基于C/S结构的远程数字视频监控系统设计

　　一、前言　　

　　当前视频监控系统正逐步由模拟化走向数字化。随着视频压缩技术和网络技术的发展，开发新一代基于计算机网络和多媒体MPEG-4压缩算法的视频监控系统已成为整个行业技术发展的主要方向之一。本文提出并研究设计了一种分布式网络视频监控系统。该系统采用流行的分布式C/S架构对系统进行设计，并采用流媒体技术，通过IP多播技术、RTP/RTCP实时传送视频监控流。

　　该数字视频监控系统与传统的基于数字DVR、视频服务器的数字视频监控系统相比有以下优势：

　　1.性能稳定可靠。一般监控系统中的主控如果发生故障将会造成整个系统的瘫痪。本文介绍的系统没有严格的前端、主控和分控界限即没有严格的中心或核心设备，所以系统中任何设备的损坏都不会影响其他设备的正常运转。

　　2.可灵活组网。系统可以随时增加新的设备或模块而不需要对整个系统进行改造。

　　二、系统介绍

　　分布式数字视频监控系统的硬件主要由各种摄像机、核心设备MIVT-110、各种报警传感器和远端PC组成。安装在现场的MIVT-110从摄像头获得原始的视频信号，经过视频采集压缩卡压缩成MPEG-4视频数据后不但存储在硬盘中而且转换成流媒体格式，从以太网接口通过交换机路由器实时传送到计算机网络上；实时监控客户端（授权PC或MIVT-110）连接到计算机网络上，从视频监控模块获得MPEG-4视频数据，通过流媒体视频播放软件实时地解压MPEG-4视频数据并播放。

　　每台MIVT-110既可以作为监控前端，完成各种视频、音频等监控信号的采集、压缩以及开关量信号的接收、处理和传输；也可以作为监控终端，监控其他MIVT-110前端信号。普通PC上安装MIVT-110客户端软件，得到系统授权后，也可以作为终端加入整个监控系统。系统使用统一的用户界面，用户只需操作MIVT-110的控制界面，就可以控制系统中的所有监控设备。

　　三、系统硬件

　　1.视频采集压缩卡

　　分布式数字视频监控系统采用的是数字视频信号，需要相应的硬件将模拟视频信号转化成数字信号并且压缩，这样才可以由计算机直接处理并可在数字通讯线路上直接传输。考虑到硬件压缩的效率较高且质量较好，因此选择高性能视频采集压缩卡。它直接安装在计算机上，通过它可以将模拟视频信号、音频信号实时数字化并压缩编码，然后交由计算机直接处理，如此就可以实现对视频的分屏显示、动态储存、实时捕捉和实时发送等功能。

　　比较国内外几个主要的视频采集压缩卡的设备供应商产品，综合考虑价格、性能等多方面的因素，最后选择恒亿电子公司的金沙王400E视频采集压缩卡。400E是一个很实用的实时MPEG-4视频/音频采集压缩卡，适用于Windows2000/NT/LINUX操作系统。对于视频多媒体应用开发的用户，400E提供板卡驱动程序、系统开发包、播放开发包、网络开发包及源代码。在开发视频应用时只需很少的代码就可以实现对400E的控制。400E支持4路复合视频信号的输入，由于本系统需要监控16路视频信号，故需要4块400E。

　　2.工控机

　　由于监控系统要长时间运行，且处理的数据量较大，这就对工控机的性能提出了较高的要求：系统稳定性好，运行速度快，CPU处理能力强；较大数据存储能力。本系统选用华北工控产品，硬件配置如下：CPU，P42.0G；内存，256M；硬盘，40G。

　　四、系统软件设计

　　1.通信协议

　　分布式数字视频监控系统采用RTP/RTCP实现实时视频流的传输和控制。视频传输所需协议的整体架构。

　　视频信息在应用层由RTP进行封装，并把视频信息的特征（如时间戳和顺序号）写入RTP数据报中，交给下层UDP处理，UDP对RTP数据报进行封装，并把源端口地址、目标端口地址和校验值等写入自己的数据报中，RTP和UDP一起共同完成传输层协议所应完成的任务，UDP数据报被交给IP网络层处理，IP网络层协议对UDP数据报进行封装，在IP层确定网络的寻址方式，由路由表把视频数据传输到其他的主机，由于采用组播方式传输视频信息，视频信息传输的网络采用工业以太网为传输网络，IP组播地址被映射到以太网的MAC地址，IP数据报也要被封装成适合以太网传输的Eth数据报，然后在以太网中传输。