监控视频遥控器嵌入式软件说明书.docx

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监控视频遥控器嵌入式软件说明书

监控视频遥控器嵌入式软件

1、软件背景

嵌入式web技术是视频监控系统设计应用最广泛的技术之一。

基于嵌入式WEB 的网络数字视频监控系统逐渐得到了人们的广泛关注。

视频监控系统已经广泛应用于安全保卫、生产或试验过程等许多领域。

传统的由模拟摄像机、矩阵器、录像机等组成的视频监控系统只能在本地控制中心察看监控图像;一般的远程图像监控系统,其图象压缩与解压缩全部采用基于PC机的视频卡,视频前端（如CCD等视频信号的采集、压缩、通信）较为复杂,稳定性、可靠性不高且价格昂贵。

随着微处理器技术、计算机网络技术的进步,基于嵌入式WEB 的网络数字视频监控系统逐渐得到了人们的广泛关注。

把图像采集、视频压缩和 WEB 功能集中到一个体积很小的设备内,可以直接连入局域网和 Internet,达到即插即用,省掉多种复杂的电缆,安装方便,用户也无须安装任何硬件设备即可观看,这使得由嵌入式网络视频监控服务器组成的监控网络组网和扩展都极为灵活方便。

2、实现原理

总体原则是综合考虑目前现有资源实际情况建设简单、高效的视频监控网络，尽可能减少投资；在解决前端视频传输的过程中，在满足视频传输质量的前提下，尽可能考虑以软件的方式实现，以减少投资浪费；并且提升以后的可扩展性。

1、标准化 

本方案采用的产品均严格遵循国际通用编解码算法和网络传输标准协议，可实现在网络系统上的图像传输和共享。

2、稳定性 

本方案采用的核心设备均采用嵌入式操作系统和定制嵌入式LINUX系统，前端设备全部采用实时嵌入式系统具有任务单一、响应实时的特点，避免了Windows等PC操作系统启动缓慢、安装配置复杂、不易维护、不能长时间稳定工作的弊病，保证了系统的长期稳定运行。

3、安全性 

嵌入式操作系统和定制嵌入式LINUX系统完全避免了病毒及其它非法手段的入侵，极大地提高了系统的安全性。

系统应用软件具有高级用户权限管理模式，避免了超越权限范围的监看、控制、设置，有效避免了非法操作。

4、可扩展性 

本方案采用积木式设计，可以提供更灵活的系统组合，用户可根据需求灵活配置硬件数量。

当本系统需要变更监控点位置、网络客户端数量时，只需增加相应独立的设备即可融入现有系统。

5、易用性 

因为主要硬件均采用嵌入式设备，可以即插即用。

任意开关机、意外掉电都不会影响系统正常运行。

软件采用了人机界面良好的图形化界面，用户安装相应软件后就可实现智能控制，管理、操作、配置、检索都相当简便。

6、先进性 

本系统采用的相关技术与产品均为目前主流应用技术，并保有升级空间，保护用户投资的长期有效。

7、经济性 

本系统充分利用现有的网络资源，满足用户需求，无须重新布线等投入。

8、系统构架 

系统构架全面采用分布式结构，可支持多级监控中心应用，采用模块化设计，可以按照需求增加和减少功能，支持故障自动恢复 

联网系统可支持多级中心多级级联架构，能支持客户端/服务器（C/S）和浏览器/服务器（B/S）架构 

客户端界面采用人性化设计，所有功能统一在客户端软件界面中实现，功能区域合理划分，并提供主要功能的快捷按钮进行简洁化操作。

能够兼容现有的网络环境，不需要对现有网络环境做巨量的改造。

系统具备自检测功能，存在一个独立的系统检测进程，此进程实时监控包括操作系统状态、相关服务运行状态在内的所有与系统运行相关的主要进程的运行情况，主要进程运行异常时可自动对该进程进行重启恢复的操作，同时可自动保存相关记录。

BLUESTAR CENTER支持多种带宽控制方式，如：

限制某一前端最大上传数量、通过流媒体转发机制有效控制、通过权限优先级抢占方式控制等。

8、系统管理及安全控制 

用户管理提供系统管理员、超级用户、一般用户、浏览用户、访客等5种用户类型，并有100个优先级，分别授予不同权限的用户。

在用户组中，能够规定该用户组对那些模块有查询的权限和修改的权限。

当设置好用户组的权限后，就可以在该用户组中添加相应的用户了。

支持在客户端登录界面直接注册帐号。

新注册帐号的用户信息通过短信或电子邮件发送给系统管理员，经系统管理员确认/激活后才可使用。

支持摄像头权限锁定和接管，高级别用户可超越低级别用户控制和切换前端设备。

设备管理提供录像机及附属设备的增、删、改。

设备分组可以将设备分组、授权，用户登录后只能看到和操作被授权的设备。

提供设备列表和多级电子地图权限管理，用户登录后只能查看授权的区域日志系统记录所有的操作记录以备查询。

具有网络容错能力，当网络恢复正常后系统也能重新正常工作，不会受到网络错误的影响。

9、视频监控器硬件设计

视频监控服务器硬件结构,主要由控制模块、图像采集与压缩模块和接块 3 大模块组成。

此外,还有时钟、电源电路以及下载调试接口等辅助模块

9.1控制模块和接口模块

采用嵌入式处理器 MCF5307（90MHz）和 2MB Flash、16MB SDRAM 的存储器以及用于逻辑控制的 FPGA组成控制模块。

该模块是整个系统的核心,控制和协调各模块工作。

Motorola 公司的嵌入式处理器 MCF5307 是专为嵌入式应用设计的 32 位 CPU,工作频率为 90MHz 时处理能力达70MIPS,功耗 910mW;集成了 SDRAM 控制器、I2C 总线接口和两个通用异步串行口（UART）。

通过外接网络控制芯片,可以方便地接入网络,实现各种网络通信协议。

通过电平转换,处理器的 UART 可以转换为RS-485接口。

并且该处理器能够装载和运行μClinux嵌入式操作系统。

接口模块由RS-485接口部分和RJ45 接口部分组成。

RS-485 接口部分要完成嵌入式处理器 MCF5307 的UART到RS-485 的转换,用它连接远端的云台解码器,控制云台和摄像头等远端设备。

RJ45接口部分采用 SMSC 公司生产的专门用 于 嵌 入 式 产 品 的10/100Mbps 以 太 网 控 制 器 芯 片LAN91C111。

视频监控服务器通过 RJ45 接口方便接入以太网。

9.2图像采集与压缩模块 

在设计图像采集与压缩模块前,要确定压缩编码方案,即单一编码的硬压缩方案。

硬压缩是指将某种压缩算法固化到硬件的板卡或芯片当中,以硬件的方式来达到高速压缩解码。

与此相反,软压缩是通过软件的方式来完成同一个目的我们采用硬压缩方案,使用专门的压缩编码芯片,不但可以节省嵌入式系统有限的资源和提高压缩编码速度,而且可以有效地缩短系统开发时间。

单一编码是指对所有信息采用单一的压缩编码方式。

硬压缩方式,受到板卡大小空间以及价格的限制,通常只是针对某一种编码方式的,大多属于单编码;而多编码则是可以用多种可选择的编码方式进行压缩。

当前监控系统所采用的视频压缩标准主要是 ISO 组织提出的 MPEG-X 系列标准。

这些压缩标准都是针对不同带宽要求的应用的。

我们选用目前应用非常广泛的 MPEG-4 视频压缩技术。

MPEG-4 压缩的视频画面质量近似于 DVD 的画面质量,并且传输带宽要求低。

再配合先进的网络传输技术,比如多媒体实时传输协议,监控中心可以得到清晰流畅的视频效果。

10、系统软件部分 

整个远程图像监控应用系统按照C/S的模式来开发,分成监控客户机和监控服务器两部分,并且是一个真正的“瘦客户机”结构,服务器承担了主要的工作。

卞面分别简要说明监控服务器和客户的程序设计的几个要点。

 3.1监控客户端程序设计利用Cabinet技术,编写一安装文件,里面含有控件和动态链接库的版本和安装信息,将其与控件和动态链接库压缩在一起,与HTTP主页一起存放于服务器端,并在主页中嵌人该控件,即能实现在PC端用IE访问服务器Web主页时,控件能自动识别版本、下载、注册、安装并运行的功能。

需要说明的是,该控件含有一个名为ServerURL的Custom Property,其Value就是网络摄像机视频服务器的IP地址,通过其Web主页的Param来设置。

在用户的IE Browse:

访问G}eb主页时,他会到他系统的注册表中去查看用户是否安装注册了该控件（匹配主页中的标识）,如没有,就会发出下载请求。

用户的IE Browser会查看他系统注册该控件的版本是否匹配,如不匹配,会发出下载请求。

主页中的ServerURL指明了服务器IP地址,控件在被自动下载或直接运行后被IE传递ServerURL进控件,在控件的相应函数中被检测是否有效。

如合法有效,控件就创建异步的一个TCPIIP的Socket,由该Socket尝试去与ServerURL及视频服务端口8000建立连接。

一旦连接上,就调用异步选择函数,去等待Socket上发生的网络事件,并在重载的WindowProc中处理,如有新的视频数据包收到,可以点燃该事件,让该事件处理例程调用DIVX去解压和播放。

3、硬件支持

1、网络硬盘录像机

产品特性：

支持720P/1080P全高清网络摄像机、网络快球和网络视频服务器视频接入 

支持ONVIF协议，兼容支持ONVIF协议的各类网络视频设备 

全面支持鸟瞰操作，观看局部放大的同时还可以鸟瞰和掌控全局视频  

永不间断的录像，业内首家采用标记式录像方式，录像性质转变时保证录像资料零丢失 

 即录即放，报警产生后即刻可以回放当时场景，而不必等上数分钟后才可勘察，保证警情处置零延误 

 录像资料坚不可摧，无论是取下硬盘还是本机操作，独有的录像保护机制，保证了录像资料被篡改或误删除的可能性为零 

自主知识产权的专用文件系统，无碎片，录像、检索方便快捷 

冗余录像，重要镜头的录像可同时存储在两块硬盘中，实时冗余备份，大大提高安全性 

硬盘分组管理，不同镜头其录像资料可存储在不同的硬盘中，保证安全的同时可以自由分配录像时间 

 VFD多功能荧光显示屏，全面显示硬盘录像机的工作状态 

2、遥控器

图为嵌入式监控视频遥控器

3、显示器

在显示器上需外界一个控制台系统，控制台系统是区监控中心的用户控制系统，由安装bsrExplorer客户端软件的工作站主机组成。

客户端系统安装于工作站主机上。

  操作系统：

Windows XP 客户端管理软件：

bsrExplorer 客户端系统bsrExplorer是监控中心的用户操作平台，主要操作有：

查看图像、画面切换、录像机控制和管理、录像和回放、报警处理、电子地图、设备巡检、双向语音对讲、系统设置。

具有界面直观、操作方便、功能强大的特点，且可根据需要灵活定制软件界面和开发定制功能，所有的操作均按登录用户权限受BLUESTAR CENTER服务器的严格控制。

bsrExplorer采用双屏/多屏显示技术，可以在两个或多个显示器之间灵活的切换电子地图、设备列表和视频图像控制系统组成。

4、设计原理图

1、系统总体架构图

2、视频系统功能示意图

3、监控中心系统示意图

5、软件使用截图

1、系统管理和安全控制

用户管理提供系统管理员、超级用户、一般用户、浏览用户、访客等5种用户类型，并有100个优先级，分别授予不同权限的用户

在用户组中，能够规定该用户组对那些模块有查询的权限和修改的权限。

当设置好用户组的权限后，就可以在该用户组中添加相应的用户了。

支持在客户端登录界面直接注册帐号。

新注册帐号的用户信息通过短信或电子邮件发送给系统管理员，经系统管理员确认/激活后才可使用。

支持摄像头权限锁定和接管，高级别用户可超越低级别用户控制和切换前端设备。

设备管理提供录像机及附属设备的增、删、改设备分组可以将设备分组、授权用户登录后只能看到和操作被授权的设备 

提供设备列表和多级电子地图权限管理，用户登录后只能查看授权的区域日志系统记录所有的操作记录以备查询 

具有网络容错能力，当网络恢复正常后系统也能重新正常工作，不会受到网络错误的影响。

权限组设置界面

2、实时视频

视频流支持RTP/TCP/UDP/组播协议网络传输，保证传输质量  

支持音视频混和传输，同时监听现场声音 

系统支持多种图像调阅路径：

如：

通过客户端前端镜头目录树直接调取、通过进入电子地图调取或通过快捷搜索镜头关键字等方式调取 

授权用户可以调用监控系统中任意一路的视频图像，并可以在电视墙上任意位置显示 

授权用户可实时监视多路图像信息并实现一机同屏同时监视，可以在1、4、6、9、16、32、64等多种画面分割模式中切换显示 

客户端或电视墙可以同时将一个前端的多路图像组合显示，也可以将所辖不同前端的多路图像进行同屏分割组合显示

多个网络客户端同时监控同一路前端图像时只占用前端一路视频流的带宽  

摄像机分组：

支持按照监控区域、管理权限和实际使用情况分组，设置简单 

轮巡：

系统具备视频自动巡视功能，在可设定的间隔时间内对全网的监控点进行图像巡检，参与轮巡的对象可以任意编组设定，轮巡间隔时间可设置，可手动开启或停止。

也可以预先设置轮巡内容，到时自动运行轮巡  

摄像机信息设置：

设置系统内所有摄像机的位置、IP、别名、所在区域、场所等信息 

支持实时设定音视频编解码器的各种参数，如码率、品质、分辨率、制式、帧频、色彩、音量等

3、视频回放

录像回放 

 授权用户可以查询、点播网络硬盘录像机上的录像和中心服务器上的

报警录像  

前端监控系统 

 支持前端录像查询、回放，客户端录像的下载方式  系统通过网络控制检索/回放录像   支持直接通过网络下载录像文件 

授权用户可查询、回放、下载录像  

录像查询功能，查询远程录像机和服务器上的录像 

画面抓拍：

支持将任意一副回放图像截取关键帧成JPEG格式存放，并支持打印输出

4、重点关注界面

授权用户在查看现场视频或回放录像时，可以标记“重点关注”标志，同

时在中心服务器上录像或标记前端录像机录像段，发送给指定的用户。

  用户启动“重点关注”后，关注信息会上传中心，监控中心服务器会记录

日志并开始自动保存视频录像，启动“重点关注”同时，会弹出“手工日志”窗口，关注人员可以利用该窗口手工记录违规关注内容，并通知相关在线授权用户

5、设备状态巡检界面

主动状态查询 

 系统定时/手动巡检前端的设备运行状态，发现问题及时提示并自动生

成设备运行状态列表。

 被动查询 

 直接接收和分析设备异常报警，提示监控中心管理员；如：

视频丢失、

视频恢复、硬盘损坏 

 设备异常报警通过网络直接发送到中心服务器，提示监控中心管理员；

如：

视频丢失、视频恢复、传输故障等 

 设备故障处理 

 发现故障后，由中心通知定点维修单位进行维修 

 系统应支持对本地及远程设备的关机、重启及对前端录像机进行相关

参数设置 

 报警信号的记录能以电子文档的方式导出，以便进行事后查阅处理