通用3G视频监控应用解决方案(DOC)_图文

1、通用 3G 监控方案随着计算机、编解码、网络传输技术的发展。 视频监控在经历了三个阶段的飞跃后,目前 正朝着数字化、智能化、 IP 化、网络化发展。同时视频监控同其他技术相结合,产生了许 多新的应用, 在各行各业起着举足轻重的作用。 近年来, 中国视频监控市场受到了诸如 2008年北京奥运会、政府“平安城市”工程以及电信运营商所主导的 3G 视频监控项目等一系列 市场需求的刺激,整体市场规模快速增长。特别是在银行、电信、电力、水利、城建等国家 重要部门,网络化的联网监控需求越来越大。海康威视 3G 监控系统可以为用户提供全范围 多角度的完美商务视频解决方案。传统的视频监控系统受技术发展的局限,

2、 只能进行现场监视, 简单的报警信息传输, 不能 远距离传输视频信号, 对于前端具体状况的了解、 事件的确认是非常困难的, 无形中降低了 系统的稳定性和安全性, 而对于城建、银行、 电信、 电力这样具有大量无人值守点的行业以 及移动车辆、船只、不能布线现场来说,无线化、远程、实时的监控是行业监控安全运作必 备的前提条件。如何将远程的监视、遥控、防盗、消防和报警联网系统、监控无线化有机的结合起来,做 到既可以基于无线、 有线网络进行远程的监视、 遥控和图像的传输, 又具备通常联网报警网 络的功能, 并且投入费用合理, 能够更加有效地确保系统运行稳定, 将安全防范技术提高到 一个新的水平。网络化、

3、无线化、远程监控是当前监控行业发展的主要方向。针对行业性应用的特点,海康威视 3G 监控系统提供了高效可行的网络视频服务器系统解 决方案,充分采用最新的计算机、通讯、 视频处理等方面的技术, 通过宽带网络或无线网络 实现联网远程情况处理及远程图像监控。 简单的说, 海康威视 3G 监控系统是一种直观方便、 内容详实的信息记录方式, 并可以为监控操作人员提供实时监控手段。 现在视频监控已经成 为公共安全、企业安全、国土安全,甚至包括社区、家庭安全等领域的必要手段。以公共安全视频监控为例,海康威视 3G 监控系统将改变传统的公共安全视频监控网络无 法满足警方对社会治安“全面控制、重点防控、快速反应

4、、精确打击”的管理目标的现状, 充分利用并整合社会科技联防资源, 这也是城市报警与监控系统建设的发展方向。 随着网络 通信技术、图像压缩处理技术以及传输技术的快速发展,尤其是 3G 时代的到来, 3G 移动视 频监控系统将会在应急指挥、公交监控、家庭监控、公共多媒体服务等领域得到广泛应用。 传统的公共安全视频监控网络建设主要采用光纤连接, 要增加新的摄像头, 就得重新铺设电 缆, 技术复杂, 而且投资费用巨大。 3G 治安视频监控系统是基于 3G 无线网络, 传输距离远, 抗干扰能力强, 有手机信号的地方就可以进行视频传输, 安装灵活, 避免了铺设电缆的麻烦。 并且, 3G 治安视频监控摄像头

5、不仅可安装在社区、事故高发路段、重点场所周边等地方, 也可以安装在巡逻车顶部,实时进行移动监控视频采集。第一章 基于手机监控的双编码解决方案1. 概述随着 3G 商用,移动网络的带宽提升,高质量的移动视频监控会有越来越广阔的 空间。目前,移动视频监控的解决方案,按设备输出的码流分类,可以分为双编码 方案和转码方案。双编码方案是指单台设备能同时提供两套码流。 主码流采用 CIF 或者 4CIF 分辨 率、码流大、全帧率,可用于设备本地录像、 PC 机的实时流监控、平台录像等;子 码流采用 QCIF 分辨率、小码流、低帧率,采用 3GPP 封装,主要用于手机客户端的 实时流监控。转码方案是指设备只

6、提供一种编码。通过附加的硬件或者软件转码服务器,把 高分辨率、全帧率的码流转成 QCIF5fps的码流,且进行 3GPP 格式封装,才能用于 手机客户端的监控。相对于双编码方案,该方案中必须添加转码服务器。2. 方案图示2.1. 双编码方案 直连模式 图 1 直连模式海康 DVR 、 DVS 、 IPC 均支持双编码技术。主码流采用 H.264编码,图像质量为 4CIF25fps等, PC 客户端可直接访问编码设备获取码流解码显示;子码流也采用 H.264编码,但图像质量为 QCIF5fps,采用 3GPP 封装格式,任何可播放 3GPP 格式 的播放器均可直接播放,手机客户端的开发得到极大简

7、化。该方式简洁明了, 无需添加额外设备, 手机可直接访问编码设备。 适合并发访问数量不 大的企业级应用。 转发模式 图 2 转发模式为了便于运营商的管理, PC 客户端和手机客户端要访问监控资源均需通过转发 服务器。如直连模式中的码流类型, PC 客户端继续获取主码流进行解码显示,手机 客户端获取子码流进行解码显示。 (码流特征如图 2所示 该转发服务器只作复制分 发的工作,效率高、速度快。2.2. 转码模式 图 3 转码模式其它同类产品(DVR 、 DVS 、 IPC 仅提供一种编码封装格式,手机客户端无法直 接播放,因此需要借助运营商的转码服务器进行转码,再由转发服务器将转码后数 据包发送

8、给手机客户端进行播放。 转码工作相当于将 4CIF25fps的码流先解码, 再 QCIF5fps、 3GPP 封装格式的码流。转码服务器既然需要完成解码、编码功能,当并发访问数量加剧时,就将成为 系统的瓶颈和故障点!2.3. 比较 图 4 方案对比 3. 综述从上面的比较可以看出,双编码的方案比较灵活,不依赖于平台。在接入平台 时,能有效的降低成本,提高平台的稳定性。转码方案必须要平台支撑,大投入, 成本高。考虑到有些情况下,给现网的设备升级有困难。我们可以使用双编码和转码相 结合的方案:新投入的设备和能升级的设备使用双编码的程序,不能升级的旧设备 维持不变, 当手机客户端请求实时流的时候,

9、由转发服务器向转码服务器请求视频。 这样,既有效的降低成本,提高效率,又能保证所有设备接入平台。另外,对有直连要求,或者设备本身 就是通过无线网络接入的,双编码方案是 不二之选。第二章 基于车载的 3G 应用解决方案1.1 系统概述客运车辆视频监控及 GPS 车载定位系统采用先进的数字视音频编解码技术、 无线视频网 络传输技术、 GPS 卫星定位技术,在车辆上安装车载终端,使用大容量硬盘对车辆内外的视 音频信息进行实时记录保存以备日后查证使用; 本系统结合无线网络传输技术, 将车辆现场 图像及所在位置传送到指挥中心, 给领导远程指挥调度提供第一手资料; 此外系统还可以实 现 GPS 定位信息无

10、线网传功能;为车辆调度管理提供便利。1.2 系统组成说明1.2.1 车载视音频监控子系统系统在车辆进出口及重要位置安装视频摄像机,获取车内外的视频信号,并传输 给车载终端主机;车载视频监控终端负责采集视音频数据、数字化压缩处理,并进行 数据实时保存在车载终端的硬盘内。1.2.2 信息交互子系统车载终端主机可通过 3G 无线网络(中国电信 EVDO 与中心平台进行交:上传车内 外视频图像信息及报警信号; GPS 卫星定位数据以及语音信息等交互功能。1.2.3 GPS 卫星定位子系统车载终端主机可采集 GPS 卫星定位信息,并通过 3G 无线网络(中国电信 EVDO 上 传至与中心平台;中心平台大

11、屏幕显示车辆所在位置、速度、方向角等信息;并可实 现车载电话功能。1.2.4 中心管理平台通过 3G 无线网络(中国电信 EVDO 对车载终端主机进行集中管理;中心管理平台 具备车辆调度、车辆报警处理、远程指挥等功能。1.3 车载终端主机说明车载终端主机作为本系统的核心设备,采用杭州海康威视数字技术有限公司的 DS-8000HM 系列车载多媒体终端主机, 产品集成了数字视音频编码模块、 视音频存储模 块、报警信息处理模块、 GPS 定位模块、行车记录模块,并提供了多种扩展接口,可实 现高清晰视音频录像、报警信息上传、 GPS 卫星定位等功能。车载终端主机可连接 3G 网络模块(EVDO 模块

12、,实现数据与中心的高速交互功能。2.1 总体设计系统在客运车辆上安装车载终端主机、 车载摄像机、 无线网传模块等, 对车内外情况进 行实时监控;监控指挥中心对前端获取的实时数据进行分析。 摄像机 卫星定位信息 系统拓扑结构图2.2 前端设计2.2.1 前端摄像机系统前端在汽车车前、 车后以及上客门各布置一个高清晰彩转黑红外半球摄像机。 车前 的摄像机主要从车辆正前方观察车内人员活动的情况;车后摄像机从后向前捕捉视频信号, 上客门摄像机主要用于记录上车乘客的面部特征,三个摄像机在车内控制面应达到 95%以 上。前端摄像机采用 2.45mm 广角镜头 CCD 摄像机,摄像机分辨率在 480线以上,

13、照度0.05Lux F1.2;摄像机通过车载终端主机机取电。 公交电子监控系统效果截图 左图为车前 右图为车后2.2.2 前端拾音器系统前端布置用于声音采集的设备拾音器, 用于公交车内声音的进行实时采集, 记录司 乘人员与乘客的对话。2.2.3 GPS 定位模块车载监控主机可将接收到的全球卫星定位系统 GPS (Global Position System的定位 信息通过无线网络传输系统定时发送至公交调度管理中心, 车辆调度管理人员在监控中心可 获取公交车辆的行驶轨迹、速度和方向等信息,并做出调度决策。2.2.4 数字视音频编码前端采集到的模拟视音频信号接入车载终端主机进行数字化压缩处理。 首

14、先将模拟视音 频进行数字编码,再进行压缩处理,处理后的数据根据需求进行存储和无线网络上传。2.2.5 视音频数据存储设计车载终端主机录像采用循环记录模式(循环记录指当程序检测到主机中所有的硬盘空 间录满时,无须更换硬盘,自动覆盖原录像资料的纪录方式 ,因此录像保存的时间长短与 硬盘容量有正比例关系,根据客户要求录像十五天以上, 4路 4CIF 格式的图像 , 对所需硬 盘容量计算:公交车每天运营 12小时, 4路 4CIF 格式(704×576的图像, H.264压缩方式下,采 用变码流方式, 每路图像设置最大码流为 512kbps , 每天所需存储空间最大为:15天所占用 的硬盘空

15、间为 150GB 。若使用 160GB 的硬盘至少可保存 15天以上的历史录像数据。2.3 无线网络数据传输设计2.3.1 无线网络数据传输设计系统采用运营商的 EVDO 无线网络平台,平台由三部分组成 GPS定位信息客运车辆电子监控无线网络平台拓扑结构图一、车载终端主机车载终端主机,启动后主动与监控中心 VPDN 专网上的转发服务器建立连接,并与转发 服务器保持心跳连接, 确保车载终端主机链路通畅。 在报警按钮启动后, 终端主机向转发服 务器发出报警请求, 并主动上传图像; 监控中心需调用车内数据时, 由转发服务器向车载终 端发出请求,得到请求后立即将视频上传至转发服务器。系统实时上传 GP

16、S 定位信息。 二、转发服务器转发服务器作为监控中心和车载终端交互的平台,主要进行数据图像、报警信号、 GPS 定位信息等数据的转发工作,并进行操作员权限的认证和管理。三、监控中心管理平台监控中心管理服务器可接收转发服务器转发的终端报警信号, 并在屏幕上显示终端自动 上传的图像。系统也可以调用任意一台车辆的视频信号, 只需在 GIS 电子地图平台上点击所需浏览的 车辆图标,即可显示车辆行使图像。 车载终端指挥中心上行数据:注册信息、报警信息、视频信号、下行数据:设备巡检、远程控制信息、心跳包等。监控中心和车载终端数据交换示意图 1 监控中心和车载终端数据交换示意图 22.4 指挥中心远程监控客

17、户端和服务器设计2.4.1 客户端软件主要功能一、视频实时浏览实时浏览车辆上传的视频图像, 视频图像分辨率、 码流、 帧率、图像质量等参数实时可 调,视频上传延迟小于 5秒,支持网络带宽自适应功能。 二、远程抓图功能支持前端抓图按钮,抓取高清晰照片,可实时调整图片分辨率、图像质量。三、车辆定位管理功能支持 GPS 定位信息转发,并在地图上显示车辆位置(时间,地点,经度,纬度,速度 。四、远程报警功能支持三种报警功能、并在平台上实时显示报警信息(1 、手动按钮报警支持报警按钮报警;(2 、越界报警、超速报警、阻塞报警通过 GPS 信息可对车辆行驶状态进行判断, 车辆是否超速、 是否越界、 是否在

18、一地点长 时间停留;(3 、设备出错报警支持设备自检报警上传,如视频信号被非法切断。五、车辆管理功能用户通过相关车辆类型、车队、车牌、联系人等信息进行管理。比如车辆名称、车队名 称、驾驶员姓名、驾驶员电话等,并可以独立的把每辆车按需求进行分组。六、日志记录功能各种操作日志记录,并可通过时间段进行查询。 七、本地录像回放功能前端网传的录像可通过播放软件进行本地播放,支持多路回放功能。2.4.2 监控中心服务器设计指挥中心布置注册服务器、负载均衡服务器、流媒体转发服务器。 (1 、注册服务器注册服务器提供终端上线注册功能,并与终端实时保持心跳连接; (2 、流媒体转发服务器转发服务器提供视音频数据

19、、信令和 GPS 定位信息的转发和负载均衡工作。(3 、负载均衡服务器用于系统资源合理分配,适用于大规模的车载监控应用。 况。第三章 电信平台应用1.1介绍电信 e 监控系统是海康威视秉承持续创新的理念,凭借强大的研发能力,为电信运营商推出的适合公网环境视频监控应用的公网监控平台,该平台面对的是市县一级的终端用户,一方面为大量终端用户提供基本的监控服务,另一方面提供类似传统专网监控中的集中监控管理功能。该系统具有较为完善的功能特点,支持多画面监控、 轮巡、 分组等多种监控模式, 保证监控的有效性;支持本地及集中录像存储;以及支持录像回放、抓图、下载等。因为可以实时观看,进行生 产销售管理、安全

20、防范、 产品展示, 所以这些应用价值决定了它的客户群体,其适合中小企 业、厂矿、私人商铺、连锁企业和社区。1.2特点提供电信监控平台,向个人、家庭、商铺以及小型企业提供监控业务;平台提供前端设备接入授权、业务管理等功能;对用户提供视频浏览、历史视频点播功能;设备实现即插即用,不需要作任何配置;操作简单、易用,降低了对使用者监控知识的要求;用户通过浏览器登陆电信平台即可访问授权监控点;用户可通过手机客户端远程接入,随时随地访问授权监控点; 系统架构2.1拓扑图电信 e 监控系统由前端设备、系统平台、 传输网络、 客户端四部分组成, 其组织结构如 图 1所示: 图 1前端设备:主要由模拟摄像机、

21、DVR 或 DVS ; IP 摄像机组成。系统平台:由 WEB SERVER (网页服务器 、 DB SERVER (数据库服务器 、 ACCESS SERVER (接入服务器 、 STREAM SERVER(流媒体服务器 、手机网关等构成海康威视电信 e 监 控平台。传输网络:利用中国电信为广大终端用户提供的宽带网络,采用 ADSL 拨号或光纤等方 式接入。客户端:为终端用户提供网页客户端、手机客户端、普通客户端; 电信管理员可通过网 页客户端的管理界面对设备进行配置和授权。下面 2.2小节中各部分组成做详细描述:2.2系统组成前端设备 :包括模拟摄像机, IP 摄像机, DVR , DVS

22、 ;通过 ADSL 拨号连入公网,每个 设备具有公网动态 IP ;或者通过企业内网接入公网,每个设备具有内网 IP ;监控平台 ACCESS SERVER:接入服务器;前端设备和用户注册到该服务器上,用户与设备的 交互通过接入服务器中转完成; 支持信令:设备注册、 心跳保活、 用户实时视频浏览、 用户历史视频点播; STREAM SERVER:流媒体服务器;在少数情况下, P2P 实时视频无法实现(P2P 在 symmetrical NAT 下无法使用时,终端用户通过流媒体服务器浏览前端设备实时视 频;根据业务情况可以扩展多台; WEB SERVER:网页服务器,采用 APACHE+MYSQL

23、+PHP架构,提供网页管理服务;管理 员可以添加前端授权设备、终端授权用户;分配设备与流媒体服务器关 联关系;分 配设备与中心存储服务器关联关系;实现静态负载均衡; DB SERVER: 数据库服务器,管理信息、配置信息保存在数据库中;采用 MYSQL ; 可扩充报警接收服务器,以彩信方式上传报警截图给手机用户客户端网页客户端 :终端用户通过浏览器登陆电信服务器进入客户端界面, 自动下载授权设 备列表;对授权设备支持操作:实时视频浏览,历史视频点播和云台控制;通过管理 系统可对同一台数据库服务器上加载的前端设备进行统一的区域划分、 授权、 录像管 理等操作。手机客户端 :通过专用的手机客户端软

24、件, 用户也可用自己的手机实现对家庭、 店铺、 企业等场所的前端监控点远程监控的功能, 与网页客户端一样, 手机客户端同样拥有 视频预览、 云台控制、 预置点调用等功能, 真正地做到了让用户随时随地的接入监控 平台,访问自己设备的功能。2.3关键技术P2P 穿透 NAT 原理下面以图示和文字说明的方式举例说明, 简单地描述电信 e 监控平台所涉及的 P2P 技术 原理: 用户 A 和前端 B ,在接入服务器的辅助下,完成穿越动作,实现数据对发和接收。 原理是:假设 A 和 B 都在内网 ( NAT 的条件下, A 通过接入服务器通知 B 向 A 所 对应的 NAT IP 和端口发送 UDP 报

25、文, B 发送完毕,然后通过接入服务器通知 A ;然后 A 往 B 所对应的 NAT IP 和端口发送 UDP 报文,按照 NAT 穿透的原理,一般情况下, B 就能 收到 A 的数据包,然后生成一个对应的响应包,反馈给用户 A 。用户 A 接收到响应包,就 表明 P2P 建立成功,开始发送媒体数据。功能3.1登陆用户向电信运营商申请电信 e 监控业务, 申请成功后获得访问账户, 获取用户名和密码, 通过在浏览器地址栏中键入要连接的网页客户端地址, 选择普通用户的登陆类型进入登陆界 面,即可访问各自场所内(中小企业、连锁店、商铺、家庭等的监控点,登陆界面如图 2所示: 图 23.2预览 /控制

26、如图 3所示, 用户通过登陆界面验证后进入主界面, 即可看到已经授权给自己的设备图 标,通过点击设备树可进行通道图像预览(目前支持 1、 4、 6画面分割 ,同时主界面上也 提供了云台控制和图像参数设置, 让用户能够便捷地进行前端设备的控制和显示图像参数设 置。图 33.3计划录像通过配置前端网络硬盘录像机的录像方式、 录像时间、 录像参数, 实现对每个连锁店视 频监控图像进行录像保存的功能, 用户可通过 Web 访问方式登录到系统客户端上以普通用户 身份进行此项设置,按照自己的需要来完成录像计划的设置并可进行随时地调整。存储配置:以我们推荐的海康威视网络硬盘录像机 DS-7204H-S 为例

27、, 每个通道采用 CIF 分辨率 512kbps 的码率进行录像,保持录像 15天,大约需要 320GB 的硬盘容量(512kbps 码率每通道每小时产生录像文件 225MB, 225MB*4个通道 *24小时 *15天 /1024 316GB 故每台网络硬盘录像机配置一块 350GB 的 SATA 硬盘即可满足 15天的录像保存。3.4回放 /下载用户通过简单的操作即可通过通道和时间段来查询所需的录像文件, 选中要播放的文件 后会自动弹出播放窗口,使用起来简单方便。同时对于用户认为重要的视频文件, 可按时间段进行批量下载。 回放及下载文件界面如 图 4所示: 图 43.53G 手机接入随着

28、3G 网络的普及,使用 3G 标准的手机用户越来越多, 3G 网络充足的带宽也为手机 监控的实现提供了良好的环境, 传统视频监控系统看似遥不可及的远程手机视频监控成为了 今天普通手机用户能够立刻实现的功能。考虑到大多数用户由于业务繁忙没有足够的时间长时间处于在电脑前上网的状态, 系统 增添了 3G 手机接入的功能,使用户通过自己的手机安装手机客户端即可可以随时随地的查 看场所内的情况, 大大提高了使用者对监控系统使用的灵活性。 以下是系统手机监控界面 (所 用手机为诺基亚 N95 : 主界面 系统配置界面 设备列表 实时浏览3.6配置 /管理远程配置通过系统平台客户端的远程配置界面, 管理员可

29、对所管理子域内的前端设备进行参数设 置,比如:网络硬盘录像机的图像参数、录像参数、显示设置、网络参数等。通过实时预览 和远程配置功能管理员可对前端设备的运行情况和图像及录像质量有所了解并进行及时调整,保证连锁店店主等终端用户在使用系统访问时能够体验到最好的图像质量和录像效果, 为其在日常店内监控和出现异常事件时有良好的视频资料保障系统管理电信连锁在线系统平台的管理系统提供了域管理、 账户管理、 设备管理和用户管理四项 管理功能, 系统采用分级管理的方式, 对所监控部署区域进行分区域管理。 在根域下面可以 划分若干个子域, 每个子域又可以再建立其下级子域。 每个子域都可以配置相应子域管理员。 域管理域管理主要功能是对当前区域添加子域、 删除子域、 修改区域名和管理员信息。 其操作 界面如图 5所示: 图 5账户管理帐户管理主要功能是对当前区域添加和删除帐户,以及对每个帐户进行基本信息修改、 设备管理、用户管理。其操作界面如图 6所示:图 6设备管理设备管理主要功能是为该帐号添加、删除设备,以及修改设备信息。可配置哪些设备由哪些用户来访问。其操作界面如图 7所示: 图 7用户管理用户管理主要功能是为该帐号添加和删除用户, 以及修改用户信息。 其操作界面如图 8所示: 图 8系统管理逻辑图如图 9所示: 系统中会产生以下四种角色:系统管理员、子域管理员、账户、用户。系统管理