汪峰坤

安徽機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程系，安徽蕪湖，241000

隨著校園信息化建設(shè)的發(fā)展， 數(shù)字化校園成為校園管理和發(fā)展的重要環(huán)節(jié)?！皵?shù)字化校園系統(tǒng)”是信息技術(shù)運用于教育改革過程所形成的研究成果之一。它以Internet 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，利用先進的信息技術(shù)手段，實現(xiàn)教學(xué)、科研、管理和服務(wù)等資源的數(shù)字化，在物理校園的基礎(chǔ)上構(gòu)建一個信息化數(shù)字校園空間，以擴展物理校園的功能，從而實現(xiàn)教育過程數(shù)字化的目標(biāo)。

在數(shù)字化校園建設(shè)過程中，對高校實驗及實訓(xùn)設(shè)備建設(shè)和管理提出了更高的要求，特別是對昂貴設(shè)備的管理，其管理的好壞將直接關(guān)系到學(xué)校的經(jīng)濟利益、實驗教學(xué)質(zhì)量和科研水平的提高。硬件設(shè)施建設(shè)是實驗室建設(shè)的重要方面，管好設(shè)備是加強實驗室建設(shè)的重要內(nèi)容。

高校常用的設(shè)備管理軟件主要是從靜態(tài)的角度來管理設(shè)備，即記錄學(xué)校所購買的設(shè)備的數(shù)量與使用情況。在這些設(shè)備管理系統(tǒng)中沒有實質(zhì)的管理內(nèi)容。這些軟件無法實時查看這些設(shè)備當(dāng)前使用情況。

高校在重點設(shè)備所在的實驗室、車間等都安裝有監(jiān)控設(shè)備，而這些監(jiān)控設(shè)備只是起到簡單防盜的作用。這些監(jiān)控設(shè)備內(nèi)部通過網(wǎng)絡(luò)連接由服務(wù)器進行數(shù)據(jù)保存，保存的數(shù)據(jù)很難在別的系統(tǒng)中進行集成和使用。如果能利用這些監(jiān)控設(shè)備為高校的設(shè)備管理系統(tǒng)提供實時的設(shè)備使用情況，則對于學(xué)校和設(shè)備管理者可以主動地、更加容易理解與接受的方式了解“自己的設(shè)備”。

本文結(jié)合當(dāng)前高校主要使用的監(jiān)控設(shè)備情況，設(shè)計了一種具有通用功能的訪問監(jiān)控設(shè)備的輕量級框架(以下簡稱SDCS)，此框架可以非常容易地集成不同種類、不同類型的監(jiān)控設(shè)備，通過主動訪問監(jiān)控設(shè)備，可將監(jiān)控設(shè)備當(dāng)前圖像抓取并統(tǒng)一保存在數(shù)據(jù)庫中，方便設(shè)備管理系統(tǒng)的訪問。

1 框架的實現(xiàn)策略

當(dāng)前，高校使用的主要的監(jiān)控系統(tǒng)是硬盤錄像機(簡稱DVR)，這種監(jiān)控系統(tǒng)一般使用ARM架框、Linux系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備，因為它具有很強大的視頻/圖像保存、截取及網(wǎng)絡(luò)管理功能，并且可以進行二次開發(fā)。但是，此類設(shè)備沒有統(tǒng)一的API接口，不同的廠商，甚至同一廠商不同型號的設(shè)備二次開發(fā)接口也不相同。

因此，在設(shè)計SDCS時，盡可能地降低對設(shè)備開發(fā)接口的依賴，以低耦合的方式聯(lián)接各種DVR設(shè)備。框架本身不包含任何與DVR設(shè)備應(yīng)用程序接口有關(guān)的應(yīng)用端的邏輯，通過高度抽象，提供了一組對外通用的API統(tǒng)一接口。通過框架屏蔽了不同類型的DVR設(shè)備在使用上的差異性，以插件的方式來動態(tài)加載和運行DVR設(shè)備的驅(qū)動，用來獲取DVR的實時圖像。

本框架的結(jié)構(gòu)如圖1，由框架內(nèi)核、DVR API接口和DVR驅(qū)動插件三部分組成。

1.1 內(nèi)核

SDCS的內(nèi)核是SDCS的核心和基礎(chǔ)，主要實現(xiàn)讀取各DVR配置的基本信息、抓取圖片的時間段以及時間間隔的設(shè)置、利用反射加載插件運行、定時查詢DVR設(shè)備抓取圖片、將抓取的圖片保存為本地文件或者上傳到指定網(wǎng)絡(luò)路徑、異常管理、日志管理等功能。

反射服務(wù)是當(dāng)框架運行DVR設(shè)備驅(qū)動插件時提供的服務(wù)支持，提供的功能主要有：得到導(dǎo)入的程序集字段、屬性、方法及特性等信息，檢查插件的數(shù)字簽名，檢查被反射的類及方法是否正確，動態(tài)實例化對象及調(diào)用方法等。

圖1 SDCS框架的結(jié)構(gòu)圖

SDCS框架的配置文件使用的都是XML格式文件，因為XML格式文件方便擴展、容易理解、跨平臺、便于存儲和傳輸，并且很多語言和工具都支持。框架的外部配置文件通過框架配置文件管理器進行統(tǒng)一的驗證及讀寫。框架配置文件管理器的核心部分是XML文件讀取器、DTD正確性驗證和配置內(nèi)容解析器。在內(nèi)核啟動之前，解析SDCS框架的配置文件，將內(nèi)核配置信息保存在全局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，根據(jù)配置信息完成內(nèi)核的啟動。

插件管理器是對DVR進行動態(tài)管理，支持熱插拔技術(shù)，即不需要重新啟動SDCS系統(tǒng)就可以增加、修改或刪除要訪問的DVR設(shè)備。當(dāng)增加一個要獲取圖像的DVR設(shè)備時，插件管理和對象加載器聯(lián)合使用，對象加載器利用反射服務(wù)加載此設(shè)置的插件的唯一實例，并將此實例加入插件管理容器中，以便定時查詢服務(wù)調(diào)用。插件管理容器本質(zhì)上就是一個HashTable，用來保存對象的信息。當(dāng)刪除一個插件時，插件管理器以事件的方式通知定時查詢服務(wù)，停止調(diào)用此插件對應(yīng)的DVR設(shè)備，然后在插件管理容器中去除此插件。

定時查詢服務(wù)是內(nèi)核啟動后最后一個運行的服務(wù)，它根據(jù)插件管理器配置的DVR插件信息和框架配置文件管理器讀取的啟動這些DVR的時間段和時間間隔信息，啟動一個定時器，輪流訪問這些DVR設(shè)備。通過調(diào)用DVR統(tǒng)一API接口異步獲取DVR的圖像。

內(nèi)核中還有其他的一些通用服務(wù)，如：日志服務(wù)跟蹤并記錄程序的運行狀態(tài)，通過配置可將日志保存到數(shù)據(jù)庫、外部文件和Windows的事件管理器中，以方便開發(fā)人員的查看。資源服務(wù)提供軟件內(nèi)的字符串、圖像、圖標(biāo)等資源的讀取，通過此服務(wù)，可以提供換膚、本地化。全局錯誤捕獲服務(wù)可以獲取在系統(tǒng)中未處理的異常信息，并通過日志服務(wù)進行保存。

1.2 DVR API統(tǒng)一接口

DVR API的統(tǒng)一接口是SDCS系統(tǒng)和外部直接訪問DVR設(shè)備的插件唯一聯(lián)系的地方，是為了屏蔽不同DVR設(shè)備不同的二次開發(fā)接口而設(shè)置的中間接口。

其主要內(nèi)容如下：

interface IDVRSuperClass

{

System.Drawing.Bitmap CaptureIMG();

string ChannelNumber {get;set;}

event EventHandler DVRImage;

event EventHandler DVRInfo;

string ImgName {get;set;}

long ImgQuality {get;set;}

string IpAddr{get;set;}

bool NetDVRLogin();

void NetDVRLogout();

string OtherParams{get;set;}

int PortNumber{get;set;}

string Pwd{get;set;}

string UserId{get;set;}

}

接口主要提供了DVR插件要完成的基本功能，訪問DVR的高級功能是由插件內(nèi)部完成的。DVR API的統(tǒng)一接口必須被SDCS和DVR插件共同引用。

定時查詢服務(wù)根據(jù)配置信息到插件管理容器中找到DVR驅(qū)動插件的唯一實例并進行初始化，調(diào)用NetDVRLogin方法連接DVR設(shè)備。連接成功后，調(diào)用CaptureIMG方法讀取DVR當(dāng)前圖像。如果當(dāng)前DVR設(shè)置為同步工作方式，則直接返回捕獲的圖像，如果是異步工作方式，則通過事件DVRImage返回圖像。圖像獲取后，調(diào)用NetDVRLogout方法關(guān)閉連接。

2 SDCS工作流程

框架啟動過程：啟動框架配置管理服務(wù)，驗證讀取SDCS內(nèi)核的默認(rèn)配置文件并解析，根據(jù)配置文件的設(shè)置，檢查內(nèi)核信賴的DLL文件的完整性以及版本是否兼容。解析插件的配置文件，使用插件管理服務(wù)和對象加載器加載插件的唯一實例到插件管理容器中，最后啟動定時查詢服務(wù)。

框架運行過程：運行定時查詢服務(wù)，當(dāng)?shù)街付ǖ臅r間時，檢查當(dāng)前時間是否在要獲取圖像的DVR設(shè)備時間設(shè)置范圍內(nèi)。如果在設(shè)置訪問DVR時間范圍內(nèi)，則檢查此插件實例是否運行，如果未運行，則通過對象加載器加載到插件容器中，并注冊事件處理程序。如果已經(jīng)運行，則直接調(diào)用DVR API接口調(diào)用DVR插件中的CaptureIMG方法獲取圖像。

3 SDCS與設(shè)備管理系統(tǒng)其他子系統(tǒng)的交互

設(shè)備管理系統(tǒng)主要是由SDCS子系統(tǒng)、DVR圖像管理子系統(tǒng)、DVR設(shè)置子系統(tǒng)、錄制時間設(shè)置子系統(tǒng)和設(shè)備管理網(wǎng)站子系統(tǒng)組成，其中SDCS子系統(tǒng)處于一個中心位置。設(shè)備管理系統(tǒng)的部署圖如圖2。

圖2 設(shè)備管理系統(tǒng)的部署圖

子系統(tǒng)之間的交互如下：DVR設(shè)置子系統(tǒng)設(shè)置為WEB 服務(wù)的方式，它主要提供要管理的設(shè)備對應(yīng)的DVR的信息，包括DVR插件的名稱、訪問的地址、端點、通道、登錄的用戶名稱、密碼等信息。錄制時間設(shè)置子系統(tǒng)為SDCS提供要錄像的DVR編號以及錄像時間段和時間的間隔等信息。DVR圖像管理子系統(tǒng)是SDCS獲得DVR的圖像時上傳或本地保存時記錄的相關(guān)信息。設(shè)備管理網(wǎng)站子系統(tǒng)提供監(jiān)控設(shè)備編號、驅(qū)動信息的設(shè)置、獲取圖片的時間段和時間間隔的設(shè)置及查看監(jiān)控圖片的功能。SDCS子系統(tǒng)是以Windows服務(wù)的方式在計算機的后臺運行。

4 結(jié)束語

在學(xué)校的設(shè)備管理系統(tǒng)中，通過與監(jiān)控設(shè)置的連接，可以實時地查看設(shè)備的使用情況，及早發(fā)現(xiàn)閑置設(shè)備和利用率不高的設(shè)備，重新進行設(shè)備配置的優(yōu)化，避免教育資源的浪費。本文提出了一個通用的訪問DVR信息的框架，它通過統(tǒng)一接口屏蔽不同DVR設(shè)備二次開發(fā)接口的不同。通過插件降低了系統(tǒng)之間的耦合度，修改方便。對于動態(tài)增加、刪除DVR設(shè)備的插件，無須停止框架運行，支持熱插拔技術(shù)。通過本框架擴展支持某類型的DVR設(shè)備，只需要調(diào)用DVR設(shè)備的驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)IDVRSuperClass接口，通過簡單配置即可由框架支持，擴展簡單、方便。

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