基于校園網絡的微機實驗室視頻監控系統的設計與實現

郝天鹿

（唐山學院 計算中心，河北 唐山063000）

視頻監控是安全防范系統的重要組成部分，它包括前端攝像機、傳輸線纜、視頻監控平臺。視頻監控系統以直觀性、實時性和生動性等特點而被廣泛應用于多種場合，是一種防范能力較強的綜合系統。近年來，隨著計算機通訊技術、網絡傳輸技術和圖形圖像處理技術的飛速發展，視頻監控技術也有了長足的發展［1］。

但是，由于 DVR（Digital Video Recorder，數字視頻錄像機，也稱硬盤錄像機）視頻輸入端口的限制和受地理位置的局限，并不能集中、統一地管理這些設備，導致使用者要記錄多個DVR的訪問地址，即 URL（Uniform Resource Locator，統一資源定位符），以及相應的賬號和密碼。為了解決上述問題，本文將結合我院3個校區的微機實驗室的視頻監控設備運行情況，介紹如何對這些設備進行統一管理，以提供準確的監控視頻。

1 微機實驗室視頻監控系統的拓撲結構

微機實驗室視頻監控系統的拓撲結構如圖1所示。該系統采用海康公司8000系列的DVR和DS－2CD6233F－SDI型號的數字攝像機。若要將3個校區的微機實驗室的視頻監控進行統一管理，那么實驗室里的7個DVR就必須通過校園網絡進行連接。

圖1 微機實驗室視頻監控系統拓撲結構

2 微機實驗室視頻監控系統軟件設計

2.1 視頻監控系統軟件分析

軟件系統體系結構分為兩種情況；一種是C／S（Client／Server，即客戶機／服務器）結構，通過將任務合理分配到Client端和Server端，降低了Server端的資源開銷和Client端與Server端之間的通訊開銷。Client端需要安裝客戶端軟件才可進行管理操作，大部分程序主要在客戶端上，而服務器端主要提供數據管理、數據共享、數據及系統維護和并發控制等，客戶端程序主要完成用戶的具體業務［2］。另外一種是B／S（Browser／Server，即瀏覽器／服務器）結構，用戶界面完全通過系統網頁瀏覽器來實現，應用程序基本上都在服務器端。由于客戶端沒有程序，應用程序的升級和維護都可以在服務器端完成，來彌補客戶端升級、維護不便等方面的不足。由于客戶端使用瀏覽器，使得用戶界面“豐富多彩”，但數據的打印輸出等功能受到了限制。為了解決這個問題，可以單獨設計成ActiveX控件，或者采用第三方插件來彌補這個缺陷。

為了統一管理3個校區的微機實驗室的攝像機，并且記錄這些攝像機的基本信息，提供數據共享，根據海康公司官網提供的二次開發接口，本系統將采用C／S系統結構，它可以降低服務器資源的開銷，使實時視頻數據可以在客戶端計算機上流暢地顯示。

2.2 視頻監控系統軟件數據庫設計

本系統采用Sql Server 2005數據管理系統，它是微軟公司推出的一款數據庫管理平臺，提供了企業級的數據管理功能。Sql Server 2005數據庫引擎為關系型數據和機構型數據提供了安全可靠的存儲功能，可以為龐大、復雜的應用程序提供安全、準確、快速的數據管理功能。

根據軟件系統的需求，一是管理微機室視頻攝像機的信息，二是為了管理登錄用戶的信息，所以只需設計兩個關系型的數據庫表即可，如圖2和圖3所示。

圖2 攝像機信息管理表

圖3 用戶登錄管理表

uniqueidentifier數據類型可存儲一個128位的二進制值數，其作用與GUID（全球唯一標識符）的功能一樣。GUID是全球唯一的二進制數，它是根據網卡和CPU時鐘而隨機生成的一個二進制數，它保證世界上的任何兩臺計算機都不會生成重復的GUID值。GUID主要用于Windows系統中，經常用于應用程序的產品號、注冊表鍵值、接口標識和數據庫等方面。

用戶登錄表中登錄密碼采用MD5的加密方式。MD5是計算機安全領域廣泛使用的一種散列函數，用以提供消息的完整性保護，它將整個文件當作一個大文本信息，通過其不可逆的字符串變換算法，產生了這個唯一的MD5信息摘要。

2.3 視頻監控攝像機的管理

根據攝像機信息管理表的結構和設計用戶界面，對攝像機的基本信息進行管理，主要包括：設備所在位置，設備名稱，DVR的品牌，DVR的型號，DVR的IP地址或 URL，DVR的端口，登錄DVR的用戶名，登錄DVR的密碼，通道號，是否是URL標識。

若要使用DVR里固有的web程序來查看某一微機實驗室的實時監控視頻，就必須知道它連接在哪個DVR上的哪個通道上，并且還要知道登錄該DVR時的URL、用戶名和密碼。用戶只能訪問連接到該DVR上的攝像機的實時監控視頻，并不能跨越到其它的DVR上來訪問其它的攝像機的監控視頻。由此可見，設計一套對這些攝像機集中統一管理的系統是十分必要的。攝像機管理的主要功能包括：添加攝像機信息，修改攝像機信息，刪除攝像機信息。運行效果如圖4所示。

圖4 攝像機管理運行效果

系統攝像機管理模塊主要是通過Treeview（樹狀結構控件）分層次展示的，在程序加載時，從攝像機信息管理表中讀取信息，動態生成樹狀結構。樹狀結構控件的優點是可以展開和折疊、顯示或隱藏其中的節點和具有分層目錄結構的特點［3］。

2.4 實時監控視頻的顯示

實時監控視頻的獲取，主要是通過海康公司提供的DLL（Dynamic Link Library，動態鏈接庫）來實現的。此 DLL是基于VC＋＋進行編寫的，它是應用程序與DVR之間進行連接、通信和互操作的通道［4］，在相應的DLL中提供了一系列的有關操作DVR的操作，比如實時預覽、錄像文件回放、下載、鎖定和備份、實時抓屏等，如要實現其相應的功能，只需按照規定的流程調用這些函數。

本系統采用Delphi語言進行開發設計，它不能直接調用海康公司所提供的DLL中的函數，所以還需要在程序中對這些函數重新封裝，以供Delphi程序使用。

獲取實時監控視頻的流程如圖5所示。根據用戶點擊的節點（攝像機），在數據庫中查詢出該攝像機屬于哪個DVR，連接在哪個通道，該DVR登錄時的用戶名、密碼和端口號，然后調用封裝后的函數，最后把實時監控視頻顯示在應用程序的窗體中。

圖5 獲取實時監控視頻流程圖

2.4.1 設備初始化

調用其它函數的前提，在程序中的定義為：

function NET＿DVR＿Init：BOOL；stdcall；external＇HCNetSDK.dll＇；

stdcall要與原DLL中的函數的定義格式相同，external指明調用的DLL路徑與文件名，本系統主要采用了靜態調用的方式。

2.4.2 用戶注冊設備

向設備注冊用戶，在程序中的定義為：

function NET＿DVR＿Login＿V30（sDVRIP：PAnsiChar；wDVRPort：Word；sUserName：PAnsiChar；sPassword：PAnsiChar；lpDeviceInfo：LPNET＿DVR＿DEVICEINFO＿V30）：Longint；stdcall；external＇HCNetSDK.dll＇

sDVRIP：DVR的IP地址，wDVRPort：訪問DVR端口：sUserName：用戶的登錄名；sPassword：用戶的登錄密碼；lp－DeviceInfo：設備信息。如果注冊成功，則返回用戶ID，后續對DVR的操作都需要通過此ID來實現。

2.4.3 啟動預覽監控視頻

獲取實時監控視頻數據流，并顯示在應用程序窗體中。在程序中的定義為：

function NET＿DVR＿RealPlay＿V30（lUserID：Longint；lpClientInfo：LPNET＿DVR＿CLIENTINFO；fRealDataCall－Back＿V30：TfRealDataCallBack＿V30；pUser：Pointer；bBlocked：Boolean）：Longint；stdcall；external＇HCNetSDK.dll＇；

lUserID：NET＿DVR＿Login（）或 NET＿DVR＿Login＿V30（）的返回值；lpClientInfo：采用何種方式預覽；fbRealData－CallBack＿V30：指向回調函數的指針；pUser：用戶數據；bBlocked：請求碼流過程是否阻塞。其中回調函數的定義為：procedure testRealDataCallBack ＿V30 （lRealHandle：Longint；dwDataType：Longword；pBuffer：LPByte；dw－BufSize：Longword；pUser：Pointer）；stdcall。

2.4.4 停止預覽監控視頻

使實時監控視頻停止在應用程序窗口中運行，在程序中的定義為：

function NET ＿DVR ＿StopRealPlay（lRealHandle：Longint）：Boolean；stdcall；external＇HCNetSDK.dll＇；

lRealHandle：預覽句柄，NET＿DVR＿StopRealPlay的返回值，它并沒有與設備斷開，在設備中還存有相應的登錄信息。

2.4.5 銷毀設備

用戶注銷，在程序中的定義為：

function NET＿DVR＿Logout＿V30（lUserID：LongInt）：BOOL；stdcall；external＇HCNetSDK.dll＇；

IUserID：用戶ID，NET＿DVR＿Logout＿V30的返回值，這時設備中已沒有了用戶登錄信息，若要繼續顯示監控視頻，還需要重新注冊用戶。

2.4.6 釋放資源

清理應用程序的資源，在程序中的定義為：

function NET＿DVR＿Cleanup：BOOL；stdcall；external＇HCNetSDK.dll＇；

2.4.7 主要功能代碼

if NET＿DVR＿Init（）then／／初始化設備

self.Panel1.Caption：＝＇初始化成功＇

else

self.Panel1.Caption：＝＇初始化失敗＇；

lUserID：＝NET＿DVR＿Login＿V30（deviceIP，device－Port，userName，passWord，

＠struDeviceInfo）；／／登錄設備

if lUserID＞＝0then

self.Panel1.Caption：＝＇登錄成功，正在加載視頻＇

else

self.Panel1.Caption：＝＇登錄失敗，錯誤代碼：

＇＋inttostr（NET＿DVR＿GetLastError（））；

struPlayInfo.lChannel：＝ichannel；

struPlayInfo.lLinkMode：＝0；／／TCP

struPlayInfo.sMultiCastIP：＝NIL；struPlayInfo.hPlay－Wnd：＝self.Panel1.Handle；

lRealHandle：＝NET＿DVR＿RealPlay＿V30（lUserID，＠struPlayInfo，＠testRealDataCallBack＿V30，pUser，TRUE）；

綜上所述，根據流程圖，在程序中調用重新定義的函數，微機室實時監控視頻就可以顯示在應用程序的窗口中。

2.5 多視頻窗口的設計

為了使用戶在同一時間內，可以查看更多的監控視頻，本系統采用了多屏顯示，以更加直觀的方式展示給用戶，提供一個良好的用戶界面。當用戶點擊最大化按鈕時，可以放大顯示區域，點擊最小化按鈕時，系統還原成默認狀態。

多屏顯示主要是通過動態生成窗體，并且窗體的大小一致，通過設置窗體的Left和Top這兩個屬性來控制窗體顯示的位置，設置窗體的Parent屬性來控制窗體顯示在哪個區域中，效果圖如圖6所示。主要代碼如下。

hbplayfrm.Parent：＝ScrollBox1；

hbplayfrm.Width：＝trunc（width1）；

hbplayfrm.Height：＝trunc（height1）；

hbplayfrm.Top：＝trunc（row1＊（height1＋5）＋5）；

hbplayfrm.Left：＝trunc（col1＊（width1＋5）＋5）；

圖6 系統運行效果圖

3 總結

設計的基于校園網絡的微機實驗室視頻監控系統的特點在于：系統將多個DVR進行了整合，打破了地域的限制，統一管理了所有的攝像機；提供了一個良好的用戶界面，可以直觀、簡單、快捷、方便地查詢到目標監控視頻。

該系統已投入使用，經過長時間的測試，讀取局域網監控視頻，系統的反應時間小于0.1s，而讀取其它兩個校區監控視頻的反應時間則小于1.5s；當網絡速度達到30kb／s時，監控視頻就可以流暢顯示，這對于校園內的網絡來說影響非常小，不會影響校園網絡的正常運行。當然，將多個品牌的DVR再整合到該系統中，打破局域網的限制應用到互聯網上，將會有更廣闊的應用前景。

［1］ 彭小楨，郝福珍，鄢楚平.基于B／S的視頻監控系統客戶端的設計與實現［J］.計算機工程與應用，2007，43（24）：208－210.

［2］ 呂瀟超，侯增選.基于C／S結構的數字視頻監控軟件系統［J］.科學技術與工程，2007（9）：1894－1898.

［3］ 張敬誼，張申生，盧新明.基于C／S結構的面向對象設備管理系統的研究［J］.計算機工程，2002，28（1）：236－238.

［4］ 王云鵬，雷毅，潘翔，等.CAXA電子圖板的二次開發技術［J］.計算機輔助設計與圖形學學報，2002，14（2）：190－191.