基于网络的视频监控平台设计与实现

时间:2022-06-09 10:09:47

基于网络的视频监控平台设计与实现

【摘要】针对传统的视频监控系统在实际应用中的不足,本论文结合工业以太网详细探讨了基于网络的视频监控平台的设计与实现,首先分析了系统的设计原则,对系统进行了功能需求分析,在此基础上重点给出了基于网络的视频监控平台系统的设计方案,从网络结构设计、系统层次设计和系统软件配置三个角度详细论述了系统的实现方案,对于进一步提高基于工业以太网的远程视频监控系统的应用管理具有较好的指导和借鉴意义。

【关键词】网络平台视频监控远程监控

一、引言

随着网络通信技术的发展,自动化控制系统的要求也越来越高,从过去的集散式自动化控制发展到分布式自动化控制,再发展到目前流行的现场总线自动化控制,以及逐步成为趋势的工业以太网自动化控制,目前基于网络实现的远程无人值守自动化控制逐步得到了广泛的关注、研究和应用。由于网络带宽的扩充,使得基于网络的远程无人值守成为了可能,但是这也对监控平台提出了更高的要求,除了传统的依靠传感器监测机电设备的生产状态、工作状态之外,还必须要对整个环境实施全方位的监控,因而视频监控也要实现基于网络化的远程控制。

过去传统的视频监控都是就近接线实现就近监控,随着数字化管控、一体化管控概念的提出,远程视频监控也逐渐成为了当前安全监控、自动化监控的必然需求,因此,如何基于以太网构建远程视频监控系统,是当前远程监控系统必须要解决的技术问题之一。本论文主要结合工业以太网的实际功能,对基于网络的视频监控平台展开系统的分析设计与研究,以期能够从中找到面向网络的远程视频监控系统的设计应用方法,并以此和广大同行分享。

二、基于网络的视频监控平台的总体分析

2.1设计原则

基于网络实现的远程视频监控平台,在设计时除了要满足其基本的视频监控功能外,还必须结合实际的应用需求进行设计,确保功能满足的同时实现最佳的经济效益,为此,需要确立以下几个设计原则:(1)先进性。基于网络的视频监控系统必须要足够先进,要能够满足当前网络系统、视频监控设备的接口类型,整体采用性能优良的监控装备,确保整个系统在相当一段时间内能够保持领先的水平。(2)可靠性。从系统设计、部件选型、系统装配、软硬件配置等各个角度入手,都要确保系统的高可靠性,在任何恶劣环境以及网络资源有限的情况下,监控系统都能够稳定可靠工作。(3)方便性。整个监控管理界面应当具有良好的人机交互性,即使不具备计算机操作知识的人员依然能够方便的实现远程视频监控和相关数据记录的查阅、调取和管理,同时从系统的后期维护保养的角度来说,也要方便整个系统的维护和维修。(4)扩展性。系统除了要满足当前的监控功能外,还必须设计一定的功能冗余,一方面要能够实现将来新监控设备的补充,以实现新的监控功能;另一方面还要设计适当的扩容接口,以满足系统日后的升级,包括更换更新的设备、网络扩容以及增加其他必要的控制模块等。

2.2功能需求分析

(1)图像视频监控功能。基于网络的远程视频监控平台,首要功能自然是图像视频监控功能,该平台系统应当能够提供24小时不间断的视频监控功能,同时自动存储图像视频资料,以供后期查阅和调用管理。(2)数据管理功能。对于存储的图像视频数据,应当按照时间节点自动存储管理,通过所设计的数据库管理软件能够对庞大的视频图像数据方便的进行直接管理,按照用户的管理需求进行数据管理。(3)用户安全管理功能。由于视频监控系统实现了网络化和远程化,因此系统的网络安全性必须要着重设计,确保整个网络系统的安全,对于用户登录的权限,也必须加强管理,确保实现不同权限等级的用户拥有不同的数据管理功能。

三、基于网络的视频监控平台的实现

3.1系统网络结构设计

(1)网络介质的选择。现在网络铺设的介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。目前双绞线应用的已经比较少了,同轴电缆在远距离传输方面并没有突出的优势,而光纤目前是主流的网络传输介质,一方面因为光纤传输速率快,失真少,更重要的是光纤传输尤其适合应用于远程监控,况且视频图像监控所形成的视频数据都是大流量数据,极易造成网络的拥塞,而采用光纤作为传输介质,极大的避免了网络拥塞的发生。(2)网络拓扑结构的选择。网络拓扑结构一般有星型结构、树型结构、网状结构、环型结构以及总线型结构等。各种类型的网络物理拓扑结构的性能对比见下表1。从表1可见,环型网络拓扑结构适宜应用于远程视频监控系统,而且环形网络由于具有链路冗余功能,因此能够确保远程视频监控系统的稳定可靠运行。

3.2系统层次分析

基于网络的远程视频监控平台系统,从前端摄像头到后台控制中心,其网络架构层次设计如下:(1)网络摄像头层。作为远程视频监控平台的最前端,采用网络摄像头的最大好处是避免了因接口转换而带来的成本上升的问题,直接采用RJ45接口将摄像头拍摄到的视频图像画面以通用的TCP/IP网络传输协议进行传输,简化了网络层次和结构。(2)网络传输层。采用光纤构建的千兆工业以太网是整个远程视频监控平台系统的关键部分,承担着视频图像数据的网络传输。在网络传输层,网络传输平台通过环形拓扑实现控制网络冗余连接,即控制网上任何一点的单一链路连接意外断开,系统都能通过环网的反方向提供后备链路,保证系统可用性的同时兼顾经济性,环网主干链路全部采用单模光纤,保证故障切换时间均

3.3系统软件配置

(1)终端显示层程序。作为远程视频监控平台系统的终端,其显示程序采用了人机交互性友好的组态软件进行开发,能够借助于三维图形逼真的还原监控现场的场景;另一方面,该显示程序除了要能够实现不同视频摄像头监测画面之间的切换,还必须要能够对画面进行存储管理。下面重点分析视频采集程序的实现。(2)视频采集软件子程序。视频采集模块主要是通过相关函数接收来自摄像头传输过来的视频信息。在程序设计中调用ReadStreamData(HANDLE hChannelHandle,void* DataBuf, DWORD*Length,int* FrameType)函数来读取参数hChannelHandle对应的视频通道的音视频数据流,并按照参数Length指定的缓冲区大小,将数据流读取到数组DataBuf中,同时返回当前读取的数据流的帧长度。这样系统就可以对数组中的数据流信息进行后续的处理,如本地音视频的预览等。

四、结语

由于图形视频监控具有直观、醒目的特点,因此在现代化的自动化控制系统中逐渐凸显出特殊的监控作用,对于确保整个生产环境的安全具有至关重要的作用。基于工业以太网实现的远程视频监控平台,是将远程测控技术和计算机网络通信结合的又一个典型应用,本论文重点针对远程视频监控平台的结构与实现,给出系统的设计和实现方案,对于其他技术领域内应用远程视频监控技术提供了很好的范本,是值得推广应用的。

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