远程监控管理系统技术方案.doc

目 录一 前言1二 系统功能22.1 可实时进行视频、音频会议22.2实现大量船舶实时航海数据采集和显示22.3 提高工作效率、管理水平2三 网络构建23.1 总体网络2四 信息安全3五 软件功能35.1 船端软件功能35.1.1 数据采集和压缩35.1.2 硬盘录像功能45.1.3 图像播放器55.1.4 音视频通讯55.1.5文件传输55.2 局端软件功能65.2.1 监控和视频会议功能65.2.2 船端航海数据采集65.3 中心服务器功能75.4 扩展应用75.5 软件架构85.5.1 视频处理流程85.5.2 转发服务器95.5.3 转发服务器模块105.5.4 系统数据流向12六 硬件设施136.1 局端设备介绍136.2 船端设备14七 系统可靠性分析157.1硬件方面157.2 软件方面15八 附录168.1 附录一 船队指挥中心配置清单168.2 附录二 船舶配置清单16一 前言本方案利用目前国际先进的海事卫星通信系统，通过先进的图像、语音处理设备及专业的船舶采集处理技术，在确保数据安全的前提下，将船舶、岸上指挥船队组建成一个按需使用的视频传输网。二 系统功能2.1 可实时进行视频、音频会议l 单一局端可以对单一船舶实时进行音、视频会议；l 船舶之间可以实时进行音、视频会议；l 通过F站最多可同时连接2艘船舶进行音、视频会议；2.2实现大量船舶实时航海数据采集和显示l GPS：采集船位信息，经纬度位置、船速、时间等；l 气象仪：采集风速、风向信息；l 电罗经：采集船艏向信息；l AIS：采集本船和周围船舶的航速、位置等数据l 电子海图：将船舶电子海图以及航海数据叠加，随时看到船舶在海图中的实际位置；（需要用户方提供正在使用的海图代码）2.3 提高工作效率、管理水平l 提高船队管理水平，实时了解公司船队所属船舶的工作情况；三 网络构建3.1 总体网络图1. 总体网络架构远程监控管理系统通过公用电话网络拨号船端F站（BGAN）连通最大492Kbps通路（传输视频可达128Kbps），作业船通过海事卫星地面站落地，然后经公用电话网络进入船队指挥中心。这样指挥中心、作业船组成一个视频传输网，实现信息共享、联网办公、实时视频会议等功能。由于ISDN拨号的局限性，最多只可能同时连通2艘船只。四 信息安全1采用Windows XP Embedded SP2操作系统，具有EWF(Enhanced Write Filter)功能，可以使系统的C盘处于只读状态，对于人为的误操作或病毒攻击均能达到自我保护。2航海数据进行加密压缩后发送3视频信息采用自定义格式4采用与Internet物理隔离方式并可以加装硬件防火墙。五 软件功能作为整个系统的核心，各个模块的软件为用户提供了多种功能，并为下一步的业务扩展做了准备。5.1 船端软件功能5.1.1 数据采集和压缩1) 四路图像数据采集压缩同时采集4路彩色CCD图像(标准PAL或NTSC复合视频信号)；图像分辨率为 CIF352X288,采集速率可调 1-30帧/秒；压缩采用MPEG4方式；并适应低带宽网络传输的要求。2) 四路航海数据采集A. GPS：采集船位信息，经纬度位置、船速；B. 气象仪：采集风速、风向信息；C. 电罗经：采集船艏向信息；D. AIS：采集本船和周围船舶的航速、位置等数据；以上数据采集需要船舶设备提供标准接口。图2航海数据显示图5.1.2 硬盘录像功能1) 视频图像：A. 可记录1-4路视频图像,按通道名称记录并附加时间戳；B. 记录的数据存储在主机的硬盘中；C. 在界面上显示当前介质下能存储的大概时间；D. 可以设置以下参数:l 每个通道图像的帧速率；l 每个记录文件的时间长度；l 数据存放的目录；l 硬盘保留的最小空间。2) 本地图像监控；3) 可实时显示4路本地监控点的视频图像；(图象通道名称可以编辑并显示)4) 图象通道名称为字符串，可支持中文；5) 可选择某一路图像进行缩放显示；6) 可以控制云台,摄像头,包括:l 左右旋转l 上下旋转l 变倍变焦l 雨刷控制（限室外云台）5.1.3 图像播放器 可以回放检索记录在硬盘上的视频数据； 可以作为单独的软件提供； 可以进行本地检索和播放；5.1.4 音视频通讯 和远程视频终端进行双向音视频通信； 和远程视频终端进行短消息通信； 系统默认音视频设置,改变设置后自动存储麦克风和扬声器音量参数 ； 音量,视频图像亮度对比度可以调整； 可以调节帧速率,系统提供默认参数；5.1.5文件传输 可以进行文件传输,可以向对方发出文件传输的信号,对方确认后进行发送；文件传输中动态显示传输文件的进度,完成后,出现对话框进行提示； 可以同意,拒绝对方的文件传输邀请, 可以选择文件的存储位置； 文件传输时可选择关闭或不关闭视频传输。图3船岸视频会议监控图5.2 局端软件功能5.2.1 监控和视频会议功能 可以选择船舶进行远程监控； 本地单路图像采集并发送给终端用户； 图像采集和存储； 在登陆到服务器后,可选择通讯对象进行通讯； 船队指挥中心用户可和所有船舶端以及其他地方船队指挥端进行通讯，地方船队可以和所属船和其他局端用户进行通讯； 4方会议 可以选择不同的船观看，也可以观看同一船的不同摄像点的图像。5.2.2 船端航海数据采集 对已登陆服务器的船只的导航设备进行监控和助航 通过AIS得到附近区域船只的航行状态图4 AIS数据显示图5.3 中心服务器功能转发服务器是一个中心服务器，它是船端和局端的桥梁，负责转发他们之间的数据。各个客户端（船端和局端）只有登录转发服务器以后才可以利用转发服务器进行通讯。转发服务器将根据各个客户端的登录的信息（带宽，客户端属性，IP地址，端口等），按照一定的策略来转发数据。对于远程视频会议，音视频，文件传输，聊天文字的传输，控制信息和数据的传输都是在转发服务器的协助下完成的。5.4 扩展应用 最多支持16方视频会议 船端监控图像的本地存储 DataServer功能，实现多任务数据共享和操作切换 电子海图叠加AIS显示功能（需要用户提供所使用的海图代码）5.5 软件架构5.5.1 视频处理流程图5视频处理流程注：a. 视频采用DivX压缩标准b. 音频采用Windows标准的LHACM压缩5.5.2 转发服务器5.5.2.1 转发服务器架构图6转发服务器架构5.5.2.2 转发服务器数据流图7转发服务器数据流5.5.3 转发服务器模块5.5.3.1 用户管理模块该模块负责对于注册用户和登录用户的管理，维护各个客户端用户的带宽、用户名等信息，同时也维护客户端相关的数据订阅信息和UDP端口信息等。为其他模块提供基础用户信息。下图是用户登录验证过程：图8用户登录验证过程5.5.3.2 TCP转发服务器模块该模块负责对来自客户端的通过TCP协议上传的数据包，这些数据包括聊天文本、文件、数据订阅、VDR数据、登录数据等，由于这些数据不能有丢包现象，故采用TCP发式发送，保证数据发送的可靠性。同时在进行UDP音视频数据的转发的时候，采用此TCP连接来进行控制，发送控制信息包。5.5.3.3 UDP转发服务器模块该模块主要是进行音频、视频数据转发。由于音频、视频数据的实时性要求比较高，但是在少量数据包丢失的情况下并不会影响客户端进行播放，所以采用UDP这种不可靠连接进行发送，特点就是发送的延时比较小，实时性较强。5.5.4 系统数据流向5.5.4.1 VDR数据流向VDR数据先由船端信号采集程序AIS，GPS等信息采集进主机，进行相应的处理以后，进行数据压缩和加密以后，通过TCP协议，向远端转发服务器发送；远端转发服务器再根据权限分别转发给经过授权的的岸端主机。图9 VDR数据流向注：a. 船端完成数据的采集，采集完成以后进行相应的处理。b. 通过TCP传输给转发服务器。c. 转发服务器根据权限分别转发给不同的岸端机器。5.5.4.2 视频数据流向视频信息先由视频采集卡进行采集进计算机，然后进行相应的处理压缩以后，通过UDP协议发往转发服务器；转发服务器在根据权限发玩经过授权的其他主机。视频采用DivX压缩标准，音频采用Windows标准的LHACM压缩。图10 视频数据流向注：a. 船端和岸端完成数据的采集，采集完成以后进行相应的处理。b. 通过UDP传输给转发服务器。c. 转发服务器根据权限分别转发给不同的其他机器。d. 船端和岸端都可能需要采集视频和音频信号，他们都把数据传递通过UDP传输给转发服务器，然后通过转发服务器分别转发给经过授权的其他主机。六 硬件设施6.1 局端设备介绍 图11局端主机内部示意图局端系统主要分为两部分，主机箱和19寸液晶显示器，主机箱包括： 研华工控机，核心部分，成熟稳定 双网卡配置，一路连接宽带专线，一路通过路由器连接F站 回声抑制器，视频会议时避免听到自己的回音（选配） 视频分配器，图像同时输出给本地显示器和大屏幕 视频转化器，将数字图像信号转换成模拟信号输出 电子盘，处于只读状态，保护操作系统6.2 船端设备 图12 船端主机内部示意图 最多可以支持采集8路CCD图像进行本地录像 采集板能够采集GPS、AIS、罗经等航海设备数据 主机采用AC100240的宽范围供电 专业的声音处理芯片，避免在会议中出现失真现象 操作系统安装在Compact Flash中，只读状态，安全可靠七 系统可靠性分析7.1硬件方面1产品的生产完全按照ISO 9000体系进行，从元器件购买到入厂检验，从单板测试到整机调试，从三防处理到老化实验，我们遵照对客户负责的态度认真对待每一台产品。2产品的核心是研华工控机，这个型号已经在我公司的各型号VDR项目中都已经有了多次成功应用，其稳定性经验证非常可靠3主板、底板、声卡、图像卡、多串口卡等板卡均采用分别加固的方式，大大降低了震动对设备的影响4我们选择的很多组件都是成熟的电子产品，比如路由器、交换机等，是经过长时间验证故障率低的“名牌”。7.2 软件方面本软件为应用软件，包含多个应用程序，它的可靠性比系统软件高；同时，由于软件错误带来的灾难也比系统软件低。在本系统软件中，采用了Windows自身携带的DirectX库来实现视频的处理。我们通过了以下来提高软件的可靠性：1 项目的整个过程是按照ISO 9000体系，在严格的质量控制之下的。我们执行了严格的质量控制，发现和消除软件中的缺陷；同时我们确保了项目结果和质量标准相符。消除与质量标准不符的原因和方法，控制了软件的质量。从项目的可行性分析，项目立项，设计、开发、测试和整个项目的完成都在严格的质量控制之下。2 我们的软件经过了严格的测试。在开发过程中，我们进行了单元测试；同时在软件编码完成以后，我们把软件交付给独立的测试部门，对软件进行了独立化、规范化的测试，同时进行了有些的测试过程管理。我们的软件在公司内部经过了严格的测试；同时，我们软件目前已经存在很多用户，他们对我们软件的可靠性和稳定性有着非常好的评价。八 附录8.1 附录一 船队指挥中心配置清单船队指挥中心序号明细单位厂家数量1.远程监控管理系统套12.中心转发服务器套13.路由器