摘 要 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)字化技術(shù)發(fā)展階段的最新模式，也是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分之一。本文從生態(tài)環(huán)境遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、各模塊功能實(shí)現(xiàn)的角度進(jìn)行分析，為生態(tài)環(huán)境監(jiān)管工作提供信息化技術(shù)支持和參考。

關(guān)鍵詞 生態(tài)環(huán)境保護(hù);視頻監(jiān)控系統(tǒng);遠(yuǎn)程視頻

前言

隨著信息科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)在人們的日常生活中扮演著重要的角色。在生態(tài)環(huán)境工作中，監(jiān)管部門對遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的要求，希望利用該技術(shù)能有效提高環(huán)境監(jiān)管的工作效能。

1生態(tài)環(huán)境遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

視頻監(jiān)控功能的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：①起步階段。二十世紀(jì)八九十年代，視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要形式是閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)。由主機(jī)進(jìn)行控制，視頻線路進(jìn)行傳輸，廣泛應(yīng)用于銀行、政府等重要場所。②發(fā)展階段。二十世紀(jì)九十年代中期到末期，由多媒體作為主控，硬盤錄像機(jī)作為存儲(chǔ)系統(tǒng)，多用于安全系數(shù)要求高的場合。③高速發(fā)展階段。二十世紀(jì)九十年代末至今，現(xiàn)階段的視頻監(jiān)控系統(tǒng)以互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)作為平臺(tái)，使用嵌入式技術(shù)對現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，廣泛應(yīng)用于社會(huì)各類場所。

1.1 規(guī)范性引用文件

實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)具體功能的使用前提是規(guī)范通信協(xié)議，即規(guī)范遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的各部門、各節(jié)點(diǎn)、各模塊之間傳輸數(shù)據(jù)時(shí)使用的通信文件格式，確保數(shù)據(jù)的完整有效。數(shù)據(jù)報(bào)頭一般占據(jù)兩個(gè)字節(jié)，固定為0×8778，通信層的數(shù)據(jù)一般占1452個(gè)字節(jié)?；ヂ?lián)協(xié)議報(bào)頭的具體格式可參考國家規(guī)范性的文件，一般長度為312×10，結(jié)束字符占兩個(gè)字節(jié)，固定為0×d8d8。

1.2 設(shè)計(jì)需求與目標(biāo)

數(shù)字視頻技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代化控制技術(shù)是遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要使用的技術(shù)手段，并結(jié)合圖像分析技術(shù)，對現(xiàn)場狀況進(jìn)行監(jiān)控和管理。該系統(tǒng)將各類數(shù)據(jù)匯總，為監(jiān)控人員提供實(shí)時(shí)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息與視頻信息，再通過數(shù)據(jù)處理模塊上傳到云端，存儲(chǔ)進(jìn)數(shù)據(jù)庫中，采用與智能分析相結(jié)合的方式，提高監(jiān)管部門的工作效能。生態(tài)環(huán)境監(jiān)管部門主要工作目標(biāo)是對污染治理和監(jiān)控設(shè)施現(xiàn)場、污染物排放、環(huán)境質(zhì)量等狀況進(jìn)行巡查。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)要滿足實(shí)際工作需求，按照監(jiān)管路徑并根據(jù)用戶的定義自動(dòng)執(zhí)行巡查工作，從而實(shí)現(xiàn)無人值守[1]。

1.3 設(shè)計(jì)框架與內(nèi)容

生態(tài)環(huán)境遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場圖像信息的識(shí)別和報(bào)警功能，并針對BP神經(jīng)系統(tǒng)中的大量素材進(jìn)行分析，以此實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場狀況目的。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括云臺(tái)、監(jiān)控系統(tǒng)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)控報(bào)警模塊、數(shù)據(jù)庫和客戶端，五個(gè)部分之間協(xié)同合作，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的功能。其中，系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)主要分為顯示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層三個(gè)層次，顯示層是客戶端的顯示界面，用戶訪問數(shù)據(jù)庫和視頻文件的界面;業(yè)務(wù)邏輯層為數(shù)據(jù)提供了一個(gè)業(yè)務(wù)邏輯平臺(tái)，方便系統(tǒng)顯示層;數(shù)據(jù)訪問層，為其他層次的數(shù)據(jù)處理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。每個(gè)層次為不同部門提供后臺(tái)支持，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)作。

具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：①硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。采用的是混合式結(jié)構(gòu)，由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與各類節(jié)點(diǎn)進(jìn)行混合，其中視頻主機(jī)是系統(tǒng)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，可通過主線與其他視頻設(shè)備進(jìn)行信息交換，每臺(tái)視頻主機(jī)可以通過視頻控制線路實(shí)現(xiàn)多個(gè)分設(shè)備同時(shí)觀看錄像。主機(jī)與其他視頻設(shè)備通過RS-232進(jìn)行通信，增加了多矩陣切換觀看視頻通道，這個(gè)通道還可控制視頻現(xiàn)場的制冷設(shè)備或加熱設(shè)備，保證設(shè)備的正常使用。②軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。視頻捕獲技術(shù)、數(shù)字視頻壓縮編碼技術(shù)、視頻實(shí)時(shí)存儲(chǔ)技術(shù)、視頻顯示技術(shù)是該系統(tǒng)中最主要的技術(shù)，缺一不可。首先，視頻采集設(shè)備將視頻轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，再通過編碼器并轉(zhuǎn)換格式存入相應(yīng)數(shù)據(jù)庫中;其次，數(shù)據(jù)庫將這部分信息通過網(wǎng)絡(luò)傳輸器輸送到客戶端;最后，通過編碼器將數(shù)據(jù)再轉(zhuǎn)化為視頻，此過程實(shí)現(xiàn)了視頻解碼再編碼，由顯示技術(shù)展現(xiàn)在用戶眼前。

2生態(tài)環(huán)境遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

信息技術(shù)的發(fā)展使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有無人值守、使用便捷、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、功能性強(qiáng)等特點(diǎn)。生態(tài)環(huán)境遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)還可采用視頻監(jiān)控與智能分析相結(jié)合的方式，監(jiān)管人員可根據(jù)實(shí)際情況添加黑度分析、移動(dòng)物體感知、溫度傳感器、煙感器等模塊，最大限度地滿足用戶的需求，為環(huán)境監(jiān)管人員提供靈活的遠(yuǎn)程監(jiān)控解決方案[2]。

2.1 用戶登錄、視頻連接功能的實(shí)現(xiàn)

用戶通過使用瀏覽器進(jìn)入到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的用戶登錄界面，輸入用戶名和密碼，便可以進(jìn)一步訪問web客戶端。web客戶端包括視頻遠(yuǎn)程連接、生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)報(bào)警、云臺(tái)控制等功能。系統(tǒng)可根據(jù)用戶向監(jiān)測端提交的視頻連接申請，使得云臺(tái)與數(shù)據(jù)庫建立視頻連接，實(shí)現(xiàn)視角的切換。視頻結(jié)束后，與此次連接有關(guān)的完整數(shù)據(jù)可自動(dòng)儲(chǔ)存進(jìn)本地磁盤中，若用戶在使用視頻功能時(shí)進(jìn)行了截圖、分段錄像，系統(tǒng)也可自動(dòng)進(jìn)行分類。用戶可以更改默認(rèn)選項(xiàng)，選擇是否允許系統(tǒng)自動(dòng)儲(chǔ)存視頻和數(shù)據(jù)，整個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)體現(xiàn)了更加人性化的特點(diǎn)[3]。

2.2 生態(tài)環(huán)境管理部門客戶端功能的實(shí)現(xiàn)

生態(tài)環(huán)境管理部門客戶端功能主要包括報(bào)警管理、存儲(chǔ)管理、實(shí)時(shí)云臺(tái)控制等。其中，當(dāng)非法人員進(jìn)入限定區(qū)域、挪動(dòng)攝像頭或檢測場所出現(xiàn)安全隱患時(shí)，觸發(fā)了預(yù)警事件后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)的目標(biāo)移動(dòng)軌跡、煙霧濃度、溫度等環(huán)境因素變化而觸發(fā)相應(yīng)的傳感器，再通過傳感器得出的數(shù)據(jù)上傳到云臺(tái)和邏輯層，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場安全狀況報(bào)警功能;當(dāng)污染源煙氣濃度或空氣質(zhì)量等發(fā)生改變時(shí)，視頻畫面結(jié)合智能分析系統(tǒng)，通過調(diào)取污染源或環(huán)境質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)綜合分析后，實(shí)現(xiàn)環(huán)保監(jiān)管自動(dòng)報(bào)警的功能。進(jìn)入報(bào)警界面后，在數(shù)據(jù)庫中就會(huì)找到新增的具體預(yù)警事件內(nèi)容、發(fā)生時(shí)間與地點(diǎn)，為日后管理工作提供了便利;存儲(chǔ)管理主要包括客戶端的數(shù)據(jù)傳輸、云端的數(shù)據(jù)調(diào)用、前端設(shè)備的緩存。儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)包括錄像內(nèi)容、報(bào)警內(nèi)容、環(huán)境內(nèi)容等;前端設(shè)備主要通過攝像頭對實(shí)施情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過云端的平臺(tái)架構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)和備份，再傳輸?shù)娇蛻舳耍脩艨蛇x擇是否下載，也可在線觀看和查找。以查找視頻信息為例，用戶可根據(jù)具體的時(shí)間和地點(diǎn)進(jìn)行檢索，檢索出的視頻信息支持回訪和下載，也可實(shí)現(xiàn)多回路的同步播放;實(shí)時(shí)云臺(tái)控制包括媒體數(shù)據(jù)流的發(fā)送、視頻圖像格式的處理等。JMF RTP API技術(shù)支持的視頻類型包括H.265、JPEG以及MPEG-1等，大多數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)使用的是JMF技術(shù)，因?yàn)镴MF技術(shù)可將視頻轉(zhuǎn)換為多種形式，具體包括MOV、MPEG-1、MPEG-2等，為使用者提供更多的便利。此外，還包括GIS操作模塊的實(shí)現(xiàn)，GIS操作系統(tǒng)主要是為監(jiān)控設(shè)備提供圖層信息，擴(kuò)大或縮小現(xiàn)場的監(jiān)控畫面，用戶也可特定選取某一時(shí)段的畫面。用戶控制視頻的具體流程如圖1所示。

3結(jié)束語

綜上所述，生態(tài)環(huán)境視頻監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，使得環(huán)境監(jiān)管人員通過遠(yuǎn)程終端就可隨時(shí)隨地對檢測區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)管工作，充分發(fā)揮了信息化在生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作中的作用，提高了監(jiān)管工作的效率與水平，將有助于推進(jìn)我國生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作高效發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

王道文（1969-），男;學(xué)歷：?？?，職稱：工程師;現(xiàn)就職單位：淮南市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，研究方向：環(huán)境保護(hù)。