CN101729864B - 矩阵化数字、模拟音视频联网监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种矩阵化数字、模拟音视频联网监控系统，包括：管理服务器/web服务器，通过网络分别向模拟客户端获取资源，并向web客户端获取web服务；信号控制服务器，用于对所述管理服务器/web服务器进行认证、授权、记账服务、事件订阅及设备管理；录像服务集群，为一服务器群，由所述信号控制服务器控制其录像计划、录像检索、录像回放和录像管理；转发服务集群，通过网络与所述信号控制服务器相连接；接口服务集群，通过网络与所述转发服务集群连接；数模代理服务器，通过网络与所述信号控制服务器相连接；以及模拟矩阵控制服务器，通过网络分别与所述信号控制服务器和数模代理服务器相连接。

Description

矩阵化数字、模拟音视频联网监控系统

技术领域

本发明涉及一种矩阵化数字、模拟音视频联网监控系统。尤其涉及本一种对监控平台中的数字资源(编码设备、解码设备、IP网络等)以及模拟资源(矩阵、电视墙、干线等)进行统一管理和访问的监控系统，其特点是通过对监控平台中的数字资源的矩阵化管理，并通过监控模拟资源和数字资源的有效结合，充分发挥了监控系统中的数字资源和模拟资源的各自优点，使得监控系统中的数字资源和模拟资源成为相互依赖，相互支撑的有机整体。本发明的特征在于异构互联、协同联动、服务自治、安全可控。

背景技术

随着社会信息化的进步，越来越多的行业和领域视频监控的需求大量增加，视频监控已经开始从政府、银行、交通等个别领域向多领域延伸，由传统的安防监控向管理监控和生产经营监控发展。

然而目前很大一部分视频监控系统，往往仅局限在一个本地网内的，即整个系统是在一个市、一个县或有限的一段距离之内实施监控。而随着社会信息化的发展，越来越多应用视频监控的政府部门和行业，需要全省或全国联网办公，进而也要求视频监控系统实现跨省跨区联动，这就要求在现有基础上对已部署的地方平台进行更大规模的联网。

目前的监控系统根据使用的监控资源类型主要分为数字监控系统和模拟监控系统，这两种不同的监控系统各有其自身的特点和优势，数字监控系统使用编码器、解码器、网络等物理资源实现远程视频监控，在使用上能够利用IP网络的传输和路由功能，在系统部署上更加方便灵活，系统的可扩展性强。对于模拟监控系统来说，通过矩阵以及矩阵之间的级联来实现多级监控，使用简单，设备维护成本低，可靠性比较高，同时可以通过矩阵上墙来满足传统监控、调度的要求。然而，目前很多已有的监控系统中，数字监控系统和模拟监控系统处于割裂的状态，需要通过一种有效的方案对数字监控资源和模拟监控资源进行统一的管理和访问。

另一方面，由于地方平台的构建存在区域性差异，在设备的选型和平台的选型上都是因地而异，为了在大规模联网中能够充分利用各地方平台的现有资源，需要对地方的监控设备和平台差异尽可能的做兼容。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是提供：提供一种对监控平台中的模拟资源和数字资源进行统一管理和访问的系统，使得数字监控资源和模拟监控资源能够相互配合，以适应各种不同应用模式的需要，同时该系统能够屏蔽各个不同地方已有的不同监控设备类型的差异性，并能够根据实际的网络情况以及监控系统的规模进行灵活的部署，系统具有较高的适应性、设备兼容性，可扩展性、可伸缩性、健壮性和稳定性。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种矩阵化数字、模拟音视频联网监控系统，包括：

管理服务器/web服务器，通过网络分别向模拟客户端获取资源，并向web客户端获取web服务；

信号控制服务器，用于对所述管理服务器/web服务器进行认证、授权、记账服务、事件订阅及设备管理；

录像服务集群，为一服务器群，由所述信号控制服务器控制其录像计划、录像检索、录像回放和录像管理；

转发服务集群，通过网络与所述信号控制服务器相连接，用于实现所述所述信号控制服务器对其的实时预览；

接口服务集群，通过网络与所述转发服务集群连接，用于对其外接的数字编码设备进行统一管理；

数模代理服务器，通过网络与所述信号控制服务器相连接，用于对外部矩阵级联的数字或模拟设备的解码设备的进行统一的管理；以及

模拟矩阵控制服务器，通过网络分别与所述信号控制服务器和数模代理服务器相连接，用于对其通过矩阵协议转换网关连接的模拟设备矩阵进行切换、云台控制、干线复用，和干线锁定。

优选的，所述接口服务器集群包括：并行工作的接口服务器和接口管理服务器；所述接口管理服务器用于服务分发和负载均衡管理；所述接口服务器用于登陆设备、设备注销、设备通道状态获取、设备参数获取配置、设备云台控制、预览实时码流、设备录像查询和播放、设备管理服务，以及传输管理服务。

由于本系统是一个比较复杂的系统，为了降低系统的耦合度，提高系统的健壮性，本系统分解为若干个子系统，各个子系统实现独立的服务功能，运行在不同的功能服务器上。本发明的监控系统包括信令控制服务器、管理服务器、模拟矩阵控制服务器、转发服务器集群、接口服务器集群、中心录像服务器集群、数模代理服务器，Web客户端、C/S客户端、矩阵控制协议转换网关以及运行在各个服务器、服务器集群、客户端和协议转换网关上的应用软件。

Web客户端和C/S客户端提供了访问系统资源的接口，在用户登录验证通过后，系统将展示用户具有使用权限的监控资源以及操作功能，此外，客户端软件还向用户提供了个性化定制的功能，如用户可以对自己感兴趣的监控资源重新进行分组，通过Web客户端，用户可以访问模拟监控终端和数字监控终端的实时图像预览、设备录像访问(计划、回放、下载)、中心录像访问(计划、回放、下载)、设备参数修改、云台控制、视频轮询等功能。通过C/S客户端，用户可以实现中心电视墙的布局管理、矩阵切换、云台控制、视频轮询等功能。此外，系统也提供了第三方访问的接口。

信令控制服务器实现对整个系统服务处理过程中的信令进行分发，它根据不同的服务类型分发到不同的处理服务器或者客户端。

管理服务器实现了模拟监控资源以及数字监控资源的统一管理，包括权限管理、逻辑对应关系管理、用户管理、事件管理、配置管理、认证管理等功能。

模拟矩阵控制服务器实现对模拟矩阵的切换、云台控制、干线复用、干线锁定等功能，此外，通过将数字监控资源作为一个或者多个矩阵接入，可以实现矩阵化数字、模拟监控的统一处理。

转发服务器集群实现对数字视频、音频图像的多路分发，采用集群的方式以满足不同应用场合不同负载的需要。

接口服务器集群对数字编码设备进行统一管理，采用集群的方式以满足不同应用场合不同负载的需要。

中心录像服务器集群实现系统的中心录像计划的制定和执行、录像文件回放、下载等功能，采用集群的方式以满足不同应用场合不同负载的需要。

数模代理服务器实现对解码器进行统一管理，接受矩阵切换请求，产生对应的数字通道的请求，然后对编码设备产生的视频流进行解码并转换为模拟视频信号上墙或者进入矩阵。

矩阵控制协议转换网关对不同的矩阵控制协议进行转换，以屏蔽监控系统中存在的不同的矩阵类型的差异。

本发明区别于传统的监控系统，它具有以下明显的优点：通过模拟干线或者IP网络，本发明能够实现大规模跨区域的监控系统联网；通过数字资源矩阵化管理，本发明能够对数字监控资源和模拟监控资源进行统一管理和调度；通过统一的设备接入层，本发明能够屏蔽各种不同型号的监控设备的差异；通过服务器集群技术，本发明能够适应不同应用规模的需要。总而言之，本发明的矩阵化数字、模拟监控联网系统具有较高的兼容性、可扩展性、可伸缩性、以及部署的灵活性。

与现有技术相比本发明的优势进一步在于，通过集群能够满足不同应用场合不同负载的需要；通过低耦合的C/S模式可以大大提高系统的稳定性以及可扩展性；通过矩阵化方式的数字监控资源管理可以实现数字监控和模拟监控的无缝结合和统一管理。

附图说明

图1为本发明矩阵化数字、模拟音视频联网监控系统一种实施例系统结构图；

图2为图1所示实施例的接口子系统模块结构图；

图3为图1所示实施例的转发子系统模块结构图；

图4为图1所示实施例的中心录像子系统模块结构图；

图5为图1所示实施例的模拟控制矩阵切换处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，矩阵化数字、模拟监控联网系统整体架构采用C/S模式，系统组成构件包括信令控制服务器、管理服务器、模拟矩阵控制服务器、转发服务器集群、接口服务器集群、中心录像服务器集群、数模代理服务器，Web客户端、C/S客户端、矩阵控制协议转换网关以及运行在各个服务器、服务器集群、客户端和矩阵控制协议转换网关上的应用软件，这些软件运行在对应的服务器上提供各种子服务，整个系统由各个子系统有机的构成，各个子系统上服务的实现也就成为整个系统必不可少的关键技术。

Web客户端和C/S客户端提供了访问系统资源的接口，在用户登录验证通过后，系统将展示用户具有使用权限的监控资源以及操作功能，通过Web客户端(PC解码客户端)，用户可以访问模拟监控终端和数字监控终端摄像机的实时图像预览、设备录像访问(计划、回放、下载)、中心录像访问(计划、回放、下载)、设备参数修改、云台控制、视频轮询等功能。通过C/S客户端，用户可以实现中心电视墙的布局管理、矩阵切换、云台控制、视频轮询、视频预览等功能。

信令控制服务器实现对整个系统的服务请求处理过程中的信令进行分发，它根据不同的服务类型分发到不同的处理服务器。

接口服务器集群对数字编码设备进行统一管理，采用集群的方式以满足不同应用场合不同负载的需要，接口子系统由接口服务器和接口管理服务器构成，其中接口管理服务器负责服务分发和负载均衡管理。接口服务器完成的功能包括登陆设备，设备注销，设备通道状态获取，设备参数获取配置，设备云台控制，预览实时码流，设备录像查询和播放，设备管理服务，传输管理服务，整个接口服务子系统功能模块划分如图2所示。

由于编码设备对于同时的实时预览具有通道数的限制，在一个联网的监控系统中，由于用户数较多，所以需要采用二次转发，当有多个客户请求同一路视频时，由转发子系统向接口子系统请求视频码流，然后进行多路分发。转发子系统采用集群的方式来满足不同应用场合不同负载的需要，转发根服务器主要完成负载均衡，实时预览请求分发的功能，同时，转发子系统还提供每个编码设备使用的转发服务器静态绑定或者动态分配两种不同的运行模式。转发子系统的功能模块划分如图3所示，组成的模块包括：逻辑控制负载均衡管理，视频源连接控制、视频源连接、分发控制、视频客户端连接、集群管理等。

中心录像服务管理的录像服务器根据用户可视节点的数目，可以配置为一台到若干台，为了动态的配置录像服务器的数目，设置录像服务器群管理模块，是录像服务对外暴露的功能接口模块，同时兼顾对服务中所涉及的各种软硬件资源进行统一调度和分配。录像服务器划分为录像计划管理执行，资源占用限制策略查询/制定，权限比较处理，录像服务器事件管理，录像文件维护策略查询/制定，录像文件获取，VOD(播放控制)等模块，在群范围内分配视频数据接受，录像(保存视频文件)模块的资源。中心录像子系统的模块划分如图4所示。

模拟矩阵控制子系统实现矩阵以及端口管理、矩阵联网管理、矩阵联网切换、云台联网控制、通道复用、通道保护、通道锁定、云台锁定、矩阵逻辑视图管理。模拟矩阵控制子系统系统模块的划分如下：系统由网络事件驱动，在通过特定的通讯模块接受到服务请求后，经过业务解析模块解析成特定的业务请求，然后提交给业务处理模块来进行处理，在业务处理的过程中，需要调用数据访问模块来访问数据库以完成数据访问和数据更新，业务处理模块完成处理后，将处理的结果提交给解析/封装模块进行封装，最后通过通讯模块反馈给请求者。

数模代理服务器实现对解码器进行统一管理，接受矩阵切换请求，产生对应的数字通道的请求，然后对编码设备产生的视频流进行解码并转换为视频信号上墙或者进入矩阵。

矩阵控制协议转换网关对不同的矩阵控制协议进行转换，以屏蔽监控系统中存在的不同的矩阵类型的差异。

该实施例功能

1.数字编码设备的终端摄像机资源在PC端上解码实时预览

客户端首先连接信令控制服务器，然后发送请求的资源，信令服务器接受到请求后，首先经过管理服务器进行权限认证，认证通过后，根据请求的服务类别将请求信令分发到转发子系统的根服务器，转发子系统的根服务器根据运行模式选择合适的转发服务器来处理请求，负责处理该请求的转发服务器在接受到请求后，根据当前的运行状态进行处理，如果当前已经有其它用户在预览该通道码流，则直接建立媒体传输通道向客户端发送码流，否则将向接口服务器请求该通道码流，在请求成功后，再向客户端转发码流。

此外，实时预览功能还需要实现用户权限优先级比较功能，以保证具有高权限用户的使用优先权。同时转发子系统也要能够根据不同客户端的网络状况进行自适应处理，保证系统的稳定性、健壮性和高效性。

2.模拟矩阵设备的终端摄像机资源在电视墙上的预览切换

用户通过C/S客户端配置电视墙和矩阵输出的对应关系，用户对需要上墙的摄像机进行矩阵切换请求，信令控制服务器收到矩阵切换请求后，首先进行权限验证，在验证通过后，将请求转发给模拟矩阵控制子系统进行处理，模拟矩阵控制子系统根据矩阵的级联网络，以及系统当前的切换状态，优先使用能够复用的通道，其次使用空闲的通道，如果上述通道都不存在，则进行通道强制切换处理。在选择合适的通道后，将向通道上的每个矩阵的协议转换器发送矩阵切换指令，同时向客户端提示电视墙监视器对应的摄像机已经改变，并进行通道切换保护，以防止没有权限的用户由于切换监视到没有权限的摄像机画面。

此外，模拟矩阵控制子系统还要完成终端设备状态管理、干线锁定、云台控制、全局键盘控制等功能。模拟矩阵控制子系统的切换处理过程如图5所示。

3.模拟矩阵设备的终端摄像机资源在PC端上解码实时预览

本实施例通过将数字编码、解码设备矩阵化来实现模拟矩阵设备的终端摄像机在PC端上解码实时预览功能，在模拟子系统中将数字编码、解码设备作为一个矩阵来进行应用，可以将模拟矩阵的输出端口接入到编码设备的输入端口，也可以将解码终端设备的视频输出端口接入到模拟矩阵的输入端口，通过这种方式，可以满足多种不同应用模式的需要。

当PC端带有解码功能的客户端请求模拟矩阵终端的摄像机实时预览时，客户端首先将请求发送到信令控制子系统，信令控制子系统在验证权限通过后，将请求分发给模拟控制子系统，模拟控制子系统将按照模拟矩阵切换的通道选择方式选择合适的数字编码终端的输入端口，并将视频信号切换到该数字编码终端的输入端口上，然后将该输入端口编号返回给请求的客户端，客户端再按照数字编码设备的终端摄像机资源在PC端上解码实时预览功能中描述的步骤去请求该数字编码设备输入端口图像，通过二次请求处理，PC解码终端就能够访问到模拟矩阵终端摄像机资源。

4.数字编码设备的终端摄像机资源在电视墙上预览切换

本实施例通过将数字编码、解码设备矩阵化来实现数字编码设备的终端摄像机资源在电视墙上的预览切换功能，在模拟子系统中将数字编码、解码设备作为一个模拟矩阵来进行应用，编码设备作为矩阵的输入，解码设备作为矩阵的输出，可以将解码终端设备的视频输出接入到模拟矩阵的输入端口或者电视墙的输入端口，通过这种方式，可以实现数字编码的终端摄像机图像上电视墙并进行切换的需求。

C/S客户单将请求的数字编码终端上的摄像机编号发送给信令服务器进行矩阵切换请求，信令服务器首先连接管理服务器进行权限验证，验证成功后将向模拟切换子系统发送切换请求，模拟切换子系统将数字编码、解码设备作为一个模拟矩阵，所以将向该数字矩阵对应的模拟矩阵协议网关发送切换指令，但是这里的协议网关由数模代理服务器来负责，它在收到切换的请求后，将通过数字编码设备的终端摄像机在PC端上解码实时预览功能获取需要的图像码流，然后使用矩阵切换指令对应的输出端口所在的解码设备进行解码并输出视频信号，该视频信号将进入下一级模拟矩阵或者进入监视器，通过这种方式，模拟系统就能够访问数字编码终端的摄像机资源。

5.其它功能

该实施例的配置管理、权限管理、用户角色管理、日志管理、认证管理、事件管理、系统状态管理等功能由管理服务器实现。

本实施例的中心录像功能，包括中心录像计划的管理，中心录像计划的执行、录像回放、录像下载等功能由中心录像服务器集群实现。

本实施例的设备登录注销、设备状态管理、设备录像计划制定、设备录像下载、设备录像播放、设备实时预览服务等功能由接口子系统集群提供。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种矩阵化数字、模拟音视频联网监控系统，其特征在于，包括：

管理服务器/web服务器，通过网络分别从模拟客户端获取资源，并从web客户端获取web服务；

信号控制服务器，用于对所述管理服务器/web服务器进行认证、授权、记账服务、事件订阅及设备管理；

录像服务集群，为一服务器群，由所述信号控制服务器控制其录像计划、录像检索、录像回放和录像管理；

转发服务集群，通过网络与所述信号控制服务器相连接，用于实现所述信号控制服务器对其的实时预览；

接口服务集群，通过网络与所述转发服务集群连接，用于对其外接的数字编码设备进行统一管理；

数模代理服务器，通过网络与所述信号控制服务器相连接，用于对外部矩阵级联的数字或模拟设备的解码设备的进行统一的管理；以及

模拟矩阵控制服务器，通过网络分别与所述信号控制服务器和数模代理服务器相连接，用于对其通过矩阵协议转换网关连接的模拟设备矩阵进行切换、云台控制、干线复用，和干线锁定；

其中，所述接口服务器集群包括：并行工作的接口服务器和接口管理服务器；所述接口管理服务器用于服务分发和负载均衡管理；所述接口服务器用于登陆设备、设备注销、设备通道状态获取、设备参数获取配置、设备云台控制、预览实时码流、设备录像查询和播放、设备管理服务，以及传输管理服务。

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