专利名称：基于web的家庭网络监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字无线多媒体监控技术领域，尤其是一种基于TOB的家庭网络监控系统。
背景技术：
近年来，多媒体技术与网络技术的迅速发展，以视频为主的多媒体通信成为时代的主题，受到人们越来越多的关注。同时，随着高速无线通信的发展，多媒体和无线通信这两个领域的技术相互交叉，产生了新的技术——无线多媒体技术。而随着计算机技术逐步步入所谓的“后PC时代”，无线多媒体终端也相应地向小型化、嵌入式方向发展，其强大的功能和广阔的应用前景，使之成为近年来该领域的一个研究热点。嵌入式系统被描述为 “以应用为中心、软件硬件可裁剪的、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格综合性要求的专用计算机系统”，是将先进的计算机技术、半导体技术、电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，因此，它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。目前，以网络为基础的数字视频监控系统是视频监控系统发展的主流，而随着微处理器技术和计算机网络技术的进步，基于嵌入式WEB的网络视频监控系统逐渐得到了人们的广泛关注，其主要原理是嵌入式视频服务器采用嵌入式实时操作系统，内置嵌入式 WEB服务器，摄像机传送过来的视频信号经高效压缩芯片压缩后，通过内部总线传送到内置的TOB服务器。用户在监控端可以直接通过浏览器观看WEB服务器上的摄像机视频图像， 授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作。现有系统由摄像机、嵌入式TOB服务器、传输网络和监控端组成。摄像机用来采集监控现场的视频。嵌入式WEB服务器是整个监控系统的核心，有硬件和软件两个部分，详细结构将在下面分别介绍。其主要功能包括为监控端提供WEB访问页面；对监控端的访问进行有效性、安全性检查；响应监控端的请求，为监控端提供所需要的视频图像；接收监控端的控制信息，经过软硬件转换后对摄像机进行控制。每个服务器有自己的IP地址，在监控端可以通过浏览器界面访问服务器。监控端的功能则是显示现场视频，并根据需要向服务器发送视频请求以及对摄像机的控制信号。现有的基于嵌入式TOB的网络视频监控系统存在的技术缺陷实时性差、无法实现远程观看。
发明内容
为了克服已有基于嵌入式TOB的网络视频监控系统的实时性差、无法实现远程观看的不足，本发明提供一种具有良好的实时性、实现远程观看的基于WEB的家庭网络监控系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种基于TOB的家庭网络监控系统，包括WEB服务器，用于通过HTTP协议与监控端浏览器软件进行信息交互，提供其他应用程序模块的接口以及视频数据浏览界面和摄像机控制界面；视频调度和传输模块，用于为监控端提供所需的实时视频信息；存储管理和调度模块，用于将压缩和编码后的视频信息根据策略存储至磁盘中特定的区域，同时响应视频调度与传输模块的请求，按照磁盘调度策略和优先级顺序从磁盘中读取视频数据至内存缓冲区；摄像机控制模块，用于对摄像机云台镜头的远程控制；所述基于TOB的家庭网络监控系统还包括CGI (CommonGateway Interface公用网关接口 )程序模块，包括用户管理模块，动态域名配置模块，用户登录模块，网络状态读取模块，网络状态设置模块，设备重启模块，读取系统时间模块和更新升级模块和视频界面模块，嵌入花生壳动态域名解析，能够实时登陆客户端设备，对设备进行远程控制；在所述摄像机控制模块中，用户通过浏览器向TOB服务器发送摄像机控制命令， 该控制命令经WEB服务器接受和处理后，再通过CGI程序模块发送给摄像机控制模块，然后被转换成相应的对摄像机控制的硬件操作指令。作为优选的一种方案WEB服务器通过调用CGI程序模块实现与浏览器的交互， CGI程序模块接受浏览器发送给WEB服务器的信息，进行处理，将响应结果再回送给WEB服务器及浏览器。进一步，所述视频调度和传输模块中，视频数据的传输采用UDP网络通讯协议。再进一步，所述UDP网络通讯协议采用RTP/UDP/IP模型。本发明的有益效果主要表现在具有良好的实时性、实现远程观看。
图1为本发明的CGI程序各功能html页面程序基本结构框图。
图2为本发明的用户管理模块结构框图。
图3为本发明的动态域名配置模块结构框图。
图4为本发明的用户登录模块结构框图。
图5为本发明的网络状态读取模块结构框图。
图6为本发明的网络状态设置模块结构框图。
图7为本发明的设备重启模块结构框图。
图8为本发明的读取系统时间模块结构框图。
图9为本发明的更新升级模块结构框图。
图10为本发明的视频界面模块结构框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步描述。参照图1 图10，一种基于TOB的家庭网络监控系统，包括服务器，用于通过HTTP协议与监控端浏览器软件进行信息交互，提供应用程序模块的接口以及视频数据浏览界面和摄像机控制界面；视频调度和传输模块，用于为监控端提供所需的实时视频信息；存储管理和调度模块，用于将压缩和编码后的视频信息根据策略存储至磁盘中特定的区域，同时响应视频调度与传输模块的请求，按照磁盘调度策略和优先级顺序从磁盘中读取视频数据至内存缓冲区；摄像机控制模块，用于对摄像机云台镜头的远程控制；
所述基于WEB的家庭网络监控系统还包括CGI程序模块，包括用户管理模块，动态域名配置模块，用户登录模块，网络状态读取模块，网络状态设置模块，设备重启模块，读取系统时间模块和更新升级模块和视频界面模块，嵌入花生壳动态域名解析，能够实时登陆客户端设备，对设备进行远程控制；在所述摄像机控制模块中，用户通过浏览器向TOB服务器发送摄像机控制命令， 该控制命令经WEB服务器接受和处理后，再通过CGI程序模块发送给摄像机控制模块，然后被转换成相应的对摄像机控制的硬件操作指令。本实施例中，嵌入式TOB服务器的硬件结构主要由CPU芯片、MPEG-4音视频编码芯片、Flash芯片、SDRAM内存、以太网接口以及大容量硬盘组成。其中CPU采用MOTOROLA 公司的PowerPC系列嵌入式通信处理器MPC8250。MPEG-4音视频编码芯片完成对从摄像头传送过来的视频数据的压缩和编码。根据网络带宽、拓扑结构以及对图像质量的要求，本系统选用基于MPEG-4标准的分层可扩展性编码方案。压缩后的视频数据根据需要，可以存储在大容量硬盘中，或者通过以太网进行网络传输。为了实现视频存储功能，需要采用大容量的硬盘。嵌入式TOB服务器的软件设计与实现是本系统实现的关键之一，包括嵌入式操作系统与应用软件两大部分。嵌入式操作系统是支持嵌入式系统应用的操作系统软件，是在系统实时性、硬件相关性和软件固态化等方面有着突出特点的专用操作系统。本系统采用嵌入式LINUX操作系统，它是在根据系统需要对LINUX操作系统进行小型化裁剪与实时化的基础上实现的。 使用LINUX的优势在于其操作系统的源代码是开放的，可根据需要进行定制；系统内核小，因而对硬件的要求相对要低；支持多任务多进程，能提供较好的实时性。服务器的应用软件结构主要由TOB服务器、CGI程序、视频调度与传输模块、存储管理与调度模块、摄像机控制模块等几个重要部分组成。WEB服务器通过HTTP协议与监控端浏览器软件进行信息交互，提供其他应用程序模块的接口以及视频数据浏览界面和摄像机控制界面。此外，它还要对监控端的访问权限进行控制，过滤监控端的请求和控制信息，处理多个监控端的请求和控制的同步和优先级问题。本系统采用了 CGI来实现动态TOB技术，CGI规定了 TOB服务器调用其他可执行程序(CGI程序)的接口协议标准。WEB服务器通过调用CGI程序实现与浏览器的交互，也就是CGI程序接受浏览器发送给WEB服务器的信息，进行处理，将响应结果再回送给WEB服务器及浏览器。原则上CGI程序可以用任何程序设计语言编写，但是用C语言编写的CGI程序具有执行速度快、安全性高等特点。视频调度与传输模块为监控端提供所需的实时视频信息，是服务器应用软件中最重要的模块。该模块根据所采取的网络传输与控制协议与监控端建立连接，监听监控端的请求；同时又根据不同的服务类型采取相应的调度策略创建视频流，然后将视频数据分组、 打包，发送到监控端，并根据路由器和监控端反馈的网络状态信息进行差错处理和拥塞控制。视频数据的传输一般采用UDP网络通讯协议，而采用UDP的IP传送方式有点播、 广播和组播三种，其中组播是服务器只向特定的用户组发送一个数据包，组中的各用户可以共享这一数据包，而组外的用户却无法接收到。本系统采用IP组播方式，采用组播技术的优点有以下几点可以让服务器承担大量客户端的视频数据播送要求；由于数据包拷贝数量和发送目的地址少，大大减少了网络中传输的数据总量，从而保证较高的服务质量；减小了视频数据流传输的带宽占用，减轻了服务器的负担。本系统采用的网络传输协议使用RTP/UDP/IP模型。RTP协议是一种提供端对端的实时媒体传输服务的协议，由实时传输协议RTP和实时传输控制协议RTCP两个部分组成。 RTP用于实时视频数据的传输，而RTCP则用来监控实时视频数据的传输。RTP/UDP/IP的方式兼顾了视频传输的实时性与QoS保证。同时针对传输网络状况的不确定性，还可以采取一定的拥塞控制和差错控制策略。存储管理模块的主要功能是将压缩和编码后的视频信息根据一定的策略存储至磁盘中特定的区域，并将视频文件信息存储到嵌入式数据库中，以供检索与回放，同时响应视频调度与传输模块的请求，按照一定的磁盘调度策略和优先级顺序从磁盘中读取视频数据至内存缓冲区。对于存储管理，本系统采用等长分组存储策略，即将视频信息按照时序关系分割成若干数据单元，这些数据单元称为分组，将每个分组存储于一个大小固定的存储单元内。摄像机控制模块主要实现对摄像机的控制。在监控端，用户通过浏览器向WEB服务器发送摄像机控制命令，该控制命令经WEB服务器接受和处理后，再通过CGI程序发送给摄像机控制模块，然后被转换成相应的对摄像机控制的硬件操作指令，从而实现对摄像机云台镜头的远程控制。参照图表1 图表10，除图表4外，前半部分程序实现的工作为CGI程序各功能 html页面程序，并以管理员身份登录客户端。图表1具体流程为先依次打开存有html网页静态代码文本文件信息，其中包括网页meta标签，头body标签和网页tail。成功后接收浏览器html网页传递过来的信息操作实例指针，将传递来的原始数据存于约定变量内，然后打印html网页head信息代码， 至此，html网页静态代码文本文件信息的构架工作完成。接着获取icam基本配置信息，包括本地IP和端口号，服务器IP和端口号，如果失败则说明客户端缺少相应文件或信息，直接跳出相应操作，关闭html网页静态代码文本文件后退出。成功则继续执行下面操作，获取html网页浏览器cookie环境变量传递的变量信息，并通过cookie中用户登录信息，依次与用户名、密码、用户权限三项进行比对，判断用户登录情况和用户权限，比对符合则登录，若为普通用户，则提示“用户无权进行操作，需要以管理员账号登录”后结束操作跳出程序，若权限为管理员，则创建icam远程管理客户端实例，对客户端进行初始化，并向一个远程服务器发起连接，进行登录操作。若登录成功后，则实现各个页面的具体功能，并在html 页面body部分代码打印显示信息来实现人机交互。登录成功后，图表2进行的主要操作是以管理员的身份进行添加用户，删除用户和设置用户信息等操作。获取客户端配置信息，其中包括用户账户总数和用户列表。接着判断表单提交信息，若无表单提交，则在html代码中打印现有用户列表代码，和用户管理操作表单代码，若有表单提交，则判断表单提交操作命令，下面将分别进行介绍添加用户，首先接收添加用户命令，查看用户账户数是否已达最大用户数，若不为满，则读取表单中浏览器传送来的用户基本信息，包括用户名，密码和确认密码。再与已知用户列表进行比对，若用户名已存在，则添加操作失败，退出；否则就发送添加用户配置请求将新用户添加到客户端的用户列表中。删除用户，首先接收删除用户命令，获取用户信息，与用户列表进行比对，比对不成功则表示用户不存在，则无法删除，退出操作。若比对成功，则发送删除用户配置请求，删除用户列表中的指定用户。设置用户信息，首先接收设置用户信息命令，获取用户信息，若密码与指定用户密码不符或用户不存在，则无法修改，退出操作。否则发送修改用户信息的配置请求，修改操作成功。登录成功后，图表3进行的是动态域名配置的登录操作。首先获取表单 ddns (Dynamic Domain Name krver动态域名服务)登录信息，分为两种情况第一种情况为有表单提交，则判断提交内容，退出服务还是开启服务，若是开启服务，则分别从html提交表单中获取ddns地址，ddns端口，ddns用户名，ddns用户密码等信息，若获取失败，则退出。若接收到的为空，则将ddns地址赋指定IP，将ddns端口赋指定端口号。然后发送设置ddns信息的配置请求，成功则打印显示成功信息；若是退出服务，发送退出ddns配置请求，退出ddns服务，进行重启操作。第二种情况为无表单提交，则获取当前ddns状态，根据ddns状态的不同执行相应的操作。当ddns状态为0时，在html页面代码中打印显示服务登录表单代码，退出程序。当ddns状态为1时，在html页面代码中打印显示“正在连接”代码，退出程序。当ddns状态为2时，判断花生壳服务器返回的广域网IP是否不为空且与icam服务器IP相一致，若是，则打印显示“连接成功”代码，退出程序；若否，则打印显示“已登录， 正在获取IP”代码，退出程序。当ddns状态为3时，判断服务IP和最新动态获取得到的广域网IP是否一致，若是，则打印显示“连接成功”代码，退出程序；若否，则配置icam服务IP为最新获取得到的广域网IP，并自动重启设备使新IP有效，重启成功后，比较第二次获取的花生壳服务IP是否和icam服务IP—致，一致则打印显示连接成功，不一致则配置icam服务IP并自动重启设备使新IP有效。当ddns状态为101，则在html页面代码中打印显示“用户名或密码错误”代码，退
出程序。图表4进行的是登录操作。依次打开存有html网页静态代码文本文件信息，其中包括网页meta标签，头body标签和网页tail。成功后获取浏览器html页面传递过来的信息操作实例指针，打印显示html网页head信息代码，前期关于网页html工作完成。接着获取设备配置信息，包括本地IP和端口号，服务器IP和端口号，如果失败则说明设备缺少相应文件或信息，直接跳出相应操作，关闭网页基本框架结构信息后结束。如果成功则创建icam远程管理客户端实例，对客户端进行初始化，并向一个远程服务器发起连接，登陆设备。获取表单中登陆命令，再获取客户端信息，包括用户账户总数和用户列表。再获取表单中pc系统时钟，用户名和对应密码信息，与用户列表进行对照，失败则退出；成功则打印显示“登录成功，请继续操作”代码。登陆成功后，图表5主要操作为读取网络状态配置信息。首先获取客户端有线IP地址信息，若获取失败，则清零后输出，否则直接输出；
获取客户端无线IP地址信息，若获取失败，则清零后输出，否则直接输出；获取客户端子网掩码信息，若获取失败，则清零后输出，否则直接输出；获取客户端默认网关信息，若获取失败，则清零后输出，否则直接输出；获取客户端icam服务地址信息，若获取失败，则为空后输出，否则直接输出；获取客户端网络名信息，若获取失败，则为空后输出，否则直接输出；获取客户端密钥选择信息，若获取失败，则为空。获取成功后如果选择的为on则打印显示选中“有”。如果选择的为off，则打印显示选中“无”，如果为其他选项，则一律认作为“无”；获取客户端网络密钥信息，若获取失败，则为空后输出，否则直接输出；获取客户端网络类型信息，若获取失败，则为空，若为ad-hoc方式，则选中“ad-hoc”，否则未选中；获取客户端服务网络选择信息，若获取失败，则为空，若为Ian方式，则打印显示选中“有线网络”，若为wlan，则打印显示选中“无线网络”。登陆成功后，图表6主要是对网络进行设置。首先从表单里获取网络类型信息，将 Ian或者wlan数据发送设置网络类型配置请求，再分别对有线IP，无线IP，子网掩码，默认网关等进行设置。再获取表单服务IP信息，成功则发送配置请求，设置服务IP成功后判断网络状态类型。如果网络类型为wlan，获取表单信息，查看类型为ad-hoc还是managed，再发送配置请求设置无线网络模式。否则打印显示“[ok]修改后，需要设备重启才有效！，， 页面代码，退出程序。接着获取无线网络ap名，并进行配置，再获取无线网络ap密码选择方式，若keymodeon，则选中“on”，否则选中“off”，并进行配置，再获取无线网络ap密码信息，并进行配置。至此，对网络基本设置工作完成，此后可以进行相应的操作。登陆成功后，图表7进行的是设备重启操作。当以管理员身份登陆后，获取表单重启命令，对设备进行初始化连接和登陆，成功后发送重启指令，成功后，则会重启客户端，网页可以在1分钟后重连。若接收到取消指令，则不执行重启操作。重启的主要功能为对某些选项进行修改后，为了使更改的内容生效而执行的操作。登陆成功后，图表8主要进行系统时间日期等信息的校正。首先读取表单系统时间信息，再读取输入类型，若为PC系统时间类型，则获取系统时间和日期信息，再发送设备配置请求，成功后重启即可。若为手动设置类型，则从表单中获取浏览器输入的时间和日期信息，再发送设备配置请求，成功后重启即可。登陆成功后，图表9主要是设置更新信息。首先获取升级状态信息。若信息参数为非0，则查看升级标记。若升级标记为2，则发送配置请求信息，要求清除升级成功标记， 失败则打印显示“清除升级成功标记失败”代码，成功则打印显示“升级成功”代码。若升级标记为3，则发送配置请求信息，要求清除升级成功标记，失败则打印显示“清除升级成功标记失败”代码，成功则打印显示“升级失败”代码。若信息参数为0，则获取表单更新信息， 对升级IP地址，升级子网掩码，升级默认网关和升级服务器IP地址进行设置。再获取升级文件名称，发送配置请求对升级文件名和升级标记进行设置。成功后重启设备来保存设置。图表10为视频页面的实现。首先，依次打开存有html网页静态代码文本文件信息，其中包括网页meta标签，头body标签和网页tail。成功后获取浏览器html页面传递过来的信息操作实例指针，打印显示html网页head信息代码，前期关于网页html工作完成。接着获取设备配置信息，包括本地IP和端口号，服务器IP和端口号，如果失败则说明设备缺少相应文件或信息，则直接跳出相应操作，关闭网页基本框架结构信息后结束。如果成功则继续执行下面操作，获取网页浏览器环境变量的信息，并依次与用户名、密码、用户权限三项进行比对，比对符合则登录，若为普通用户，则无权限进行操作，结束操作跳出程序， 若权限为管理员，则输出服务器的IP和端口号。
权利要求
1.一种基于WEB的家庭网络监控系统，包括WEB服务器，用于通过HTTP协议与监控端浏览器软件进行信息交互，提供应用程序模块的接口以及视频数据浏览界面和摄像机控制界面；视频调度和传输模块，用于为监控端提供所需的实时视频信息； 存储管理和调度模块，用于将压缩和编码后的视频信息根据策略存储至磁盘中特定的区域，同时响应视频调度与传输模块的请求，按照磁盘调度策略和优先级顺序从磁盘中读取视频数据至内存缓冲区；摄像机控制模块，用于对摄像机云台镜头的远程控制； 其特征在于所述基于WEB的家庭网络监控系统还包括CGI程序模块，包括用户管理模块，动态域名配置模块，用户登录模块，网络状态读取模块，网络状态设置模块，设备重启模块，读取系统时间模块和更新升级模块和视频界面模块，嵌入花生壳动态域名解析，能够实时登陆客户端设备，对设备进行远程控制；在所述摄像机控制模块中，用户通过浏览器向WEB服务器发送摄像机控制命令，该控制命令经WEB服务器接受和处理后，再通过CGI程序模块发送给摄像机控制模块，然后被转换成相应的对摄像机控制的硬件操作指令。
2.如权利要求1所述的基于WEB的家庭网络监控系统，其特征在于WEB服务器通过调用CGI程序模块实现与浏览器的交互，CGI程序模块接受浏览器发送给WEB服务器的信息， 进行处理，将响应结果再回送给WEB服务器及浏览器。
3.如权利要求1或2所述的基于TOB的家庭网络监控系统，其特征在于所述视频调度和传输模块中，视频数据的传输采用UDP网络通讯协议。
4.如权利要求3所述的基于TOB的家庭网络监控系统，其特征在于所述UDP网络通讯协议采用RTP/UDP/IP模型。
全文摘要
一种基于WEB的家庭网络监控系统，包括WEB服务器，用于通过HTTP协议与监控端浏览器软件进行信息交互，提供其他应用程序模块的接口以及视频数据浏览界面和摄像机控制界面；视频调度和传输模块，用于为监控端提供所需的实时视频信息；存储管理和调度模块，用于将压缩和编码后的视频信息根据策略存储至磁盘中特定的区域，同时响应视频调度与传输模块的请求，按照磁盘调度策略和优先级顺序从磁盘中读取视频数据至内存缓冲区；摄像机控制模块，用于对摄像机云台镜头的远程控制。本发明提供一种具有良好的实时性、实现远程观看的基于WEB的家庭网络监控系统。
文档编号H04L29/06GK102377792SQ20101025097
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月7日 优先权日2010年8月7日
发明者孟利民, 陈威宇 申请人:杭州普诺科技有限公司, 浙江工业大学