物流企業網絡視頻監控系統的設計與實現

物流企業網絡視頻監控系統的設計與實現

摘要：物流企業利用現代的網絡監控錄像技術及數字監控控制技術等先進的技術手段，可延伸管理人員的視覺，幫助管理人員對公司的辦公、倉庫、貨物搬運情況，以及人員活動和設備情況進行監控。本文設計了基于C/S模型的網絡數字視頻監控系統并對其關鍵技術作了分析。最后，給出了有效的網絡視頻監控系統實現方案。
　　關鍵詞：視頻監控系統；C/S模型；網絡視頻監控系統 　　隨著全球一體化進程的加快和國際經濟活動的日趨頻繁以及供應鏈管理思想的興起，現代物流的地位越來越突出，物流企業的運作和管理逐漸與整個交通運輸和倉儲配送的大鏈條融合在一起。作為開展現代物流服務的推進器與連接器，全方位系統跟蹤管理已成為物流企業的主要服務內容，涉及到多式聯運功能，監管進出的運輸工具、貨物、行李物品、郵遞物品和其他物品，；貨物集散、中轉、倉儲功能，貨代和船代功能，集裝箱CY和CFS功能，管理信息系統及EDI應用功能，生產、生活輔助服務功能等等。
　　按照物流企業數字化視頻網系統的總體規劃和設計要求，建立和完善港區各作業區域，錨地、航道、泊位、堆場、門衛、公安交通、環境監測等數字化視頻監控系統。在物流企業各作業區域建立視頻監控系統的基礎上，建立統一和共享的視頻監控網絡，逐步完成物流企業的數字化視頻網建設。
　　
　　一、視頻監控技術的發展現狀及應用領域
　　
　　１．模擬視頻監控技術
　　當黑白攝像機、黑白電視機出現時，初期的黑白圖像電視監控系統也誕生了。當時的監控系統大多采用模擬方式傳輸，最簡單的是將圖像基帶信息直接送入視頻傳輸電纜進行傳送。每一監控點的視頻信息都通過一條電纜線直接連接到中心控制室的多路切換控制臺上，通過手動切換的方式選擇控制點圖像使之顯示在電視上。
　　
　　2．基于PC的多媒體視頻監控技術
　　20世紀90年代中期，基于PC的多媒體監控隨著數字視頻壓縮編碼技術的發展而產生。系統在遠端有若干個攝像機、各種檢測和報警探頭與數據設備，獲取圖像信息，通過各自的傳輸線路匯接到多媒體監控終端上，然后再通過通信網絡，將這些信息傳到一個或者多個監控中心。監控終端機是一臺PC機，也可以是專用的工業控制機。
　　
　　3．基于Web服務器的遠程視頻監控技術
　　20世紀90年代末，隨著網絡技術的發展，出現了基于嵌入式Web服務器技術的遠程網絡數字視頻監控系統，其關鍵設備是內置嵌入式Web服務器的視頻服務器。
　　
　　4．視頻監控系統的應用領域
　　目前，視頻監控系統主要應用于公安消防部門、銀行、交通、樓宇大廈等需要遠程實時監控的區域，物流企業對于這種要求也是迫切的。
　　
　　二、系統模型設計與關鍵技術分析
　　
　　1．系統模型設計：整個系統基于C/S（客戶機/服務器）模式，如圖1所示。
　　
　　系統功能描述：遠程客戶端是監控中心，服務器端是監控前端。攝像頭和麥克將采集的模擬音視頻信號送入網絡視頻服務器；模擬信號被分成兩路，一路直接送入本地監視器進行本地回放，另一路被送入編碼器編碼成視頻流和音頻流，從編碼器出來的音視頻流再被分為兩路，一路送入本地硬盤存儲，另一路通過網絡發送到客戶端。客戶機端用戶根據分配的用戶名和密碼訪問服務器主機，接收網絡數據包，經過解碼還原成原來的視頻圖像，就可以實時察看監控錄像，并發送相應的控制信息對云臺、攝像頭進行遠程控制，實現遠程監控。
　　
　　2．遠程網絡視頻監控系統中的關鍵技術
　　(1)視頻編解碼技術
　　網絡視頻監控要處理傳輸的主要數據就是圖像語音數據。一幅640 × 480中等分辨彩色圖像，采用24位比特量化的數據量約為7Mbit，如果按每秒30幀的速率播放，則需要傳輸的碼率高達221Mbit/s，要在有限的帶寬上傳輸如此之高的碼流是不現實的，在這樣的情況下，視頻編解碼技術顯得尤為重要。
　　在我們的系統中采用的是H.264的編碼格式，它是一種比已存標準性能更高的視頻編碼標準，主要體現為較高的編碼效率、友好的網絡交互性和精簡的語法表示。
　　圖2是 H.263, MPEG-2,MPEG-4和H.264壓縮性能的一個比較。
　　
　　(2)網絡傳輸技術
　　 ①傳輸協議
　　視頻圖像的傳輸質量直接影響系統的監控質量，數字視頻信號雖然已經過壓縮，但數據量還是很大，特別是當幾路視頻信號同時在網絡上傳輸時，大量的數據傳輸會使得傳輸網絡變得擁擠，這會造成數據的延遲及丟失，因此良好的網絡通信通道和通信協議的選擇至關重要，本系統采用RTP/RTCP與UDP相結合的傳輸協議。
　　 ②C/S端動態IP地址的解析
　　當需要遠程視頻監控操作并通過ADSL撥號連接Internet時，ISP通常會分配給用戶一個公共IP地址，這時候Internet上的其他用戶就可以通過這個IP地址訪問該計算機。但是，因為這個IP地址是動態的，也就是說一旦斷線，下次再連接Internet的時候，ISP將會分配另一個不同的公共IP地址。
　　如果僅僅是服務器端或者客戶端的一方采用了動態IP接入方式，問題比較容易解決。在點對點通信的時候，只要有一方能夠預先知道IP地址，就能夠在雙方之間建立握手，并獲取對方的IP地址，進行通信。但是如果雙方都采用動態IP接入方式，就麻煩了。一個用戶撥號連接后，不知道客戶端的IP地址，也就無法通知對方自己的IP地址，后續操作根本無法進行。這里我們采用動態域名解析的方式，就是把一個固定的Internet域名和動態地址IP實時對應起來。這樣，不管什么時候上線，分配的IP地址是多少，其他用戶總是可以通過Internet域名訪問相應的計算機。
　　三、物流企業網絡數字視頻監控系統設計
　　
　　1．系統硬件:
　　網絡視頻監控系統結構如圖三所示：該系統由前端設備、傳輸設備、多路視頻分配器、網絡視頻服務器、本地顯示器、終端客戶機等部分組成。前端包括：攝像機、鏡頭、云臺、防護罩等設備。傳輸部分由視頻線纜、電源線纜、控制線纜和傳輸線纜等組成。Web嵌入式視頻服務器連接多路視頻輸入，集監視、錄像、多種畫面分割、畫面切換、回放檢索、打印、等功能于一體。終端客戶機實現遠程視頻回放和對云臺的監控。
　　
　　2．系統軟件（客戶端）：
　　采用VC 6.0開發完成視頻采集、存儲、磁盤管理和對云臺、攝像機的控制，用戶權限管理等功能。Visual C 支持面向對象的編程方法，提供了簡單高效的方法來操作應用程序類。
　　
　　系統綜述：物流企業在對人員、物資、材料的監管上有著特殊的要求，而網絡視頻監控系統突顯了在這些方面的優勢。首先，在所設監控區域（如：保密室）布置監控點，采用攝像頭對射方式保證監控無盲點，也可加入報警裝置；其次，設立監控中心并授予監管人員權限；最后，各級監管人員可在局域網或廣域網對監控點進行不定時訪問，這樣就做到了真正意義上的人員保密、物資安全。
　　
　　結束語
　　
　　 視頻監控同其他技術相結合產生了許多新的應用，在各行各業起著舉足輕重的作用，而智能化是視頻監控技術發展的趨勢。由于視頻監控的數據量非常大，而用戶真正需要的信息只是少部分，或者說真正需要監視的只是發生概率很少的某些事件，如何通過海量數據獲取有價值的信息或者說如何從目視解釋變為機器自動解釋是視頻監控技術發展的一個新方向。
　　作者單位：王鴻雁唐山工業職業技術學院
　　鄧乃灝 河北理工大學機械工程學院
　　
　　參考文獻:
　　[1] Evelyn Redtree.Why Digital Surveilance Systems Are Replacing Analog systems[J].Security World,2000.12.
　　[2] 鐘樂海.多功能網絡實時監控系統的實現[J].計算機應用，2003，1:126—128.

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