摘要　面对高速公路区域联网监控的需求, 在分析了客户机/服务器(client/server) 模式和浏览器/服务器(brow ser/server)模式的基础上, 本文提出了基于b/s 模式的带宽自适应的区域联网视频监控系统, 描述了系统的组成和层次结构, 进而提出关键设备嵌入式流媒体服务器的设计, 其采用嵌入式处理器cpu at91rm9200、mpeg-4视频编码芯片g07007以及嵌入式linux 操作系统。文中还解释了基于rtcp的反馈机制和带宽自适应的策略和方法, 及动态适应网络拥塞等状况。

　　关键词　视频监控；browser/server；嵌入式系统；arm；带宽自适应

1　引　　言

　　目前, 高速公路网已颇具规模, 但路面超载、超速、堵塞等现象时有发生, 严重影响了高速公路“快速、安全、舒适、高效”的服务质量。为了充分发挥交通监控的路径诱导、多路径交通流量调控的功能, 最大程度地发挥高速公路网络的通行能力, 高速公路视频监控系统正从线控模式向面控过渡, 由路段分管的模式向联网监控的方向发展。与此同时, 分布式远程多媒体视频监控系统得到了越来越广泛的应用。目前的视频监控发布系统一般采用基于client/server 模式构建, 其通用性、易用性和扩展性受到限制, 需要专门的客户端程序, 通常仅限于局域网或专用网内部使用。

　　针对高速公路实际需求, 本文提出了基于browser/server 模式的带宽自适应的区域联网视频监控系统。考虑到目前省内路段监控系统大都采用了基于控制矩阵的模拟视频监控系统, 为节省投资, 兼容现有系统, 研制了嵌入式流媒体服务器esms, 集嵌入式处理器、视频压缩编码、linux操作系统为一体, 并采用ip 组播、rtp/rtcp、流媒体协议, 以及自适应的拥塞控制算法等, 实时发布监控视频流。

2　区域联网监控的设计

　　区域联网视频监控系统构成如图1所示。可分为三个层次: 交通信息用户、省交通监控中心、路段监控中心(分别简称信息用户、省中心、路段中心)。其中, 用户包括公众因特网、省交通厅相关职能机构、省公路局、区域监控分中心, 及其他机构等。信息用户直接web 浏览器访问省中心的视频发布服务器, 通过认证和鉴权, 控制摄像机动作。省交通监控中心负责汇集下层各路段中心上报的交通信息(图像和数据) , 进行系统的身份认证和权限管理。路段监控中心是整个省域联网监控系统的基础, 负责把所辖路段的交通信息上传至省交通监控中心。

图1　基于b/s 模式的区域联网视频监控系统总体结构图

　　在信息用户——省中心之间, 采用基于的b/s 模式的监控视频流发布, 遵循标准的流传输协议, 实现基于web 的监控视频流服务。由于用户所处的公众因特网不支持组播, 视频发布服务器的监控视频流将采用单播发送给每个信息用户。其中, 省中心的视频发布服务器包括两类服务器功能:web 服务器和流媒体服务器。与c/s 模拟的监控系统相比, 客户端采用web 浏览器, 简化了客户端的工作, 屏蔽了交通信息用户网络的异构性问题, 也便于管理和维护。

　　在省中心——路段中心之间, 各路段控中心一般采用点对点方式接入省中心, 因此, 模拟路段监控中心的嵌入式流媒体服务器esms, 或数字路段监控中心的流媒体服务器, 均采用组播方式, 不必像单播方式为每个接收端单独发送, 避免不必要的网络拥塞和分配过大的带宽资源。当然, 路段中心与省中心之间的网络设备须得支持组播。

　　系统主要包括嵌入式流媒体服务器、视频发布服务器、网管服务器和信息用户浏览器。流媒体服务器获取路段监控系统的视频流发送视频流给视频发布服务器; 视频发布服务器一方面提供http 访问服务。向浏览用户提供web 操作, 另一方面, 获取路段的监控视频流后与用户建立联系, 进行监控视频流的发布。网管服务器的主要功能是: 管理系统的所以设备, 对系统内所有设备的参数进行设置, 对状态参数进行显示, 对网络参数进行配置, 用户权限和级别的设置, 对监控视频流带宽进行管理, 对设备故障进行管理等。信息用户客户端通过浏览器登录访问web 网站, 以获取实时监控图像浏览等服务。

　　在区域联网视频监控系统设计中, 需要考虑的重点问题主要是视频图像编码传输和视频联网控制两个方面。当前, 路段监控系统可成为数字路段监控系统和模拟路段监控系统, 对于上述问题的实现有所不同, 下面分别进行描述。

　　在模拟路段监控系统中, 以视频控制矩阵为核心,采用点对点方式, 实现监控视频切换和控制。此类路段监控系统的区域联网, 必须解决模拟图像的采集、编码、ip 包传输, 以及图像源的切换控制等问题, 这就由嵌入式流媒体服务器esms来实现。

　　数字比模拟系统要简单得多, 只需在路段中心设置流媒体服务器, 其主要功能类似于原路段数字监控系统和省域联网监控系统之间的“网关”。按照用户的操作请求, 进行必要的协议转换, 将路段监控以太网上所需的监控数据和监控图像进行必要的上传处理。