基于Web的區域聯網視頻監控系統設計與實現

1　引　　言

　　目前, 高速公路網已頗具規模, 但路面超載、超速、堵塞等現象時有發生, 嚴重影響了高速公路“快速、安全、舒適、高效”的服務質量。為了充分發揮交通監控的路徑誘導、多路徑交通流量調控的功能, 最大程度地發揮高速公路網絡的通行能力, 高速公路視頻監控系統正從線控模式向面控過渡, 由路段分管的模式向聯網監控的方向發展。與此同時, 分布式遠程多媒體視頻監控系統得到了越來越廣泛的應用。目前的視頻監控發布系統一般采用基于Client/Server 模式構建, 其通用性、易用性和擴展性受到限制, 需要專門的客戶端程序, 通常僅限于局域網或專用網內部使用。

　　針對高速公路實際需求, 本文提出了基于Browser/Server 模式的帶寬自適應的區域聯網視頻監控系統。考慮到目前省內路段監控系統大都采用了基于控制矩陣的模擬視頻監控系統, 為節省投資, 兼容現有系統, 研制了嵌入式流媒體服務器ESMS, 集嵌入式處理器、視頻壓縮編碼、Linux操作系統為一體, 并采用IP 組播、RTP/RTCP、流媒體協議, 以及自適應的擁塞控制算法等, 實時發布監控視頻流。

2　區域聯網監控的設計

　　區域聯網視頻監控系統構成如圖1所示。可分為三個層次: 交通信息用戶、省交通監控中心、路段監控中心(分別簡稱信息用戶、省中心、路段中心)。其中, 用戶包括公眾因特網、省交通廳相關職能機構、省公路局、區域監控分中心, 及其他機構等。信息用戶直接Web 瀏覽器訪問省中心的視頻發布服務器, 通過認證和鑒權, 控制攝像機動作。省交通監控中心負責匯集下層各路段中心上報的交通信息(圖像和數據) , 進行系統的身份認證和權限管理。路段監控中心是整個省域聯網監控系統的基礎, 負責把所轄路段的交通信息上傳至省交通監控中心。

圖1　基于B/S 模式的區域聯網視頻監控系統總體結構圖

　　在信息用戶——省中心之間, 采用基于的B/S 模式的監控視頻流發布, 遵循標準的流傳輸協議, 實現基于Web 的監控視頻流服務。由于用戶所處的公眾因特網不支持組播, 視頻發布服務器的監控視頻流將采用單播發送給每個信息用戶。其中, 省中心的視頻發布服務器包括兩類服務器功能:Web 服務器和流媒體服務器。與C/S 模擬的監控系統相比, 客戶端采用Web 瀏覽器, 簡化了客戶端的工作, 屏蔽了交通信息用戶網絡的異構性問題, 也便于管理和維護。

　　在省中心——路段中心之間, 各路段控中心一般采用點對點方式接入省中心, 因此, 模擬路段監控中心的嵌入式流媒體服務器ESMS, 或數字路段監控中心的流媒體服務器, 均采用組播方式, 不必像單播方式為每個接收端單獨發送, 避免不必要的網絡擁塞和分配過大的帶寬資源。當然, 路段中心與省中心之間的網絡設備須得支持組播。

　　系統主要包括嵌入式流媒體服務器、視頻發布服務器、網管服務器和信息用戶瀏覽器。流媒體服務器獲取路段監控系統的視頻流發送視頻流給視頻發布服務器; 視頻發布服務器一方面提供HTTP 訪問服務。向瀏覽用戶提供Web 操作, 另一方面, 獲取路段的監控視頻流后與用戶建立聯系, 進行監控視頻流的發布。網管服務器的主要功能是: 管理系統的所以設備, 對系統內所有設備的參數進行設置, 對狀態參數進行顯示, 對網絡參數進行配置, 用戶權限和級別的設置, 對監控視頻流帶寬進行管理, 對設備故障進行管理等。信息用戶客戶端通過瀏覽器登錄訪問Web 網站, 以獲取實時監控圖像瀏覽等服務。

　　在區域聯網視頻監控系統設計中, 需要考慮的重點問題主要是視頻圖像編碼傳輸和視頻聯網控制兩個方面。當前, 路段監控系統可成為數字路段監控系統和模擬路段監控系統, 對于上述問題的實現有所不同, 下面分別進行描述。

　　在模擬路段監控系統中, 以視頻控制矩陣為核心,采用點對點方式, 實現監控視頻切換和控制。此類路段監控系統的區域聯網, 必須解決模擬圖像的采集、編碼、IP 包傳輸, 以及圖像源的切換控制等問題, 這就由嵌入式流媒體服務器ESMS來實現。

　　數字比模擬系統要簡單得多, 只需在路段中心設置流媒體服務器, 其主要功能類似于原路段數字監控系統和省域聯網監控系統之間的“網關”。按照用戶的操作請求, 進行必要的協議轉換, 將路段監控以太網上所需的監控數據和監控圖像進行必要的上傳處理。