基于Web的區(qū)域聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1　引　　言

　　目前, 高速公路網(wǎng)已頗具規(guī)模, 但路面超載、超速、堵塞等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生, 嚴(yán)重影響了高速公路“快速、安全、舒適、高效”的服務(wù)質(zhì)量。為了充分發(fā)揮交通監(jiān)控的路徑誘導(dǎo)、多路徑交通流量調(diào)控的功能, 最大程度地發(fā)揮高速公路網(wǎng)絡(luò)的通行能力, 高速公路視頻監(jiān)控系統(tǒng)正從線控模式向面控過(guò)渡, 由路段分管的模式向聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的方向發(fā)展。與此同時(shí), 分布式遠(yuǎn)程多媒體視頻監(jiān)控系統(tǒng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前的視頻監(jiān)控發(fā)布系統(tǒng)一般采用基于Client/Server 模式構(gòu)建, 其通用性、易用性和擴(kuò)展性受到限制, 需要專門(mén)的客戶端程序, 通常僅限于局域網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)內(nèi)部使用。

　　針對(duì)高速公路實(shí)際需求, 本文提出了基于Browser/Server 模式的帶寬自適應(yīng)的區(qū)域聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)?？紤]到目前省內(nèi)路段監(jiān)控系統(tǒng)大都采用了基于控制矩陣的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng), 為節(jié)省投資, 兼容現(xiàn)有系統(tǒng), 研制了嵌入式流媒體服務(wù)器ESMS, 集嵌入式處理器、視頻壓縮編碼、Linux操作系統(tǒng)為一體, 并采用IP 組播、RTP/RTCP、流媒體協(xié)議, 以及自適應(yīng)的擁塞控制算法等, 實(shí)時(shí)發(fā)布監(jiān)控視頻流。

2　區(qū)域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的設(shè)計(jì)

　　區(qū)域聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。可分為三個(gè)層次: 交通信息用戶、省交通監(jiān)控中心、路段監(jiān)控中心(分別簡(jiǎn)稱信息用戶、省中心、路段中心)。其中, 用戶包括公眾因特網(wǎng)、省交通廳相關(guān)職能機(jī)構(gòu)、省公路局、區(qū)域監(jiān)控分中心, 及其他機(jī)構(gòu)等。信息用戶直接Web 瀏覽器訪問(wèn)省中心的視頻發(fā)布服務(wù)器, 通過(guò)認(rèn)證和鑒權(quán), 控制攝像機(jī)動(dòng)作。省交通監(jiān)控中心負(fù)責(zé)匯集下層各路段中心上報(bào)的交通信息(圖像和數(shù)據(jù)) , 進(jìn)行系統(tǒng)的身份認(rèn)證和權(quán)限管理。路段監(jiān)控中心是整個(gè)省域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ), 負(fù)責(zé)把所轄路段的交通信息上傳至省交通監(jiān)控中心。

圖1　基于B/S 模式的區(qū)域聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

　　在信息用戶——省中心之間, 采用基于的B/S 模式的監(jiān)控視頻流發(fā)布, 遵循標(biāo)準(zhǔn)的流傳輸協(xié)議, 實(shí)現(xiàn)基于Web 的監(jiān)控視頻流服務(wù)。由于用戶所處的公眾因特網(wǎng)不支持組播, 視頻發(fā)布服務(wù)器的監(jiān)控視頻流將采用單播發(fā)送給每個(gè)信息用戶。其中, 省中心的視頻發(fā)布服務(wù)器包括兩類服務(wù)器功能:Web 服務(wù)器和流媒體服務(wù)器。與C/S 模擬的監(jiān)控系統(tǒng)相比, 客戶端采用Web 瀏覽器, 簡(jiǎn)化了客戶端的工作, 屏蔽了交通信息用戶網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性問(wèn)題, 也便于管理和維護(hù)。

　　在省中心——路段中心之間, 各路段控中心一般采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式接入省中心, 因此, 模擬路段監(jiān)控中心的嵌入式流媒體服務(wù)器ESMS, 或數(shù)字路段監(jiān)控中心的流媒體服務(wù)器, 均采用組播方式, 不必像單播方式為每個(gè)接收端單獨(dú)發(fā)送, 避免不必要的網(wǎng)絡(luò)擁塞和分配過(guò)大的帶寬資源。當(dāng)然, 路段中心與省中心之間的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備須得支持組播。

　　系統(tǒng)主要包括嵌入式流媒體服務(wù)器、視頻發(fā)布服務(wù)器、網(wǎng)管服務(wù)器和信息用戶瀏覽器。流媒體服務(wù)器獲取路段監(jiān)控系統(tǒng)的視頻流發(fā)送視頻流給視頻發(fā)布服務(wù)器; 視頻發(fā)布服務(wù)器一方面提供HTTP 訪問(wèn)服務(wù)。向?yàn)g覽用戶提供Web 操作, 另一方面, 獲取路段的監(jiān)控視頻流后與用戶建立聯(lián)系, 進(jìn)行監(jiān)控視頻流的發(fā)布。網(wǎng)管服務(wù)器的主要功能是: 管理系統(tǒng)的所以設(shè)備, 對(duì)系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置, 對(duì)狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行顯示, 對(duì)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行配置, 用戶權(quán)限和級(jí)別的設(shè)置, 對(duì)監(jiān)控視頻流帶寬進(jìn)行管理, 對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行管理等。信息用戶客戶端通過(guò)瀏覽器登錄訪問(wèn)Web 網(wǎng)站, 以獲取實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像瀏覽等服務(wù)。

　　在區(qū)域聯(lián)網(wǎng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中, 需要考慮的重點(diǎn)問(wèn)題主要是視頻圖像編碼傳輸和視頻聯(lián)網(wǎng)控制兩個(gè)方面。當(dāng)前, 路段監(jiān)控系統(tǒng)可成為數(shù)字路段監(jiān)控系統(tǒng)和模擬路段監(jiān)控系統(tǒng), 對(duì)于上述問(wèn)題的實(shí)現(xiàn)有所不同, 下面分別進(jìn)行描述。

　　在模擬路段監(jiān)控系統(tǒng)中, 以視頻控制矩陣為核心,采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式, 實(shí)現(xiàn)監(jiān)控視頻切換和控制。此類路段監(jiān)控系統(tǒng)的區(qū)域聯(lián)網(wǎng), 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(wèn)題, 這就由嵌入式流媒體服務(wù)器ESMS來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　數(shù)字比模擬系統(tǒng)要簡(jiǎn)單得多, 只需在路段中心設(shè)置流媒體服務(wù)器, 其主要功能類似于原路段數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)和省域聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)之間的“網(wǎng)關(guān)”。按照用戶的操作請(qǐng)求, 進(jìn)行必要的協(xié)議轉(zhuǎn)換, 將路段監(jiān)控以太網(wǎng)上所需的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和監(jiān)控圖像進(jìn)行必要的上傳處理。