生態(tài)環(huán)境遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)分析

摘 要 遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)字化技術發(fā)展階段的最新模式，也是自動化技術的重要組成部分之一。本文從生態(tài)環(huán)境遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計、各模塊功能實現(xiàn)的角度進行分析，為生態(tài)環(huán)境監(jiān)管工作提供信息化技術支持和參考。

關鍵詞 生態(tài)環(huán)境保護;視頻監(jiān)控系統(tǒng);遠程視頻

前言

隨著信息科學技術的快速發(fā)展，遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)在人們的日常生活中扮演著重要的角色。在生態(tài)環(huán)境工作中，監(jiān)管部門對遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的要求，希望利用該技術能有效提高環(huán)境監(jiān)管的工作效能。

1生態(tài)環(huán)境遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體結構設計

視頻監(jiān)控功能的發(fā)展經歷了三個階段：①起步階段。二十世紀八九十年代，視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要形式是閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)。由主機進行控制，視頻線路進行傳輸，廣泛應用于銀行、政府等重要場所。②發(fā)展階段。二十世紀九十年代中期到末期，由多媒體作為主控，硬盤錄像機作為存儲系統(tǒng)，多用于安全系數(shù)要求高的場合。③高速發(fā)展階段。二十世紀九十年代末至今，現(xiàn)階段的視頻監(jiān)控系統(tǒng)以互聯(lián)網和通信技術作為平臺，使用嵌入式技術對現(xiàn)場進行實時監(jiān)控，廣泛應用于社會各類場所。

1.1 規(guī)范性引用文件

實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)具體功能的使用前提是規(guī)范通信協(xié)議，即規(guī)范遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的各部門、各節(jié)點、各模塊之間傳輸數(shù)據(jù)時使用的通信文件格式，確保數(shù)據(jù)的完整有效。數(shù)據(jù)報頭一般占據(jù)兩個字節(jié)，固定為0×8778，通信層的數(shù)據(jù)一般占1452個字節(jié)。互聯(lián)協(xié)議報頭的具體格式可參考國家規(guī)范性的文件，一般長度為312×10，結束字符占兩個字節(jié)，固定為0×d8d8。

1.2 設計需求與目標

數(shù)字視頻技術、網絡技術、現(xiàn)代化控制技術是遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要使用的技術手段，并結合圖像分析技術，對現(xiàn)場狀況進行監(jiān)控和管理。該系統(tǒng)將各類數(shù)據(jù)匯總，為監(jiān)控人員提供實時的現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息與視頻信息，再通過數(shù)據(jù)處理模塊上傳到云端，存儲進數(shù)據(jù)庫中，采用與智能分析相結合的方式，提高監(jiān)管部門的工作效能。生態(tài)環(huán)境監(jiān)管部門主要工作目標是對污染治理和監(jiān)控設施現(xiàn)場、污染物排放、環(huán)境質量等狀況進行巡查。因此，系統(tǒng)設計要滿足實際工作需求，按照監(jiān)管路徑并根據(jù)用戶的定義自動執(zhí)行巡查工作，從而實現(xiàn)無人值守[1]。

1.3 設計框架與內容

生態(tài)環(huán)境遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對現(xiàn)場圖像信息的識別和報警功能，并針對BP神經系統(tǒng)中的大量素材進行分析，以此實現(xiàn)實時監(jiān)控現(xiàn)場狀況目的。系統(tǒng)整體結構設計包括云臺、監(jiān)控系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)控報警模塊、數(shù)據(jù)庫和客戶端，五個部分之間協(xié)同合作，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的功能。其中，系統(tǒng)框架設計主要分為顯示層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層三個層次，顯示層是客戶端的顯示界面，用戶訪問數(shù)據(jù)庫和視頻文件的界面;業(yè)務邏輯層為數(shù)據(jù)提供了一個業(yè)務邏輯平臺，方便系統(tǒng)顯示層;數(shù)據(jù)訪問層，為其他層次的數(shù)據(jù)處理提供數(shù)據(jù)基礎。每個層次為不同部門提供后臺支持，實現(xiàn)系統(tǒng)的正常運作。

具體的設計內容如下：①硬件結構設計。采用的是混合式結構，由網絡節(jié)點與各類節(jié)點進行混合，其中視頻主機是系統(tǒng)中的一個節(jié)點，可通過主線與其他視頻設備進行信息交換，每臺視頻主機可以通過視頻控制線路實現(xiàn)多個分設備同時觀看錄像。主機與其他視頻設備通過RS-232進行通信，增加了多矩陣切換觀看視頻通道，這個通道還可控制視頻現(xiàn)場的制冷設備或加熱設備，保證設備的正常使用。②軟件結構設計。視頻捕獲技術、數(shù)字視頻壓縮編碼技術、視頻實時存儲技術、視頻顯示技術是該系統(tǒng)中最主要的技術，缺一不可。首先，視頻采集設備將視頻轉換為數(shù)字信息，再通過編碼器并轉換格式存入相應數(shù)據(jù)庫中;其次，數(shù)據(jù)庫將這部分信息通過網絡傳輸器輸送到客戶端;最后，通過編碼器將數(shù)據(jù)再轉化為視頻，此過程實現(xiàn)了視頻解碼再編碼，由顯示技術展現(xiàn)在用戶眼前。

2生態(tài)環(huán)境遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

信息技術的發(fā)展使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有無人值守、使用便捷、數(shù)據(jù)存儲量大、功能性強等特點。生態(tài)環(huán)境遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)還可采用視頻監(jiān)控與智能分析相結合的方式，監(jiān)管人員可根據(jù)實際情況添加黑度分析、移動物體感知、溫度傳感器、煙感器等模塊，最大限度地滿足用戶的需求，為環(huán)境監(jiān)管人員提供靈活的遠程監(jiān)控解決方案[2]。

2.1 用戶登錄、視頻連接功能的實現(xiàn)

用戶通過使用瀏覽器進入到遠程監(jiān)控系統(tǒng)的用戶登錄界面，輸入用戶名和密碼，便可以進一步訪問web客戶端。web客戶端包括視頻遠程連接、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)報警、云臺控制等功能。系統(tǒng)可根據(jù)用戶向監(jiān)測端提交的視頻連接申請，使得云臺與數(shù)據(jù)庫建立視頻連接，實現(xiàn)視角的切換。視頻結束后，與此次連接有關的完整數(shù)據(jù)可自動儲存進本地磁盤中，若用戶在使用視頻功能時進行了截圖、分段錄像，系統(tǒng)也可自動進行分類。用戶可以更改默認選項，選擇是否允許系統(tǒng)自動儲存視頻和數(shù)據(jù)，整個功能的實現(xiàn)體現(xiàn)了更加人性化的特點[3]。

2.2 生態(tài)環(huán)境管理部門客戶端功能的實現(xiàn)

生態(tài)環(huán)境管理部門客戶端功能主要包括報警管理、存儲管理、實時云臺控制等。其中，當非法人員進入限定區(qū)域、挪動攝像頭或檢測場所出現(xiàn)安全隱患時，觸發(fā)了預警事件后，系統(tǒng)會自動地根據(jù)監(jiān)控點的目標移動軌跡、煙霧濃度、溫度等環(huán)境因素變化而觸發(fā)相應的傳感器，再通過傳感器得出的數(shù)據(jù)上傳到云臺和邏輯層，進而實現(xiàn)現(xiàn)場安全狀況報警功能;當污染源煙氣濃度或空氣質量等發(fā)生改變時，視頻畫面結合智能分析系統(tǒng)，通過調取污染源或環(huán)境質量自動監(jiān)控數(shù)據(jù)綜合分析后，實現(xiàn)環(huán)保監(jiān)管自動報警的功能。進入報警界面后，在數(shù)據(jù)庫中就會找到新增的具體預警事件內容、發(fā)生時間與地點，為日后管理工作提供了便利;存儲管理主要包括客戶端的數(shù)據(jù)傳輸、云端的數(shù)據(jù)調用、前端設備的緩存。儲存的數(shù)據(jù)包括錄像內容、報警內容、環(huán)境內容等;前端設備主要通過攝像頭對實施情況進行數(shù)據(jù)采集，并通過云端的平臺架構進行存儲和備份，再傳輸?shù)娇蛻舳耍脩艨蛇x擇是否下載，也可在線觀看和查找。以查找視頻信息為例，用戶可根據(jù)具體的時間和地點進行檢索，檢索出的視頻信息支持回訪和下載，也可實現(xiàn)多回路的同步播放;實時云臺控制包括媒體數(shù)據(jù)流的發(fā)送、視頻圖像格式的處理等。JMF RTP API技術支持的視頻類型包括H.265、JPEG以及MPEG-1等，大多數(shù)遠程監(jiān)控系統(tǒng)使用的是JMF技術，因為JMF技術可將視頻轉換為多種形式，具體包括MOV、MPEG-1、MPEG-2等，為使用者提供更多的便利。此外，還包括GIS操作模塊的實現(xiàn)，GIS操作系統(tǒng)主要是為監(jiān)控設備提供圖層信息，擴大或縮小現(xiàn)場的監(jiān)控畫面，用戶也可特定選取某一時段的畫面。用戶控制視頻的具體流程如圖1所示。

3結束語

綜上所述，生態(tài)環(huán)境視頻監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應用，使得環(huán)境監(jiān)管人員通過遠程終端就可隨時隨地對檢測區(qū)域進行實時監(jiān)管工作，充分發(fā)揮了信息化在生態(tài)環(huán)境保護工作中的作用，提高了監(jiān)管工作的效率與水平，將有助于推進我國生態(tài)環(huán)境保護工作高效發(fā)展。

參考文獻

[1] 吳安茂，駱定輝.環(huán)保遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].科技創(chuàng)新導報，2019，16（2）：139-140.

[2] 劉艷，王雪梅，陶駿，等.基于C/S模式的遠程網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)[J].長春師范大學學報，2019（6）：30-34.

[3] 劉明緣，李翔.可移動遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].電子制作，2017（13）：5-6.

作者簡介

王道文（1969-），男;學歷：專科，職稱：工程師;現(xiàn)就職單位：淮南市環(huán)境保護監(jiān)測站，研究方向：環(huán)境保護。