网络视频监控系统虚拟数据网关设计

摘要

随着平安城市建设的推进，网络视频监控系统已成为维护社会治安的重要手段。然而早期系统的覆盖范围和业务功能已无法满足当前跨行业、跨地域的安防需求，多系统融合已成必然趋势。但因历史原因，各厂商遵循的协议和标准并不统一，这严重阻碍了行业的发展。因此，解决系统兼容问题，实现不同厂商设备互联互通，对于提升网络视频监控系统的深度和广度具有重大意义。
　　针对上述问题，本文研发了用于实现多系统对接的虚拟数据网关软件。该软件根据业务需求抽象出一组设备调用接口，并接入由第三方SDK或通用标准协议封装而成的动态链接库，以此实现对不同格式的通信协议和音视频码流的转换。与此同时，为处理大量交互消息，本文研发了基于可伸缩式线程池的消息异步处理机制。该机制根据关联设备数动态地创建或销毁线程，通过共享消息队列和信号量实现线程间通讯，提高了资源利用率和消息处理效率。此外，针对网关与设备手动关联方式在大规模实时转码时容易造成个别网关过载的问题，本文设计了一种基于负载均衡策略的自适应关联方案。该方案通过设备休眠机制降低自身负载，并采用设备迁移算法间接实现负载转移，有效缓解了负载不均衡现象。
　　本文研发的虚拟数据网关目前已成功对接多家厂商设备并兼容多种通用标准协议，较好地实现了不同网络视频监控系统的互联，达到了设计目标。本文设计的网关与设备自适应关联方案与手动关联相比，大幅缩短了实况开始的平均响应时间，有效改善了系统的整体响应性能。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 视频监控系统的发展与现状

1．2．2 视频监控系统互联标准的发展与现状

1．3 课题研究内容

1．4 论文的章节结构

2 相关技术介绍

2．1 动态链接技术

2．1．1 动态链接简介

2．1．2 动态链接库文件格式

2．1．3 动态链接实现

2．2 负载均衡技术

2．2．1 第四层负载均衡

2．2．2 第七层负载均衡

2．3 本章小结

3 系统总体设计

3．1 网络视频监控系统总体架构

3．2 虚拟数据网关需求分析

3．2．1 资源管理需求

3．2．2 业务处理需求

3．2．3 网关性能需求

3．3 虚拟数据网关总体架构设计

3．4 本章小结

4 虚拟数据网关详细设计

4．1 进程结构

4．2 数据结构

4．2．1 系统层

4．2．2 设备层

4．3 资源管理

4．3．1 第三方SDK接入

4．3．2 基于可伸缩式线程池的消息异步处理机制设计

4．3．3 异步事件处理

4．3．4 定时任务处理

4．3．5 计划任务处理

4．3．6 第三方设备管理

4．4 业务处理

4．4．1 实况转发

4．4．2 录像存储

4．4．3 录像检索

4．4．4 录像回放与下载

4．4．5 云台控制与预置点配置

4．4．6 语音对讲

4．4．7 告警处理

4．5 本章小结

5 自适应关联方案设计

5．1 设备休眠机制

5．2 设备迁移机制

5．2．1 负载评估

5．2．2 过载判断

5．2．3 目的网关选择

5．2．4 设备选择与迁移

5．3 本章小结

6 测试及结果

6．1 测试概要

6．1．1 测试环境

6．1．2 测试内容

6．2 测试方案及结果

6．2．1 功能测试

6．2．2 性能测试

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 全文结论

7．2 展望

参考文献

作者简历