远程监控管理系统技术方案.doc

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1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、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

9、，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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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W

15、indows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

16、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.路由器台14.海图显示模块套15.交换机台16.麦克风、音箱套17.音频转接头个5寸转3寸48.19寸标准机柜台2米高19.键盘、鼠标、显示器套110.必要线缆套111.UPS 可选套APC 1000VA18.2 附录二 船舶配置清单船舶清单序号明细单位厂家数量1.远程监控管理系统套12.转接盒套13.路由器台14.交换机台15.麦克风、音箱套16.音频转接头个5寸转3寸47.19寸标准机柜台2米高18.键盘、鼠标、显示器套19.必要线缆套110.UPS 可选套APC 2500W1