1、引言

我院計(jì)算中心承擔(dān)壘院的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程，計(jì)算機(jī)專業(yè)的專業(yè)課程，壘院各系的畢業(yè)設(shè)計(jì)，全院學(xué)生的業(yè)余上機(jī)，是重要的教學(xué)輔助部門。在日常工作中，每個(gè)機(jī)房都存在著承擔(dān)課程多，學(xué)生流量大，不便管理等實(shí)際問(wèn)題。作為機(jī)房管理人員，要求必須實(shí)時(shí)的掌握機(jī)房情況，包括學(xué)生的出入情況，教師的到崗情況，機(jī)器的使用情況，自由上機(jī)人數(shù)情況，畢業(yè)設(shè)計(jì)機(jī)房情況等。同時(shí)，對(duì)于機(jī)房防火防盜等安全工作也要隨時(shí)檢查。計(jì)算中心管轄機(jī)房較多、分布較散，目前，我部門機(jī)房均采用管理人員巡查方式管理，不能準(zhǔn)確高效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)生上課情況，業(yè)余上機(jī)情況等，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障、排除故障，單位主管部門及有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，也不能及時(shí)掌握機(jī)房的日常管理情況，有很多問(wèn)題急需解決。

為了解決上述存在的問(wèn)題，對(duì)機(jī)房設(shè)備加強(qiáng)監(jiān)控和管理，實(shí)施機(jī)房聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，提高機(jī)房設(shè)備運(yùn)行的安壘性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)機(jī)房設(shè)備集中管理；實(shí)現(xiàn)管理的智能化和聯(lián)網(wǎng)化，實(shí)現(xiàn)信息采集和處理的實(shí)時(shí)化，實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息處理的自動(dòng)化，是很有必要的。

2.系統(tǒng)要求

本系統(tǒng)應(yīng)結(jié)合目前機(jī)房的管理模式，綜合機(jī)房整體的網(wǎng)絡(luò)，硬件設(shè)施等資源情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)主要包括以下部分：

(1)圖像攝取和實(shí)時(shí)監(jiān)控。

(2)圖像通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器并保存，應(yīng)可保存20天左右的錄像。

(3)管理員通過(guò)服務(wù)器，實(shí)時(shí)查看各個(gè)機(jī)房情況，也可單獨(dú)監(jiān)視某個(gè)機(jī)房或各機(jī)房情況輪流顯示。

(4)圖像數(shù)據(jù)的保存、查詢、刪除。

(5)侵入圖像偵測(cè)分析等功能。

3、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1機(jī)房聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控體系的硬件結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)選用基于PcI總線的圖像采集卡SDK-2000，圖像卡的輸入端可以連接任何圖像攝取設(shè)備，包括攝像機(jī)和數(shù)碼相機(jī)等。本設(shè)計(jì)將視頻控制矩陣或攝錄機(jī)的AV輸出端邊接于SDK-2000的外接信號(hào)輸入端AVl和AV2，這樣可錄入的圖像信號(hào)源的路數(shù)將有所增加。AV信號(hào)經(jīng)圖像采集卡轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像后傳輸給主機(jī)并存儲(chǔ)在主機(jī)的硬盤上。采用大容量的硬盤來(lái)存儲(chǔ)實(shí)時(shí)攝取的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)圖像，并對(duì)圖像進(jìn)行壓縮和灰化處理，而通過(guò)設(shè)置舊圖像自動(dòng)刪除的周期，無(wú)須更換硬盤就可以使系統(tǒng)能夠正常地工作，系統(tǒng)對(duì)于在夜間或基本無(wú)人進(jìn)人的區(qū)域的圖像具有監(jiān)視其變化的功能，一旦有視頻侵入現(xiàn)象發(fā)生就提醒保安人員，而不必讓監(jiān)控人員時(shí)刻監(jiān)視屏幕。因此，它既減輕了人們的工作量雙方便了一般安全監(jiān)視系統(tǒng)的管理。

3.2機(jī)房聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控體系的軟件結(jié)構(gòu)及功能模塊介紹

本系統(tǒng)的軟件構(gòu)成分為服務(wù)器端和客戶端兩部分，主要功能如下：

服務(wù)器端：

管理員登陸；

顯示所有信號(hào)源，顯示單個(gè)信號(hào)源，信號(hào)源定時(shí)切換；

根據(jù)傳輸速率調(diào)整視頻流，適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境；

根據(jù)不同的條件對(duì)保存的視頻文件進(jìn)行查詢{

視頻刪除。

客戶端：

網(wǎng)絡(luò)通訊基本設(shè)置；

視頻捕捉設(shè)置，包括分辨率設(shè)置，靜態(tài)、動(dòng)態(tài)圖像的保存和管理；

侵入圖像檢測(cè)設(shè)置。

3.3機(jī)房聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控體系的實(shí)現(xiàn)

在本系統(tǒng)中，關(guān)鍵技術(shù)為視頻的實(shí)時(shí)傳輸，圖像壓縮保存和侵入圖像檢測(cè)功能的實(shí)現(xiàn)。

視頻的實(shí)時(shí)傳輸：通過(guò)圖像數(shù)據(jù)流方式傳輸圖像是一種高效的傳輸方法，特別適應(yīng)于局域網(wǎng)內(nèi)部的圖像數(shù)據(jù)交流。通過(guò)采用TCP／IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，系統(tǒng)由位于遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)的前端系統(tǒng)和位于管理中心的接收端系統(tǒng)組成?，F(xiàn)場(chǎng)站的視頻捕獲卡負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)圖像，視頻控制矩陣的視頻輸出均可由程序控制其相互獨(dú)立地切換畫面、轉(zhuǎn)動(dòng)云臺(tái)等。捕獲的圖像經(jīng)過(guò)壓縮后通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸后再經(jīng)過(guò)解壓縮，由中心站進(jìn)行回放和控制。因此，要實(shí)現(xiàn)圖像連續(xù)捕獲、壓縮、傳輸、回放，在實(shí)際的軟件設(shè)計(jì)時(shí)要解決好線程通信和同步問(wèn)題。

圖像壓縮保存：下面是實(shí)驗(yàn)獲得的有關(guān)圖像未壓縮以及經(jīng)過(guò)壓縮或是灰化后的圖像大小和存儲(chǔ)時(shí)間的2個(gè)對(duì)照表。我們假設(shè)監(jiān)控機(jī)主機(jī)硬盤用于存儲(chǔ)圖像的空間大小是40G，監(jiān)控機(jī)每天的工作時(shí)間為8小時(shí)，且每秒攝取一幅靜態(tài)圖像，圖像格式、存儲(chǔ)容量及存儲(chǔ)時(shí)間的比較詳情如表1所示。表1系統(tǒng)攝取的BMP圖像的大小以及硬盤使用時(shí)間

可見(jiàn)，如果要攝取尺寸較大的BMP圖像，就必須用比較多的硬盤空間來(lái)存儲(chǔ)。只有把舊圖像保留的時(shí)間間隔縮短，硬盤錄像系統(tǒng)才能正常工作，而如果要控制BMP圖像文件的大小，又不得不犧牲圖像的尺寸大小，這也就是說(shuō)，可能將得不到比較清晰的圖像。因此，系統(tǒng)必須采用比較好的圖像壓縮參數(shù)，如系統(tǒng)中采用的是JPEG圖像壓縮格式，在獲得較高的壓縮比的同時(shí)盡量保證圖像質(zhì)量。如表2所示是同樣條件下未經(jīng)灰化JPEG圖像的大小以及存儲(chǔ)空間的比較。使用者可以根據(jù)實(shí)際需要，調(diào)節(jié)圖像的壓縮比及灰化取舍使得在充分利用硬盤的同時(shí)能夠獲得較好的圖像質(zhì)量。

侵入圖像檢測(cè)：侵入圖像偵測(cè)的方式有以下幾種：1)圖像相減方式偵測(cè)；2)

顏色分量比較方式偵測(cè)；3)交叉掃描方式偵測(cè)；4)交錯(cuò)馬賽克方格方式偵測(cè)。根據(jù)不同的監(jiān)控場(chǎng)合和不同的監(jiān)控需要，我們可以選擇不同的監(jiān)控方式。圖像相減方式比較準(zhǔn)確直觀；顏色分量比較方式速度比較快，交叉網(wǎng)格掃描方式比較適中；交錯(cuò)馬賽克方格掃描方式偵測(cè)結(jié)果有一定均衡性。因此，線像素內(nèi)存操作模式的四種方式可分別用于不同的場(chǎng)合，也可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境情況，對(duì)其中的方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整以實(shí)現(xiàn)高可靠性和高準(zhǔn)確性的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。

4、結(jié)束語(yǔ)

本文結(jié)合我院計(jì)算中心實(shí)際情況以及管理人員多年實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，探討了機(jī)房聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控體系的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。本系統(tǒng)使主管領(lǐng)導(dǎo)和機(jī)房管理人員能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的了解機(jī)房情況，極大地提高了管理水平，具有較高的使用價(jià)值。

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