摘   要： 設計了一種智能綜合安防視頻監控系統，該系統具有移動、固定監控二種監控形式，監控信息包含了現場音、視頻信息，提供了網絡Web和手機監控播放二種查看監控信息方式，可以即時查看，也可以反復播放分析，采用基于RTP/RTCP自適應流量控制技術來實時傳輸監控到的現場音、視頻信息。
 關鍵詞： 流媒體； 監控播放器； RTP/RTCP； 監控系統； 移動網絡

　　從金融、商業、港口、交通、煤礦生產乃至住宅、社區等領域，其安全的監控和完善的管理都顯得格外重要。而當前的一些監控系統存在很多不足：(1)監控的范圍非常有限,只能提供局部的環境信息；(2)靈活性差，很容易受氣候環境的影響；(3)監控傳輸的信息質量差，誤報率高，如只能提供文字信息或時斷時續的聲音、模糊的圖片；(4)沒有充分利用當前發達的無線、有線網絡和紅外線等資源，更沒有利用手機作為監控器。特別是當前的監控系統只有固定的監控端。為此，考慮到當前發達的網絡資源、覆蓋范圍大的無線信號以及手機的應用越來越來普及，把監控作為一項手機功能的拓展，在傳統監控系統的基礎上加入手機作為移動監控端,將有很好的應用前景。
　　當前手機信號覆蓋區域越來越大，同時手機非常普及并能實時提取和傳輸音、視頻信息，從而成為進行實時監控的一種有效和便捷工具。加入了手機作為監視器的智能綜合安防監控系統具有監控方便、移動性好、信息量大、實時性強等優點，這樣的智能綜合安防監控系統就像一個保護網一樣，提供了移動和固定兩種監控方式。根據各監視點反饋的信息，管理人員可針對一些突發事件，迅速做出正確的判斷，發出指揮、調度和處理方案。如此的智能綜合安防監控系統將有很好的應用前景。
1 設計思想和技術選擇
　　智能綜合安防監控系統是由現場監控設備、監控服務器和監控客戶端構成。現場監控設備包括數字攝像機、控制云臺、矩陣主機和模擬數字化設備、紅外線、雷達等。而監控服務器對現場監控設備發來的信息進行驗證、分發、處理和保存，并同時告知綁定用戶通過手機或通過Internet查看現場信息。這樣大大提高了監控系統的覆蓋面和靈活性。
　　實時音、視頻信息的有效、高質量的傳輸是實現智能綜合監控系統的關鍵技術之一。為了保證數據流具有嚴格的前后時序關系，采用流媒體技術[1]，使音頻和視頻形成穩定、連續的傳輸流和回放流。采用的方案是應用服務器將接收到的音、視頻多媒體信息進行特定的壓縮處理[2]，同時不停地向監視器連續、實時地傳輸，監視器可以一邊下載一邊查看。為了克服手機緩沖能力有限和處理速度較低等不足，并且減少流的抖動，在系統傳輸中采用基于RTP/RTCP[3]自適應流量控制技術，這種技術是基于發送方的流量控制機制，由接收方統計數據流的信息，再反饋給發送方，發送方綜合考慮長期網絡背景和當前的網絡運行狀態，采用變常數增長或變常數減少的方法對發送速度進行自適應調整，避免網絡的擁塞，使實時業務的服務質量得到保證，解決了無線網絡傳輸時產生的高誤碼率和帶寬時變等問題，使手機用戶通過無線網絡接收到比較流暢的媒體流。
2 系統的組成與功能
　　智能綜合安防監控系統主要由現場監控設備、監控服務器和監控客戶端三大模塊組成[4]，系統模型如圖1所示。

2.1 現場監控設備
　　現場監控設備包括數字攝像機、控制云臺、矩陣主機和模擬數字化設備、紅外線等，通過這些監控設備能對現場進行全天候的監視。矩陣主機一般可以控制256路攝像機，利用矩陣主機的控制鍵盤可以靈活操縱各路攝像機，從而增加監控范圍和靈活性。這些監控設備不間斷地將音、視頻信息發送到主控服務器。
2.2 監控服務器
　　監控服務器是多媒體數字監控系統的核心，包括網絡監控服務器、硬盤錄像機和數據庫服務器。網絡監控服務器接收各客戶端發來的控制命令，根據優先級別翻譯轉發給各種硬件設備(主要是矩陣主機和圖像數字化設備)，完成對各種硬件設備的控制，同時收集和轉發硬件設備的各種狀態信息，并實時通知綁定用戶通過監視器查看，提供監控端的實時音視頻查詢、歷史數據的查詢和實時信息分析處理等面向客戶的應用性服務。由于系統需要存儲大量的視頻信息，所以專門建立了一個硬盤錄像機，用來存儲現場傳輸過來的各攝像機拍攝的視頻信號，同時接受各分控端觀看錄像的要求，為各客戶端用戶提供實時視頻信號。系統中使用了大量的數據庫表，包括攝像頭信息表、地圖和子地圖信息表、報警器信息表、報警器預設信息表、視頻通道的設置信息表、用戶帳號與用戶權限表、硬盤錄像機的信息設置表、硬盤錄像的定時時段設置表、操作日志記錄表、硬盤錄像存放位置表等。為了方便用戶對這些數據表進行操作和管理，專門增加了1臺數據庫服務器。
2.3 監控客戶端
　　監控客戶端主要包括兩類用戶：常規固定監控客戶端和移動手機監控客戶端。主要負責日常的監控管理，可以設置本區域的監控布防圖，配置本區域監控系統的視頻輸入、視頻輸出、報警聯動裝置等。客戶端提供一個模擬鍵盤，可以向服務器發出各種云臺控制命令。服務器將這些控制命令翻譯后轉發給矩陣主機，從而實現對各攝像機的控制。同時，客戶端用戶可以向服務器提出調看某一路錄像的申請，實時監視某一現場的運行情況。
　　監控客戶端還提供Web和手機監控播放二種模式查看報警信息，也可以按要求自定義查看歷史數據信息。客戶端（綁定手機用戶）得到現場信息后，可以啟動手機播放器對監控現場的音、視頻進行監聽,也可以根據服務器發送過來的口令登入到相應的站點(Web)進行在線觀看。增加了移動手機的監控，使得本智能綜合監控系統具有很大的靈活機動性。
3 系統設計與實現
　　系統的實現是在VisualC++6．0環境下[5],采用H．263/H．264視頻編碼[6-7]、G726音頻壓縮編碼。傳輸控制子系統是基于RTP／RTCP協議構建，通過傳輸層的UDP  Socket完成實時傳輸。系統結構如圖2所示。

3.1 現場監控設備的實現
　　現場監控設備通過網絡初始化后，實現與服務器的連接。不間斷地采集現場音視頻信息，通過網絡傳給服務器。用如下函數來實現其功能[8]：
　　(1) init(unsigned int svrIP,unsigned short svrDatPort,unsigned short svrCrlPort,unsigned short locCrlPort = 0) 函數：用于初始化RTP以及TCP連接狀態的函數接口。
　　(2) onCrlDataArrive(const TRPAddress frm, const CrlType crltype, unsigned char *data, const int length,const char *id)函數：用于實時接收服務器返回的信息數據函數接口。
　　(3) SendData(DataType datatype,unsigned char * Data,int Length)函數：利用RTP協議實時發送音頻數據及視頻數據的函數接口。
　　數據發送結構如圖3所示。

3.2 監控服務器的實現
　　監控服務器端是本智能系統的核心部分，功能多，設計復雜。主要是根據監控信息進行相關的數據處理并完成對監控客戶端的數據實時傳輸和實時監控。服務器端主要分為如下模塊：網絡管理、協議分發、代理模塊、管理模塊、登錄管理、終端管理、監控端管理、文件管理、數據庫管理、日志管理及UI等模塊。系統結構如圖4所示。用如下函數來實現其功能^[9-10]：

　　(1) InitDevice（void）函數：用于初始化GPRS設備驅動程序的函數接口。
　　(2) ValidateUser(void )函數：用于判斷移動手機用戶是否注冊。
　　(3) getHostIP(char *hostname) 函數：用于解析服務器IP地址的函數接口。
　　(4) SendData(DataType datatype,unsigned char * Data,int Length)函數：利用RTP協議實時發送音頻數據及視頻數據的函數接口。
　　(5) g726_Encode(unsigned char *speech,char *bitstream)函數：用于對采集后的語音數據進行G726壓縮編碼的接口函數。
　　(6) WriteAudioFile(void) 函數：用于本地在數據庫里存儲G726編碼后的二進制音頻數據函數接口。
　　(7) realTimeInfo (void) 函數：用于監控服務器客戶實時對數據進行網絡查詢的函數接口。
監控服務器端與現場監控端、監控客戶端之間的信息傳遞與處理過程如邏輯框圖5所示。

3．3 監控客戶端的實現
　　監控客戶端主要包括兩類用戶：常規固定監控客戶端和移動手機監控客戶端。主要負責日常的監控管理，可以通過網絡Web和手機監控播放器二種模式查看現場信息。用如下函數來實現其功能：
　　(1) InitDevice（void）函數：用于初始化GPRS設備驅動程序的函數接口。
　　(2) Userid（ har *hostname ）函數：用于登錄注冊。
　　(3) GetdataType(datatype,unsigned char * Data,int Length)函數：利用RTP協議實時接收音頻數據及視頻數據的函數接口。
　　(4) PlayData(DataType datatype,unsigned char * Data,int Length)函數：解壓播放音頻數據及視頻數據的函數接口。
　　(5) onCrlDataArrive(const TRPAddress frm, const CrlType crltype, unsigned char *data, const int length,const char *id)函數：用于實時接收服務器返回的控制信息函數接口。
4 監控客戶端播放器
　　為了保證綁定用戶利用手機能及時、清晰地查看實時音視頻信息，并保證播放質量，采用編碼優化技術，開發專用報警音視頻播放器[11]。只要綁定用戶在手機上啟動報警播放器，播放器自動登入應用服務器，通過驗證后，檢索到對應的音、視頻信息進行播放。該播放器除了具有播放音視頻的功能外，還具備進行實時錄制、發送服務器所具有的一些交互操作功能。
　　采用WinCE[12]技術設計手機音、視頻播放器。WinCE是為了支持如PDA、手機等小型的嵌入式或移動設備而推出的一系列的技術和規范的總稱，由于其良好的可移植性、資源占用少和較高的安全性等特點, 在移動設備開發領域特別是手機應用軟件開發方面得到了廣泛的應用。利用MIDP（Mobile Information Device Profile）2.0提供的對HTTPS、報文、Socket通信以及串口通信的支持及對支持服務器Push體系架構，這樣，綁定用戶的手機能夠收到來自主控服務器的信息,根據要求啟動手機上的播放器播放，還可進行相關操作。媒體解壓播放流程如圖6所示。

　　本文所設計的智能綜合監控系統在前端設計了多種現場監控設備，來提供充分的現場監控；而監控客戶端則兼顧了手機移動、固定監控多種監控形式；監控服務器同時提供了Web和手機播放器二種查看報警信息方式，可以即時查看，也可以反復播放分析。監控信息包含了現場音、視頻信息，為破案和施救等提供了價值極高的信息。該監控系統方便實用，具有較高的經濟效益、社會效益和廣泛的應用前景。
參考文獻
[1] KANG S H. Effective bandwidth based scheduling for  streaming multimedia，2003 International Conference on Image Processing，2003：14-17.
[2]  CHOU P A, MOHR A E, WANG A et al． Error control  for receiver-driven layered multicast of audio and video [J]． IEEE Transactions on  Multimedia，2001,3(1)：108-122.
[3]  SCHULZRINNE H, CASNER S, FREDEIRCK  R, et a1． RTP：A transport protocol for real-time  applications [S]． RFC 1889，1996.
[4]  蔣東興. Windows Sockets網絡程序設計大全[M]. 北京： 清華大學出版社，1999:117-162.
[5] 歐建平，婁強生．網絡與多媒體通信技術[M]．北京：人民郵電出版社，2002．
[6] Wenger. H.264／AV cover IP [J]． IEEET Rans  Circuits Syst  Video Technology，2003，13:645-
   656．
[7] 謝希仁.計算機網絡(第二版)[M].北京：電子工業出版社，1999. [8]  吳國勇，邱學剛.網絡視頻：流媒體技術與應用[M]. 北京：北京郵電大學出版社，2001.
[9] JONES A， LUND Jimoh. Windows網絡編程技術[M]. 北京：機械工業出版社，2000.
[10] SEHULZRINNE H. RTP profile for audio and vide of conference swith minimal control[S]. Internet RFC1890， 1996.
[11] SEN S，CAO L， REXFORD J，et al. Optimal patehing  scheme for effieient multimedia streaming.Proe.Int.Conf. 011 Network and Operating System Support for Digital  Audio and Video，1999(6):1024-1032.
[12] 王飛. MPEG-4標準及多媒體應用[J]. 電子技術，2001(3):17-22.