基于c#的摄像监控报警系统的设计与实现.docx
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基于c#的摄像监控报警系统的设计与实现
常州机电职业技术学院
毕业设计（论文）
作 者：
金亚峰 学 号：
51240106
系 部：
信息工程系
专 业：
物联网应用技术
题 目：
基于c#的监控报警系统设计与实现
校内指导教师：
顾卫杰
企业指导教师
王启伦
评阅者：
2015年4月
毕业设计（论文）中文摘要
随着现代社会的发展，家居安防越来越重要，本系统把被监视场所的情况进行录像。
一旦发生异常自动报警同时进行截图并通过邮件告知主人另外，使用户安全防范能力得到整体的提高。
本文根据家居安防的工作模式，并通过分析、调查、走访，完成了一个CS架构的基于c#的vfw技术的视频监控报警系统的设计与实现。
本系统运用c#结合vfw技术以及SMTP协议进行开发设计，提供包括监控录像，图片截图、自动报警、发送邮件等各种数据信息的采集和传输等服务。
在整个系统设计中充分利用了模块化的设计思想和开发方法。
本系统实用性较强、扩展灵活、操作方便，界面美观!
关键字：
视频监控采集传输CS架构
1绪论 1
1.1引言 1
1.2视频监控系统的发展历程 1
1.3研究目的和意义 1
1.4国内行业现状 2
1.4.1行业应用的需求拓展 4
1.4.2模块化的灵活拓展 4
1.4.3个体用户正真的需求 4
2视频监控系统总体设计和分析 5
2.1视频监控系统概论 5
2.2.1性能需求 5
2.2.2运行需求 5
2.2.3用户需求 5
2.2.4其他需求 5
2.3设计原则 6
2.4系统功能构成 6
3系统开发相关知识介绍 8
3.1VisualStudio的优点 8
3.2c#语言的特点 10
3.3C/S结构工作模式及其优点 10
3.3.1C/S结构简介 10
3.3.2C/S结构工作模式 11
3.3.3C/S结构的优势 11
3.4VFW简介 11
3.5STMP协议 12
4系统的应用程序设计 14
4.1软件主体界面 14
4.2系统业务处理流程 15
4.3系统功能设计 16
4.4系统具体功能及其编码 16
4.4.1控制摄像头的类文件及其功能实现 16
4.4.2像素变化以及报警铃声类文件及其合作实现功能 19
4.4.3邮件功能 24
5系统的实现评价及期望 26
5.1系统测试过程 26
5.1.1代码测试与调试 26
5.2.1系统运行测试 26
5.2实现结果 27
5.3系统评价 27
5.4系统的不足和期望 27
结论 28
致谢 30
参考文献 31
1绪论
1.1引言
安全防范技术一直是个受人关注的话题。
而视屏监控又是安全防范技术系统的核心，目前这种系统的应用在我国发展极快，市场竞争激烈。
即开发一种操作简单，功能齐全的视频监控报警系统，本文主要论述一般视频监控系统的工作原理和设计方法，以及简单介绍这种技术的发展趋势。
1.2视频监控系统的发展历程
视频监控系统的发展大致经历了三个阶段。
在九十年代初以前，主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统，称为第一代模拟监控系统。
九十年代中期，随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示，从而大大提高了图像质量，这种基于PC机的多媒体主控台系统称为第二代数字化本地视频监控系统。
九十年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，称为第三代远程视频监控系统。
第三代视频监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命，受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视。
近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控制技术也得到飞速发展。
由于视频控制系统应用领域广泛，而且发展迅速，目前在国内外市场上，推出了数字控制的模拟视频监控和数字视频监控两类产品。
前者技术发展已经非常成熟、性能稳定，并在实际工程应用中得到广泛应用，特别是在大、中型视频监控工程中的应用尤为广泛；后者是新近崛起的以计算机技术及图像视频压缩为核心的新型视频监控系统，该系统解决了模拟系统部分弊端而迅速崛起，但仍需进一步完善和发展。
1.3研究目的和意义
本课题的提出意在开发一个个体用户的的一个视屏监控报警系统，它的出发点必须是实用，操作简单，界面友好兼顾功能齐全成本低廉，意义在于给用户一种安全感，起到一个实时了解家中状况的互动平台，另外也是为了锻炼自己，加强对软件开发过程的了解，为以后工作打下基础。
1.4国内行业现状
近年来，中国视频监控市场受到“平安城市”项目、奥运安防项目以及各地、各行业安防项目需求加速增长等因素的强劲刺激和拉动，取得了快速的发展，整体市场规模迅速扩大。
2007年，中国视频监控市场的总体规模已达181亿美元，且未来将持续而稳定的快速发展。
伴随着市场的快速发展，浮现出了相应的问题与挑战，然而在这一过程中，也创造了相应的机遇。
（如图1-1）
图1-1中国视频监控市场规模
中国视频监控市场经历了模拟监控、数字监控及网络监控三个主要阶段（见图1-2）。
图1-2中国视频监控市场的发展历程
根据IDC的市场调研，在过去的三年中，作为第一代视频监控技术的模拟监控，由于在图像质量、监控范围上具有较大的局限性，市场份额遭受了较大程度的萎缩。
然而，由于其易于部署、易于应用以及突出的价格优势等诸多特点，它仍然广泛部署于特定的行业应用以及地区之中。
总的来说，由于中国整体视频监控市场庞大的需求以及不均衡的发展进程，如果没有产生在成本上可以完全替代模拟监控的新技术，模拟监控市场仍将长期存在。
数字监控作为继模拟监控之后的第二代监控技术，无论在图像质量、保存时间以及可靠性上均有大幅度的提升，为用户提供了高性价比的监控解决方案。
当前，数字监控已牢牢地成为主导整体视频监控市场的视频监控解决方案，并成熟部署于金融、商业等行业之中。
国内知名的视频监控解决方案提供商，如海康威视、蓝色星际等，由于在自身行业领域中丰富的项目实施经验，赢得了更多的市场机会。
在IDC的最终用户调研中，相当一部分用户出于保护既有投资的目的，往往在已建视频监控系统基础的升级项目上，采用模拟-数字视频监控混合的解决方案。
作为模拟和数字监控之间的过渡，“1.5代”视频监控是中国视频监控市场特有的阶段。
随着近年来“平安城市”、“平安校园”等安防项目在全国范围的开展和深入，机场、地铁以及景区等用户对于视频监控覆盖范围、监控点数以及网络传输I/O等要求的不断提升，网络监控正成为中国视频监控市场炙手可热的拉动因素。
网络监控设备厂商的视频监控整体解决方案，正受到越来越多用户的了解和认可。
在国内大型的视频监控项目中，更是出现了视频监控系统中，除后端显示设备之外，全部设备IP化的发展趋势。
根据IDC的研究，从全球范围的发展趋势来看，整体视频监控市场中网络摄像机（IPCamera）以及网络视频存储（NVR）等IP存储的出货量开始超过传统摄像机和硬盘录像机，成为市场增长的主推力。
虽然中国市场的成熟度相对于全球市场略有欠缺，然而，中国市场在整体需求、增长速度上具有更多的发展机会。
此外，由于中国视频监控市场的部署基础相对较小，因此在技术切换的速度上，将更具优势。
基于对中国视频监控市场集成商、解决方案提供商以及最终用户各方面的深入研究，IDC认为未来市场将分别在深度和广度上具有以下发展趋势（见图1-3）:
图1-3未来中国视频监控市场的发展趋势
1.4.1行业应用的需求拓展
由于不同行业自身应用环境和业务特点的显著差异性，某一行业的视频监控系统往往具有显著的排他和不可复制等特点。
随着行业应用的加深，未来视频监控系统的成功部署需要对某一行业应用深入的理解，在以往丰富实施经验的基础上，结合新的行业应用进行深挖，需要严谨而具有针对性的项目咨询，以及大量的需求分析和测试。
1.4.2模块化的灵活拓展
在广度上，随着用户对视频监控系统投入的加大，应用和依赖程度的加深，传统的视频监控系统所包括的摄像头控制、看现场以及回放等基本功能模块已不能满足当今行业应用的需求。
由于视频数据保存时间的加长、监控范围的扩展，在第二阶段，智能搜索、电子地图以及内容分发等升级模块得到了快速的应用。
IDC认为，未来针对特定的用户，诸如渠道管理、库存管理、自动报警、远程管理、报表提交、以及统计分析等高级智能模块将得以应用，使得视频监控系统通过模块化的方式按需灵活拓展，并完成由单一的安全防范向用户决策层支持的重要过渡。
1.4.3个体用户正真的需求
虽然现社会监控这块研究很广，很有兴趣，但是真正为个体用户考虑的并不多；个体用户真正的需求是什么，社会群体贫富差距依然较大，为72:
23，贫困人口依然占据着绝大多数，这样一来，中国个体用户真正需求的是价格低廉，而功能却也满足所需的监控系统，而事实是国内对这些个体考虑的并不是很多。
2视频监控系统总体设计和分析
2.1视频监控系统概论
随着数字信息时代的到来，数字化高新技术产品日益增加和完善。
各行业为了提高和完善生产、管理水平和增加竞争性，都争先采用完善的高新技术产品，视频监控系统就是信息时代的产物之一。
视频监控系统是管理人员高质量管理的理想工具；也是公共安全、防盗防范必不可少的强有力的得力助手。
利用它可以大大减少不必要的人力，实时监视可视区域，做到控制现场实际工作现状，实时快速的反映所发生的一切事物，便于管理者及时应付处理突发事件等。
为了适应信息化的需要，按照视频监控系统的技术规范，并结合现代化需求的特点，本文采取先进合理的设计思想和较为完善的设备对视频监控系统进行了设计与实现，力争做到电子监控系统的可靠性和先进性完美结合。
方案设计时充分考虑当前各项需求应用，又面向未来快速增长的发展需求，在系统整体功能设施配备时依据功能齐全、实用、使用方便、质量可靠、技术先进具有扩容能力；认真分析各系统产品的价格、功能、稳定性和可靠性，依据可靠性高、性价比高的原则，采用主流产品；按系统整体安全性高、性能稳定、可维护性故障少、系统操作简单的原则进行系统集成。
总之要体现先进实用、操作方便、自动化程度高、安全可靠的总体设计思想。
2.2需求分析
2.2.1性能需求
a）数据精确度：
采集图像准确，无延迟
b）时间特性：
响应时间快、更新处理时间快、数据采集传输时间快
c）适应性：
与其他软件的接口以及开发计划等发生变化时，应具有的适应能力
2.2.2运行需求
a）用户界面：
cs架构窗体版软件
b）硬件接口：
RJ-45的网络摄像头或usb摄像头
c）开发环境：
VisualStudio2010
d）运行环境：
windowsxp/window7
2.2.3用户需求
操作简单，界面友好，成本低廉，能实现基本的监控报警并实时通讯；
2.2.4其他需求
本系统采用C/S结构，系统的升级只需要在服务器端完成，、文件也只需要更新服务器端即可。
减少了维护系统的成本和周期。
可使用性良好，维护简单，移植性强。
2.3设计原则
a）先进性
严格按照国家有关规定，结合具体情况，用最佳设计方案，采用先进成熟的技术设备和材料，既满足当前的需求，又兼顾未来高速的数据传输需要，使整个系统在一段时期内保持先进性和良好的扩展性，以适应未来信息产业业务的发展和技术升级的需要。
b）规范性
视频监控工程，是一个先进复杂的综合性系统工程，从系统设计开始，包括施工、安装、调试直到最后验收的全过程,都应严格按照国家有关的标准和规范，作好系统的标准化设计和管理工作。
最后提交正规的测试验收报告及全套施工图纸和技术资料供使用方存档。
执行的主要规范内容包括中华人民共和国国家标准、中华人民共和国公共安全行业标准。
c）实用性和可扩充性
在设计本监控系统方案的同时，应充分考虑到目前需要和将来长远利益。
首先满足其基本功能需要，达到经济实用的要求，又应充分考虑今后的发展需要，具有可扩充性，充分保护现有的投资，而且具有较高的性价比。
系统的建设要严格按照国家、地方和行业的有关标准与规范。
在没有标准与规范的情况下，要参照国家、地方和行业的相关标准与规范，制订相应的标准与规范。
系统的分析、设计、实现和测试要严格按照软件工程标准和规范，并尽可能采用开放技术和国际主流产品，以确保系统符合国际上各种开放标准。
d）可靠性
视频监控系统的建设，直接影响着使用效果、外部形象及投资回报，因此系统设计必须安全、可靠，本方案已充分考虑采用成熟的技术和产品，在设备选型和系统的设计中采用最优化的方案。
并从线路敷设、设备安装、系统调试服务等方面，充分满足可靠性的要求。
e）应用的广泛性
无需安装，直接考到现有机器上直接运行，为了提供使用者的监视区域以外场所的远程了解的需要，只需有上网条件即可。
2.4系统功能构成
本套视频监控系统由视频监控、录制和报警以及图像采集发送邮件三大模块块构成。
其中视频监控录制模块不但可以用来实现摄像头的图像预览，以及视频的存储等功能，而且视频监控录制模块中还可以对预览图像放大缩小以及手动采集。
而图像采集发送邮件模块不仅可以采集到异常图像，同时可以把采集到的异常图像发送到用户预先设定好的邮箱，并给予邮箱主题与内容，防止用户看错看漏邮箱。
2.4.1监控功能
a）可以手动开启监控功能
b）录像模式自己选择性的打开关闭
c）视频监控异常启动报警出发邮件协议传输
d）按钮式管理界面，使用方便
e）在文件夹能实现对历史纪录的查找和回放
f）兼容Windows多种版本操作系统，系统拓展性更加稳定可靠
2.4.2存储功能:
a）可以支持多个IDE硬盘，每个IDE硬盘的容量无上限，充分满足用户录制容量需求
b）硬盘文件系统windows多版本兼容，可以在PC平台上操作
c）图片截取可以自动或者手动
2.4.3报警功能
a）视频监控异常自动报警
b）报警声音自己可以任意设置
2.4.4邮件发送功能
a）可以选择性的启动邮件发送
b）支持多种邮件通讯协议
c）主体内容可以自己手动设定
d）测试邮件是否可以正常发送
e）检测到异常自动截取图片作为邮件附件传输
f）检测异常立即发送，做到实时监控
3系统开发相关知识介绍
3.1VisualStudio的优点
主要优点：
应用程序可体现行业需求，而这些需求是由最了解它们的个别专家定义的，因而使工程更加完美。
a）逻辑模型和往返工程
用于逻辑数据库设计的业界标准模型（包括ER和IDEF1X图表）具有对以下数据库的完全往返工程功能：
MicrosoftSQLServer?
、DB2、Oracle以及MicrosoftAccess数据库；从而使在任何层次（概念、逻辑或实体层次）进行的更改都可自动反映在其他层次中。
b）强健而灵活的软件建模
UML支持
完全支持业界标准统一建模语言（UnifiedModelingLanguage,UML）1.2图表符号，从而为用VisualStudio.NET创建的模型提供了通用的元模型。
这样，在一张图表中所进行的更改就可反映在所有其他的图表中。
错误检查
强大的语义错误检查功能简化了创建完全兼容模型的过程。
分析报告
多种标准报告可对模型进行高效且直观地分析。
c）自由格式的图表
应用程序设计人员可将自由格式的图表加入UML图表中，从而更好地表达其体系结构和规划。
主要优点：
客户可使用业界标准方法来表达应用程序的体系结构和功能，提高开发团队的效率。
d）高效的体系结构指导
企业框架和模板
VisualStudio.NET企业框架和模板提供了关键的基础结构和内容，以在组织内部定义和提供最好的惯例和开发策略。
这允许高级开发人员和体系结构工程师定义应用程序初始工具包、策略以及体系结构指导，使经验不足的开发人员可以用来构建极其复杂的应用程序。
客户可分发这些应用程序蓝图以及构建应用程序所需的部件和说明，从而极大地提高开发人员构建复杂XMLWeb服务和应用程序的效率。
e）模板结构
模板提供了用于完成应用程序的应用程序起点和策略或指导方针。
它们包含两个部分：
初始工程结构和策略定义文件。
工程结构是在新的VisualStudio.NET工程类型中指定的，客户可任意对该类型进行自定义和扩展。
策略文件是用一种新的基于XML的语言定义的，该语言称为模板说明语言（TemplateDescriptionLanguage，TDL）。
TDL用于指定在工程的各个阶段使用哪些技术合适。
TDL还提供对属性设置的精密控制。
f）关键测试功能
测试功能
内置的功能，用于性能、负载以及功能测试，可帮助客户在开发的早期阶段就找出其XMLWeb服务和应用程序中的问题。
存根页
存根页是为VisualStudio.NET构建的任何XMLWeb服务而创建的。
可便捷地对存根页进行测试，测试内容包括性能、负载以及功能—所有这一切都包含在IDE中。
自动化
通过使用VisualStudio.NET自动化模型，客户可自动执行测试过程，以提高效率。
回归测试
回归测试可便捷地在定期的版本上执行，这样可帮助确保已修正的错误不会再重新引入。
分析瓶颈
VisualStudioAnalyzer（VSA）使客户能够以图形化方式分析基于分布式组件的应用程序，以便查找瓶颈。
g）集成的源代码控制
版本控制
MicrosoftVisualSourceSafe?
（VSS）是领先于业界的版本控制系统，允许开发团队安全共享应用程序源代码、设计文档以及其他工程资源。
跟踪更改
未签入窗口功能用于跟踪开发人员对已签出文件的更改，使这些更改在签入以供他人使用之前就可被找到。
并行开发
丰富的分支功能支持并行开发，允许多个团队同时开发一个应用程序的多个版本，从而提高了整体的效率。
3.2c#语言的特点
C#是微软公司在2000年7月发布的一种全新且简单、安全、面向对象的程序设计语言，是专门为.NET的应用而开发的语言。
它吸收了C++、VisualBasic、Delphi、Java等语言的优点，体现了当今最新的程序设计技术的功能和精华。
C#继承了C语言的语法风格，同时又继承了C++的面向对象特性。
不同的是，C#的对象模型已经面向Internet进行了重新设计，使用的是.NET框架的类库;C#不再提供对指针类型的支持，使得程序不能随便访问内存地址空间，从而更加健壮;C#不再支持多重继承，避免了以往类层次结构中由于多重继承带来的可怕后果。
.NET框架为C#提供了一个强大的、易用的、逻辑结构一致的程序设计环境。
同时，公共语言运行时（CommonLanguageRuntime）为C#程序语言提供了一个托管的运行时环境，使程序比以往更加稳定、安全。
其特点有：
·语言简洁。
·保留了C++的强大功能。
·快速应用开发功能。
·语言的自由性。
·强大的Web服务器控件。
·支持跨平台。
·与XML相融合。
3.3C/S结构工作模式及其优点
3.3.1C/S结构简介
C/S结构，即大家熟知的客户机和服务器结构。
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Client端和Server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Client/Server形式的两层结构，由于现在的软件应用系统正在向分布式的Web应用发展，Web和Client/Server应用都可以进行同样的业务处理，应用不同的模块共享逻辑组件；因此，内部的和外部的用户都可以访问新的和现有的应用系统，通过现有应用系统中的逻辑可以扩展出新的应用系统。
这也就是目前应用系统的发展方向。
（Client/Server或客户/服务器模式）：
Client和Server常常分别处在相距很远的两台计算机上，Client程序的任务是将用户的要求提交给Server程序，再将Server程序返回的结果以特定的形式显示给用户；Server程序的任务是接收客户程序提出的服务请求，进行相应的处理，再将结果返回给客户程序。
3.3.2C/S结构工作模式
C/S结构的基本原则是将计算机应用任务分解成多个子任务，由多台计算机分工完成，即采用“功能分布”原则。
客户端完成数据处理，数据表示以及用户接口功能；服务器端完成DBMS（数据库管理系统）的核心功能。
这种客户请求服务、服务器提供服务的处理方式是一种新型的计算机应用模式。
3.3.3C/S结构的优势
C/S结构的优点是能充分发挥客户端PC的处理能力，很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器。
对应的优点就是客户端响应速度快。
具体表现在以下两点：
a）应用服务器运行数据负荷较轻。
最简单的C/S体系结构的数据库应用由两部分组成，即客户应用程序和数据库服务器程序。
二者可分别称为前台程序与后台程序。
运行数据库服务器程序的机器，也称为应用服务器。
一旦服务器程序被启动，就随时等待响应客户程序发来的请求；客户应用程序运行在用户自己的电脑上，对应于数据库服务器，可称为客户电脑，当需要对数据库中的数据进行任何操作时，客户程序就自动地寻找服务器程序，并向其发出请求，服务器程序根据预定的规则作出应答，送回结果，应用服务器运行数据负荷较轻。
b）数据的储存管理功能较为透明。
在数据库应用中，数据的储存管理功能，是由服务器程序和客户应用程序分别独立进行的，并且通常把那些不同的（不管是已知还是未知的）前台应用所不能违反的规则，在服务器程序中集中实现，例如访问者的权限，编号可以重复、必须有客户才能建立定单这样的规则。
所有这些，对于工作在前台程序上的最终用户，是“透明”的，他们无须过问（通常也无法干涉）背后的过程，就可以完成自己的一切工作。
在客户服务器架构的应用中，前台程序不是非常“瘦小”，麻烦的事情都交给了服务器和网络。
在C/S体系下，数据库不能真正成为公共、专业化的仓库，它受到独立的专门管理。
3.4VFW简介
VFW是微软公司1992年推出的关于数字视频的一个软件包，它能使应用程序通过数字化设备从传统的模拟视频源得到数字化的视频剪辑。
VFW的一个关键思想是播放时不需要专用硬件，为了解决数字视频数据量大的问题，需要对数据进行压缩。
它引进了一种叫AVI的文件标准，该标准未规定如何对视频进行捕获、压缩及播放，仅规定视频和音频该如何存储在硬盘上，以及在AVI文件中交替存储视频帧和与之相匹配的音频数据。
VFW使程序员能通过发送消息或设置属性来捕获、播放和编辑视频剪辑。
在Windows9x系统中,当用户在安装VFW时，安装程序会自动地安装配置视频所需要的组件，如设备驱动程序、视频压缩程
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