CN105306900A - 一种基于云计算的智能调度高清综合组网视频监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于云计算的智能调度高清综合组网视频监控系统，包括前端设备、传感器接入子系统、控制调度子系统、数据处理子系统、数据存储子系统、数据流媒体子系统和用户终端，具有以下优点：(1)存储数据量大，能够以模块化方式扩展数据存储量；(2)支持远距离大规模的视频监控；(3)高效率的数据处理能力。
Description
技术领域
本发明涉及视频监控技术领域，特别涉及一种基于云计算的智能调度高清综合组网视频监控系统。
背景技术
随着社会经济的快速发展，在生活和生产的各个领域，对于高清视频监控系统的需求与日俱增，但是传统视频监控系存在传输数据量、数据处理和数据负载均衡能力不足的问题。
目前云计算技术和智能调度技术已经日趋成熟，通过云计算技术和智能调度将数据处理从终端搬移到服务器进行处理，然后根据监控终端需求进行动态的输出数据是一条解决该问题的思路。
因而，本发明基于上述思路，设计出一种基于云计算的智能调度综合组网高清视频监控系统，通过分布式调度将占用终端处理性能较大高清数据传输到服务器，由处理服务进行编解码转换，动态地输出符合带宽及观看端终端设备需求的视频流，从而能够解决传统视频监控系统架构下难以实现的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于云计算的智能调度高清综合组网视频监控系统。从而满足对数据的处理和存储的成倍增长需求，实现无线视频监控。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种基于云计算的智能调度高清综合组网视频监控系统，包括前端设备、传感器接入子系统、控制调度子系统、数据处理子系统、数据存储子系统、数据流媒体子系统和用户终端；其中，
传感器接入子系统：包括接入服务器，通过RTSP或者SDK的方式将前端设备连接到数据处理子系统或接入服务器，实现异构前端传感器的标准化接入，以供其他模块的调用；
控制调度子系统：包括数据库服务器和Web服务器，所述控制调度子系统以传输信令的方式访与客户端进行交互并通过ZooKeeper对整个平台进行统一管理和监控；
数据存储子系统：包括数据存储服务器阵，用于存储视频数据，并提供视频回放、下载等任务的数据调用需求；
数据处理子系统：包括数据处理服务器，数据处理服务器通过对视频数据进行编解码处理，再将处理结果以标准流媒体形式进行存储或传输到数据流媒体子系统；
数据流媒体子系统：包括流媒体服务器，用于通过RTSP流媒体服务提供实时视频查看和视频回放流，通过HTTP流媒体服务提供视频回放流；
用户终端：与数据流媒体服务器相连接，用于用户进行交互，完成用户和平台端操作信令、反馈信息和数据流的传输；
所述前端设备包括模拟摄像机、视频采集卡、模拟摄像机、硬盘录像机、PC转发机、网络摄像机、PC采集端、嵌入式IPC高清摄像机、嵌入式DVS或模拟摄像机中的一种或多种设备。
进一步，所述传感器接入子系统中，接入服务器通过监听前端传感器检测前端传感器存在的异常，如异常则启动报警。
进一步，所述数据处理子系统包括分布式云计算数据处理系统和任务控制调度系统。
进一步，所述数据存储子系统包括元数据管理系统和数据块存储服务器系统。
进一步，所述系统采用X86标准服务器加云视频监控软件的方式架构，所述各个子系统通过INTERNET接入或直接接入的方式与服务器建立连接关系。
本发明的有益效果是：
(1)存储数据量大
相比以固件为主的传统视频监控系统架构，基于云计算的视频监控系统具有存储能力强和灵活的存储扩展能力。该系统以面向异构的前端传感器和同构的X86标准服务器阵列代替传统的视频固件矩阵，以分布式存储和控制节点代替传统硬盘录像机，可直接通过添加存储节点的方式扩展系统的存储能力。
(2)支持远距离大规模的视频监控
传统的监控系统网络主要依部署电缆连接成局域网，少数能进行小规模的远程监控。所述系统利用ZooKeeper控制调度服务器资源，提高传感器终端的全公网传输效率，实现远距离视频监控。
(3)高效的数据处理能力
数据处理端采用分布式数据处理节点阵列将视频信号转换为监控终端能播放的信号，有效避免移动监控端解码能力小的问题，使得数据传输和视频监控更稳定，满足了移动终端接收和播放高清视频的需求。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明的模块拓扑图；
图2为本发明的存储端系统连接示意图；
图3为本发明的数据处理端模块的工作流程示意图；
图4为本发明的数据控制端系统架构示意图；
图5为本发明的数据流媒体系统架构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明的基于云计算的智能调度高清综合组网视频监控系统，其包括以下组成部分：
(1)传感器接入子系统1：包括接入服务器，通过RTSP或者SDK的方式将前端设备连接到数据处理子系统或接入服务器，实现异构前端传感器的标准化接入，以供其他模块的调用；接入服务器通过监听前端传感器检测前端传感器存在的异常，如异常则启动报警。
(2)控制调度子系统2：包括数据库服务器和Web服务器，所述控制调度子系统以传输信令的方式访与客户端进行交互并通过ZooKeeper对整个平台进行统一管理和监控；
(3)数据存储子系统3：包括数据存储服务器阵，用于存储视频数据，并提供视频回放、下载等任务的数据调用需求；
(4)数据处理子系统4：包括数据处理服务器，数据处理服务器通过对视频数据进行编解码处理，再将处理结果以标准流媒体形式进行存储或传输到数据流媒体子系统；
(5)数据流媒体子系统5：包括流媒体服务器，用于通过RTSP流媒体服务提供实时视频查看和视频回放流，通过HTTP流媒体服务提供视频回放流；
(6)用户终端6：和数据流媒体服务器进行连接，实现视频调用和播放；
(7)前端设备7：包括模拟摄像机、视频采集卡、模拟摄像机、硬盘录像机、PC转发机、网络摄像机、PC采集端、嵌入式IPC高清摄像机、嵌入式DVS或模拟摄像机中的一种或多种设备。
其中，各组成部分详述如下：
1.传感器接入子系统
接入端的工作包括连接前端传感器并提供统一接口，支持的传感器设备主要包括：模拟摄像机，视频采集卡、模拟摄像机、硬盘录像机、PC转发机、网络摄像机、PC采集端、嵌入式IPC高清摄像机、嵌入式DVS、模拟摄像机或平台设备等。传感器端和接入端服务器通过数据流和信令流进行交互，若采用智能化的网络摄像机，则直接与数据处理服务器进行数据流交互，控制服务器通过信令流与接入服务器进行交互。
数据流通过接入到平台经过接入服务器和出服务器统一传输到视频流媒体服务器中进行分发，实现多用户对同一视频数据流的查看功能。对于支持RTSP协议的传感器可以通过统一资源定位符(UniformResourceLocator，URL)地址格式直接将视频数据流传输给处理服务器阵列。对于不支持RTSP协议的传感器通过集成SDK的方式接入到接入服务器，将视频数据流从新编码成RTSP协议后接入系统。对于传感器终端是第三方视频监控平台，通过平台的SDK获取URL。如果第三方视频监控平台不支持RTSP协议，可通过该平台的SDK获取帧数据后重新编码成RTSP流。
接入端的信令流完成各种设备的控制信号的传递，统一由控制服务器进行分发。对于网络摄像机，数据控制服务器通过信令流对接入服务器进行控制，接入服务器调用相应平台的SDK进行对网络摄像机进行控制。对于第三方监控平台，控制服务器可通过信令控制接入服务器使用SDK与相应平台通信，从而获得相应摄像机的URL。
2.数据存储子系统
存储端系统包元数据管理系统和数据块存储服务器系统两部分。图2显示了存储端系统示意图。
元数据管理系统由元数据管理服务器阵列组成，由控制调度系统通过EXTRA25OFF进行协调调度，元数据管理系统将数据流媒体系统的网络视频流按固定大小保存为文件，后写入数据块存储服务器集群；数据块存储服务器集群为整个系统提供存储空间，通过加载数据块存储服务器扩展系统存储能力。
元数据管理系统和数据块存储服务器系统构成是一个海量的云存储平台，由通用X86架构服务器硬件组成。与传统的存储区域网、网络附属存储等相比，系统具有高可靠性、简单易用、低能耗、高集成度、高性价比的特点，适合大规模视频数据存储的应用场合。
元数据管理系统存放的是元数据信息，负责对整个存储系统的管理，系统采用主备元数据管理系统的方式，以确保系统的不间断服务。
块数据存储服务器负责具体数据块的存储工作，所有的数据块均以文件的形式存储在各个块数据存储服务器上，块数据存储服务器的数量直接决定了整个存储系统的规模。
分布式云计算数据处理系统和任务控制调度系统的结合可以保证在云计算平台中高效稳定的合理化分配和执行任务，同时能够完全解决系统单点故障问题，使得平台可以实现负载均衡和自动调度。
3.数据处理子系统
本实施例中，数据处理模块采用由ZooKeeper进行统一调度管理，包括了从接入到处理再到存储等工作。图3描述了处理模块的工作流程；
该流程是通过Zookeeper控制协调的处理服务阵列，在分布式架构中完成节点运算，处理节点根据需要对数据进行编解码运算、数据识别处理运算和数据分析运算。数据经过接入服务器的数据RTSP协议转换和处理服务器的编解码变换，通过存储客户端可以将数据实时写入存储系统中。
5.数据管理子系统
图4用于描述数据控制系统架构，数据管理子系统是本系统的一个重要的部分，用来控制协调其他系统的工作。中心调度模块涉及到的设备包括：数据库服务器、Web服务器和ZooKeeper调度控制服务器。ZooKeeper是一个开放源码的分布式应用程序协调服务，是Google的Chubby一个开源的实现，是Hadoop和Hbase的重要组件作为一个为分布式应用提供一致性服务的软件，提供的功能包括：配置维护、名字服务、分布式同步、组服务等。ZooKeeper的目标就是封装好复杂易出错的关键服务，将简单易用的接口和性能高效、功能稳定的系统提供给用户。
数据控制模块主要是对各协调系统各子模块有机工作的重要系统，客户端发起请求信令，请求信令被送到数据控制模块中，数据控制模块根据具体的请求信令控制和调度相应资源，完成调度控制后反馈结果信令到客户端。
6.数据流媒体子系统
该子系统是视频监控系统的重要模块，包括流媒体服务器集群，结合Zookeeper提供负载均衡的标准RTSP流媒体并发推流服务。利用PISP协议用来提供用户所需流媒体服务的模块服务，RTSP支持提供实时视频流和回调视频流，用户可利用RISP地址可获得所需存储视频流数据。流媒体模块架构如图5所示：当移动端接入局域网时，此时视频流数据直接通过流媒体模块传输接入内网传输到移动端。当移动端接入3G或4G网时，此时视频流数据从流媒体模块流出经过公网需以接入点(AccessPointName,APN)方式连接到移动移动端。
7.用户终端
包括移动终端(包括iOS和Android等系统终端)。作用是与用户进行交互，完成用户和平台端操作信令、反馈信息和数据流的传输。
根据上述内容，可知本系统的功能主要包括：
1.多传感器终端平台兼容功能
系统具有接入数字或模拟传感器终端，在接如端通过利用传感器终端的软件开发工具(SoftwareDevelopmentKit，SDK)将第三方平台视频流转化成标准RTSP流传输到系统中。
2.监控终端传输动态调整功能
系统监控终端包含主流移动终端(包括iOS和Android等系统终端)，利用流媒体服务器阵列为监控终端提供多路视频流并发输出，并且利用监控终端反馈到数据控制服务器的状态信令动态调整视频的分辨率和调用ZooKeeper对数据处理服务器进行控制实现实时转码，提高公网传输效率。
3.远程高清视频监控功能
传统的监控系统网络主要依部署电缆连接成局域网，少数能进行小规模的远程监控。所述系统利用ZooKeeper控制和分配各服务器资源，提高传感器终端的全公网传输效率，实现远距离视频监控。
4.公共视频数据共享功能
本发明采用云存储服务器阵列对系统视频流数据进行存储，采用面向异构的前端传感器和同构的X86架构设计，使系统具有存储能力强和灵活的扩展能力。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种基于云计算的智能调度高清综合组网视频监控系统，其特征在于：本系统包括前端设备、传感器接入子系统、控制调度子系统、数据处理子系统、数据存储子系统、数据流媒体子系统和用户终端，其中，
传感器接入子系统：包括接入服务器，通过RTSP或者SDK的方式将前端设备连接到数据处理子系统或接入服务器，实现异构前端传感器的标准化接入，以供其他模块的调用；
控制调度子系统：包括数据库服务器和Web服务器，所述控制调度子系统以传输信令的方式与客户端进行交互并通过控制调度服务器进行管理和监控；
数据存储子系统：包括数据存储服务器阵，用于存储视频数据，并提供视频回放、下载等任务的数据调用需求；
数据处理子系统：包括数据处理服务器，数据处理服务器通过对视频数据进行编解码处理，再将处理结果以标准流媒体形式进行存储或传输到数据流媒体子系统；
数据流媒体子系统：包括流媒体服务器，用于通过RTSP流媒体服务提供实时视频查看和视频回放流；
用户终端：和数据流媒体服务器进行连接，用于用户进行交互，完成用户和平台端操作信令、反馈信息和数据流的传输；
所述前端设备包括模拟摄像机、视频采集卡、模拟摄像机、硬盘录像机、PC转发机、网络摄像机、PC采集端、嵌入式IPC高清摄像机、嵌入式DVS或模拟摄像机中的一种或多种设备。
2.如权利要求1所述的一种基于云计算的智能调度高清综合组网视频监控系统，其特征在于：所述传感器接入子系统中，接入服务器通过监听前端传感器检测前端传感器存在的异常，如异常则启动报警。
3.如权利要求1所述的一种基于云计算的智能调度高清综合组网视频监控系统，其特征在于：所述数据处理子系统包括分布式云计算数据处理系统和任务控制调度系统。
4.如权利要求1所述的一种基于云计算的智能调度高清综合组网视频监控系统，其特征在于：所述数据存储子系统包括元数据管理系统和数据块存储服务器系统。
5.如权利要求1所述的一种基于云计算的智能调度高清综合组网视频监控系统，其特征在于：所述系统采用X86标准服务器加云视频监控软件的方式架构，各个子系统通过INTERNET接入或直接接入的方式与服务器建立连接关系。
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