基于嵌入式Web的无线视频监控系统的研究与实现
作者：翟玉石
来源：《吉林省教育学院学报·上旬刊》 2014年第11期
    翟玉石
    （长春轨道客车股份有限公司信息化部，吉林长春130062）
    摘要：无线视频监控作为一种新兴的监控技术受到许多研究者的关注。针对目前对监控设备一体化、小型化等相关需求，本文介绍了一种基于嵌入式Web技术的无线视频监控系统，以动态的数据交互技术和Web网络传输技术为基础，着重介绍了系统中嵌入式Web服务器的设计与系统主要结构。该无线视频监控系统具有稳定、可靠、经济实用等特点，可用于校园、公共场所的防火防盗以及企业远程管理等，特别适合个人与店铺等使用。
    关键词：嵌入式Web；视频监控；无线网络；CGI
    中图分类号：TN8文献标识码：A文章编号：1671—1580（2014）11—0151—02
    当今社会，计算机和网络已渗透到人们日常生活的方方面面。计算机的数量与日俱增，各单位与企业的各个工作环节都离不开计算机与网络。对于一些重要的环境和场地，需要进行实时的监控与管理，在面对突发状况时，监控视频可以发挥重要的作用。
    有线模式的监控系统因其耗费巨大已经逐渐被淘汰，而无线网络监控开始受到人们的关注。基于嵌入式Web技术的无线视频监控系统将嵌入式系统与计算机网络相结合，具有可靠性高、成本低以及界面友好的特点。
    一、系统概述与设计
    该无线视频监控系统基于实时操作系统，内置嵌入式Web服务器，首先，通过高效压缩芯片对摄像头传送过来的视频图像信号进行压缩；然后，通过系统内部的总线将压缩信号传输到无线监控系统内置的Web服务器中，再由Web服务器将摄像头中的视频影像展示在浏览器中，用户可以直接通过浏览器观看视频影像。
    基于嵌入式Web技术的无线视频监控系统主要包括以下四大模块：
    （一）视频采集模块负责图像采集，使用VFW（Video For Windows）技术实现。VFW提供了一组库函数，专门用于实现视频捕捉、压缩以及播放。采集模块将视频采集的每一帧转换成位图图像存储起来。
    （二）视频传输模块负责无线传输部分的功能。本系统中无线传输采用套接字实现，基于UDP（User Datagram Protocol）进行无连接传输，并且将结束符写入读取的位图中，当监控端收到结束符后关闭文件。
    （三）视频显示模块负责人工监控端的显示，使用MFC中的图像控件实现。监控端将收到的图像以位图格式保存在内存中，视频显示模块将这些位图显示在图像控件中。
    （四）视频存储模块负责视频的硬盘存储功能，作为历史数据在事发后进行录像查询。监控端将收到的位图保存在磁盘中，存储时将位图取出后写入AVI文件。
    基于嵌入式Web技术的无线视频监控系统由嵌入式Web服务器、摄像机、传输网络和人工监控端组成。该系统的主要功能有：1.为人工监控端提供B/S（浏览器/服务器）页面以进行监控访问；2.响应监控请求，提供监控视频；3.接收控制信息并对视频图像进行控制与处理。监控端的功能是显示现场监控视频，根据业务需求向服务器端发送视频请求和控制信号。
    二、嵌入式 Web服务器的关键技术
    基于嵌入式Web技术的无线视频监控系统，其主要技术包括：对嵌入式操作系统的使用、嵌入式Web服务器的支持、CGI程序以及嵌入式数据库mSQL。嵌入式Web服务器的系统软件结构除了上述提到的关键技术外，还包括摄像机控制模块、存储管理模块以及视频调度模块等。
web技术的三个关键技术
    （一）嵌入式OS
    嵌入式操作系统（Embedded Operating System，EOS）是指支持嵌入式应用软件的操作系统。嵌入式Linux操作系统具有的突出特点包括：系统内核小，软硬件结合紧密，因而专用性强；系统精简，没有系统软件与应用软件的明显区分，是高实时性的系统软件；使用了多任务处理。本文所设计的监控系统是在进行功能分析后，根据系统需求对Linux操作系统进行一定的裁剪与实时化的基础上实现的嵌入式Linux操作系统。
    （二）Web服务器与CGI接口
    所谓嵌入式网络，是指设备通过嵌入式模块接入Internet网络，以Internet为介质进行信息交互的技术。
    Web服务器的信息交互主要是通过协议与软件进行交互。其中，这个协议是指HTTP协议，而与之进行信息交互的软件则是监控端浏览器。通过这种交互方式，可以为其他应用程序模块提供接口，同时，还可以提供视频数据浏览界面和摄像机控制界面。当然，Web服务器还需要对监控端的访问权限进行控制，从而过滤监控端发送的请求和控制信息。而监控端的请求可能有多个，因此，还需要处理多个监控端请求的同步和优先级问题。
    本系统选择的Web服务器是适合于嵌入式系统的Boa Web服务器。Boa Web服务器是一个单任务的HTTP服务器，但其源代码开放，性能比较高，能够实现动态Web技术的公用网关接口(CGI)技术。除此之外，Boa Web服务器本身所占的空间很小，因此，十分适合作为嵌入式系统。
    在对Web服务器进行合理的选择后，本系统采用了公用网关接口来实现动态Web技术。公用网关接口对Web服务器做了一个接口协议标准，使其可以调用其他可执行的程序。公用网关接口程序接收来自浏览器发送给Web服务器端的请求信息，并对该信息进行处理，再将处理的结果，即响应信息送回到Web服务器和浏览器。原则上，公用网关接口是允许用任何程序设计语言来编写的，但是，综合考虑发现，利用C语言编写的公用网关接口程序的执行速度比利用其他语言编写的程序执行速度更快，安全性能也更好。
    （三）嵌入式数据库mSQL
    本系统采用嵌入式数据库Mini SQL（mSQL）实现数据操作，嵌入式系统虽然在大多数情况下可以通过文件方式实现部分数据库功能，但是，为了处理一些较复杂的数据操作，如检索，就需要嵌入式数据库的支持。mSQL是众多嵌入式数据库中比较优秀的一款，由David J.Hughes开发。mSQL 是一种小型的关系数据库管理系统，其结构紧凑，占用内存少，但功能非常强大。它支持常用的嵌入式系统（如Linux、Windows CE等），像大型数据库一样拥有索引、支持SQL查询语句，并且拥有完善的数据管理
功能；同时，mSQL提供简明的API，使得用户用不同语言编写的CGI程序可以与mSQL数据库进行通信。
    本系统使用mSQL 3.0版，由于其加入了许多新特性，提供了两种版本的服务器端程序，因此，适用于不同的应用需求。
    三、系统显示
    本次设计使用的是B/S（浏览器/服务器）方案，控制端的视频图像通过浏览器显示，不需要额外进行第三方软件的安装与调试，因此，是与平台无关的，并且界面友好，便于操作。
    四、总结
    本文介绍了一种基于嵌入式Web的无线网络监控系统，该系统将计算机Web与嵌入式系统相结合，使用了较新的嵌入式技术，如CGI与mSQL数据库，对视频图像使用专用接口进行处理，并且应用嵌入式Web服务器实现了无线网络传输，以B/S（浏览器/服务器）的方式实现了跨平台的兼容性。同时，系统设计合理简单，适用于小型企业与家庭的监控。
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