基于C++綜合安防系統解碼上墻服務器初步設計

嚴 明

（福州職業技術學院，福建福州，350108）

隨著綜合安防網絡管理平臺、網絡矩陣產品的全面上市，網絡監控已經進入了應用實施階段。包括智慧城市、平安城市、智能交通、金融、軍隊等大型聯網型機構，這類市場對圖像的質量、錄像時長、設備可靠性要求均比較高，往往建有大型管理平臺，有級聯聯網組網，行業應用系統融合等需求，這也是真正展開應用的主要高端目標市場。需要為客戶提供具備差異化價值的產品，這樣不僅能充分滿足客戶的需求，同時也可以有效規避同質化帶來的直觀性價格對比。

在綜合安防網絡管理平臺領域，從科達第一個喊出NVR的口號，到如今成為行業主流產品，通過普遍采用ONVIF、RTSP、H.264等一系列技術標準，已解決了多方面的開放性問題，充分保證了不同廠家NVR與IP攝像機以及管理平臺之間的互通性與兼容性。由于NVR產品更需要以軟件應用創造產品的差異性，強化功能模塊整合度以突顯產品優勢，這也將成為產品技術發展的方向。例如：蘇州科達推出的具有全新界面、高清設計、更開放的產品；星網銳捷結合客戶實際需求，推出的具有三維菜單、切片引擎、星云平臺等差異化的應用功能；威乾數字推出的HVR產品等。

目前市場上的綜合安防管理平臺無法滿足現階段高校、銀行、三級醫院、大中型企業、政府機關和大型商業樓宇等需要通過平臺將錄像文件傳輸到解碼服務器進行回放的需求，為了進一步滿足市場的需求，使產品更加完善，面向市場、滿足實際應用和方案推廣的要求，在現有的綜合安防管理平臺增加電視墻解碼器回放功能服務模塊，完成電視墻解碼器錄像回放要求。

一、電視墻解碼服務器概要

作為綜合安防管理平臺中視頻存儲控制管理的關鍵設備電視墻解碼服務器，其主要功能是對前端網絡視頻信號的解碼輸出上電視墻，網絡信號包括高清網絡攝像機、NVR網絡錄像機、DVR硬 盤錄像機、DVS視頻編碼器等設備過來的網絡視頻信號。電視墻服務器是突破傳統MCU多分屏模式在顯示點數和清晰度上的各種局限性，為用戶徹底解決了多畫面同時顯示的問題，使用戶在低帶寬、多路視頻監控中仍然可以觀看到高清晰度的多畫面的專業服務器。其主要特征：支持堆疊管理，虛擬矩陣系統可統一管理多臺NVR；可同時管理256路以上高清圖像顯示；單臺上墻服務器最大支持32路D1或8路HD視頻圖像顯示；滿足矩陣切換控制功能，支持網絡視頻信號的接入和切換輸出，支持鍵盤或網絡客戶端控制切換，支持標清、高清圖像的混合輸出；解碼、顯示分離；兼容性強，除了能夠對高清的H.265信號進行解碼外，還兼容H.261、H.263、H.264等；核心硬件設備，具備高性能的服務器母板和高性能的中央處理單元CPU，及為各個視頻子板提供高速的數據通道和穩定的電源供給。電視墻解碼服務器定位在中心電視墻視頻存儲解碼上墻部分，同時還可以擴展強大的系統集成功能，如RFID信息聯網管理系統、崗哨勤務信息化聯網管理系統、執法活動視頻聯網管理系統等。因此，探索和研究解碼上墻服務器的安防智能化、集成化，具有重要的意義。

二、電視墻解碼服務器功能

在綜合安防管理平臺現有架構和功能基礎上，實現平臺控制電視墻解碼服務器回放功能，對綜合安防管理平臺側只要增加與解碼服務器回放控制服務模塊，該模式滿足目前市場面向的高校、銀行、三級醫院、大中型企業、政府機關和大型商業樓宇等局域網內組網規模較大、要求綜合安防管理平臺實現解碼器回放的行業客戶。根據現有的綜合安防管理平臺，實現的主要功能有：

第一，通過綜合安防管理平臺RTSP協議，將綜合安防管理平臺的實時視頻監控流發送到電視墻解碼器，實現實時預覽上墻功能。

第二，按照綜合安防管理平臺前端設備接入協議，將綜合安防管理平臺的歷史回放數據流發到電視墻解碼器，實現對應歷史文件回放上墻功能。

第三，接受綜合安防管理平臺CS客戶端命令，進行文件回放或者實時預覽上墻。

第四，根據綜合安防管理平臺的WEB配置，實現實時預覽的上墻輪詢。

第五，接受矩陣鍵盤的命令，實時預覽及PTZ控制的功能 。

第六，報警聯動上墻功能。

三、電視墻解碼服務器技術可行性

一是硬件方面：運行在 WIN7服務器，Intel(R)Xeon(R)64bit CPU E31220@3.1Ghz 4GB 500GHD 2*1G Ethernet，該項目可以作為綜合安防管理平臺的一個擴展服務提供最終用戶使用。

二是軟件方面：運行在64bit Windows Server 2008R2 standard sp1系統上，采用Tomcat、JDK中間件，Mysql數據庫運行環境，VS2008 SP1 C++語言開發解碼器回放服務模塊，采用java語言在eclipse平臺客戶端機交互界面，安裝包采用NSIS_v246_20121116安裝打包工具開發實現。該設計具備良好的擴展性和通用性，方便后續下聯快速接入實現；解碼器回放服務模塊出現故障導致重啟，實現恢復到正常運行狀態。保障與已開發完成的解碼器控制器有相似之處，都是從監控平臺的流媒體取流并進轉發，都是通過發送指令到設備管理服務器進行云鏡控制，不同之處在于解碼器控制器中的解碼器工作在被動模式下，而本項目的解碼器工作在主動模式下，因而采用與解碼控制器相同的技術應當可以確保產品的質量、進度、性能等各項指標達標。

四、電視墻解碼服務器架構設計

電視墻解碼服務器由上墻流媒體服務器和上墻管理服務器兩大部分組成。上墻流媒體服務器功能包括：被動模式下的輪詢，主動模式下的文件回放流、實時流、圖片流和即時回放。電視墻解碼服務器總體架構如圖1所示。

上墻流媒體服務器可以與若干個點播服務器（VOD）構建。上墻流媒體服務器主要架設以下服務器：設備管理服務器（DMS），用于增加平臺內部協議接口，用于客戶端和解碼器回放服務模塊交互；矩陣鍵盤；CS客服端（包含圖片采集傳輸DLL），主要用于設置點播服務IP和端口，設置文件回放通道標識，發送文件查詢、慢放、快放、暫停等命令和圖片采集傳輸。而上墻流媒體服務器和上墻管理服務器均需要架設嵌入式解碼服務器。

圖1 電視墻解碼服務器總體框架圖

解碼器上墻服務總體模塊，由實時流服務模塊、圖片H264編碼模塊、文件回放流服務模塊、命令處理服務模塊、數據服務接口模塊和設備管理接口六部分組成。解碼器上墻服務模塊關系如圖2所示。

實時流與文件流媒體服務器包括以下三個模塊：1.實時流服務模塊（RTSP）提供流媒體或者級聯服務和嵌入式解碼器接口；2.圖片H264編碼模塊實現CS客服端接口；3.文件回放流服務模塊實現點播服務與嵌入式解碼器接口。

上墻中心管理服務器也包括以下三個模塊：1.命令處理服務模塊提供CS客服端和矩陣鍵盤接口；2.數據服務接口模塊提供實時數據和歷史數據的查詢、訪問、編輯和備份恢復接口；3.設備管理接口提供設備管理服務器接口。

圖2 解碼器上墻服務模塊關系圖

五、電視墻解碼服務器業務流程設計

對于綜合安防管理平臺系統的級聯網關與CS及下級級聯之間采用可靠的TCP傳輸，通訊協議采用原綜合安防管理平臺的內部XML格式便于程序的抓包觀察和協議的擴展。

（一）解碼器離線在線監測

1.上墻管理服務器啟動，讀入被管理的解碼器信息、輪詢配置信息；

2.收到上墻流媒體服務器上線通知，進行流媒體服務器注冊；

3.收到解碼器被動模式下的上線通知，進行解碼器注冊；

4.對于手動添加的解碼器，根據解碼器的歸屬配置來設置為被動模式下連接到某臺上墻流媒體服務器；

5.綜合考慮主動模式下登錄狀態和被動模式下的離線在線通知來判斷離線在線。

（二）實時流上墻

電視墻解碼服務器在被動解碼下不能即時回放，但是可以利用設備進行回放，因此需要即時回放功能，則按照主動模式下進行，需要實現一個 RTSP流媒體分發服務器，否則實時預覽按照被動解碼模式實現。實時流上墻業務交互如圖3所示。

圖3 實時流上墻業務交互圖

（三）文件回放流上墻

1.電視墻解碼器的文件查詢時間間隔一般設置為 1天內；

2.電視墻解碼器目前的最大通道號為 255，因此可以同時選擇平臺上的255個通道進行文件回放。

文件回放流上墻業務交互如圖4所示。

圖4 文件回放流上墻業務交互圖

（四）報警上墻聯動

報警上墻聯動序列如圖5所示。

圖5 報警上墻聯動序列圖

（五）圖片上墻

圖片上墻交互如圖6所示。

圖6 圖片上墻交互圖

（六）CS客戶端的設計

1.顯示當前解碼器的狀態（文件回放、實時預覽）；

2.僅對有鍵盤編號的點位進行回放上墻操作；

3.可以設置解碼器為單通道回放或4通道回放；

4.可以設置每個回放窗口對應的平臺點位；5.對單通道或 4通道同時進行快進、慢放、暫停等回放控制。

為了滿足市場的需求，與綜合安防平臺集成獨立，保持與NVR設備一致的接口協議，在現有的綜合安防管理平臺增加解碼器回放功能服務模塊，服務器出現故障導致重啟，實現恢復到故障前的狀態；實現24小時 × 7周不間斷地穩定運行。本設計從實際功能需求出發，通過電視墻解碼服務器技術可行性分析，在電視墻解碼服務器架構設計的基礎上詳細設計了電視墻解碼服務器業務流程。本設計方便平臺的維護和擴展，方便后續的新業務數據的快速接入維護管理。當然，由于解碼器工作在主動模式下進行文件回放和實時流預覽，以及定時上傳圖片進行H265編碼等，之前均未曾有類似的嘗試，在實現過程中的時間把握以及產品性能上可能存在不確定性。