专利名称：大规模数字远程网络视频监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监控系统，具体是指一种大规模数字远程网络视频监 控系统。
背景技术：
视频监控一直是人们关注的应用技术热点之一，它以其直观，方便，信息 内容丰富而被广泛应用于许多场合。在电子技术与通信技术的发展过程中，图 像监控系统的技术水平，直接反映了不同阶段电子与通讯的技术状况。纵观局 域网视频监控系统的发展，经历了三个不同的阶段
第一阶段:模拟视频监控系统。该阶段的模拟视频监控系统主要由摄像机、 视频矩阵、监视器、录像机等组成，利用模拟视频线将来自摄像机的视频连接 到监视器上，利用视频矩阵主机，采用键盘进行切换和控制，录像则采用磁带 长时间录像机；远距离图象传输采用模拟光纤，利用光端机进行视频传输。
该模拟视频监控系统的优点是视频、音频信号的采集、传输、存储均为 模拟形式，质量最高且技术成熟、系统功能强大、完善。该模拟视频监控系统 的不足有适用地理范围教小；与信息系统无法进行数据交换；监控仅限于监 控中心，应用的灵活性较差；不易扩展。
第二阶段基于微机平台的多媒体监控系统。该阶段的系统以高性能的多 媒体工控机为核心，采用模块化结构，将主控端的全部设备集成于一体。此外， 该阶段的系统还具有良好的人机交互界面和基于网络的多级分控能力，每一级 都有自我管理和控制的功能，并可以受上一级的控制。DVR (嵌入式视频编 码器)是基于微机平台的多媒体监控系统的核心产品，采用微机和Windows 平台，在计算机中安装视频压縮卡和相应的DVR软件，不同型号视频卡可连 接1/2/4路视频，支持实时视频和音频，是第一代模拟监控系统升级实现数字 化的可选方案。
该基于微机平台的多媒体监控系统的优点是视频、音频信号的采集、存储主要为数字形式，质量较高；系统功能较为强大、完善；与信息系统可以进 行数据交换；应用的灵活性较好。该系统存在的不足有要实现远距离视频传 输需铺设(租用)光缆；需要在光缆两端安装视频光端机设备，系统建设成本 高，不易维护、且维护费用较大。第三阶段基于嵌入式网络视频服务器/编解码器的网络化数字视频监控 系统。该阶段的系统的主要特点是将传统的视频、音频及控制信号数字化，以 IP包的形式在网络上传输，实现了视频/音频的数字化、系统的网络化、应用 的多媒体化以及管理的智能化。网络数字视频监控系统与上述第一、二代系统相比，将具有以下明显的优 势可以利用现有的网络资源，不需要为新建监控系统铺设光缆、增加设备， 并能实现远程视频监控；系统扩展能力强，只要在有网络的地方增加监控点设 备就可扩展新的监控点；维护费用低，网络的维护由网络提供商来进行维护， 前端设备是即插即用，可以免系统维护；系统功能强大、利用灵活、全数字化 录像方便于保存和检索；监控方便，在网络中的每一台计算机，只要安装了客 户端的软件，给予相应的权限就可成为监控工作站。目前的网络数字监控系统虽能较好的满足客户的各种要求，但它只是单一 的、孤立的使用视频监控功能，既不能实现大规模视频监控设备联网集成及远 距离的视频监控，也不能实现大规模视频分发和集中式管理，更不能实现在大 规模数字网络局域网视频监控系统上的进一步系统延伸。实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种既能实现远程 网络控制，又能实现网络集中管理的大规模数字远程网络视频监控系统。本实用新型的目的通过下述方案实现大规模数字远程网络视频监控系 统，包括监控前端设备、局域网视频监控系统、监控客户端系统及网络传输设 备，所述的监控前端设备与网络传输设备相连，所述的网络传输设备及监控客 户端系统均分别与局域网视频监控系统相连。所述的局域网视频监控系统包括服务器群、视频分配器、DVR、交换器/ 以太网集线器及视频矩阵，所述的视频分配器分别与视频矩阵、网络传输设备 及DVR相连。所述的服务器群包括业务服务器、数据库服务器、联动服务器、网管服务 器、流媒体服务器、调度服务器、计费服务器、电子地图服务器、存储服务器 及认证服务器，所述各服务器均设置有视频监控系统模块，所述的业务服务器、 数据库服务器、联动服务器、网管服务器、流媒体服务器、调度服务器、计费 服务器、电子地图服务器、存储服务器及认证服务器均通过交换器/以太网集
线器与所述DVR相连。
所述的监控客户端系统包括移动设备监控客户端及PC机监控客户端，所 述移动设备监控客户端及PC机监控客户端均通过通讯网络与所述的交换器/
以太网集线器相连。
所述的网络传输设备包括机架式光端机及一个或一个以上的光端机，所有 的光端机均通过光纤与机架式光端机相连，所述的机架式光端机则与所述的视 频分配器相连，所述的每个光端机均分别与所述的监控前端设备相连。
所述的监控前端设备包括摄像头、云台镜头控制器及报警输入/输出设备， 所述的摄像头与云台镜头控制器相连，所述的报警输入/输出设备及云台镜头 控制器均与所述的光端机相连。
所述通讯网络包括宽带IP网、XDSL、 LAN、 WLAN、 DDN、 FR、 SDH
或ATM传输方式的网络或基于光纤接入方式的视频图像传输网络。 本实用新型相对于现有技术，具有如下的下的优点及效果
(1) 本系统采用先进的全数字化解决方案，从监控前端开始到监控终端 都采用网络化及数字化技术，能保证监控信息在完全可控的范围内进行合理的 分配和授权査看；
(2) 本系统的监控客户端具有强大的扩展功能，并能很大程度的降低系 统的扩展及维护成本；
(3) 本系统在关键部分采用了备份机制，可以实现各个服务器的互相备 份，充分保证整个系统正常运作。
图1是本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的 实施方式不限于此。
如图l所示，本系统由局域网视频监控系统、监控客户端系统、网络传输 设备及监控前端设备组成。其中，监控前端设备的数量可以为一个或一个以上， 具体的数量根据现场或客户的需求进行确定。所有的监控前端设备均与网络传 输设备相连，网络传输设备及监控客户端系统均与局域网视频监控系统相连。
所述的局域网视频监控系统是本系统的核心，包括有服务器群、交换器/
以太网集线器、视频分配器、视频矩阵及DVR (嵌入式视频编码器)。局域网 视频监控系统中的服务器收到监控前端设备输入的视频数据信号，并由局域网 视频监控系统负责控制，并转发给相应的监控客户端。所述的服务器群包括均 设置有视频监控系统模块的业务服务器、数据库服务器、联动服务器、网管服 务器、流媒体服务器、调度服务器、计费服务器、电子地图服务器、存储服务 器及认证服务器，且所有的服务器均通过交换器/以太网集线器组成一个局域 网，以构成局域网视频监控中心的核心。所述的视频矩阵与视频分配器相连， 该视频分配器还通过光纤分别与网络传输设备及DVR相连。所述的DVR还 通过通讯网络与交换器/以太网集线器相连。
其中，业务服务器主要提供系统管理的web服务、业务逻辑服务、页面 服务等核心服务；数据库服务器主要对整个系统的数据信息提供存取服务；联 动服务器主要负责当报警发生时能够及时地通知相关服务器做出相关的联动 动作；网管服务器主要负责实时监控各监控代理，时刻掌握着整个系统各设备 的运行情况，发生故障时及时发出告警;流媒体服务器是视频数据分发的核心， 它主要负责视频流信号的分发，它的性能直接影响到视频监控系统的监控性 能；调度服务器是将前端监控设备中的DVR与流媒体服务器进行调度分配的 服务器；计费服务器主要负责费用计算；电子地图服务器主要提供WebGIS矢 量地图服务；存储服务器则提供视频录像的集中存储；认证服务器对任何登陆 系统的用户进行认证。
所述的视频监控系统模块包括监控中心平台系统功能和监控应用功能。其 中，监控中心平台系统功能包括认证功能、流媒体分发与级联、网络管理、 设备管理、客户管理、用户管理、权限管理、系统配置管理、计费管理、帐务管理等功能；监控应用功能则包括本地/远程实时监控、本地/远程存储、本地/远程査询回放、录像功能、报警与联动、语音对讲与音频广播、电子地图、 视频轮巡等。局域网视频监控系统的核心技术包括IAP (私有通讯)协议、多线程非 阻塞式数据库访问中间件、高效数据处理机制、优化的计费帐务批处理模式、 多厂家支持网管功能、多路同步回放功能、数字签名应用技术、双IP技术及 流媒体服务器的N+M备份机制应用技术。所谓的IAP协议是指基于 TCP/UDP/IP的网络(包括局域网，Internet)上传送以视频数据为核心，能够兼 顾传送音频，控制等各种数据，规范局域网视频监控系统内部子系统之间以及 局域网视频监控系统与前端编码服务器之间传递数据的消息包包体参数以及 静态数据私有通讯协议。该协议为在基于TCP/UDP/IP的网络上有效的传送视 频数据等数据提供了统一的标准规则，为本系统的局域网视频监控系统内部各 子系统及各组成部分之间建立了有效的通信规则，使得信息的交互更加有序。多线程非阻塞式数据库访问中间件是指考虑到文件IO对业务性能的影 响，充分利用多线程的高效性，利用线程池来解决问题。线程池可以根据任务 的多少动态增加或者减少线程数量，从而提高了程序的灵活性。这样的处理大 大提高了访问数据库的性能，从而大大提高了本系统的使用性能。所谓的高效数据处理机制是指在流媒体服务器上采取进程压力分担法。其 中，每个进程由一个专门负责作分发线程和一个专门负责从前端设备采集流数 据的线程组成。采用高效数据处理机制减少了大量线程频繁切换的系统内存和 CPU时间的消耗，让CPU尽可能多的时间都在做实际事情，使得视频达到实 时、高效、高性能的分发到各客户端。当有更多的负载，系统又有资源的情况 下，就可以用增加进程的方式来分担压力，提高系统的容量，达到高容量的需 求。所谓的双IP技术是指通过web服务器，根据客户端请求的IP地址自动生 成服务器IP返回地址，从而实现内外网都可以灵活的访问到视频流的技术。 该双IP技术能提高客户的访问质量，同时也为本系统的性能提高奠定了技术 基础。流媒体服务器的N+M备份机制应用技术是指结合目前嵌入式领域健壮性 技术，在保证不增加硬件成本的前提下，采用服务进程的N+M冗余暖备份技术，提高整个系统的可用性的技术。该流媒体服务器的N+M备份机制可以不 增加硬件成本，具有很好的应用前景。所谓的N+M冗余备份，是指对同一功能模块的N个进程，采用l个或多 个暖备份，即N个线程中任意线程出现故障，启动暖备份进行工作，同时再 产生一个或多个暖备份作后备。这种方式， 一方面可以避免对每个进程进行备 份造成系统资源浪费，另一方面又可以保证该模块的线程在出现故障时可以短 时间内恢复正常工作，从而保证该模块的稳定工作，也就保证了整个系统的稳 定工作，提高可用性。本系统还在流媒体服务器的N+M备份机制应用技术中 增加了自动负载均衡技术及手动切换方式，使备用流媒体服务器的选择更加具 有科学性。本系统的监控前端设备是本系统的图像数据采集和控制命令的执行部分， 主要完成图像的采集、编码和传输、摄像机的控制和报警的输入/输出工作， 并将摄取的模拟图像信号转换为数字图像信号，通过光纤传输到网络传输设 备，再经过网络传输设备通过各种通讯网络传输到局域网视频监控系统。局域 网视频监控系统对接收到的各种数字图像信号进行控制，并转发个监控客户端 系统，从而使所有与该通讯网络相连的PC机客户端或移动监控客户端都成为 监控终端，不再受地域环境的限制。所述的监控前端设备由摄像机、云台镜头 控制器及报警输入/输出设备组成。其中，云台镜头控制器同摄像机相连，既 为摄像机提供电源，又接收图像监控主机的控制命令，并调节云台上、下、左、 右转动和调节镜头焦距等动作。云台镜头控制器及报警输入/输出设备均可通 过光端机转换为可用光纤传输的信号进行传输，在接收端通过机架式光端机与 视频分配器相连，并由视频分配器将该信号传输给DVR。所述的DVR的重要 优点之一是操作系统为实时多任务工业级产品，可靠性、稳定性大大高于目前 以微机为平台，WINDOWS为操作系统的图像系统。并且体积小巧紧凑，功 能强大，便于安装和远程集中式管理和设置。所述监控前端设备中的摄像机可以根据不同的监控对象来进行选择。本系 统的摄像机分为以下几种 一体化球形摄像机，主要应用于监控较广的区域， 可设置为多区域同时监控，如应用于治安复杂区域等；超宽动态固定摄像机， 主要应用于背景前景差异较大场合，固定角度监控，如应用于重点场所大门的 全景摄像；低照度红外线固定摄像机，适用于光线较暗场合，固定角度监控，如室内或光照较差的敏感地区。通讯网络是局域网视频监控系统与监控客户端系统之间的信号传输通道。 本系统的通讯网络支持多种网络的接入方式，包括基于光纤接入方式的视频图像传输方式或宽带IP网、xDSL、 LAN、 WLAN、 DDN、 FR、 SDH或ATM的传输方式。本系统的通讯网络结构具有良好的可扩展性，可以根据日后的需要 灵活地增加配置。通讯网络还提供通用接口，当系统扩充时，只需要直接添加 设备即可，能方便地与现有设备相连，避免资源浪费。所述的监控客户端系统包括移动设备监控客户端及PC机客户端。其中， 移动设备监控客户端采用手机等移动设备通过无线广域网接收视频数据信号， 通过安装在移动设备中的客户端监控模块进行监控；PC机客户端是采用PC 机通过广域网接收视频数据信号，通过安装在PC机上的客户端监控模块进行 监视与控制。如上所述，便可很好地实现本实用新型。
权利要求1、大规模数字远程网络视频监控系统，包括监控前端设备，其特征在于，还包括局域网视频监控系统、监控客户端系统及网络传输设备，所述的监控前端设备与网络传输设备相连，所述的网络传输设备及监控客户端系统均分别与局域网视频监控系统相连。
2、 根据权利要求1所述的大规模数字远程网络视频监控系统，其特征在于， 所述的局域网视频监控系统包括服务器群、视频分配器、DVR、交换器/以太网 集线器及视频矩阵，所述的视频分配器分别与视频矩阵、网络传输设备及DVR 相连；所述的服务器群包括业务服务器、数据库服务器、联动服务器、网管服务 器、流媒体服务器、调度服务器、计费服务器、电子地图服务器、存储服务器 及认证服务器，所述各服务器均设置有视频监控系统模块，所述的业务服务器、 数据库服务器、联动服务器、网管服务器、流媒体服务器、调度服务器、计费 服务器、电子地图服务器、存储服务器及认证服务器均通过交换器/以太网集线 器与所述DVR相连。
3、 根据权利要求1所述的大规模数字远程网络视频监控系统，其特征在于， 所述的监控客户端系统包括移动设备监控客户端及PC机监控客户端，所述移动 设备监控客户端及PC机监控客户端均通过通讯网络与所述的交换器/以太网集 线器相连。
4、 根据权利要求1所述的大规模数字远程网络视频监控系统，其特征在于， 所述的网络传输设备包括机架式光端机及一个或一个以上的光端机，所有的光 端机均通过光纤与机架式光端机相连，所述的机架式光端机则与所述的视频分 配器相连，所述的每个光端机均分别与所述的监控前端设备相连。
5、 根据权利要求1所述的大规模数字远程网络视频监控系统，其特征在于， 所述的监控前端设备包括摄像头、云台镜头控制器及报警输入/输出设备，所述 的摄像头与云台镜头控制器相连，所述的报警输入/输出设备及云台镜头控制器 均与所述的光端机相连。
6、 根据权利要求1所述的大规模数字远程网络视频监控系统，其特征在于， 所述的通讯网络包括宽带IP网、XDSL、 LAN、 WLAN、 DDN、 FR、 SDH或 ATM传输方式的网络或基于光纤接入方式的视频图像传输网络。
专利摘要本实用新型提供了一种大规模数字远程网络视频监控系统，包括监控前端设备、局域网视频监控系统、监控客户端系统及网络传输设备，监控前端设备与网络传输设备相连，网络传输设备及监控客户端系统均分别与局域网视频监控系统相连。本实用新型系统既能实现远程网络控制，又能实现网络的集中管理，且具有很好的扩展性能。
文档编号G08B13/196GK201160304SQ20072017890
公开日2008年12月3日 申请日期2007年12月27日 优先权日2007年12月27日
发明者娟 任, 左国辉, 施祖阳, 李嘉祺, 李龙飞, 刚 潘, 王玲丽, 罗益民, 罗贤通, 辉 谢, 赵军虎, 邓凤仪, 涛 金, 武 陈, 陈哲希 申请人:广东亿迅科技有限公司