基于無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控平臺設(shè)計(jì)

1、    基于無線mesh網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控平臺設(shè)計(jì)    黃偉民摘    要  基于 mesh網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)及傳輸平臺，軟件部分采用client/server system（簡稱c/s模式） ，c/s模式實(shí)現(xiàn)了視頻數(shù)據(jù)流的網(wǎng)絡(luò)傳輸工作和一些遠(yuǎn)程控制功能模塊。終端機(jī)是通過了視頻服務(wù)器和攝像機(jī)完成視頻的采集和壓縮工作，并且是利用了mesh平臺來進(jìn)行傳輸，利用無線路由器、視頻服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)視頻攝像機(jī)，構(gòu)建無線mesh網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控及傳輸功能。關(guān)鍵詞 視頻監(jiān)控;無線; mesh網(wǎng)絡(luò); wmndoi ： 10 . 396

2、9 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 05. 065 tp315      a        1673 - 0194（2019）05- 0167- 040      引    言基于mesh的視頻監(jiān)控系統(tǒng)及傳輸平臺設(shè)計(jì)，采用c/s模式，這種模式實(shí)現(xiàn)了視頻數(shù)據(jù)流的網(wǎng)絡(luò)傳輸和遠(yuǎn)程控制。終端機(jī)通過視頻服務(wù)器和攝像機(jī)完成視頻采集和壓縮，并利用基于 wmn 平臺進(jìn)行傳輸，讓客戶在使用端在wmn網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍內(nèi)通過internet進(jìn)行了視頻數(shù)據(jù)流接收工作和

3、傳輸工作的，軟件功能模塊部分實(shí)現(xiàn)基于無線網(wǎng)狀網(wǎng)wmn網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控工作和傳輸平臺管理工作，有效解決不便布設(shè)光纜而又急需視頻監(jiān)控的工作場景。1      基于無線mesh 網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于mesh網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案如圖 1所示。在基于無線mesh視頻監(jiān)控與傳輸平臺的的視頻監(jiān)控的現(xiàn)場監(jiān)控環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，無線網(wǎng)狀網(wǎng)wmn的網(wǎng)絡(luò)是具有著多個(gè)路由轉(zhuǎn)發(fā)功能的終端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行互聯(lián)來構(gòu)成無線網(wǎng)狀網(wǎng)wmn網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng)，設(shè)計(jì)的視頻監(jiān)控終端設(shè)備則是用來完成和負(fù)責(zé)監(jiān)控視頻現(xiàn)場的視頻的采集工作、壓縮工作、無線路由工作以及數(shù)據(jù)資料收發(fā)工作等功能，無線mesh網(wǎng)絡(luò)中還將視頻流傳送輸入到與監(jiān)

4、控中心相連的無線 mesh網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)中;它由監(jiān)控中心來接收來自自監(jiān)控終端的視頻數(shù)據(jù)流情況，并且來進(jìn)行解壓工作、播放工作等處理，無線mesh網(wǎng)絡(luò)也同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)本地存儲的功能1。1.1   基于無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案如圖1所示。1.2   硬件系統(tǒng)的控制方案如圖2所示：設(shè)計(jì)的視頻終端硬件平臺是圍繞三星s3c2440a01-yq80處理器搭建，通過處理器的接口把所需外設(shè)集成到這個(gè)系統(tǒng)中。系統(tǒng)硬件平臺包括存儲器、微處理器、攝像機(jī)、以太網(wǎng)口及電源等。s3c2440a01-yq80處理器作為一款為移動(dòng)設(shè)備和各種多用途應(yīng)用設(shè)計(jì)的處理器，arm920t是

5、處理器核。系統(tǒng)的硬件平臺在監(jiān)控中心過程中，設(shè)計(jì)的客戶端將利用rtp（realtime transport protocol）實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議來接收視頻數(shù)據(jù)，對終端的控制則采用面向連接的rtp進(jìn)行實(shí)時(shí)的傳輸協(xié)議發(fā)送控制命令到服務(wù)器中，這樣設(shè)備就實(shí)現(xiàn)了對客戶視頻終端的控制，這就是設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)的控制方案2。2      基于directshow的客戶端開發(fā)軟件directshow是微軟在active movie和video for windows的基礎(chǔ)上推出的新一代基于com（component object model）的流媒體處理開發(fā)包，與directx開發(fā)包一起發(fā)布

6、。direct show使用一種叫filter graph的模型來管理整個(gè)數(shù)據(jù)流的處理過程，運(yùn)用directshow，可方便地從支持wdm驅(qū)動(dòng)模型的采集卡上捕獲數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行相應(yīng)的后期處理乃至存儲到文件中。這樣使在多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（mdbms）中多媒體數(shù)據(jù)的存取變得更加方便。它廣泛地支持各種媒體格式，包括asf、mpeg、avi、dv、mp3、wave等，為多媒體流的捕捉和回放提供了強(qiáng)有力的支持，基于無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控客戶端的軟件采用c/s 模式，是基于 vc 平臺的 mfc 框架。 客戶端和遠(yuǎn)程終端是通過linux編程實(shí)現(xiàn)在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上通信的。linux客戶軟件的操作系統(tǒng)是采用成

7、熟穩(wěn)定的2.6.23內(nèi)核，配置時(shí)根據(jù)硬件資源的大小來選擇flash和sram的大小，在網(wǎng)絡(luò)子項(xiàng)中選擇對tcp/ip和ieee 802.1 1協(xié)議的支持，同時(shí)還去除了不支持的選項(xiàng)以縮減內(nèi)核體積，執(zhí)行編譯后得到“nux”的內(nèi)核映像文件3。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。3      軟件的整體功能的設(shè)計(jì)客戶端軟件由控制命令發(fā)送模塊、系統(tǒng)安全模塊、視頻監(jiān)控模塊、 視頻影像錄像模塊組成，功能如下說明。3.1   控制命令的發(fā)送模塊客戶端監(jiān)控中心是可對其中管理范圍內(nèi)的若干個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控前端進(jìn)行著實(shí)時(shí)的監(jiān)控，客戶端監(jiān)控中心對不同的用戶進(jìn)行不同的管理模式，分配方式也是不同的

8、，分別控制管理權(quán)限。根據(jù)控制管理權(quán)限的不同，管理者將通過客戶端的控制軟件，在自己權(quán)限所允許的范圍內(nèi)在不同的監(jiān)控區(qū)域內(nèi)分布監(jiān)控點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對監(jiān)控現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對攝像機(jī)鏡頭和云平臺進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和實(shí)時(shí)管理，實(shí)現(xiàn)了前端對監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)控功能。3.2   系統(tǒng)的安全模塊系統(tǒng)安全模塊設(shè)置：用戶要經(jīng)過系統(tǒng)授權(quán)還有輸入之前就設(shè)置的正確的用戶名，用戶名一經(jīng)設(shè)置就不可修改，除非重新編程，輸入用戶名后再經(jīng)過短信提醒獲取驗(yàn)證碼，最后輸入密碼并要進(jìn)行正確的輸入，如果密碼或者用戶名輸入錯(cuò)誤在5次以上，會進(jìn)行鎖定，則需進(jìn)行重新解鎖。所以系統(tǒng)安全完善，使用戶可較安全地使用。3.3   

9、;視頻的監(jiān)控模塊用視頻監(jiān)控模塊，用戶將可實(shí)現(xiàn)對多個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的現(xiàn)場圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，獲取與現(xiàn)場端之間相同幀速率的圖像，可對每一個(gè)視頻圖像的色飽和度、對比度、亮度、分辨率以及視圖大小進(jìn)行著實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)，方便高效。3.4   視頻的影像錄像模塊視頻的影像錄像模塊設(shè)計(jì)是隨時(shí)可對視頻圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)的或者選擇性的錄像存儲。錄像信息中包括時(shí)間點(diǎn)、監(jiān)控點(diǎn)等這些重要信息;還可對視頻錄像的回放、視頻錄像的刪除、視頻錄像輸出等進(jìn)行操作。4      主要的模塊實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)工作為了能同時(shí)接收來自系統(tǒng)終端的多媒體多路圖像，程序中采用了 windows xp界面設(shè)計(jì)上的多線程

10、技術(shù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)技術(shù)線程都將創(chuàng)建一個(gè)界面小窗口，專門負(fù)責(zé)其中一路的視頻流接收工作和播放工作?？蛻舳说囊曨l數(shù)據(jù)接收流程示意圖如圖4所示。具有相應(yīng)權(quán)限的用戶通過口令登錄客戶端，并完成初始化工作，它選擇決定其中的某一路視頻請求，客戶端和終端相互連接在一起，只要啟動(dòng)視頻的數(shù)據(jù)資料的接收，即可完成這些線程。這樣視頻數(shù)據(jù)就通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳到客戶端的視頻接收緩沖區(qū)，客戶端也開始接收視頻數(shù)據(jù)，確保安全性。視頻接收模塊負(fù)責(zé)接收設(shè)備從網(wǎng)絡(luò)另一端傳輸過來的視頻數(shù)據(jù)和視頻音像等，設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)中視頻數(shù)據(jù)格式是 mpeg-4，由于 direct show（微軟提供的一套在windows平臺上進(jìn)行流媒體處理的開發(fā)包）為多媒體

11、流的捕捉和回放提供了強(qiáng)有力的支持4。5      對于系統(tǒng)的測試工作設(shè)計(jì)的系統(tǒng)測試是在一個(gè)社區(qū)的街道路口進(jìn)行，在社區(qū)街道路口設(shè)置多臺的視頻監(jiān)控終端，并安置在監(jiān)控點(diǎn)，設(shè)置的各監(jiān)控點(diǎn)之間的距離為100-300 m不等，監(jiān)控設(shè)備的主機(jī)是通過ieee802.11b/g/n標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)卡來接入無線網(wǎng)狀網(wǎng)wmn當(dāng)中，再從中間的任何一個(gè)監(jiān)控終端中獲取錄下來的視頻流，再采用所開發(fā)的客戶端軟件設(shè)備來完成終端設(shè)備的監(jiān)控視頻設(shè)置、監(jiān)控視頻的解碼/播放、監(jiān)控視頻的接收等功能。對系統(tǒng)測試的結(jié)果中表明，視頻的畫面播放流暢，實(shí)時(shí)性效果好，視覺效果也讓人滿意5。6      結(jié)    語無線mesh網(wǎng)絡(luò)是近年迅速發(fā)展的一種新型無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，結(jié)合基于無線mesh網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的發(fā)展，使無線視頻監(jiān)控具有靈活性強(qiáng)、高性價(jià)比、使用方便等特點(diǎn)6，本設(shè)計(jì)已在安全、軍工、交通、安防、公共景區(qū)等領(lǐng)域得到應(yīng)用，取得良好經(jīng)濟(jì)與社會效益。主要參考文獻(xiàn)1楊柳青.基于mesh網(wǎng)絡(luò)的視頻數(shù)據(jù)采集平臺在智慧農(nóng)村建設(shè)中的應(yīng)用研究j.唐山師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，39（2）：67-72.2林永烽.“智能工地”全球眼系統(tǒng)集成工程設(shè)計(jì)及應(yīng)用j.安徽建筑，2014（4）：213-21