基于IP網絡的數字遠程視頻監控系統的設計與實現探析

吳 迪

（山信軟件股份有限公司萊蕪自動化分公司，山東 濟南 271104）

隨著科學技術的進步，現代化設施的應用范圍不斷擴大，導致各企業的信息化形成速度不斷加快，因此，在發展過程中，數字遠程視頻監控系統的應用，有助于推動企業發展，使企業信息化建設信息獲取更加快速。IP網絡的應用，是數字音頻的獲取，更具直觀性，儲存范圍也更加廣泛，通過IP網絡，實現監控系統可視化，使整個企業生產過程更具安全性。

數字視頻、音頻具有直觀性，易于存儲、檢索和共享的特點，是企業可視信息管理系統的重要組成部分。冶金企業可視管理信息系統，是基于網絡平臺的有關企業安防、生產管理、物流管理、過程監控的音視頻數據的管理系統，它使用現有的網絡系統，基于最為廣泛使用的TCP／IP協議，采用嵌人式的”網絡視頻服務器”和Mpe94編碼方式，實現監控點前端、監控中心、監控工作站的數字化處理，是監控系統發展的然趨勢。

1 應用系統背景

根據冶金企業信息化建設的特點和應用需求，數字遠程視頻監控系統主要應完成以下功能。

安全保衛。可以在冶金企業廠區門口、廠房、辦公樓、周界圍墻、倉庫等目標進行實時全天候視頻監控，且具備報警聯動錄像功能，保證生產的安全進行。幫助企業領導實現遠程實時生產管理。冶金企業領導在辦公室利用數字遠程視頻監控系統，可以隨時了解各主要生產環節的實時生產狀況，處理突發事件，與現場進行雙向音視頻交流。外出時，可利用Inter—net登陸公司Intranet進入數字遠程視頻監控系統，隨時掌握企業生產情況。

物流管理。通過數字遠程視頻監控系統可以及時了解進出廠物流及內部物資調撥情況，從而合理分配廠內物流流動，避免堵車的發生，節省車皮的鐵路停時費用。

防作弊管理。對進出廠的汽車衡、軌道衡的計量過程實施全過程監控，包括物資取樣、制樣和檢驗，并實現自動錄像功能，杜絕進出廠物資作弊行為的發生。

2 IP網絡的原理與應用

IP就是為網絡可以進行相互連接而設計的協議。在因特網中，它可以使所有計算機網絡相互通信。任何冶金企業的計算機系統在只要遵守IP協議后就能夠達到互通。IP協議實際上是由軟件程序組成的協議軟件，能互通的主要原因是因為它們所傳送數據的基本單元“幀”的格式不同。它把各個生產資料不同的“幀”統一轉換成“IP數據報”的固定格式，使所有各種計算機都能在因特網上通過IP達到統一的目的，具備“開放性”。如何使IP數據報的安全性得到保障。數據報的傳輸形式可以比喻成“不把雞蛋裝在一個籃子”，由傳統的直接連接換成一個個獨立的IP數據報，各個數據報通過不同路徑傳輸，再在到達目的地后重新組合還原數據，從而使網絡信息傳遞得到安全保障。在這樣統一的ip數據報的環境下，各類網絡都可以有效的互通交流信息內容，不用特地轉換格式和人工操作。

3 冶金企業監控系統應用意義

監控系統在21世紀以來越來越多應用在合類行業當中，作為行業標準配置。機場、車站等人流量大，突發狀況多的交通站就是監控的最佳舞臺。近些年交通運輸站新建或改造類的項目，大都要引進監控系統以便于管制管控。監控的應用已經非常廣泛，增加了它的應用方式，配合著復雜的生產作業。產生了類似停車場計時查車監控，單元樓門禁監控系統等等。監控系統是組合搭建的系統，分為設備單元，通訊單元和控制單元，具有開關，信息讀取等功能。隨著科技的進步，監控系統的功能與應用也越來越廣泛。比如之前很火的人臉識別判斷買房的新聞，就是通過人臉面部識別，來區分客戶是中介介紹還是自然到訪，方便售樓處判斷客戶信息和商談價格，最后謀取利潤。也有很多人家中安裝監控系統，可以有效的避免誤會和查看家中情況。

4 視頻監控系統選擇

4.1 視頻監控

數字遠程視頻監控系統的構成，需要較強的前端視頻解碼器及先進的攝像機等設備，在進行視頻監控前端設備的選擇上，需選擇功能較多的視頻監控設備。首先，視頻編解碼器是構成數字遠程視頻監控系統的重要組成部分，因此，在視頻編輯碼器的選擇上，需要選擇信號模擬功能較強的設備，在進行選擇時，由于其具有數字采集，影像壓縮等功能，工作人員在進行選擇時，需選擇支持1～9信號的獨立硬件壓縮設備，保證聲音與畫面穩定。其次，在進行視頻監控設備選擇時，必須要保證工作人員可通過監控中心同時進行大規模監控，因此需要進行視頻設備嵌入式裝備，在保證視頻監控設備穩定使用的同時，使整體模擬監控系統協調工作，保證可在運行過程中無障礙。最后，在進行視頻監控前端設備的選擇時，需要通過路由器接入視頻管理區域網，進行壓縮或傳輸，保證數字遠程監控系統正常使用，通過更新監控設備，形成與普通視頻監控設備差別較大的新型IP數字遠程監控。

4.2 網絡協議

視頻監控系統網絡協議的選擇設計，相較于傳統視頻監控設備而言，具有安全性與穩定性的數字遠程視頻監控。在進行數字遠程視頻監控系統的設計過程，選擇TCP/IP協議，通過以多種網絡傳輸方式，運行在各企業建設區域網內，從而使冶金企業可以更加有效地對生產、運輸、安保等進行監控，當面臨突發問題時，可通過該系統進行雙向對話，使問題解決速度加快。相較于普通視頻監控設備安全系數較低的問題，使用TCP/IP協議，可以有效增強數據運行的可靠性，提高圖像運輸質量。

4.3 監控軟件

視頻監控軟件通常采用C/S四層結構作為主要信息收集形式，包括應用層，傳輸層，互聯網絡層和網絡結構層，通過配合信息儲備數據庫，將視頻以數字形式保留進硬盤等儲存設備，利用視頻監控軟件的各項功能，控制監控現場發生狀況，可通過現場圖像處理、錄像回放、控制信號管理等多個方面進行監控設備管理，使用該項監控軟件，可以有效控制現場環境數據，工作人員可通過逐幀查看進行圖像分析，還可通過異地處理，查看生產安保等問題，進行監控環境調控，增強監控設備數據回流準確性與穩定性。選擇該項監控軟件，有利于數字化遠程視頻監控系統形成，增加視頻查看距離，使整個冶金企業管理更具科學性，推動IP網絡的數字遠程視頻監控系統快速應用[1]。

5 遠程視頻監控系統設計實現要求

5.1 性能要求

由于遠程視頻監控系統在使用過程中，需要儲存大量視頻圖像數據，及時為工作人員調取特定場景監控提供幫助，因此需要具有較高性能。首先，需要具有高速采樣圖像分析算法，數字化遠程監控設備，可以快速反應工作人員所給予指令，對監控區域變化進行問題反饋，在進行信息數據收集時，通過攝像頭，將圖像逐幀采集反饋到IP網絡數據儲存庫中，并提供每一幅圖像數據收集時間地點，使視頻監控系統儲備更加充足。在進行圖樣采集過程中，還需注意信號去噪，增強畫面質量，使圖像更能真實反饋存在的差別，工作人員通過對采集數據進行設置，增加數據采集的真實性。其次，需要進行圖像壓縮，也就是在圖像采集過程中，在保證圖像壓縮質量的同時，最快速度的進行數據運算，通常情況下，圖像幀壓縮需要采用JPEG圖像壓縮編碼法，在縮小圖像壓縮體積的同時，使壓縮圖像快速形成，并且信噪比增加。最后，為增加遠程視頻監控系統設計性能要求，需要注意視頻傳輸時間，由于在視頻傳輸期間，區域網可能存在不穩定現象，會造成壓縮包丟失情況，因此，為減少網絡負擔，增強網絡運輸安全性，音頻信號通常采用TCP協議，它區別于傳統udp協議傳輸，TCP，協議安全性較高，對于音頻視頻數據包進行封存，可以有效保證數據包安全傳送，從而避免壓縮包丟失情況的發生。數字化遠程視頻監控系統對設備性能要求較高，為保證視頻監控系統的應用，需及時提高其性能設備，增加其網絡運輸安全性，保證遠程視頻監控系統實現多角度應用[2]。

5.2 功能要求

數字化遠程視頻監控系統的功能要求較高，因此，在功能設計時，需要多方面進行研究設計，保證遠程視頻監控系統功能運行符合要求。首先，需要對遠程視頻監控系統采集視頻功能進行設置，需采用板塊是傳輸方式，在IP網絡進行運行，可采用WINDOWS API實現板塊數據傳輸，在提高視頻采集速度同時，為遠程監控系統，其他功能設置運行時間。在數據板塊性采集時，可進行圖像數據處理，工作人員通過設置，使監控設備自行減少圖片冗雜，降低重復板塊，實現小區域壓縮，從而完成數據采集目的。其次，視頻監控系統具有壓縮圖片數據保存功能需求，數字化遠程視頻監控在采集數據結束后，通過JPEG進行壓縮，并進行簡單處理，但在壓縮結束后，需要進行圖像數據保存，但由于數據壓縮出現變化，導致無法進行同意文檔存儲，需要更新存儲文件，為工作人員后期查找提供便利，通常情況下，在進行保存時，采取8×8小版塊進行保存范圍梳理，并且明確信息采集時間，以達到壓縮率保存要求。最后，視頻監控系統具有視頻播放與傳輸功能需求，因此在進行數據儲備過程中，完成壓縮保存并不意味著數字化遠程視頻監控系統工作完成，還需進行播放查看，保證工作人員在壓縮結束后可進行視頻回看，通過設置視頻播放起止時間以及圖像數據反饋，使視頻監控查看更具便利性。在視頻查看結束后，由于需要進行遠程管理，因此需要在視頻采集結束后通過處理，經過TCP/IP傳輸到區域網數據庫內，保證工作人員可以進行遠程查看，并進行視頻交流。

5.3 技術要求

數字化遠程視頻監控系統對視頻信號要求較高，需要涉及計算機控制技術等多個方面，在進行視頻圖像采集后，還需進行圖像壓縮與處理，并根據管理人員要求進行區域網傳輸，此方面涉及到圖像處理技術與網絡傳輸技術，由于多項技術的運用，要求數字化遠程視頻監控系統具有較高的時間控制能力，使整個數字化遠程視頻監控系統運行效率更加迅速，并有效提升數字化遠程視頻監控系統運行可靠性[3]。

6 冶金工業中視頻遠程監控系統的應用

在冶金工業管理過程中，使用工業自動化監控系統，添加對冶金工業設備制造過程的監控，可以及時調整機械運動位置，保證冶金工業生產過程中的溫度、壓力、電流等，增強工作人員對工業生產的掌控。進行數字遠程視頻監控系統安裝建設，可以保證在機床進行自動化生產過程中，實行監測，依據機床發送信號，對工作人員進行警告，從而使生產過程更加完整，可以有效降低勞動力的浪費，推動冶金工業自動化水平升級[4]。

7 結論

綜上所述，隨著數字化技術的應用范圍不斷擴大，冶金企業遠程視頻監控系統的應用范圍需要不斷擴展，從網絡化，智能化多個角度研究，從而提高視頻監控的穩定性，通過IP網絡數字化監控設備技術的運用，實現區域網資源整合，在降低視頻監控系統運行成本的同時，增強其設計效果，為視頻監控設備發展，提供更為廣泛的發展空間。