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    2、實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)

    實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)通常由安裝在小范圍內(nèi)的多個(gè)攝像機(jī)或攝像頭、控制設(shè)備和采集設(shè)備組成，早期的監(jiān)控系統(tǒng)直接將攝像機(jī)采集的模擬信號(hào)錄制在存儲(chǔ)介質(zhì)（如錄像帶）上，當(dāng)存儲(chǔ)介質(zhì)錄滿以后更換新的介質(zhì)。這種監(jiān)控系統(tǒng)存在很多的弊端和局限性：

    計(jì)算機(jī)的普及應(yīng)用以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展催生了第二代基于PC機(jī)的視頻處理系統(tǒng)數(shù)字－硬盤(pán)錄像系統(tǒng)（Digital Video Recorder, 簡(jiǎn)稱DVR）的出現(xiàn)。這種監(jiān)控系統(tǒng)是目前常用的監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用Motion JPEG、H.263、MPEG等多媒體數(shù)字壓縮技術(shù)，將視頻圖像完全數(shù)字化，存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的硬盤(pán)、光盤(pán)等數(shù)字化存儲(chǔ)媒介上，可連續(xù)存儲(chǔ)一個(gè)月或更長(zhǎng)的時(shí)間，從而避免了經(jīng)常更換磁帶的麻煩。

    DVR系統(tǒng)（數(shù)字―硬盤(pán)錄像系統(tǒng)）能夠滿足大多數(shù)用戶通常需要，可是在信息技術(shù)飛速發(fā)展的今天，用戶的需求不斷提高，很多情況下都要對(duì)數(shù)千公里以外的地方或條件惡劣的環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，由于Internet網(wǎng)絡(luò)資源的限制以及系統(tǒng)安裝成本的原因，需要采用一種新的方法來(lái)滿足用戶的需求。
  
    3、Windows Meida 9 系列及其關(guān)鍵技術(shù)

    Windows Meida 9 系列是一套可開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)多媒體處理工具，采用基于Windows Media 9 系列的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用特定的編碼、發(fā)布、緩沖技術(shù)解決了Internet 網(wǎng)絡(luò)帶寬不足的問(wèn)題。

    Windows Media 9系列由Windows Media Encoder、Windows Media Player、Windows Media Services 三部分組成。為了在窄帶互聯(lián)網(wǎng)中將遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備獲得的信息傳輸?shù)奖镜兀赪indows Media 9 系列的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)采用了流媒體技術(shù)，該技術(shù)是一種解決多媒體播放時(shí)網(wǎng)絡(luò)帶寬問(wèn)題的“軟技術(shù)”，已經(jīng)在互聯(lián)網(wǎng)上成為一種傳播信息的方式。

    遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)需要將遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備捕獲的音視頻信號(hào)實(shí)時(shí)的、連續(xù)的傳輸?shù)奖镜兀瑸榱藵M足實(shí)時(shí)性，在采集編碼服務(wù)器和視頻發(fā)布服務(wù)器上，分別設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了視頻采集編碼軟件和視頻發(fā)布軟件，利用流媒體技術(shù)邊下載邊播放的特點(diǎn)，在幾十秒甚至十幾秒的時(shí)間內(nèi)將遠(yuǎn)程發(fā)布點(diǎn)的信息接收到本地網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)窄帶網(wǎng)絡(luò)中傳輸實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控信息的目的。

    由于Internet并不是為傳輸多媒體內(nèi)容而設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)，所以在網(wǎng)絡(luò)傳輸多媒體過(guò)程中存在許多問(wèn)題：多媒體數(shù)據(jù)傳輸需要占用更多的網(wǎng)絡(luò)帶寬；多媒體應(yīng)用需要實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)傳輸；多媒體數(shù)據(jù)流突發(fā)性很強(qiáng)，僅僅是單純的增加帶寬，往往不能夠解決數(shù)據(jù)流的突發(fā)問(wèn)題。

    為解決以上問(wèn)題，在傳輸過(guò)程中，Windows Media 9 系列采用了RSVP（資源預(yù)留協(xié)議）、RTP（實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議）、RTCP（l實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議）、RTSP（實(shí)時(shí)流協(xié)議）等協(xié)議。

    在流媒體技術(shù)和以上各種協(xié)議的支持下，Windows Media 9 系列基本解決了在窄帶網(wǎng)絡(luò)上傳輸多媒體信息的問(wèn)題，基于Windows Media 9 系列的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)能夠穩(wěn)定連續(xù)的工作，滿足用戶需求，具有好的穩(wěn)定性和可靠性。

    4、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

    采用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的環(huán)境通常為在數(shù)百公里以外的特定位置安裝監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，在本地隨時(shí)看到實(shí)時(shí)情況，并且有多個(gè)監(jiān)控終端，采用了Windows Media 9 系列設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)最大的區(qū)別就在于視頻傳輸過(guò)程中經(jīng)過(guò)了Internet網(wǎng)絡(luò)，因此要解決在低帶寬情況下傳送實(shí)時(shí)信息的問(wèn)題，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下圖4－1所示：

    采用Windows Media 9系列設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要由以下幾個(gè)部分組成：視頻采集、源端視頻發(fā)布、接收端視頻發(fā)布、本地監(jiān)控終端。

    4.1視頻采集

    視頻采集主要功能為：將攝像機(jī)拍攝到的信息捕獲到本地服務(wù)器上，并形成適合在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)拿襟w格式。

    監(jiān)控設(shè)備通常采用不同類(lèi)型的攝像機(jī)（如固定攝像機(jī)、云臺(tái)攝像機(jī)、智能球形攝像機(jī)等），為了監(jiān)控更大的范圍，采用高清晰度、低照度攝像機(jī)，大倍數(shù)長(zhǎng)焦距鏡頭，高速全向云臺(tái)，攝像機(jī)不低于450線，黑白照度小于0.01 Lux，鏡頭焦距大于200mm，三可變自動(dòng)變焦，云臺(tái)水平角度大于300度，垂直大于150度。該攝像機(jī)可以清楚的監(jiān)視到兩公里以外的地方。

    監(jiān)控設(shè)備的安裝：將云臺(tái)攝像機(jī)安裝在高為十層的主樓頂上，將攝像機(jī)的數(shù)據(jù)線和云臺(tái)控制線連接在視頻編碼器上，經(jīng)過(guò)編碼的數(shù)據(jù)信息進(jìn)入光端機(jī)，光端機(jī)通過(guò)光纜將數(shù)據(jù)信息發(fā)送到控制中心，控制中心通過(guò)光端機(jī)將數(shù)字信號(hào)接收下來(lái)，并傳輸給視頻解碼器，視頻解碼器將數(shù)字信息解碼傳輸?shù)娇刂平K端，同時(shí)，通過(guò)控制終端授權(quán)后，局域網(wǎng)內(nèi)用戶可以看到監(jiān)控信息。連接結(jié)構(gòu)如下圖4－2所示：

    視頻編碼器采用Mpeg4的視頻編碼格式，可以清晰的顯示監(jiān)控信息，在局域網(wǎng)10－100M帶寬的條件下，局域網(wǎng)內(nèi)的授權(quán)用戶均可以清晰流暢的看到監(jiān)控信息。

    要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控信息遠(yuǎn)端傳輸，視頻數(shù)據(jù)流必須通過(guò)窄帶的Internet網(wǎng)絡(luò)，Mpeg4格式的視頻數(shù)據(jù)不能滿足在窄帶網(wǎng)絡(luò)上的傳輸，因此，采用目前流行的流媒體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的，技術(shù)實(shí)現(xiàn)如下：

    在圖4－2環(huán)境中加裝一臺(tái)雙CPU、具有四路軟編碼能力的視頻編碼服務(wù)器，該服務(wù)器安裝一塊PV-153型4端口的音視頻采集卡，使用三通頭在圖中視頻解碼器和控制設(shè)備之間將視頻信號(hào)旁路出來(lái)，通過(guò)50Ω的BNC線連接在視頻編碼器的采集卡上，在視頻編碼服務(wù)器上安裝基于Windows Media Encoder9內(nèi)核開(kāi)發(fā)的視頻采集編碼軟件，該軟件的主要功能為將Mpeg4格式的視頻信息采集下來(lái)，進(jìn)行重新編碼，形成在窄帶上能夠傳輸?shù)囊曨l流進(jìn)行發(fā)布。

    視頻采集編碼軟件分為采集、配置和輸出三部分：

    采集部分主要功能為識(shí)別視頻采集卡，將視頻信號(hào)捕獲到系統(tǒng)中。并根據(jù)視頻源配置腳本，添加字幕信息，說(shuō)明視頻信息來(lái)源。

    配置部分的主要功能為為適應(yīng)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)等環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的配置。在28種配置方式中選擇智能流方式，采用Windows Media Video V9格式編碼，圖像的顯示設(shè)置為“320×240”。根據(jù)Internet帶寬窄、不穩(wěn)定的特定進(jìn)行緩沖設(shè)置，將公共流的可變壓縮緩沖區(qū)大小設(shè)置為5秒，設(shè)置單個(gè)視頻流的幀速率為15fps，關(guān)鍵幀間隔為8秒，圖像質(zhì)量要在傳輸速度和傳輸質(zhì)量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)中進(jìn)行平衡。最后將以上設(shè)置完成的結(jié)果保存在配置文件中。

    輸出部分的主要功能為將進(jìn)行設(shè)置后的視頻信息發(fā)送到指定位置，在該系統(tǒng)中，將視頻信息發(fā)布到8080端口，并且將IP地址限制為只有發(fā)布主機(jī)可以從視頻編碼服務(wù)器上獲得編碼以后的視頻信息。

    4.2視頻發(fā)布

    遠(yuǎn)程監(jiān)控的視頻發(fā)布由兩部分組成：遠(yuǎn)程視頻發(fā)布點(diǎn)和本地視頻發(fā)布點(diǎn)，如圖4－1所示。

    在視頻采集端的視頻發(fā)布為編碼以后的視頻流提供進(jìn)入Internet的接口。在與視頻編碼服務(wù)器同一局域網(wǎng)內(nèi)加裝一臺(tái)視頻發(fā)布主機(jī)，該主機(jī)上安裝基于Windows Media Services9內(nèi)核開(kāi)發(fā)的視頻發(fā)布服務(wù)軟件，通過(guò)該軟件在視頻發(fā)布主機(jī)上建立一個(gè)廣播單播發(fā)布點(diǎn)，發(fā)布視頻源指定為Windows Media 編碼器，IP地址指定為視頻編碼服務(wù)器，端口指定為8080端口，并為該發(fā)布點(diǎn)指定別名為：publish1。在權(quán)限部分設(shè)定允許遠(yuǎn)端發(fā)布點(diǎn)連接的IP地址，控制視頻發(fā)布流量，已達(dá)到最好效果。

    此時(shí)，視頻采集、編碼以及采集端視頻發(fā)布的功能就完成了（圖4－1中的A部分），要實(shí)現(xiàn)視頻信息的單路傳輸、多路分發(fā)，達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的，當(dāng)視頻流經(jīng)過(guò)窄帶網(wǎng)絡(luò)后，要進(jìn)行二級(jí)發(fā)布。

    在圖4－1B部分局域網(wǎng)內(nèi)加裝視頻發(fā)布主機(jī)作為二級(jí)發(fā)布點(diǎn)，其作用是使一路視頻流通過(guò)窄帶網(wǎng)絡(luò)，到達(dá)目的局域網(wǎng)后進(jìn)行多路信息分發(fā)，充分利用局域網(wǎng)帶寬資源。

    二級(jí)發(fā)布點(diǎn)中安裝了基于Windows Media Services9內(nèi)核開(kāi)發(fā)的媒體發(fā)布軟件，通過(guò)該軟件建立一個(gè)廣播單播發(fā)布點(diǎn)，發(fā)布視頻源指定為遠(yuǎn)程發(fā)布點(diǎn)，并為該發(fā)布點(diǎn)指定別名為：video1。在權(quán)限部分設(shè)定允許觀看監(jiān)控信息的局域網(wǎng)內(nèi)主機(jī)的IP地址或IP網(wǎng)段。

    4.3監(jiān)控終端

    監(jiān)控終端主要功能為接收遠(yuǎn)端監(jiān)控視頻信息，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在圖4－1B部分所示局域網(wǎng)內(nèi)的監(jiān)控終端上安裝了以Windows Media Player9為內(nèi)核開(kāi)發(fā)的監(jiān)控終端系統(tǒng)，監(jiān)控終端與二級(jí)發(fā)布點(diǎn)視頻發(fā)布主機(jī)處于同一局域網(wǎng)內(nèi)，監(jiān)控終端系統(tǒng)中采用特定協(xié)議連接在二級(jí)發(fā)布點(diǎn)的發(fā)布主機(jī)上，經(jīng)過(guò)授權(quán)以后就可以看到遠(yuǎn)程監(jiān)控信息。在局域網(wǎng)內(nèi)，根據(jù)需要可以設(shè)多個(gè)監(jiān)控終端，由于局域網(wǎng)帶寬資源豐富，多個(gè)監(jiān)控終端同時(shí)連接多路視頻仍然能夠獲得流暢清晰的視頻信息。

    以上三部分主要功能的實(shí)現(xiàn)，完成了基于Windows Media9系列的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)充分利用局域網(wǎng)高帶寬的優(yōu)勢(shì)將視頻信息采集壓縮和多路傳輸放在局域網(wǎng)內(nèi)，將單一的視頻流采用特定編碼在廣域網(wǎng)內(nèi)傳輸，通過(guò)設(shè)置兩級(jí)視頻發(fā)布點(diǎn)服務(wù)功能以及采用緩沖預(yù)留技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)重要單位部門(mén)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時(shí)也可以作為將普通監(jiān)控系統(tǒng)改造為遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的參考方案。

    5、結(jié)束語(yǔ)

    基于Windows Media 9系列實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方法獨(dú)特，其設(shè)計(jì)方案能夠廣泛用于遠(yuǎn)程教育、視頻會(huì)議、視頻點(diǎn)播等諸多領(lǐng)域，該遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)安裝成本低，易擴(kuò)展，易升級(jí)，系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果令人滿意。

    總之，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及Internet網(wǎng)絡(luò)帶寬的擴(kuò)展，該技術(shù)將有很大的發(fā)展前景，其使用范圍也會(huì)越來(lái)越廣泛。

    參 考 文 獻(xiàn)

    [1] 張麗，流媒體技術(shù)大全，中國(guó)青年出版社，2001年

    [2] 精英科技，視頻壓縮與音頻編碼技術(shù)，中國(guó)電力出版社，2001年.

    [3] 鐘玉琢，向哲等，流媒體和視頻服務(wù)器，清華大學(xué)出版社，2003年.

    [4] Eric A.Hall，Internet 核心協(xié)議權(quán)威指南，中國(guó)電力出版社，2002年.

    [5] Yao Wang，Jorn Ostermann，Ya－Qin Zhang，視頻處理與通信，電子工業(yè)出版社，2003年.

    [6] Microsoft Corporation，Windows Media 9 Series SDK，2000－2003.