【毕业学位论文】（Word原稿）基于3G网络的移动视频监控系统的设计与实现-软件工程

硕士学位论文 （专业学位） 姓 名： 学 号： 所在院系： 软件学院 职业类别： 工程硕士 专业领域： 软件工程 指导教师： 教授 副指导教师： 二一三年九 月 基于 3G 网络的移动视频监控系统的设计与实现 in 2010 基于 人力资源管理系统的设计与实现 陈世 2013 F N 3基于3同济大学 位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年 月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日 同济大学 硕士学位论文 摘要 I 摘要 本论文分析了传统的 3G 移动视频监控工具的优势和不足，充分运用面向服务设计构架的优势，实现了一个具有移动视频监控构架的 3G 移动视频监控应用平台。 在 分发展的今天，大量的传统应用发布成网络服务，以计量或者计时服务的方式租赁给用户使用。随着 准的确立和网络服务之间传输数据的需求，越来越多的数据交换和数据存储都采取 格式。在这种情况下，海量数据的持有和应用 不再是少数大公司的需求，大量中小型企业也面临着保有和处理自己行业内海量数据的问题。而 3G 移动视频监控和数据挖掘的主流应用仍然停留在软件工具的层面上。这将极大地阻碍 3G 移动视频监控应用的发展，也限制了大量的中小企业对海量数据的处理能力。 针对上述存在的现状问题，本文将重点研究和解决以下几个方面： 3G 移动视频监控传统功能的网络化服务 3G 移动视频监控服务的量化方法和计量策略 用户 (租户 )的定义、实现和管理 用户 (租户 )数据的存储、访问和安全控制等 目前该系统的各个组成模块的原型都已经在 不同应用系 统中稳定运行，并对公司的正常运作和生产运行起到了极大的推动和促进作用。 关键词： 面向服务的构架 3G 移动视频监控 I 1 of of a OA as a a of a at of As ML it a to a So we to a of a a 1, of of , of , of 4, of t of in in in 济大学 硕士学位论文 目录 1 目录 第 1 章 引言 . 1 文研究背景和研究意义 . 1 究背景 . 1 究意义 . 2 文主要工作和组织结构 . 3 文主要工作 . 3 文组织结构 . 3 第 2 章 关键技术介绍 . 4 据库（ . 4 介 . 4 的 . 4 支持和解析 . 4 于 的索引 . 5 持的几种查询方式 . 6 移动视频监控 . 8 eb . 9 统的 3G 移动视频监控技术（ . 11 I 层技术 网络服务的调用介绍 . 12 术简介 . 12 用网络服务 . 13 术简介 . 13 章小结 . 14 第 3 章 系统总体结构和需求分析 . 15 统总体结构分析 . 15 统总体结构图 . 15 络应用以及用户界面层 . 16 动视频监控服务层 . 16 据库网络服务层 . 17 据库存储层 . 17 统功能需求分析 . 18 统功能流图 . 18 G 移动视频监控功能需求 . 21 户接口需求 . 21 存储需求 . 22 动视频监控需求 . 22 章小结 . 23 第 4 章 底层数据接口的设计和实现 . 24 据接口的设计思路 . 24 据接口的设计与实现 . 24 用的 3G 移动视频监控和数据接口设计 . 24 2 eb 口设计 . 32 章小结 . 35 第 5 章 移动视频监控层的设计和实现 . 36 动视频监控的设计与实现 . 36 动视频监控系统和云存储的设计与实现 . 39 动视频监控层安全的设计与实现 . 41 章小结 . 45 第六章 用户层的设计与实现 . 46 户层的权限的实现 . 46 色权限的定义 . 46 现细节 . 46 分用户界面的实现 . 50 户数据管理界面的实 现 . 50 户报表管理模块界面的实现 . 51 章小结 . 51 第七章 系统测试 . 52 统测试环境 . 52 统测试用例的设计 . 53 统测试的执行与结果分析 . 53 章小结 . 54 第八章 总结和展望 . 55 文总结 . 55 成的主要工作 . 55 足之处和展望 . 56 参考文献 . 59 第 1 章 引言 1 第 1 章 引言 本章介绍了本论文的研究背景和意义，并且对论文的主要工作做了概括性的阐释 ，同时将介绍本论文的组织结构。 文研究背景和研究意义 究背景 3是一个比较成熟的技术。然而在倡导软件即服务的今天， 3和 3G 移动视频监控应用本身的特点有关系，它是一个很专业、业务性极强、需要硬件资源，并且需要专门的技术人员开发和维护的一项系统工作。 云计算 (念最初是由谷歌提出的，它是一个新型的互联网应用方式。狭义上的云计算指的是 础设施 的交付和使用模式（ 指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源；广义上的云计算概念是指通用服务的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。云计算的基本原理是，通过 合理的构架和实现， 使计算 能力 分布在大量的分布式计算机 （云端） 上，而非 明确的 本地计算机或 用户的 远程服务器中，企业 应用 的运行将更与互联网 应用类似 。这使得企业能够 灵活的、按照需求、可动态变更的获得需要的 计算 能力 和存储 资源 。 件即服务）是云计算最常见的实现形式， 务供应商（ 企业搭建电子 信息化 应用所必须的所有硬件、网络的基础设施及配套的软件运行环境，并负责所有项目实施、后期系统的维护以及版本功能的更新等一系列服务，企业无需购买软件产品、必要的硬件设置、雇佣专门技术人员，即可通过互联网使用应用系统。就好比打开自来水龙头就能使用水资源一样，可以根据用水量实际收费，当搬家（不需要该服务）的时候可以停止。企业根据实际需要，从 供商得到非常方便灵活的软件服务。 是一种软件的布局模 型，其应用是专为可在网络环境下交付管理而设计的，便于用户通过 互联网 托管、部署及接入。 一般都采取定期租约的方式，而省略了一般软件的版本费、升同济大学 硕士学位论文 基于 3G 网络的移动视频监控系统的设计与实现 2 级费、维护费等。 对于广大中小型企业来说， 为它们的规模不大，很多应用需要的软件、硬件和人员资源对他们来说是一个不必要的开销。而 小型企业 才有存在的意义，几乎所有规模的企业都能从 是整个行业降低开发和运营成本、减少企业运营开销的有效手段。 云计算， 计算把所有的计算资源虚拟化，可以动态的进行管理。从技术角度来讲，实现云计算最好的方式或者它的技术支撑应该是 技术上来看， 云计算可以看成集成的关系，云计算会部分的依赖于 技术。另外，其实云计算的实现可以说是 常实际的落地方式。 究意义 本论文有这三大方面的意义 : 第一，从技术上讲。随着 发展和普及，越来越多的应用都发布成了 依赖的，其数据的交换也以 传统的 3且还没能有效的结合 然停留在软件产品的阶段。 系的优点是有目共睹的，她编码灵活、易于扩展和维护、有 很好的结构性，并且隐藏底层实现，使得底层的设计更加多样化，也是 首选构架。 第二，从实际业务的特点上讲。关系型数据库对保存和操作自身富含结构性的数据本来就很难。而如今越来越多的数据信息是这种富含结构型的。比如大型社区网站，可以设定用户的好友，每个人可以有不限数目的好友，传统的关系型数据库对付这种情景就显得笨拙和低效。而 案却能极其自然的体现这个关系。 第三，从推广应用角度看，现在正是处于一个数据驱动的时代，就算是一个很小的公司，也可能产生大量的数据。传统 的 3需要相应的硬件资源和技术人员。本论文设计和实现的系统可以方便的在中小型企业中得到应用，使得企业能够通过廉价且十分有效的方式获得高新技术带来的革命性体验。 所以，当 准确立，当数据库系统纷纷支持 性和 作后，重新分析 借此尝试设计和实现简第 1 章 引言 3 单的一个面向服务的 3很有必要，也很有意义的一项工作。 最后，在本论文目标系统的设计和实现的过程中，系统除了给出一套可行的方案，还能够得到 3视频监控应用在服务化的过程中，面临的一些非常严峻的困难。这些困难有的被本论文解决，有的由于时间关系，只是简化或者回避。但是这些困难却可以为将来的设计提供经验和依据。 文主要工作和组织结构 文主要工作 本论文介绍了一个基于面向服务构架设计的 3点在于介绍该系统的设计方法。论文将向读者展示什么是面向服务的构架，怎么实现 3论文设计的系统将清晰地阐释 动视频监控等 及实现它们的方法。 文组织结构 本论文将先介绍系统中涉及到的重要的技术和知识，使读者大概了解技术上的框架。 随后本文将介绍目标系统的总体结构和功能，以便读者掌握系统总体信息。 接下来本论文将分层次介绍目标系统的各个模块的详细设计和部分实现。从下至上他们分别是： 1，底层存储层； 2，移动视频监控层和云存储实现； 3，用户 最后本对系统设计和实现的过程进行总结，对目标系统的优势和不足做出了客观的评价，并对这种新模式下的应用方式发展做出了展望。第 2 章 关键技术介绍 4 第 2 章 关键技术介绍 本章主要 介绍和系统密切相关的技术，这些技术都是实实在在应用于系统中，在设计和开发的时候起到了关键性的作用。它们或者是实现一些应有的关键，或者是架构设计的基础，或者是技术选择的依据。 据库（ 介 示“可扩展标记语言（ ，它是一种层次化的表示信息的方法，语法与 较类似。 档是一个由“元素（ 或分支组成的树结构。每个元素有名称，可以包含文本值，可以具有一系列属性（格式为 “ ，可以有子元素。允许重复的元素名称，但是一个元素中的属性名称必须是惟一的。 境中跨平台的，依赖于内容的技术，是当前处理结构化文档信息的有力工具。扩展标记语言 一种简单的数据存储语言，使用一系列简单的标记描述数据，而这些标记可以用方便的方式建立，虽然 用的空间比二进制数据要占用更多的空间，但 的 数据库中的地位在过去两年中已经发生了变化，从 “临时工” 变成了重要成 员。它不再需要改变本身来适应关系环境。它可以保持其层次化性质，同时利用关系数据库环境的功能和稳定性。实际上，一些关系性元素已经采用某些技术让它们看起来像 便利用层次化 型丰富的功能。 尽管大多数主流关系数据库都有某种 持，但是 支持要健壮和高效得多，这使它成为本论文实现 2003）。本段主要介绍在应用程序体系结构中使用新的 据库支持。下面分别介绍和本论文有关的几项技术。 支持和解析 同济大学 硕士学位论文 基于 3G 网络的移动视频监控系统的设计与实现 5 许存储、查询、操作和发布： 关系数据 采用 式的关系数据 据 混合型数据 (关系数据和 据 ) 支持是领先于其他的服务器的，从它对查询语言的解析就能看出来： 图 从上图可以看出， 是单独处理和保存的，它并不像在 是真正将 ML 对复合型的查询， 本上做到了综合优化，不过在对 查询中， 优化并不科学。我的 理解是 优化器只能做语言级的优化，比如先执行代价小中间结果少的语句，再执行代价大中间结果大的。但是更智能的选择语句策略它是无法实现的。 这点在下面的 节， 几种查询方式中会有更详细的解释和说明。 于 的索引 和关系数据库中的查询很类似，索引（ 于在 据的查询第 2 章 关键技术介绍 6 （ 也是至关重要的。当应用程序向数据库系统请求某一查询时，查询编译器，查询编译器会首先去分析索引是否可用。 在 索引可 以定位到 据下的任意一个节点，当用户的查询基于该节点时就会首先使用该 果 析器不能判断，则 下面是 N P=; /P:式中 里的命名空间定义和标准 为了指明该文档的作用域。 持的几种查询方式 供了 支持，使得 载了专门的 析器，并将 为一个基本的数据类型，独立的进行存储，从而避免了将 储为大文本对象，或将它映射转化为关系表而导致的性能和灵活性限制。并且与目前一些仅支持 ， 美的糅合了关系型数据库和 性，甚至在同一张表中，用户可以定义多列 段和多列的关系型字段。这样的灵活性极大的方便了用户对业务逻辑的数据库实现，也极大地优化了用户操作语句的编写和调试 。 询和操作 常见方式有以下四种（ 2006）： 普通 包含 嵌入了 为独立语言（不包含 嵌入了 四种方式各有优缺点和适用的场合。下面将简单的介绍一下这几种方式和各自适合的查询操作。 1，普通的 用在需 要查询一整列 是删选条件在关系列中。这种查询方式是最快的，然而局限性也很明显，只适应对整个 的查询。不过这种方式只需要 析器和 化器，不需要通过 析步骤，执行同济大学 硕士学位论文 基于 3G 网络的移动视频监控系统的设计与实现 7 效率和关系型数据库基本相当，因此本系统中充分利用了这一特点，在系统运行的同时，会根据 录的查询信息和统计信息，分析某些 单独提取作为关系型数据列的代价，如果有必要会将该 点复制到备用的关系型数据列中，大大的加快了对该属性的查询效率。 2， 嵌入了 种方 式是最常见，也是功能最强的方式。它可以满足几乎一切基于 点是效率较低。 这种方式的优点（摘自 保留本系统依赖的优点） 如果您有一个现有 用程序，需要在各处逐步添加一些 能，那么 有一定的优势。 如果您的查询需要同时从关系型列和 中返回数据，那么 优势。 如果希望将结果作为集合返回，且将丢失的 素表示为空，那么 优势。 如果您希望使用参数标记，那么 优势，因为 9 支持外部参数。 的传递机制允许您将一个 数标记作为变量（ $x）传递到嵌入式 达式中 其中尤以最后一点最为关键，它是 大的来源，也正因为此，尽管它的效率不高，却仍然使用最频繁。 可以看出，这种写法是在 析器中嵌入 析，理论上是最慢的一种，因为 解析、优化和最后结果往往非常简单，但是在这种方式下，最简单的操作却一直留在最后。这种方式还存在一个比较大的缺 点，表示两个 或者更常见的情况，两个 之间的连接非常不便，而用普通 常更高效、更直观。所以，我们会得到一些结论： 首先，当查询比较复杂，并且针对关系型列的查询、连接等操作很多的时候，选择该方式。 其次，当在 询中需要传入一些参数的时候，必须采取这种方式，因为它是唯一支持这么做的。 当 操作较多，而 操作较为简单，或者需要两个以上 连接的时候，这种方式是非常不适合的。 3， 为独立语言（不包含 在查询目标列仅仅包含 种方式最有效率。理由也很明显，不需要调用 一半。缺点也很明显：无法完成 关系型数据的交叉查询。 4，嵌入了 是另外一种较为灵活的查询方式，他在 章 关键技术介绍 8 查询的内部嵌入 询。 和第二种 式进行对比，可以知道这种方式适用的场合。它可以和第二种方式互补，来实现 上比较复杂的连接和查询操作。我做过这方面的测试，结论是 Y、 式比 式（ 只能采取 方式）在同样的查询条件下要快不少。可能 式对迭代的操作进行了特殊的优化，至于细节本论文也没有更多的深入了解。 移动视频监控 别于传统技术的重要差别就是 式。移动视频监控简单地说，就是多个租户共用一个基于网络的应用。这里的应用可以是任何一个应用，甚至是企业内部应用。在物理上，每个用户都访问了同一个应用实例，但是在逻辑上，它需要让用户觉得自己独享了属于自己的一个应用空间。因此，该模式从底 层的设计到最终的实现，都必须遵循以上的定义。 按照通常的定义，移动视频监控的分级主要的依据是，有多少个核心应用或 高级别的移动视频监控允许共享数据库架构，支持业务逻辑、工作流和用户界面层的定制。换句话说， 而在最低级别上，移动视频监控仅限于 ，每个租户有专门的 中级的移动视频监控是共享数据库架构和其他应用层的同质租户的集群。在中级模式中，每个用户集群都有自己的数据库架构版本和应用。 移动视频监控的后 台存储分级制归纳如图 同济大学 硕士学位论文 基于 3G 网络的移动视频监控系统的设计与实现 9 图 动视频监控结构的数据构架（ 2007） 享的数据库模式，即每个租户有一个独享的数据库实例（非一台物理机器）。这样的设计比较简单，各租户之间的数据安全性也能较好的得到保证（别的租户不太容易访问到不属于自己的数据，如果某用户的数据出现了问题，也不会对别的租户造成影响），缺点主要在于空间和性能的消耗（ 2006 年）。考虑到本论文中介绍的 3G 移动视频监控应用的特点，这种方式确实最适合的。因为 3不同租户的数据放在不同的数据库实例、甚至不同的物理机器上，从用户体验和系统负载上来说，必定起到一个提升的效果。 而本论文所介绍的 3式基于移动视频监控的思想设计的。不过本系统只考虑了 3没有考虑对其他应用的可扩展性，因此在 或者说在软件级别没有租户的概念