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1、山东大学硕士学位论文校园安防监控系统的模块设计与实现姓名：王宝安申请学位级别：硕士专业：软件工程指导教师：史清华20090410山东大学硕士学位论文摘要近年来，随着计算机网络与通信技术、多媒体技术的快速发展，传统的监控系统也向着新的发展方向进行着不断的更新与发展。进而出现了结合计算机网络技术、多媒体技术及通信技术的多媒体数字视频监控系统。多媒体数字视频监控系统是基于多媒体技术研究出来的一种全新监控平台，该平台集中体现在多媒体监控系统的视频数字化、系统的网络化、应用的多媒体化、管理的智能化，充分体现了现代信息技术与监控技术的有机结合。天之骄教育信息化应用软件就是根据现代教育理念而设计的教学终端集
2、中控制管理系统。它包括教学资源管理、电子监考、多媒体教室管理等功能，为教育信息资源的高效整合提供了全方位的解决方案。而基于网络的数字化安防监控系统则实现了多策略电子报警、数字化电子监考和校园的时实监控，为校园公共安全、考试的公平竞争提供了强有力的保障。方案基于以太网平台，以网络技术、视音频处理技术、信息防伪技术、嵌入式计算机技术为基础，实现了考场的多级监控、考场情况记录、考场广播与通讯、数据安全保护，考场设备管理等主要功能，彻底解决了单纯人力监考、模拟等监考模式的弊端。本系统就是基于中控T N C 5 0 0 0 开发的教育信息化应用系统之安防监控系统软件，学校在建设网络化多媒体教室的同时，利
3、用该软件可方便地实现电子监考并在重要节点实施时实监控，打造平安校园，最大限度地优化了教育资源的整合。关键词：C S 模式，中控机，网络监控山东大学硕士学位论文A B S T R A C TI nr e c e n ty e a r s，w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft h ec o m p u t e rn e t w o r k s，t h ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h em u l t i m e d i at e c h n o l o g y，t h
4、 et r a d i t i o n a lm o n i t o r i n gs y s t e mh a sb e e nu p d a t i n ga n dd e v e l o p i n gt o w a r d san e wd e v e l o p m e n td i r e c t i o n T h e na p p e a r st h eM u l t i m e d i aD i g i t a lV i d e oM o n i t o r i n gS y s t e mc o m b i n e d、析t ht h ec o m p u t e rn
5、e t w o r kt e c h n o l o g y,t h em u l t i m e d i at e c h n o l o g ya n dt h ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y T h eM u l t i m e d i aD i g i t a lV i d e oS u r v e i l l a n c eS y s t e mi san e wm o n i t o r i n gp l a t f o r mb a s e do nm u l t i m e d i at e c h n o l o g
6、 y,w h i c he m b o d i e st h ed i g i t a lv i d e o，t h es y s t e mn e t w o r k i n g，t h em u l t i m e d i aa p p l i c a t i o n sa n dt h em a n a g e m e n to fi n t e l l i g e n ti nt h em u l t i m e d i am o n i t o r i n gs y s t e m I tf u l l yr e f l e c t st h eo r g a n i ci n t
7、e g r a t i o no ft h em o d e mi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n dt h em o n i t o r i n gt e c h n o l o g y T h eP r o u dD a y so fE d u c a t i o nI n f o r m a t i o nA p p l i c a t i o nS o f t w a r ei sat e a c h i n gt e r m i n a lc o n t r o ls y s t e mb a s e do nt h em o d
8、e me d u c a t i o n a lp h i l o s o p h yi n c l u d i n gt e a c h i n gr e s o u r c e sm a n a g e m e n tp l a t f o r m，e-t e s t，m u l t i m e d i ac l a s s r o o mm a n a g e m e n tp l a t f o r m，I tp r o v i d e sac o m p r e h e n s i v es o l u t i o nf o re d u c a t i o na n de f f
9、i c i e n ti n t e g r a t i o no fi n f o r m a t i o nr e s o u r c e sa n dt h ep r o t e c t i o no ft h eq u a l i t yo fe d u c a t i o na n da s s e s s m e n t T h eW e b-b a s e dd i g i t a ls e c u r i t ym o n i t o r i n gs y s t e ma c h i e v es t r a t e g yf o rm a n ye l e c t r o
10、n i ca l a r m s，d i g i t a le l e c t r o n i ci n v i g i l a t o ra n dt h ec a m p u sw h e ni ti sm o n i t o r i n g，I tp r o v i d e ds t r o n gp r o t e c t i o nf o rt h ec a m p u sp u b l i cs a f e t ya n df a i rc o m p e t i t i o nt e s t E t h e m e t b a s e dp l a t f o r mp r o
11、g r a m st on e t w o r kt e c h n o l o g y,v i d e oa n da u d i op r o c e s s i n gt e c h n o l o g y,i n f o r m a t i o ns e c u r i t yt e c h n o l o g y,e m b e d d e dc o m p u t e rt e c h n o l o g y,b a s e do ne x a m i n a t i o no ft h ei m p l e m e n t a t i o no ft h em u l t i l
12、 e v e lm o n i t o r i n g，t e s tc a s er e c o r d s，e x a m i n a t i o no fb r o a d c a s t i n ga n dc o m m u n i c a t i o n s，d a t as e c u r i t y,t e s te q u i p m e n tm a n a g e m e n to ft h em a i nf u n c t i o n so fat h o r o u g hs o l u t i o nt ot h es i m p l eh u m a ni n
13、v i g i l a t o r,s i m u l a t i o nm o d e l s，s u c ha si n v i g i l a t o rd i s a d v a n t a g e s I IT h es y s t e mi sas e c u r i t ym o n i t o r i n gs y s t e ms o f t w a r eb a s e do nt h ee d u c a t i o n a l山东大学硕士学位论文a p p l i c a t i o n so fi n f o r m a t i o ns y s t e m sw h
14、 i c ht h eT N C-5 0 0 0d e v e l o p e d A tt h es a m et i m eo fb u i l d i n gan e t w o r k-b a s e dm u l t i m e d i ac l a s s r o o m，t h es c h o o lc a ne a s i l ya c h i e v et h ee l e c t r o n i ct e s ta n da l li m p o r t a n tn o d ei nt h ea c t u a li m p l e m e n t a t i o no
15、 fm o n i t o r i n g；c r e a t es e c u r i t yc a m p u st h r o u g hu s i n gt h es o f t w a r e A c h i e v e daf u l l yd i g i t a lc a m p u sa p p l i c a t i o np l a t f o r m，o p t i m i z e dt om a x i m i z et h ee d u c a t i o n a lr e s o u r c e s，a n da c q u i r e dak e yb r e a
16、 k t h r o u g hi nc a m p u si n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y K e y w o r d s：C SM o d e；T h eC e n t r a lC o n t r o lo fM a c h i n e s；N e t w o r kM o n i t o r i n gI I I原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确
17、方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：至显霪日期：关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：雪2 星一导师签名：山东大学硕士学位论文1 1 系统开发背景第1 章绪论二十一世纪是知识经济的时代，是信息技术充满无穷魅力和无限活力的时代。一个国家的综合国力和国际竞争力，从根本上说取决于教育发展、科技
18、进步和知识创新。如何加速实现教育现代化的根本目标，实现创新人才的培养；如何达到现代化教育高效率、高效益、高质量的三高要求；如何综合实施教育信息化的硬件(躯体)、软件(灵魂)、潜件(动力)“三件 建设；如何切实完成教育信息化建设的重要使命：革除传统教育的弊端，提高教学效益，实现教育教学过程最优化；如何实现教育信息资源的高效整合。这是当前教育信息化建设的重中之重，我们必须紧紧把握“现代教育=现代教育思想理论木现代信息技术”的现代教育理念n 1，结合教育现代化国际大趋势和中国国情，以科学发展观为指导，将现代教育思想理论与信息技术融为一体，提供新世纪教育现代化的整体解决方案，开创信息化教育发展之路、创
19、新之路。天之骄教育信息化应用软件就是根据现代教育理念而设计的教学终端集中控制管理系统。它包括教学资源管理、电子监控、多媒体教室管理等功能，为教育信息资源的高效整合提供了全方位的解决方案。而基于网络的数字化安防监控系统则实现了多策略电子报警、数字化电子监考和校园的时实监控，为校园公共安全、考试的公平竞争提供了强有力的保障。本方案以网络技术、视音频处理技术、嵌入式计算机技术为技术依托，利用面向对象的程序设计语言，旨在实现考场的多级监控、考场情况记录、数据安全保护、考场设备管理等功能，彻底解决了单纯依靠人力监考的弊端。本系统就是基于网络中控T N C-5 0 0 0 开发的教育信息化应用系统之安防监
20、控系统软件，学校在建设网络化多媒体教室的同时，利用该软件可方便地实现电子监考并在重要节点实施时实监控，使打造平安校园成为可能。山东大学硕士学位论文1 2 国内外发展现状视频监控系统是随着电视和摄像机的出现发展壮大起来的。在这短短的几十年的发展历程中，伴随着新技术革命的不断冲击，它经历了主要以摄像机、视频矩阵、监视器、录像机等模拟设备为主组成闭路电视监控的模拟监控系统和基于P C 插卡及嵌入式硬盘录像机的数字监控系统。然而这些传统安防监控系统大多监控水平低下，或者无法与网络互联，或者网络功能低下，无法主动地对现场监控设备进行远程监控操作。目前，基于网络的新一代数字监控系统网络数字监控系统以网络为
21、依托，其前端是网络摄像机(或以模拟摄像机采集视频的视频服务器)，后端是利用计算机作为监控终端。其基本原理是：前端网络摄像机(或网络视频服务器)采用图像的数字化以及压缩加密、实时控制、网络通信传输等技术，将视频数据压缩加密后，利用T C P I P 协议，通过内嵌的视频服务器经局域网或I n t e r n e t 送到用户终端，用户可在自己的P C 上使用标准的网络浏览器根据I P 地址对网络摄像机进行访问，观看实时图像及控制摄像机镜头和云台，对目标实行全方位的实时监控乜1。网络数字化监控系统克服了模拟闭路电视监控的局限性：首先，数字化视频可以在计算机网络(局域网或广域网)上传输图像数据，不受
22、距离限制，信号不易受干扰；其次，综合布线代替了模拟布线，数字视频可利用计算机网络联网，网络带宽可复用，无须重复布线；另外，通过网络可实现成百乃至上千监控点的大系统，存储变得十分方便，经过压缩的视频数据可存储在磁盘阵列或保存在光盘中，且异地存储、查询、检索以及管理十分简便快捷，具有远大的发展前景。中国安防监控的生产企业和视频监控产品在中国的发展过程可以概述为：第一阶段以传统电子制造业为基础的小规模的产业化；第二阶段的以图像处理技术、计算机技术、网络技术飞速发展的时期。其间，国外监控产品制造商大量进入中国，短期内限制了中国监控企业由小规模电子产品企业向大规模生产企业发展的进程，迫使他们面临更大的竞
23、争压力。由于受到价格的影响以及硬盘容量的限制，这一时期发展的数字监控系统和数字录像系统还不能够在与模拟设备的竞争中取得优势。第三个阶段是就是新世纪开始后，中国国内企业开始把眼光投向一个新的领域，利用图像压缩技术和网络技术开发新的监控产品，其产品特点是利用成2山东大学硕士学位论文熟的计算机技术、图像压缩存储技术和网络技术，利用计算机产业标准化生产的便利条件，无须投入大量开发、研制和模具生产资金，便可快速生产制造产品并投放市场。使得国内的数字化网络视频监控产品与国外产品在技术上处于同一个水平上，而且在制造上，更加具有产业优势。由于中国监控市场的特殊性，国外的数字监控产品这期间虽然频繁亮相中国市场，
24、但确没能像他们的模拟产品一样大举进入中国市场，这些外国的产品为中国市场带来了数字化监控、网络化监控的理念和技术发展方向。而国产化的数字监控产品，伴随着中国计算机市场的迅猛发展，开始引领中国的数字监控市场的潮流，他们的产品技术上与国外几乎相同(使用几乎相同的计算机和芯片)，功能上更能体现中国安防的特殊需求，价格上比国外品牌更具竞争优势口1。伴随着中国国内监控系统数字化、网络化需求日益增大，使许多传统的I T 企业积极投入资金、人力、开发数字监控产品，监控软件市场呈现空前的繁荣。1 3 本文的主要工作基于网络的校园数字化安防监控系统是充分利用校园网为保障校园的公共安全、考试的公平竞争而开发的多策略
25、电子报警和数字化电子监考系统。本文在对目前国内外视频监控技术的比较研究基础上，应用计算机与通信技术、网络技术、图像处理技术，结合数据库知识、以及根据监控系统本身的实际需要，对基于视频服务器的网络化安全监控系统进行软件开发；通过采用模块化思想进行软件设计，使系统具有良好的软件结构、较好的可修改性和易维护性；采用A c t i v e X 控件等一系列技术手段解决监控系统功能多、程序流程复杂的难题；本文旨在介绍天之骄安防监控系统软件结合我校的实际进行的应用和开发过程。在系统需求分析过程中，我们依据我校教育的实际需求、在教育教学和安全管理等应用中的实际经验，根据用户需求，确定了系统功能模块构造和界面
26、。本人在该项目的开发过程中，部分参与了系统研发和设计工作，主要从事了该项目的整体方案设计、系统的硬件设计及部分软件开发工作。重点规划了系统架构、功能模块和模块功能；介绍了数据库的具体设计和实现；几个主要功能模块的详细设计与实现等工作。3山东大学硕士学位论文1 4 系统的开发环境由于软件体系的开发总是基于软件开发平台和开发工具的基础上。一个稳定、可靠、安全性高的开发平台和一个健壮、高效、通用性好的环境是系统顺利所必须的。目前，常用的操作系统有W i n d o w s、U n i x、L i n u x 等。虽然后两种有许多优点，但对于一般用户来说，其用户界面不够友好，而W i n d o w
27、s 操作系具有友好的图形用户界面，操作简单，可利用的资源也极其丰富，且在操作系统市场上占有8 5 以上的份额。考虑到系统的通用性，又由于W i n d o w s 可以对网络提供较好的支持，而且比较的可靠和稳定，因此本系统把W i n d o w sX P 作为系统的软件开发平台。V i s u a lC 是M i c r o s o f t 公司开发的基于W i n d o w s 操作系统的可视化编程工具。由于同为M i c r o s o f t 公司的产品，在W i n d o w s 系统强有力的支持下，V i s u a lC 的执行速度和对操作系统的访问权限是其他许多编程工具所无
28、法比拟的。因此，本系统采用V i s u a lC6 0 作为系统开发工具。D i r e c t S h o w 是微软公司提供的一套在W i n d o w s 操作平台上进行多媒体处理的开发包，为媒体流的捕捉和回放提供了强有力的支持。D i r e c t S h o w 的运用可以让应用程序开发人员从复杂的数据传输、硬件差异等工作中解脱出来，大大地降低了多媒体应用开发的复杂度，提高了开发效率。1 5 系统的相关技术1 随着计算机技术和网络技术的飞速发展，计算机软件的复杂程度也在不断增加，系统结构在软件设计和开发过程中所起的作用越来越重要。计算机软件应用结构的演变经历了三个阶段：集中式或
29、终端式结构、客户机服务器(c s)结构和浏览器服务器(B S)结构。早期的单层应用软件产品已经不适合网络应用或者分布式应用，因而两层结构的C S 模式和三层结构的B S 模式应运而生。B S 采用了逻辑上的三层结构，而在物理上的网络结构仍然是原来的以太网，这样，第一层与第二层结构之间的通信、第二层与第三层结构之间的通信都需占用同一条网络线路。由于c s 在逻辑结构上比B S 少一层，降低了网络通信量，对于相同的任务，c s 完成的速度要比B S 快，因此c s 更利于处理大量数据。4山东大学硕士学位论文(1)C l S(C l i e n t S e r v e r)结构，即大家熟知的客户机和
30、服务器结构。它是软件系统体系结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到C 1 l e n t 端和S e r v e r 端来实现，降低了系统的通讯开销。目前大多数应用软件系统都是C l i e n t S e r v e r 形式的两层结构，交互性强是C S 结构一个固有的优点。在c s 中客户端有一套完整的应用程序，在出错提示、在线帮助等方面都有强大的功能，并且可以在子程序问自由切换。其次，c s 模式提供了更安全的存取模式。由于c s 配备的是点对点的结构模式，适用于局域网，所以安全性可以得到可靠的保证；而且由于c s 结构能充分发挥客户端P C 的处理能力，很多工作可
31、以在客户端处理后再提交给服务器，并实现了客户端与服务器的直接相连，没有中间环节，因此响应速度快。同时由于开发是针对性的，因此操作界面漂亮、形式多样，可以充分满足客户自身的个性化要求H 1。(2)B S(B r o w s e r S e r v e r)结构即浏览器和服务器结构。随着I n t e r n e t 技术的兴起，B S 模式是c s 模式的一种变化或改进。在这种结构下，用户工作界面是通过w w w 浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端(B r o w s e r)实现，但是主要事务逻辑在服务器端(S e r v e r)实现，形成所谓三层3-T i e r 结构。这样就大大简化了
32、客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本(T C O)1。本系统根据系统功能特点运用这两种模式相结合的方式：一方面，c s 架构可以充分利用校园网高速传输能力特点加强系统的交互性和实时性，又因主要的监控等工作大都通过校园网实现，因而系统主要是用c s 模式实现的；同时，由于远程监控使用相对较少而分散，因而系统的远程监控功能用B S 架构实现，让远程监控功能简单易行。2 D i r e c t S h o w 技术，D i r e c t S h o w 是微软公司在A c t i v e M o v i e 和V i d e of o rW i n d o w
33、s 的基础上推出的新一代基于C O M 的流媒体处理的开发包，与D i r e c t X 开发包一起发布。目前，D i r e c t X 最新版本为9 0。D i r e c t S h o w 为多媒体流的捕捉和回放提供了强有力的支持。运用D i r e c t S h o w，我们可以很方便地从支持W D M 驱动模型的采集卡上捕获数据，并且进行相应的后期处理乃至存储到文件中。这样使在多媒体数据库管理系统(M D B M S)中多媒体数据的存取和回放变得轻而易举。另外，5山东大学硕士学位论文D i r e c t S h o w 还集成了D i r e c t X 其它部分(比如D i
34、 r e c t D r a w、D i r e c t S o u n d)的技术，直接支持D V D 的播放，视频的非线性编辑，以及与数字摄像机的数据交换3 视频服务器技术网络视频服务器是一种结合传统摄像机与网络技术的新一代网络产品，它基于图像的数字化以及压缩加密、实时控制、网络通信传输等技术，将模拟摄像机采集的视频信号数字化并压缩加密后，采用T C P I P 协议，通过内嵌的视频服务器经局域网或I n t e r n e t 送到用户终端，用户可在自己的P C 上使用标准的网络浏览器根据I P 地址对网络摄像机进行访问，观看实时图像及控制摄像机镜头和云台，对目标实行全方位的实时监控。(
35、1)视频服务器的结构视频服务器是一种集压缩、存储、处理视音频数据于一体的专用计算机，它由视音频压缩编码器、大容量存储设备、输入输出通道、网络接口、视音频接口、协议接口、软件接口、视音频交叉点矩阵等构成。视频流的结构如图卜l 所示。图1-1 视频流的结构F i g u r e1-1V i d e of r e q u e n c yc l a s ss t r u c t u r e(2)视频服务器的工作原理视频服务器的工作原理是当服务器接收到客户的请求后，从存储系统读入一部分视频数据到对应于这个视频流的特定的缓存中，然后此缓存中的内容送入网络接口发送到客户，响应客户的交互请求，并保证视频流的连
36、续播出。采用缓存6山东大学硕士学位论文的目的是保证视频信息以一定的速度播放，否则会引起画面的抖动。当一个新客户请求视频服务时，服务器根据系统资源的使用情况，决定是否响应此请求。系统资源包括存储带宽、网络带宽、内存大小和C P U 的使用率。网络中控T N C-5 0 0 0 是一款功能完备的适用于集多媒体教室、电子监考和校园安防于一体视频服务器，它提供了丰富的输入输出接口，可以实现本地设备的连接和控制；通过I O I O O M 的以太网络接口可以实现设备的远程控制和状态检测。内置视频压缩卡，支持监控模块，可以控制云台和镜头，内部可以带有大容量硬盘，可进行本地或远程监控录像，作为安防录像、教师
37、授课录像、考场监控录像资料的存储；设置相应的报警策略，触发系统报警、录像等。1 6 论文的组织结构全文共分为5 章第1 章是绪论，主要介绍了校园安防监控系统的开发背景，国内外发展现状。第2 章是需求分析，概要介绍了系统目标和实现目标的功能模块以及用例分析。第3 章是系统总体设计，重点规划了系统架构、功能模块和模块功能。第4 章是系统详细设计与实现，是本文的重点，主要介绍了系统开发过程，包括数据库的具体设计和实现；几个主要功能模块的详细设计与实现等。第5 章是总结，对本文进行了总结，以及作者的心得体会。7山东大学硕士学位论文2 1 系统概述第2 章需求分析该系统是基于网络的全数字化的信息传输和管
38、理系统，属于第三代开放式技术的综合网络监控产品。它结合了现代音、视频压缩技术、网络通讯技术、计算机控制技术、多媒体传输技术，采用模块化的软件设计理念，将不同客户的需求以组件模块的方式实现；以网络集中管理和网络传输为核心，完成信息采集、传输、控制、管理和储存的全过程，能够架构在各种专网局域网城域网广域网之上，兼容多种品牌硬件产品。真正实现了监控联网、集中管理，授权用户可在网络的任何计算机上对监控现场实时监控，提供了强大的、灵活的网络集中监控综合解决方案。2 2 系统目标校园安防监控系统建立的目标是为了从根本上帮助学校将先进的现代教育管理方法和理念贯彻到日常的校园文化中去，实现安防人力和物理资源的
39、全面管理。系统运用主流的开发模式、数据库技术和成熟的网络技术，根据现代教育的实际需求，以学校管理部门日常管理与操作为主体，充分发挥校园管理人员主观能动性，将学校行管人员管理的各个方面转化为可以搜集的信息，为学校的教学和管理服务，为教学和管理水平的提高提供支持。本系统主要功能如下：系统配置模块：配置网络中控机及其工作方式、配置多子网端口；配置默认开关机时间等。系统用户管理：对系统的各级用户以及用户的权限和角色进行定义。电子监控模块：通过电子监考模块，实现监控教室考试情况；通过网络监考，经授权的上级主管部门领导可实现在异地对网络上的任意一个教室进行实时监视；用户可以通过模块提供的界面，对连接在选定
40、中控机上的各种设备进行指定操作，通过对云台的控制，将指定视频画面传送到系统的监控模块中，并可通过8山东大学硕十学位论文多画面的形式显示在界面上。录像模式设定模块：手动、定时报警及触发录像。录像资料后期处理模块：录像回放、资料提取、图像抓拍、回放处理，便于观察取证。报警模块：硬盘空间报警、视频丢失报警、安防接口报警。系统安全模块：密码保护、图像防伪、防篡改。2 3 系统需求分析2 3 1 系统使用角色需求分析本系统的使用角色共有4 类，包括：系统管理员、普通管理员、系统维护人员、上级领导和授权教师。一个用户可以同时使用多个角色。各角色的关系如图2 1 所示。9山东大学硕士学位论文上级领导学校校长
41、普通管理员系统维护人员普通操作员1普通操作员n图2 1 系统各使用角色关系图F i g u r e2 1R o l ed i 卿o ft h eu s e r si nt h es y s t e m如上图所示，系统共有三种权限级别可供选择：系统管理员、普通管理员和普通操作员，其中系统管理员拥有系统的最高使用权限，系统管理员可修改任意用户的密码，还可以增加用户、删除用户和给其他用户分配权限；系统维护人员、上级领导、学校校长和普通管理员的权限一致，并由系统管理员授权和管理；普通操作员包括专职操作员和授权的老师，它由普通管理员管理。2 3 2 系统功能需求分析系统需要满足如下主要需求：1 系统管理
42、员可修改任意用户的密码，还可以增加用户、删除用户和给其他用户分配权限。1 0山东大学硕士学位论文2 学校领导和操作员可随时监控教室考试情。3 经过授权的上级主管部门领导在异地可对网络上的任意一个教室进行实时监视：4 用户可以通过模块提供的界面，对连接在选定中控机上的各种设备进行指定操作，通过对云台的控制，将指定视频画面传送到系统的监控模块中，并可通过多画面的形式显示在界面上；根据要求和授权，领导和有关管理人员可实现录像回放、资料提取、图像抓拍、回放处理，以便于观察取证等等。系统具体完成功能如下：用户管理模块允许系统管理员修改任意用户的密码，还可以增加用户、删除用户和给其他用户分配权限。系统共有
43、三种权限级别可供选择：“系统管理员”、“普通管理员、“普通操作员”。每一种级别都分配了默认的权限，也可以通过点击“高级设置”按钮来手动设置各级别所具有的权限。系统配置模块主要实现摄像机状态设置、调整监控效果和报警状态设置三个主要功能。它们是通过数据库中的对应三张表来进行设置一张表用来记录每一路摄像机的状态(定时录像全天录像)，用户可以对每一个摄像头的状态进行设置。张表用来记录每一路视频信号的效果参数，用户可以对每一个摄像头的监控效果进行设置。还有一张表用来记录每一路红外报警探头的状态(定时报警全天报警等)，用户可以通过相应界面设置每一路红外报警探头的状态。中控查询模块主要包括视频文件、图片和日
44、志的查询等功能。系统在保存视频文件时，以文件创建的时间作为文件名的一部分，并且不同的摄像机所摄的视频文件保存在不同的目录中。查看图片功能可以在文件列表中显示所有备份的图片名。日志查询允许用户按日期(年、月、日)查询数据库中的日志记录表，并将该天的日志记录显示在文件列表中。监视控制模块是整个系统的核心模块，包括画面监视、云台控制、存储录像、即时抓拍等功能。用户可在此进行视频监视、多画面视频监控和满屏监视。任何时刻，用户都可以随时录制或者是抓拍监视画面中的内容，其中网络监考有安装本系统的学校连成一个大型的网络，通过互联网络，经过授权的上级主管部门领山东大学硕士学位论文导可以对网络中的任意一个教室进
45、行电子监考查看正在考试的教室。该程序非常驻内存，可重用，不可覆盖，为顺序处理。对于监控现场端，主要是通过监控服务器直接发送指令给云镜解码器。对于远程客户端，其过程是远程客户端向服务器发送命令，服务器接收到命令后，再通过串口间接向云镜解码器发送指令，以实现对云台、镜头的控制，达到远程监控的目的。数据存储模块主要完成视频数据的存储及硬盘的循环检测。本系统主要应用于校园的安全监控录像，要求保存3 0 天的历史记录，因此需要在硬盘中存放大量数据。为了很好的解决这个问题，系统的存储管理模块采取了两种措施：第一，在中控机中挂接多个高速大容量硬盘，并采用磁盘阵列方式，以提高存取速度，扩大存储容量；第二，在存
46、储空间不足时，就可以实现循环存储口3。网络传输模块可以使客户端软件能通过L A N 或I n t e r n e t 共享主控服务器的信息，这是本系统的特色之一。安全日志模块中有两张数据库表，分别用来记录系统日志和安全日志。系统日志记录了系统每一次启动和关闭的时间和操作的用户名：安全日志则记录了系统中每一次事件发生的时间、操作的用户名和所进行的操作。信息处理模块包括视频文件的备份与删除、抓图的备份与删除和报警信号处理三个子功能。系统运行时，在磁盘上创建一个子目录，专门用来存放备份的视频文件。另外，在视频文件播放的同时，用户可以将正在播放的图像截取下来，作为图片保存到磁盘目录中，有相应权限的用户
47、还可以将所抓图片从保存目录中删除。报警信号处理是系统定时查询串口，如收到报警信号，则在系统主界面中显示相应报警信息，并联动相关摄像头开始录像；系统还根据用户的设置来决定是否同时向串口发送相应处理信息，打开声光报警器报警等。2 3 3 系统用例图根据前两节对系统使用角色的划分和系统实现功能的分析描述，本节将对系统主要功能的用例进行描述。1 系统管理员用例图如图2 2 所示。1 2山东大学硕十学位论文。取管理系统安全日志管理图2 2 系统管理员用例图F i g u r e2-2U s ec a s ed i a g r a mo ft h es y s t e ma d m i n i s t r
48、 a t o r2 普通管理员用例图如图2 3 所示图2 3 普通管理员用例图F i g u r e2-3U s ec a s ed i a g r a mo ft h eg e n e r a lm a n a g e r1 3山东大学硕士学位论文3 系统维护人员用例图如图2 4 所示。系系统安全日志管理图2-4 系统维护人员用例图F i g u r e2-4U s ec a s ed i a g r a mo ft h es y s t e mm a i n t e n a n c ep e r s o n n e l4 专职操作员及授权教师用例图如图2 5 所示。上级领导远程监控图2-5
49、 非管理人员用例图F i g u r e2-5U s ec a s ed i a g r a mo ft h eN o n-m a n a g e r s2 3 4 系统用例描述根据图2 2 和图2 2 的用例图，将系统的主要用例描述如下：1 系统配置管理用例描述1 42一员吴一山东大学硕士学位论文表2-1 系统配置用例描述描述项说明用例名称系统配置管理参与者系统管理员简要说明集控服务器系统的系统配置前置条件系统管理员登录进入系统后置条件系统数据库中的系统配置数据被更新1 系统管理员点击集控服务器主菜单“设置”，系统界面中出现相应的对话窗口。2 系统管理员在对话窗内进行有关操作：配置集控服务器
50、发现中控机的方式，添加中控机；配置多子网端口；配置默认开关机时间基本事件流等。3 系统管理员操作完毕，点击表示确认的按钮。4 系统提示“添加成功”或“修改成功”，系统数据库的信息产生变更。5 返回主界面，本用例完毕在点击表示确认的按钮之前，系统管理员随时可以按“退出”按其他事件流钮，系统同到数据信息未被修改的状态系统提示“添加失败”或“修改失败”等错误信息，系统管理员确异常事件流认，返回到系统的主界面2 用户管理用例描述表2-2 用户管理用例描述描述项说明用例名称用户管理参与者系统管理员简要说明系统的各级用户的管理前置条件系统管理员登录进入系统后置条件系统数据库中的用户数据被更新1 系统管理员