基于Web的區域聯(lián)網(wǎng)視頻監控系統設計與實(shí)現

1　引　　言

　　目前, 高速公路網(wǎng)已頗具規模, 但路面超載、超速、堵塞等現象時(shí)有發(fā)生, 嚴重影響了高速公路“快速、安全、舒適、高效”的服務(wù)質(zhì)量。為了充分發(fā)揮交通監控的路徑誘導、多路徑交通流量調控的功能, 最大程度地發(fā)揮高速公路網(wǎng)絡(luò )的通行能力, 高速公路視頻監控系統正從線(xiàn)控模式向面控過(guò)渡, 由路段分管的模式向聯(lián)網(wǎng)監控的方向發(fā)展。與此同時(shí), 分布式遠程多媒體視頻監控系統得到了越來(lái)越廣泛的應用。目前的視頻監控發(fā)布系統一般采用基于Client/Server 模式構建, 其通用性、易用性和擴展性受到限制, 需要專(zhuān)門(mén)的客戶(hù)端程序, 通常僅限于局域網(wǎng)或專(zhuān)用網(wǎng)內部使用。

　　針對高速公路實(shí)際需求, 本文提出了基于Browser/Server 模式的帶寬自適應的區域聯(lián)網(wǎng)視頻監控系統?？紤]到目前省內路段監控系統大都采用了基于控制矩陣的模擬視頻監控系統, 為節省投資, 兼容現有系統, 研制了嵌入式流媒體服務(wù)器ESMS, 集嵌入式處理器、視頻壓縮編碼、Linux操作系統為一體, 并采用IP 組播、RTP/RTCP、流媒體協(xié)議, 以及自適應的擁塞控制算法等, 實(shí)時(shí)發(fā)布監控視頻流。

2　區域聯(lián)網(wǎng)監控的設計

　　區域聯(lián)網(wǎng)視頻監控系統構成如圖1所示?？煞譃槿齻€(gè)層次: 交通信息用戶(hù)、省交通監控中心、路段監控中心(分別簡(jiǎn)稱(chēng)信息用戶(hù)、省中心、路段中心)。其中, 用戶(hù)包括公眾因特網(wǎng)、省交通廳相關(guān)職能機構、省公路局、區域監控分中心, 及其他機構等。信息用戶(hù)直接Web 瀏覽器訪(fǎng)問(wèn)省中心的視頻發(fā)布服務(wù)器, 通過(guò)認證和鑒權, 控制攝像機動(dòng)作。省交通監控中心負責匯集下層各路段中心上報的交通信息(圖像和數據) , 進(jìn)行系統的身份認證和權限管理。路段監控中心是整個(gè)省域聯(lián)網(wǎng)監控系統的基礎, 負責把所轄路段的交通信息上傳至省交通監控中心。

圖1　基于B/S 模式的區域聯(lián)網(wǎng)視頻監控系統總體結構圖

　　在信息用戶(hù)——省中心之間, 采用基于的B/S 模式的監控視頻流發(fā)布, 遵循標準的流傳輸協(xié)議, 實(shí)現基于Web 的監控視頻流服務(wù)。由于用戶(hù)所處的公眾因特網(wǎng)不支持組播, 視頻發(fā)布服務(wù)器的監控視頻流將采用單播發(fā)送給每個(gè)信息用戶(hù)。其中, 省中心的視頻發(fā)布服務(wù)器包括兩類(lèi)服務(wù)器功能:Web 服務(wù)器和流媒體服務(wù)器。與C/S 模擬的監控系統相比, 客戶(hù)端采用Web 瀏覽器, 簡(jiǎn)化了客戶(hù)端的工作, 屏蔽了交通信息用戶(hù)網(wǎng)絡(luò )的異構性問(wèn)題, 也便于管理和維護。

　　在省中心——路段中心之間, 各路段控中心一般采用點(diǎn)對點(diǎn)方式接入省中心, 因此, 模擬路段監控中心的嵌入式流媒體服務(wù)器ESMS, 或數字路段監控中心的流媒體服務(wù)器, 均采用組播方式, 不必像單播方式為每個(gè)接收端單獨發(fā)送, 避免不必要的網(wǎng)絡(luò )擁塞和分配過(guò)大的帶寬資源。當然, 路段中心與省中心之間的網(wǎng)絡(luò )設備須得支持組播。

　　系統主要包括嵌入式流媒體服務(wù)器、視頻發(fā)布服務(wù)器、網(wǎng)管服務(wù)器和信息用戶(hù)瀏覽器。流媒體服務(wù)器獲取路段監控系統的視頻流發(fā)送視頻流給視頻發(fā)布服務(wù)器; 視頻發(fā)布服務(wù)器一方面提供HTTP 訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)。向瀏覽用戶(hù)提供Web 操作, 另一方面, 獲取路段的監控視頻流后與用戶(hù)建立聯(lián)系, 進(jìn)行監控視頻流的發(fā)布。網(wǎng)管服務(wù)器的主要功能是: 管理系統的所以設備, 對系統內所有設備的參數進(jìn)行設置, 對狀態(tài)參數進(jìn)行顯示, 對網(wǎng)絡(luò )參數進(jìn)行配置, 用戶(hù)權限和級別的設置, 對監控視頻流帶寬進(jìn)行管理, 對設備故障進(jìn)行管理等。信息用戶(hù)客戶(hù)端通過(guò)瀏覽器登錄訪(fǎng)問(wèn)Web 網(wǎng)站, 以獲取實(shí)時(shí)監控圖像瀏覽等服務(wù)。

　　在區域聯(lián)網(wǎng)視頻監控系統設計中, 需要考慮的重點(diǎn)問(wèn)題主要是視頻圖像編碼傳輸和視頻聯(lián)網(wǎng)控制兩個(gè)方面。當前, 路段監控系統可成為數字路段監控系統和模擬路段監控系統, 對于上述問(wèn)題的實(shí)現有所不同, 下面分別進(jìn)行描述。

　　在模擬路段監控系統中, 以視頻控制矩陣為核心,采用點(diǎn)對點(diǎn)方式, 實(shí)現監控視頻切換和控制。此類(lèi)路段監控系統的區域聯(lián)網(wǎng), 必須解決模擬圖像的采集、編碼、IP 包傳輸, 以及圖像源的切換控制等問(wèn)題, 這就由嵌入式流媒體服務(wù)器ESMS來(lái)實(shí)現。

　　數字比模擬系統要簡(jiǎn)單得多, 只需在路段中心設置流媒體服務(wù)器, 其主要功能類(lèi)似于原路段數字監控系統和省域聯(lián)網(wǎng)監控系統之間的“網(wǎng)關(guān)”。按照用戶(hù)的操作請求, 進(jìn)行必要的協(xié)議轉換, 將路段監控以太網(wǎng)上所需的監控數據和監控圖像進(jìn)行必要的上傳處理。