音视频远程控制设计书.docx

1、音视频远程控制设计书摘要音视频远程监控可以远距离监测站进行通信，internet和无线网桥是目前比较广泛的一种远程通信网络，是实现远程监测的一种方便，实用的通讯通道。本设计原理，针对车辆故障源的监测，设计了远程监控系统的一般结构和通过internet和无线网桥实现远程数据传送的硬件和软件部分。制定了系统模型的设计方法，系统由主控中心、服务器和现场信息采集模块组成，采用流行的客户机/服务器体系结构减轻了系统开发的难度，更方便了用户的使用。现场信息采集模块主要是到现场有规律的、实时对现场的环境进行监控，也就是利用现有装置对被测车辆进行准确的音视频信息采集：然后随即将采集到的信息（音视频信息）储存起

2、来，收到现场服务器和主控中心的请求信号之后，这些信息将及时的被发送出去。现场服务器主要接收采集到的音视频信息，加以储存和分析，通过internet与主控中心交流，它是信息的中间基站。主控中心就是远方控制终端，也就是我们检测中心所处的地方，那里可以通过监控系统进行专家诊断，视频会议和对监控装置进行随心所欲的控制，以达到最佳的检测效果。本设计是来自东风公司所研发的项目，此项目是用来实现远程控制和检测，一般针对货车内部故障，由于诊断专家可能无法亲临现场，因此此设计专门针对此类车辆故障问题。关键词：车辆故障，专家诊断，主控中心，远程控制基于Internet网络的远程视频监控传输研究随着Internet

3、网络的迅速发展，基于Internet网络的各种应用层出不穷，远程视频监控是其中很有发展前景的应用之一。一方面视频压缩技术有了很大的发展，另一方面光纤到楼，光纤到户以及ADSL等多种网络接入方式，使企业、家庭等不同用户都能方便地享受宽带Internet网络，用于家庭安全、工业控制等的基于Internet网络的远程视频监控系统已开始成为研究的热点。目前基于Internet网络的远程视频监控系统一般采用比较简单的呼叫控制流程，如采用自定义的呼叫建立命令，而且对于视频监控系统的安全性也考虑不够充分，有的系统增加了用户认证，在远程监控端设置服务器，存放注册用户的用户名、密码以及其他信息，只有合法用户才可

4、以呼叫本地监控端。但这种安全方案中只是保证了主叫端用户登录时的安全性，而且用户管理报务器集中存放了用户名和密码，很容易成为黑客攻击对象，一但用户安全信息被窃取，整个系统的安全性就被破坏了。如果在后续的呼叫控制过程中增加被叫端参与安全认证，就可以大大加强远程视频监控业务的安全性。2 基于Internet网络的远程视频监控系统基于Internet网络的远程视频监控系统如图1所示，包括远程监控端和本地监控端。本地监控是位于监控现场的独立的嵌入式设备，负责本地音频信息的采集、编码、加密和传送，并负责对以下第3节中提出的远程监控密码的安全认证。远程监控端是具有远程监控功能的计算机或IP可视终端，负责对以

5、下第3节中提出的远程监控密码进行加密和传送，并负责在远程监控密码被安全认证通过之后，对被监控端音视频媒体数据进行解密、解码和播放。远程监控端与本地监控端之间通过Internet网络连接。3 采用H.323协议实现安全的远程视频监控的方法和原理ITU-T H.323协议体系为现有的分组网络提供多媒体通信的标准，它规定基于分组网进行两点多点实时媒体通信的系统逻辑组件、消息定义和通信过程。H.323已广泛地应用于可视电话、视频会议等IP宽带业务中。这里所描述的实现基于Internet网络的安全的远程视频监控的方法是在H.323多媒体通信协议流程的基础上，增加了远程监控密码的加密、传送、解密和验证的过

6、程，以及在远程监控密码通过验证后，本地监控端的音视频媒体数据的加密、传送和解密的过程。采用H.323协议实现安全的远程视频监控的方法主要包括以下3个部分：(1)利用H.323消息流程传送和验证远程监控密码的过程；(2)远程监控密码的加密和解密过程；(3)音视频媒体数据的加密和解密过程。3.1 利用H.323消息流程传送和验证远程监控密码的过程利用H.323消息流程传送和验证远程监控密码的过程，可以有2种方式，一种方式是在呼叫控制流程中传送和验证远程监控密码，另一种方式是在呼叫控制和媒体控制过程后传送和验证远程监控密码。3.1.1方式一如图2所示，在呼叫控制流程中传送和验证远程监控密码的方式，具

7、体过程如下：(1)远程监控端呼叫本地监控端，将远程监控密码暗文作为H.225消息中的扩展项传送至本地监控端；(2)本地监控端接收到H.225消息，从扩展项取出远程监控密码暗文，解密后与本地监控端存储的监控密码进行比较，如果比较结果一致，密码验证通过，则进入H.245媒体控制交互流程，如果H.245交互成功，则本地监控端开始向远程监控端传送被监控现场的音视频媒体数据；如果比较结果不一致，密码验证失败，结束通信。3.1.2方式二如图3所示，在呼叫控制和媒体控制过程后传送和验证远程监控密码的方式，具体过程如下：(1)远程监控端呼叫本地监控端，呼叫成功并且H.245媒体控制交互成功，则本地监控端要求远

8、程监控端输入远程监控密码；(2)远程监控端采用DTMF(Double Tone MultiFrequency，双音多频)方式以每次单个字符传送远程监控密码暗文；其中，DTMF可以采用以下4种承载方式之一对暗文的远程监控密码进行打包传送：通过Q.931信息传输；通过H.245的SIGNAL字段传输；通过H.245的SIRING字段传输；通过RTP音频逻辑通道传输，载荷类型为101，遵循标准RFC2833。(3)本地监控端接收远程监控密码单字符暗文并解密、保存，当收到远程监控密码结束符或设置的接收远程监控密码定时器超时，则将收到的远程监控密码与本地监控端存储的监控密码进行比较，如果比较结果一致，密

9、码验证通过，则本地监控端开始向远程监控端传送被监控现场的音视频媒体数据；如果比较结果不一致，密码失败、结束通信。以上2种方式中，方式一的优点是远程监控端与本地监控端通信流程比较简洁，而且由于监控密码的验证在呼叫控制阶段，因此如果密码验证失败，则不需要再进行H.245媒体控制等流程，系统对于监控密码错误的响应时间很快。方式二的优点是除加密、解密部分以外，远程监控端可以是支持DTMF的普通H.323终端，H.225呼叫控制和H.245媒体控制都是标准流程，不需要定制。3.2 远程监控密码的加密和解密的过程远程监控密码以暗文方式传送，它由远程监控端发送，本地监控端接收和验证。首先，被监控端需要配置和

10、保存远程监控密码。可以使用统一的远程监控密码，也可以采用不同的呼叫别名对应不同的远程监控密码。监控密码一般会有一定的位数限制，数据量很小，因此远程监控密码的加密可采用公钥加密算法，如RSA算法。具体过程如下：(1)远程监控端获得本地监控端的公钥；(2)远程监控端采用公钥加密算法，使用(1)中公钥加密远程监控密码，并发送给本地监控端；(3)本地监控端接收到监控密码暗文后，使用与(1)中公钥对应的私钥将暗文的监控密码转换为明文监控密码。3.3 音视频媒体数据的加密和解密过程被监控现场的音视频媒体数据是由本地监控端发送，远程监控端接收。音视频媒体数据以加密的方式进行传送。音视频媒体数据量大，它的加密

11、和解密可以使用对称密钥加密算法与公钥加密算法相结合的方法，即大量的音视频数据的加密、解密使用对称密钥加密算法，如DES算法，而利用公钥加密算法安全地交换执行对称加密时使用的机密密钥。具体过程如下：(1)本地监控端创建一个随机机密密钥，本地监控端使用该机密密钥，采用对称密钥算法加音视频媒体数据；(2)本地监控端获得远程监控端的公钥，并使用该公钥，采用加密算法加密(1)中的机密密钥；(3)本地监控端将暗文机密密钥和音视频媒体数据一起发给远程监控端；(4)远程监控端使用与(2)中公钥对应的私钥将暗文机密密钥转换为明文，再利用该机密密钥将暗文音视频媒体数据转换为明文数据。4 结 语这里针对目前基于In

12、ternet网络的视频监控系统的一些问题，提出一种采用H.323通信协议实现安全的远程视频监控的方法，该方法在H.323协议的基础上，增加了系统在呼叫控制过程中本地监控端参与的安全认证，加强了远程视频监控业务的安全性，克服了仅在主叫端增加用户管理服务器，安全性易于受到破坏，维护成本高等缺点。另外，由于采用标准的H.323多媒体协议，使相应的视频监控系统不仅具有完善的呼叫控制和媒体控制过程，而且具有较好的互通性和可扩展性，并可根据用户的需求增加其安全策略和附加功能等。、2 音视频远程监控系统总体设计2.1 系统功能描述针对这次设计，让我们来观摩这次设计的目的，设计所发挥的作用，与设计的意义。本次

13、设计的目的，主要来锻炼设计者的设计观念和自身的设计能力。当出现一个设计项目，我们是否能用自己的设计来处理问题，这才是最重要的关键。于当车辆出现故障，现场人员不能及时处理眼前的问题时，我们必须及时找到专家来处理，而这个音视频远程监控系统能及时地解决这类问题。既实用又简便，还能为己方省下消费。而设计的意义，重要在于这个社会，在这个社会，如果出现问题都能用类似的设计来处理问题，将会引领社会的进步和人类的思想。2.2设计原则根据图像监控系统设计要求和以实际应用为出发点，并考虑系统投资的长期效益，对系统进行优化设计，实现最佳的性能。本方案设计遵循以下的设计原则：（1）实用性 根据故障的具体位置和分布，全

14、盘考虑整个网络传送和控制视频音频信号和报警信号，能完全满足检测监控系统的要求。（2）先进性整个系统在建成后的五年内保持先进，系统所采用的设备与技术能适应以后发展，并能够方便地升级。（3）开放性整个网络是一个开放系统，能兼容不同厂商的产品，并能支持二次开发。（4）灵活性系统组网方式灵活，系统功能配置灵活，能够充分利用现有的路网资源，系统将各类型资源的利用都融入组网方案之中，能满足不同监控单元的业务需求，软件功能全面，配置方便。（5）可靠性组网设备按工业级标准选配，运行稳定可靠。监控系统的采用不能影响被监控设备的正常工作，系统应具有自诊断及自恢复的功能。系统的电气隔离性能优越，具有良好的接地、抗雷

15、击及过电压保护性能。2.3 系统的模型设计此次系统模型设计与网络监控器的模型类似，不同之处在于，远程监测系统设计检测车辆故障的时候，车辆距离当地服务器或维修站可以在1KM以上，故障车辆所在地是一个随机的，变化的地点，而当地服务器肯定是固定的，这样一来，音视频信息的传输肯定排除了用有线装置的可能性。在这里，我们用无线网桥来连接监测装置和当地服务器，并传递现场视频状况和音频信息。下面我们用图片模型的形式来简单描绘具体系统的模型设计：2.4系统总线型系统将以音视频信息采集装置为辅，以控制电路为中心，通过无线网络将采集到的信息传输到需要的地点。此系统类似于通常的监视器的模式，不同之处在于，系统是用无线

16、网桥的形式来传达故障地点的音视频信息，并且能远距离无线通讯，诊断和控制。下面让我们看到的是系统的总线模型：一对网桥经过桥接，将音视频信息采集现场局域网和距离现场1000米的维修站服务器局域网联通，现场服务器通过internet（互联网）与远程终端进行通讯，这样，整个音视频信息采集和传输系统的组网就完成了，音视频信息采集现场与维修站服务器之间是网线网络（由于维修站服务器的位置相对固定，而音视频信息采集的现场没有先进的而且可用的通讯设备（不如说电脑，等等），只能靠所选硬件设备进行数据的传输，而且采集现场的相对位置是不固定的，这个是由需要被检测和诊断的车辆决定的，所以音视频信息采集现场与维修站服务器

17、之间必须用网线网络，这也是使用“无线网桥”这个产品的原因了），维修站服务器与远程终端的通讯设备很方便，其地理环境显然可以使用最先进的通讯技术了，所以他们之间就用internet进行通讯连接。2.5系统硬件的选择1，无线网桥：无线网桥是为使用无线（微波）进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。无线网桥从作用上来理解无线网桥，它可以用于连接两个或多个独立的网络段，这些独立的网络段通常位于不同的建筑内，相距几百米到几十公里。所以说它可以广泛应用在不同建筑物间的互联。同时，根据协议不同，无线网桥又可以分为2.4GHz频段的802.11b或802.11G以及采用5.8GHz频段的802.11a无线网桥

18、。无线网桥有三种工作方式，点对点，点对多点，中继连接。特别适用于城市中的远距离通讯它有2种接入方式，IP接口接入，IP+E1双接口接入。在无高大障碍（山峰或建筑）的条件下，一对速组网和野外作业的临时组网。其作用距离取决于环境和天线，现7km的点对点微波互连。一对27dbi的定向天线可以实现10km的点对点微波互连。12dbi的定向天线可以实现2km的点对点微波互连；一对只实现到链路层功能的无线网桥是透明网桥，而具有路由等网络层功能、在网络24dbi的定向天线可以实层实现异种网络互联的设备叫无线路由器，也可作为第三层网桥使用。无线网桥通常是用于室外，主要用于连接两个网络，使用无线网桥不可能只使用

19、一个，必需两个以上，而AP可以单独使用。无线网桥功率大，传输距离远（最大可达约50km），抗干扰能力强等，不自带天线，一般配备抛物面天线实现长距离的点对点连接。现在市面上已经出现了802.11n的无线网桥，传输速率可达到300Mbps以上。不过由于各种因素的影响，实际速率远远低于商家标榜的数值。但相对于11g的速率的确提高了很多，这也使得我们要求高带宽，高传输速率成为可能。随着技术的不断发展，相信有更多的新产品会随着新技术的出现而衍生出来。DZ-24005G-I (ASU同软体)集成16dbi天线室外工业级无线网桥产品型号： DZ-24005G-I 产品品牌：东洲产品描述：DONGZHOU系列

20、无线设备DZ-24005G室外型电信级无线AP/网桥工作在2.32.4GHz频段，符合IEEE802.11g标准，采用OFDM（正交频分复用）技术，具有速率高、距离远等特点，可采用点对点或点对多点的组网方式将分布于不同地点和不同建筑物之间的局域网连接起来。室外一体化设计更进一步简化了客户安装程序和降低花费及成本。产品采用防风、防雨、防晒、防尘、防震以及散热设计，基于以太网线供电技术，易于在室外安装使用；由于无需铺设专用馈缆，可减少传输损耗、缩短施工周期，降低施工成本。本产品分为带内置16dBi天线（DZ-24005G-I）和不带内置天线（DZ-24005G-E）两种类型，以适应传输距离的不同要

21、求。产品特点频点优势：支持2.3G频点，避免2.4G同频干扰；性能优异：符合IEEE802.11g标准，采用OFDM技术，实际数据速率高达20Mbps以上；组网灵活：支持点对点、点对多点模式，还具有AP、Client、Repeater、Bridge等多种应用模式；高输出功率：高达100mW的输出功率，特别适合远距离组网，外接天线时通信距离达30Km；网络管理：基于Web远程管理或SNMP集中管理；接收电平显示：根据信号质量变化，直观、方便工程施工、测试；IP工具软件：当您忘记无线设备IP地址时，可以用（IP Config）工具软件搜索设备的IP地址；多重安全措施：支持64/128bit WEP

22、加密、802.1x、WPA、MAC地址过滤等多种安全方式；高速远距离通信，内置30度16dBi天线，该网桥同时提供外接N型头，可连接外置天线；友好的WEB方式管理，同时支持Telnet，监控管理更方便；支持配置文件导入/导出和软件升级；防风、防雨、防晒、防尘、防震以及散热设计。DZ-24005G系统性能参数技术规格DZ-24005G-IDZ-24005G-E射频频段和信道2.3G： 23122372G MHz；2.4G：2.4002.4835MHzRF功率输出20dBm灵敏度-86dBm 11Mbps，PER 8%；-64dBm 54Mbps，PER 10% 调制方式DSSS or OFDM

23、数据和工作参数自动速率选择11g模式：54/48/36/24/18/12/9/6Mbps； Super g：up to 108 Mbps标准IEEE802.11g，IEEE802.11bIEEE 802.3u，IEEE 802.3af支持的协议CSMA/CA，TCP/IP，IPX/SPX，NetBEUI，DHCP，NDIS3，NDIS4，NDIS5 管理基于Web管理支持SNMP MIB支持Telnet支持安全性MAC 地址控制支持WEP 加密64/128/152bits其他支持WPA、802.1x硬件LAN/WAN1个10/100 BaseT RJ45 电源48V直流输入， 1.5A，五类线

24、远程供电（PoE）环境和物理性能工作温度-3065储存温度-5080湿度（非浓缩）95（非凝结）天线内置18dBi平板定向天线，20o/20o水平/垂直双极化（H/V）N型座，50（外接天线）重量天线一体化型：约2.2kg外接天线型：约2.0kg尺寸mm320*205*80安裝固定O形夹码抱杆，抱杆直径：4045mm软件界面 工作模式无线设置信号显示IP ConfigIxChariot Console测试AP_Client模式PTP：平均带宽26Mbps以上WDS模式PTP：平均带宽24Mbps以上2，云台的选择：云台的选择考察云台的参数有:载重、防护等级、转速、转动角度、齿轮间隙(回差)、扭

25、矩、载重方式等. 一、载重云台的载重量应该完全可以承载摄像机、镜头、防护罩极其配件总成的总重量,考虑到云台的载重指标均为平衡负载,在云台载重选取时应该有适当余量,一般选取负载的1.31.5倍作为云台的载重指标. 6kg以下 适合于室内/外安装一体化摄像机或定焦镜头摄像机 6kg至12kg 适合于室内/外安装一体化摄像机或小型变焦镜头 12至25kg 适合于安装较大变焦镜头、摄像机、防护罩总成 25kg以上 适合于安装特大型变焦镜头、摄像机、防护罩总成 二、防护等级防护等级对于应用于室外环境来说十分重要,符合IP65即可以应用于室外环境,但是对于较为恶劣的气候条件并从延长设备寿命、提高云台的可靠

26、性等方面考虑,IP66或更高的防护等级将是首选. 三、转速云台一般分为交流定速云台和直流变速云台,交流定速云台转速低而且恒定,直流变速云台可变速而且转速高. 交流云台 水平69/秒,垂直36/秒 适合于不需要快速追踪的场合 直流云台 水平2050/秒,垂直1030/秒 适合快速追踪或其它需要高转速的场合 四、转动角度云台转动角度分为水平转角和垂直转角,垂直转角与负载安装方式相关,一般顶装云台的垂直转角为-90+40,侧装云台的垂直转角为100左右,水平转角一般都可以达到345365实际设计中需要根据建设需要,尽量保证无监视死角,因此垂直角度需要保证-90+20,水平旋转角度需要保证360. 五

27、、齿轮间隙齿轮间隙(Gear Backlash)也称回差,是考察云台转动精度的重要指标.齿轮间隙越小说明云台的精确度越高,尤其是对于高速转动的云台或带预置位功能的云台来说十分重要. 五、扭矩对于一定载重的云台来说,扭矩越大说明云台抗拒非电机启动的力量越大,这对于比较恶劣的气候条件来说非常重要. 六、承载方式与安装方式按照负载安装方式,云台有顶装方式和侧装方式,实际选择时需要参考载重和建设单位的认知程度选择. 云台的安装方式一般有正装和吊装两种,设计时需要考虑同样云台吊装时载重指标的大幅度下降,如无特殊需要不建议采用吊装方式. 七、辅助功能云台的辅助功能包括自动水平扫描、预置位、加热器等选项,设

28、计时需要根据使用环境、用户使用的功能需求决定. 八、球型、半球型云台上述云台更适合于室外全天候条件下的安装,对于球型/半球型云台的选择来说,更适合于对于美观、隐蔽而不需要智能快球的场合,球型/半球型云台的内部空间有限,不适合安装大倍数、长焦距的镜头.球型/半球型云台由于下球罩起到防护罩的作用,清洗困难,因此不建议在恶劣气候条件下使用 云台是安装、固定摄像机的支撑设备，它分为固定和电动云台两种。 固定云台适用于监视范围不大的情况，在固定云台上安装好摄像机后可调整摄像机的水平和俯仰的角度，达到最好的工作姿态后只要锁定调整机构就可以了。 电动云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围

29、。电动云台高速姿态是由两台执行电动机来实现，电动机接受来自控制器的信号精确地运行定位。在控制信号的作用下，云台上的摄像机既可自动扫描监视区域，也可在监控中心值班人员的操纵下跟踪监视对象。 云台根据其回转的特点可分为只能左右旋转的水平旋转云台和既能左右旋转又能上下旋转的全方位云台。一般来说，水平旋转角度为0350，垂直旋转角度为+90。恒速云台的水平旋转速度一般在310/s，垂直速度为4/s左右。变速云台的水平旋转速度一般在032/s，垂直旋转速度在016/s左右。在一些高速摄像系统中，云台的水平旋转速度高达480/s以上，垂直旋转速度在120/s以上。室外智能中速云台摄像机 ZT4020室外智

30、能中速云台摄像机（图）ZT4020产品性能特点：全天候环境设计，压铸铝及钢制结构，耐高温、耐老化、防腐蚀、防水、抗强风，运行平稳可靠。永久型重载步进电机，运行平稳，超长的使用寿命，并具有云台停机保护自锁功能。自动识别PELCO P/D协议，内置多种摄像机协议。反应灵敏、迅速、操控性能优良。内容完整、详尽的屏幕菜单，比例变倍功能，看守位功能，上电动作可任意设置，隐私区域遮盖功能，可设置多个隐私遮盖区域。8条花样扫描路径，扫描速度、停留时间可任意调整。4路报警输入，可实现报警联动。内置视频、通讯线路浪涌雷击浪涌保护装置，选配多种摄像机。双侧可加载光源。产品安装配件(图)ZT4020 室外智能中速云台摄像机技术参数项目参数输入电压AC220V/AC24V功率30W旋转角度水平360连续旋转，垂直：-30 90旋转速度水平：0.1 30/s，垂直：0.1 20/s预置位128个自动扫描有自动巡航8条巡视轨迹通讯方式RS485通讯协议自动识别PELCO P/D协议，波特率可选（2400、4800、9600）防护等级IP66工作环境-3565 90% RH材料压