心存储进行归档，可以将录像与相关事件记录进行关联，如将录像与报警事件进行关联，可通过报警事件对录像进行检索(c) 中心备份录像：支持定时录像，手动录像，报警事件触发录像，将报警事件和录像进行关联（5）录像检索与回放：按照所需条件直接查看摄像机的历史视频信息；对下载的视频录像进行回访操作(a) 检索录像：可以通过录像时间、录像时填写的关联事件描述进行录像检索；可以根据摄像机所在地点、摄像机监视范围进行录像检索；如果是根据110警情信息而进行的录像，可以110警情单号进行录像检索(b) 查看录像：实现录像回放控制，包括播放/暂停、停止、快进及快退、慢放、多路切换等；可以

45、进行“多画面浏览”、“视频截图”（6）视频上墙：提供电视墙显示区域定义图形界面，响应用户对电视墙显示分区的定义；定义数字视频及操作界面显示格式；实现将数字视频、操作界面向电视墙的传输；支持多各显示方式、显示步骤的预定义与自动执行（7）云台控制：用户在查看系统播放的实时视频时，系统提供PTZ控制工具栏，实现对云台左右上下镜头拉远近、预置位调用的控制；用户也可以通过点击正在播放的视频窗口的上下左右不同位置、滚动鼠标的操作实现PTZ控制2，扩展视频应用（1） 快速布控：在日常巡逻时，操作员依据设定的摄像头组，预案轮巡摄像头视频；当案件发生时，操作员在地图上圈定一个区域，圈定的摄像头会同时自动指向某一

46、地点，同时监控中心的客户端和电视墙以分屏方式显示这些摄像头，采集的有：(a) 基于摄像机的预定义方式：在突发事件或重大情况发生时，可快速查看周边摄像机视频，通过启动设置好的预案来实现（2） 预案管理：(a) 预案视频：视频显示预案指的是预先在系统中定义，有特定的使用和启动条件的一系列有特定顺序的系统操作。当启动条件出现时，系统自动或与用户交互执行已定义的一系列系统操作。预案可以嵌套子预案，操作可以嵌套子操作。(b) 自动预案启动：在特定系统事件发生时（如预定时间到、特定报警事件发生），系统提示用户有预案需要启动；(c) 手动启动预案：用户在其他操作中，可以随时通过系统提供的菜单或快捷键调出预案

47、查询（为了加快操作速度，系统默认应该查询出与当前操作相关的可用预案）界面及启动界面，用户可以选择合适的预案直接启动以简化用户的操作，提高操作效率减少操作失误。(d) 预案的自动执行：预案启动后，用户可以信任系统让系统按预定义的操作自动执行，如果执行过程中出现异常情况系统将提示用户处理；(e) 预案的辅助执行：预案启动后，系统将预案中定义的可用操作提示给用户，用户确认后再由系统执行。(f) 系统执行预案：系统根据预案中定义的操作的条件和参数，按预定的时序和逻辑顺序将操作参数发送给相关执行模块执行，系统将执行结果及时反馈到用户界面中（3） 虚拟巡逻：只要包括警保卫路线的设定。用户设置好需要巡逻的录

48、像图，将其相关的摄像机按照指定方式逐个浏览实时视频，实现虚拟的警报卫巡逻（4） 巡航：用户选定需要执行巡航的摄像机（可以同时控制多台摄像机进行巡航），系统按设定的巡航方式控制摄像机云台转动。巡航可以通过两种方式，一种是预置位连续切换的方式，一种是云台连续转动的方式。巡航过程可以暂停和恢复，并支持PTZ控制（5） 轮巡：用户选定需要执行轮巡的多个摄像机（或摄像机组）后，系统按设定的时间间隔并摄像机视频切换显示到屏幕上，可多画面同时显示；为了操作的方便，系统支持用户预先定义摄像机组3，业务辅助视频应用（1） 视频事件处理：系统将所有与视频相关的治安案情、110警情、市政抢险事件、城管执法事件等，统

49、一归并成视频事件，提供统一的事件处理引擎，管理和跟踪事件的产生、流转共享、各环节处置、状态更新、事件关闭的全过程(a) 案情信息：案情基本信息（如案情发生地、发生时间、说明等）录入，查看，修改，特征图片、特征视频上传；关联案件、关联摄像头录入(b) 事件处理：主要是指案件研判，显示同案件相关的线索，包括图片，视频，文字等；同时列出所以同该案件相关的摄像机，可以浏览摄像机的实时视频和录像视频，根据实时视频和录像视频进行案件线索收集。可以产生研判报告和布控方案(C) 重大案情跟进：可以同步查看用户权限范围内重大案情视频，包括推送案情至上级和查看其他区域推送的案情视频。可以进行PTZ控制和重大案情录

50、像(d) 案情状态跟踪：汇总下属单位上报的案情信息表，并可上报市级，也可传递给各区，实现对案情录像资料的共享4，版本维护主要是指版本自动更新，包括以下三个功能：（1） 新版本文件的下载和替换现有文件，以实现版本的自动升级（2） 新版的初始化设置：下载后，运行版本的初始化，如视频控件的注册以及子系统配置的更新等（3） 子系统版本号的获取6.3 基本设计概念和处理流程视频应用子系统主要负责基本视频应用、平台的协同监控及视频服务提供的所有业务逻辑，并为本项目各应用前端、建各业务管理系统提供视频服务接口、业务连动接口。主要分为提供基本视频应用接口和提供视频服务业务两大块。对于基本视频应用，通过封装底层

51、视频控件，实现所有视频操作流程，包括浏览实时视频、视频存储备份、录像文件检索、视频上墙、云台控制等。1，浏览实时视频用户发出浏览实时视频请求时，首先向安全控制服务子系统验证用户是否具备权限，然后向资源管理子系统获取相关摄像机资源信息，验证设备状态是否正常，最后传送转发命令至转发服务子系统，实现实时视频显示，如Error! Reference source not found.所示。 浏览实时视频流程图2，视频检索与回放用户发出视频检索请求时，首先向安全控制服务子系统验证用户是否具备权限，然后向资源管理子系统获取相关摄像机资源信息，用户输入检索条件，向视频存储与检索子系统传送检索命令，返回对应历

52、史视频流，也可对历史视频流进行回放操作，如Error! Reference source not found.所示： 视频检索与回放流程图3，视频存储备份用户发出视频存储请求时，首先向安全控制服务子系统验证用户是否具备权限，然后向资源管理子系统获取相关摄像机资源信息，选择存储方式，存储到本地则发送命令至视频转发服务子系统并等待返回视频流，保存至本地目录。存储到存储服务器，则发送命令至视频存储与检索子系统，将视频存储至存贮服务器，最后写入日志记录该操作，如Error! Reference source not found.所示： 视频存储备份流程图对于提供视频服务业务，主要包括预案管理中的预案启

53、动，多个摄像机分屏轮巡，视频事件处理智能分析及报警等业务功能4，预案视频管理：视频显示预案指的是预先在系统中定义，有特定的使用和启动条件的一系列有特定顺序的系统操作。当启动条件出现时，系统自动或与用户交互执行已定义的一系列系统操作（1）创建预案：如Error! Reference source not found.所示 创建预案流程图（2）预案启动：分为两种方式：自动预案启动：在特定系统事件发生时（如预定时间到、特定报警事件发生），系统提示用户有预案需要启动. 手动预案启动: 用户在其他操作中，可以随时通过系统提供的菜单或快捷键调出预案查询界面及启动界面, 用户可以选择合适的预案直接启动,如E

54、rror! Reference source not found.所示：预案启动流程图5，视频事件处理：案件登记：首先向安全控制服务子系统验证用户是否具备权限，然后录入案情基本信息（如案情发生地、发生时间、说明等），接着上传特征图片、特征视频传；关联案件、关联摄像头录入，最后提交服务器保存。案件登记流程图6，报警处理：系统对接入的设备以及系统本身和用户自定义产生的报警和警告提供信息中心，并支持对报警做一定的业务处理。当收到报警信息时，首先获取报警信息，填写处理报警意见，然后将处警请求提交至服务器并等待结果返回，最后写入日志记录该操作，如Error! Reference source not f

55、ound.所示： 报警处理流程图7，平台协同监控: 即实时通讯模块。（1）用户点对点即时通讯：客户端向服务器发出通讯请求，建立Socket连接，然后发送信息，服务器接收到消息之后发送至目标用户，目标用户接收到信息后即可查看信息内容，实现即时通讯，如Error! Reference source not found.所示用户点对点即时通讯流程图（2） 文件传送：客户端向服务器发出传送文件请求，建立Socket连接，然后发送信息，服务器接收到消息之后发送至目标用户，目标用户可以选择是否接受文件，接收则开始文件传输，将文件保存至本地，拒绝则返回消息通知发送方，如Error! Reference so

56、urce not found.所示： 文件传送流程图6.4 子系统特征及性能说明1，丰富的视频应用功能 视频应用子系统为整个平台提供丰富的视频应用功能，各级用户可以在自己的权限范围内，选择确定视频资源，系统进行播放并响应用户的播放控制操作，包括实时视频的预览及预览布局, 云台的控制, 历史视频检索、回放及其控制，实时视频的本地录像及录像管理、本地录像文件的回放及其控制，音频的管理；视频的远程推送；图像的质量管理等。为报警处理，预案联动显示以及视频监控过程中提供丰富的视频操作应用功能2，通用的事件视频处理子系统对接入的设备以及系统本身和用户自定义产生的报警和警告能够做一定的业务处理，并且将所有与

57、视频相关的治安案情、110警情、市政抢险事件、城管执法事件等，统一归并成视频事件，提供统一的事件处理引擎，管理和跟踪事件的产生、流转共享、各环节处置、状态更新、事件关闭的全过程，实现了事件视频处理的通用性。3，平台协同监控 平台协同监控为系统内用户提供及时快捷的通讯交流方式。平台内用户可共享视频、图片，发布案件信息或公告，在会议模式交流案情，提高平台用户之间的协同监控。4，视频应用的业务化子系统通过处理与视频专网内、公安网内、电子政务外网内多种业务系统的业务联动，并通过协议接口、视频组件、浏览器插件等方式为各个业务系统提供视频联动显示、事件视频录像及录像回传、事件视频检索及调用、智能视频分析应用等功能，以达到视频应用的业务化。6.5 子系统逻辑结构视频应用子系统模块划分及模块间关系如Error! Reference source not found.所示视频应用子系统模块关系图子系统内模块的定义如下所示编号模块模块描述1基本视频应用模块负责实时视频的预览及预览布局, 云台的控制, 历史视频检索、回放及其控制，实时视频的本地录像及录像管理、本地录像文件的回放及其控制，音频的管理；视频的远程推送；图像的质量管理等，封装成视频OCX控件，为其他子模块提供业务接口2预案管理模块负责对预案的创建、修