基于动态协议的网络视频监控系统的设计与实现本科生毕业设计(编辑修改稿)

基于动态协议的网络视频监控系统的设计与实现本科生毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

现； b. 本项目的任务提出者：刘欣、开发者：杨刚、用户：适用于广大群众； c. 本系统是“基于动态协议的网络视频监控系统”，是本人在广州网视通信息科技有限公司实习期间在学习与工作的基础上提升认知、经导师点拨提出设计的项目。 本项目设计旨在节约网 络视频监控系统中静态 IP 的使用，使监控前端摄像头与监控业务平台通过指定的动态协议进行对话。 定义 CGI:公共网关接口 CGI(Common GatewayInterface) 是 WWW 技术中最重要的技术之一，有着不可替代的重要地位。 CGI 是外部 应用程序 （ CGI 程序）与 Web 服务器 之间的接口标准，是在 CGI 程序和 Web 服务器之间传递信息的规程。 CGI 规范允许 Web 服务器执行外部 程序 ，并将它们的输出发送给 Web 浏览器 ， CGI 将 Web 的一组简单的静态超媒体文档变成一个完整的新的交互式媒体 [7]。 Socket:socket 的英文原义是 “ 孔 ” 或 “ 插座 ”。 作为 4BDS UNIX 的 进程通信 机制，取后一种意思。 通常也称作 套接字 ，用于描述 IP 地址 和端口，是一个通信链的句柄。 在 Inter 上的 主机 一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。 每种服务都打开 长沙学院 毕业设计 8 一个 Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。 Socket 正如其英文原意那样，象一个多孔插座。 一台 主机 犹如布满各种插座的房 间，每个插座有一个编号，有的插座提供 220 伏交流电， 有的提供 110 伏交流电，有的则提供有线电视节目。 客户软件将插头插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务 [7]。 J2ME： Java ME 以往称作 J2ME（ Java Platform， Micro Edition），是为机顶盒、移动电话和 PDA 之类嵌入式消费电子设备提供的 Java 语言平台，包括虚拟机和一系列标准化的 Java API。 它和 Java SE、 Java EE 一起构成 Java 技术的三大版本，并且同样是通过 JCP（ Java Community Process）制订的。 MySql：小型关系型数据库管理系统，具有体积小、速度快、总体拥有成本低、开放源码等特点，支持多种操作系统，为多种编程语言提供 API，操作简单。 HTTP：（ hypertext transport protocol， 超文本传送协议 ） 一种详细规定了浏览器和万维网服务器之间互相通信的规则，通过因特网传送万维网文档的数据传送协议。 JSP： JSP（ Java Server Pages)是由 Sun Microsystems 公司倡导、许多公司参与一起建立的一种 动态网页 技术标准。 JSP技术有点类似 ASP技术，它是在传统的 网页 HTML文件 (*.htm,*.html)中插入 Java 程序段 (Scriptlet)和 JSP 标记 (tag)，从而形成 JSP文件 (*.jsp)。 用 JSP 开发的 Web 应用是跨平台的，既能在 Linux 下运行，也能在其他操作系统 上运行。 参考资料 [1] 潘国辉 .智能网络视频监控 [M].北京：清华大学出版社， 20xx： 1128. [2] 郑亮亮，吴小强 .IP 高清监控系统的工程设计实践 [J].安防经理第 31 期： 39. [3] 罗宏亮 .IP 视频监控系统的稳定性设计 [D].安防经理第 32 期： 211. [4] 杨延双，张建，王全民 .TCP\IP 协议分析与应用 [C].机械工业出版社 .20xx. [5] 王挺等 .C++程序设计 [M].北京 :清华大学出版社 .20xx. [6] 百度百科 . 2 任务概述 目标 本项目旨在设计基于动态协议的网络视频监控系统，包含前端网络摄像头的模拟、Web 业务平台、手机 WAP 客户端以及各个模块之间对话的铺设。 在网络视频监控系统中， 长沙学院 毕业设计 9 由于监控业务平台和前端网络摄像机的通讯，需要网络摄像机具有静态的公网 IP，这样才能让监控业务平台可以通过 IP 地址寻找到网络摄像机。 实现本系统功能关键设计在于监控业务平台与网络摄像机对话之间添加一条协议：网络摄像机在上线获取监控平台信息时，将自身信息及动态 IP 信息发送给监控业务平台，使监控业务平台能有效对摄像头进行管理。 整个系统拓扑结构图如图 所示。 图 系统拓扑结构图 用户的特点 最终用户：适用于广大群众 操作人员：适用于广大群众 假定和约束 1) 国家相关草案规定，“公共安全视频图像信息系统管理不得泄露国家秘密和商业秘密，不得侵犯个人隐私及其他合法权益”，本系 统的设计与安全监控的摄像头存在本质区别：  拍摄用途：据用户需求进行某个人区域监控  安装位置：视用户需求安装在某合法领域  拍摄区域：视用户需求监控在某合法领域  画面大小：为适应手机观看，画面大小与帧数做必要精简  画面清晰度： USB 摄像头模拟成网络摄像头，清晰度较低 长沙学院 毕业设计 10 2) 开发环境约束：如表 所示。 表 开发环境约束表 需求名称 详细要求 数据库服务器 一台服务器作为数据库服务器，要求： CPU P4 1G 以上，内 12G 以上，硬盘 80G 以上； 操作系统 Windows 8； 数据库系统为 mysql 应用服务器 一台服务器作为应用服务器，要求： CPU P4 1G 以上，内存 1G 以上，硬盘 80G以上； 操作系统 Windows 8； 应用服务器系统为 Web 前端摄像头 通过对 USB 摄像头的模拟，让其实现网络摄像头的功能 客户端 IE浏览器，要求在 Inter Explorer 或更高版本浏览器中运行。 手机 Wap 客户端 3 需求规定 对功能的规定 系统在模块上划分为为三大部分： Web 业务平台、前端网络摄像头、手机 Wap 客户端。 整个系统的时序图如图 所示。 长沙学院 毕业设计 11 图 系统时序图 Web 业务平台系统功能规定 系统提供强大的平台管理业务支撑能力，主要包括权限管理，用户管理，设备管理，系统管理等功能，如图 所示。 长沙学院 毕业设计 12 图 Web 业务平台系统用例图  权限管理 角色管理：设置和更新不同权限的系统管理角色信息 模块管理：设置和更新系统模块和非系统模块 系统用户管理：可对系统管理员进行设置，包括启用和禁用相关信息  用户管理 用户信息列表：查询，增加，更新用户相关信息 用户设备信息：查询，增加，更新系统设备相关信息，如摄像机 IP，端口，设备类型，名称等  设备管理 设备信息管 理：管理和查询系统内所有设备信息 设备参数管理：对设备协议，地址，波特率等相关参数进行配置  系统管理 日志管理：查看平台管理系统用户登录信息 用户登录信息管理：查看前台系统用户登录信息 长沙学院 毕业设计 13 手机登录信息管理：查看用户手机登录相关信息 基于运营商角色的 Web 配置管理功能。 包含个人资料，所有设备，设备管理，用户管理等。 用例图如图 所示。 图 用户用例图  个人资料管理 查看个人资料 绑定邮箱和手机，密码丢失后方便找回 自行修改用户部分信息以及密码  查看所有设备 查看系统所有设 备，支持搜索查看和分组查看  设备管理 添加设备：方便快捷的将新安装的设备加入系统系统 手机 Wap 客户端功能规定  实时监控：用户登录后可对自己名下的摄像头所监控区域进行随时随地的实时监控 长沙学院 毕业设计 14 前端摄像头功能规定  捕获视频源  采集监控视频以及画面 对性能的规定 精度 时间精度：时间的保存精确到秒。 时间特性要求 平均响应时间：在网速大于 100KB 每秒的条件下，在 5 秒之内能打开并显示页面。 常用功能响应时间：使用频率高的功能需要优化好，比如主页的显示，在 10 秒内能获 取到数据库返回的数据并显示在页面上。 灵活性 默认支持的用户数需要达到上万级别的规模。 当用户数超过万级别，仅仅通过增加成本低廉的硬件，进行简单地配置，可以支持更多的用户，而不需要对程序进行大的改动。 增加新的功能是容易扩展的，很少需要动底层代码，只需要加上层的文件。 输入输出要求 本系统中存在不同的功能模块，对模块之间的输入输出项作特定的规范和要求，可以使得定义的输入输出项更加合理有效，方便不同模块间数据的传递。 系统中用户具体的输入输出要求如表 所示。 表 输入输出要求表 功能 编号 功能名称 输入 系统响应 输出 TKUSER01 用户注册信息的长度验证 用户名、密码、注册邮箱 验证注册邮箱、用户名、密码长度是否符合要求 输出长度验证结果信息 TKUSER02 用户注册信息的格式验证 注册邮箱 验证注册邮箱是否符合特定的邮箱格式 输出格式验证结果信息 长沙学院 毕业设计 15 TKUSER03 用户注册信息的一致性验证 密码、确认密码 验证密码和确认密码输入是否一致 输出一致性验证结果信息 TKUSER04 用户注册信息的异步验证 注册邮箱、用户名 查询用户表是否存在用户输入的数据 ，并将查询结果返回到页面中 输出验证结果信息 TKUSER05 空值验证 邮箱，密码 判断邮箱输入框、密码输入框是否为空 输出验证信息 系统中用户具体的输入输出要求如表 所示。 表 输入输出要求表 功能编号 功能名称 输入 系统响应 输出 TKCAMERA01 添加摄像头信息的长度验证 摄像头名、密码、 IP 验证摄像头名、密码、 IP 长度是否符合要求 输出长度验证结果信息 TKUSER02 摄像头信息的格式验证 IP 验证 IP 信息是否符合特定的 IP 格式 输出格式验证结果信息 数据管理能力要求 视频存储估算：视存储格式、视频码流而定 故障处理要求 根据系统的需求说明书，项目负责人、软件分析设计人员以及编程人员对系统进行检查，维护和整修。 其他专门要求 采用良好的人 /机交互界面设计以及目前主流的浏览器技术，以提高系统对用户操作和控制的支持。 系统提供方便学习的人机界面，提供直观、快捷的窗口操作。 4 运行环境规定 设备 长沙学院 毕业设计 16 智能终端设备 支持软件 支持软件见表。 表 支持软件一栏表 名称 技术参数 性能 备注 操作系统 Windows 8 Web 服务器 集群或增加前置代理机制 数据库服务器 并发 200个数据连接，连接池机制。 应用服务器 ，并发100 个数据连接，连接池机制。 后期可考虑 tomcat集群或增加前置代理机制 接口 1. 外部接口： ① 网页用户界面：在用户界面部分，根据需求分析的结果，用户需要一个用户友善界面。 在界面设计上，应做到简单明了，易于操作，并且要注意到界面的布局。 外观上也要做到合理化，考虑到用户多对 WINDOW 风格较熟悉，应尽量向这一方向靠拢。 在设计语言上，已决定使用 HTML 语言进行编程，在界面上可使用所提供的可视化组件向WINDOWS 风格靠近。 总的来说，系统的用户界面应作到可靠性、简单性、易学习和使用。 ② 软件接口：服务器程序使用 C++ 语言进行编程，完成对功能的实现以及接口的访问。 在网络软件接口方面，使用一种 socket 的传输协议，对数据进行网络传输及接收。 2. 硬件接口： ① 在输入方面，对于摄像头， SD 卡的输入，可用 C++程序的标准输入 /输出，对输入进行读写 在输出方 面，用 C++程序的标准输入 /输出，对其进行处理。 网络输出方面，我们通过 cgi 接口协议，以及 socket 进行实现。 长沙学院 毕业设计 17 基于动态协议的网络视频监控系统 软件设计说明书 编 制 审 核 批 准 长沙学院 二零一三年四月十日 长沙学院 毕业设计 18 软件设计说明书 1 引言 编写目的 本文档是基于动态协议的网络视频监控系统的软件设计说明书。 通过此。