基于流媒體的視頻監控技術在施工工程中的應用

摘要:視頻監控技術在施工工程中具有十分重要的作用，可對施工現場重要目標進行集中監控，使管理指揮部門實時了解現場情況，確保施工現場安全保質高效。隨著Internet技術的發展，無線流媒體技術已成為視頻傳輸中的重要方式。對基于流媒體的視頻監控技術在施工工程中的應用進行了研究，概述了視頻監控技術的發展狀況，提出了一種基于流媒體的視頻監控系統，對其網絡分層模型和系統功能組成進行了闡述，對施工工程中視頻監控技術的建設和發展具有一定的積極意義。

關鍵詞:視頻監控;流媒體;施工工程

中圖分類號:TN948文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2009)14-3779-02

Application of Video-monitoring Technique Based on Streaming Media to Engineering Projects

LI Wan-hong

(No.2 Engineering Construction Co. Ltd. China Railway Engineering Bureau 5， Hengyang 421002， China)

Abstract: Video-monitoring technique plays a very important role in engineering projects. It can monitor the important targets in the engineering site， make the administrator know the situation on spot， and make sure that the engineering safely and efficiently. With the development of Internet， wireless streaming media technique has become an important way to video transmission. The application of video-monitoring technique based on streaming media to engineering projects is studied. The development of video-monitoring technique is summarized， a system of video-monitoring based on streaming media is proposed， and its network layered model and function components are discussed. The results have some value in the construction and development of video-monitoring technique in engineering projects.

Key words: video-monitoring; streaming media; engineering project

1 引言

隨著Internet技術的飛速發展，當今分布式多媒體應用(如視頻會議、視頻點播、IP可視電話、遠程教育)不僅包含文本數據信息，還包括語音、圖形、圖像、視頻等各種類型的多媒體應用。為了適應視頻數據的傳輸要求，流媒體技術應用而生。人們對流媒體的需求日益增加。流媒體技術使用需求將越來越廣泛。在視頻監控系統中，為了滿足用戶實時性的需求，對視頻數據的傳送也采用了流媒體技術[1]。

施工現場采用視頻監控技術，目的是通過遠距離實時監控，結合先進的行為自動分析和報警機制軟件，對施工工地的重要區段、重點隧道大橋等目標進行集中監控，使管理指揮部門實時了解現場情況，及時發現異常情況和采取有效措施，安全監控可以讓安全事故防范于未然，盡量杜絕安全事故發生，杜絕工程質量的惡性事件發生，降低項目職工的勞動強度和難度，確保施工現場的施工安全和工程質量;同時在事故災害發生時可作為應急救援的輔助手段，為決策提供依據[2-3]。本文對基于流媒體的視頻監控技術在施工工程中的應用進行了研究，概述了視頻監控技術的發展狀況，提出了一種基于流媒體的視頻監控系統，對其網絡分層模型和系統功能組成進行了闡述。本文的研究對施工工程中視頻監控技術的建設和發展具有一定的積極意義。

2 視頻監控技術發展概述

視頻監控系統的發展大致可分為三個階段[4]:模擬閉路電視監控系統;基于PC機數字化數據存儲視頻監控系統;基于快速網絡之上建造網絡專業視頻服務器的監控系統。

監控系統各個發展階段的原理基本相同，不同之處主要是由于電子硬件技術和軟件技術應用能力不斷提高，每個階段都有各自優缺點，只因每一代監控系統的應用和管理過程中優點大于缺點而得到廣泛的應用，也為下一代監控系統的發展提供了契機。第一代監控系統的缺陷是:硬件成本高;不利于建造維護;技術上也不利于分布式綜合應用實現;監控材料存儲主要靠磁帶，磁帶存儲雖然可長時間保存，但不利于回放視頻資料;回放耗時長。第二代監控系統是基于PC的視頻監控，在PC上增加視頻壓縮卡，結合外圍設備實現視頻監控功能。此結構簡單，容易架設，數據數字化方式存儲于PC機硬盤中，方便視頻資料回放。但此系統的監控主機需要在高性能的公共操作系統之上，從而帶來各方面的不安全性及不穩定行因素，此系統不宜在公共場合長時間開機，無法實現實時監控，技術上很少利用網絡技術配合，因此很難實現分布式架設將所有監控資料匯聚到一個中心點。第三代專業視頻監控服務器的監控系統的優點是借鑒第一、第二代技術及應用的優點同時避免其缺陷，它是基于網絡基礎上開發，可以在網絡上經過審核之后遠程調用視頻資料，最重要的是，本系統充分利用微電子集成芯片，結合功能強大的專業視頻軟件，加上各類網絡協議結構結合而成，有利于實現長時間、穩定、快速、準確、高清晰度的視頻監控錄像，更便于實現不同區域的多主機分布，又可以在不就增加其它費用的情況下，通過網絡系統將所有視頻資料匯聚到監控中心室。

視頻監控系統引進的新技術有[5]:1)視頻數據的壓縮解壓縮技術。視頻圖像的信息量是巨大的。視頻數據壓縮技術是數字化的關鍵，一般的壓縮方式主要是通過減少每幀圖像間上和空間上的冗余性和相關性信息來減少數據量。目前，常用的壓縮方案有H.263、H.264、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、JPEG和小波等;2)視頻數據的實時同步傳輸技術。數字視頻監控系統中的視頻數據往往需要實時處理。另外，聲音與視頻也必須保持同步。作為視頻傳輸這樣的特例，對時間十分敏感，因此，必須確保數據的實施性和同步性;3)紅外線成像技術。電磁波譜由產生和探測的輻射方法加以區分，可劃分出許多波長范圍，這些波長范圍稱為“波段”。電磁波譜的不同波段輻射之間都遵循著相同的法則，沒有本質區別。唯一的區別僅在于波長不同;4)智能行為分析技術。智能行為分析視頻技術源自計算機視覺技術。計算機視覺技術是人工智能研究的分支之一，它能夠在圖像及圖像描述之間建立映射關系，從而使計算能夠通過數字圖像處理和分析來理解視頻畫面中的內容。視頻監控中的智能行為分析技術主要是指:“自動的分析和抽取視頻源中的關鍵信息”。如果把攝像監控頭看作人的眼睛，而視頻智能行為分析系統或設備則可以看作人的大腦。這種技術借助計算機強大的數據處理功能，對視頻畫面中的海量數據進行高速分析，過濾掉用戶不關心的信息，僅僅為監控者提供有用的關鍵信息。

3 基于流媒體的視頻監控系統

流媒體技術就是把連續的音頻和視頻數據經過壓縮編碼后，放到專用的流媒體服務器上，讓用戶一邊下載一邊觀看，而不需要等待整個多媒體文件下載完成就可以即時觀看的技術。流媒體技術不是單一的技術，它是計算機技術、網絡通信技術、多媒體技術、電視技術和數字壓縮技術等多學科、多領域交叉融合的產物。它涉及流媒體數據的采集、壓縮、存儲、傳輸以及網絡通信等多項技術。在涉及流媒體的多項技術中，同步問題是一個關鍵的技術。圖1所示的是流媒體同步的四層參考模型[1]。

基于流媒體的視頻監控系統，實際上是一個以多媒體技術為核心，涵蓋了工業控制、通信和計算機的較為復雜的綜合系統[7]。圖2為基于流媒體的視頻監控系統的分層模型，其中網絡層和傳輸曾主要負責服務器和客戶端之間的數據傳輸;會話層對數據傳輸進行管理，主要負責兩個互相通信的進程之間建立、組織和協調數據傳輸;表示層主要負責視頻流的解碼和播放;應用層出于整個系統的最外層，直接面向具體用戶，用戶可以通過用戶界面進行操作，實現對整個系統的控制。

基于流媒體的視頻監控系統的功能組成結構如圖3所示，其主要功能包括[8]:1)實時視頻監控:在監控終端上，接收來自前端的實時圖像;選擇不同的攝像機;遙控云臺的轉動等;2)智能視頻分析:自動發現、識別和跟蹤畫面中的人、設備等目標;自動監測入侵、逗留、盜竊等異常行為;用戶自定義規則，實時分析處理，多種軟硬件報警輸出機制;3)集中式數字視頻錄像:支持各種形式的數字視頻錄像，如計劃錄像等;4)報警聯動:實現設定報警聯動關系，在發生報警時啟動相應設備;5)可視校驗:與常規四遙系統相配合，實現對某些必要的設備進行可視化校驗，其圖像還可方便地存入圖像數據庫中，作為歷史資料保存。

4 施工工程視頻監控的優點

一方面，通過Internet，公司領導、工程項目經理以及相關管理人員能夠在辦公室、家中、外地隨時看到工地施工情況，掌握工程進度，并能實現遠程協調、指導工作，大大提高工作效率和管理水平，有效地節約管理費用;另一方面，通過施工現場的視頻圖像和聲音，可以對現場的安全質量狀況有一個全面的了解， 對一些安全隱患部位或過程(如工人不戴安全帽、不系安全帶、其它違反工地安全生產規定的其它安全隱患)通過圖像抓拍留下證據材料，對于必須立即制止的行為通過對講機、電話與現場管理人員聯系，由現場管理人員出面制止，還可以看施工工藝是否做到位，施工材料是否合要求;再者，安全宣傳，定期或不定期將工地現場的一些違規操作行為或其它安全宣傳材料剪輯成錄像，在全公司范圍內對員工進行宣傳教育，并對一些施工過程中可能出現的重大危險源和注意事項進行講解，這樣一方面可以起到警示作用，一方面也做到了讓公司員工全面接受到安全教育，將安全教育工作更形象地深入到現場管理之中。

5 結論

近年來隨著網絡流媒體技術的普及，施工工程中的視頻監控技術應支持流媒體的功能。目前該網絡的建設正在快速開展。一方面，基于流媒體的視頻監控技術可以更好地利用Internet的網絡資源;另一方面，通過網絡視頻監控系統，極大地提供了施工現場的管理水平，使施工工程的數字化信心和直觀形象化提升到了更高的層次。也為施工企業下一步的施工項目在信息技術管理上開辟了一條新的探索之路?？梢灶A見，隨著社會的進步和發展，基于流媒體的視頻監控技術必將在今后的施工工程中發揮更加重要的作用。

參考文獻:

[1] 范俊輝.無線流媒體技術在遠程視頻監控系統中的應用研究[D].西安電子科技大學，2006.

[2] 馮偉達.青藏鐵路線路視頻監控系統簡介[J].鐵路通信信號工程技術，2007，4(4):48-50.

[3] 馮偉達.青藏鐵路格拉段線路視頻監控系統的設計[J].鐵道通信信號，2007，43(9):50-51.

[4] 張勤常.視頻監控在鐵路系統中的應用探討[J].鐵路通信信號工程技術，2007，4(4):46-48.

[5] 王輝麟，蔣秋華，史天運，等.智能網絡視頻監控系統在鐵路工程建設管理中的應用[J].鐵路計算機應用，2007，16(9):26-28.

[6] 陳雨.基于IPv6的視頻監控系統研究[D].貴州大學，2007:24-27.

[7] 肖琨.數字視頻監控系統在鐵路上的應用研究[J].鐵道工程學報，2008(2):69-72.