流媒体技术在煤矿视频监控信号传输中的应用

流媒体技术在煤矿视频监控信号传输中的应用

张骥

（陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿，陕西  延安727307）

摘  要：随着科技发展以及互联网的普及，流媒体技术在远程监控系统的应用也越来越广泛。介绍了流媒体 技术的基本原理，并以山东矿业有限公司为实例介绍了流媒体技术在冶金矿山远程视频监控系统的实际应用。该 监控系统实现了视频图像分布采集、集中监控和远程浏览的功能。

关键词：流媒体技术；煤矿安全；视频监控

0 引  言

随着科技的不断发展和进步，流媒体技术的应用在各个领域中愈发显现出其强度的优势与巨大的潜力。现在流媒体技术的日渐成熟，已广泛用于视频点播、在线直播、实时视频会议等互联网的信息服务领域。视频监控系统以其实时、真实等优点被广泛应用于生产管理和安防等场合，成为金融、交通、商业、公安、厂矿企业乃至住宅社区等领域安全防范监控和生产管理的重要手段。而在视频监控这一领域，流媒体技术不仅可以有效地提升监管效果和管理效率，更可以为煤矿安全生产工作做出重要贡献。

1 流媒体技术

流媒体技术是一种通过互联网传输和处理音视频数据的技术，其基本原理是将音视频数据切割成小块，按时间顺序依次发送到接收端，接收端会通过缓存来控制不同时间段的播放，从而实现数据的实时传输和无缝播放。在视频监控中，流媒体技术可以将监控摄像头传回的视频流经过压缩编码，再通过网络传输到监控中心或者用户端，实现实时显示和回放。

2 流媒体技术在视频监控信号传输的应用优势

1）实时响应能力更强。由于流媒体技术可以对音视频数据流进行压缩和切割，从而降低了数据传输的带宽需求和延迟，使得监控系统的实时响应能力大大提高。当安全事件发生时，用户可以通过监控画面实时把握事态的发展，并及时采取应对措施，从而尽早遏制事态的扩散和升级。

2）可靠性更高。流媒体技术具有高度的容错性，这意味着即使在网络不稳定的情况下，监控数据仍然可以保证稳定传输和播放。因此，在高强度的运营环境中，监控数据不会受到意外故障的影响，在保障安全的同时也有力地保证了系统的可靠性。

3）灵活性更大。流媒体技术可以通过网络实现多路监控数据的同步传输和控制，因此可以对监测范围进行扩展和升级，并且可以在不同地点和不同设备上实现数据访问和共享。这不仅可以大大提高监控效能，还能够为安全管理提供更加灵活和高效的手段和技术。

3 流媒体技术的原理

音视频数据在网络传输过程中一般被分割成许多的数据包以异步传输的方式在发 送，而现实情况中网络是动态变化的，在远程传输的过程中每个数据包所选择的路由路径可能不同，因此到达远程客户端的时间延迟也就存在误差，可能会发生系统的延迟、抖动甚至乱序等现象。为避免此现象发生，须在远程接收端采用缓存策略来弥补延迟和抖动的影响，并保证数据包的顺序正确，使音视频数据能连续输出，而不会因为网络暂时拥塞使播放出现停顿。

3.1流媒体传输的工作过程如下：

1)用户选择某一流媒体服务后，Web浏览器与Web服务器之间使用HTTP/TCP交换控制信息，把需要传输的实时数据从原始信息中检索出来。

图1 流媒体传输流程图

2)客户机上的Web浏览器启动A/VHelper程序，使用HTTP从Web服务器检索相关参数 对A/VHelper程序初始化。这些参数可能包括目录信息、A/V数据的编码类型或与A/V 检索相关的服务器地址。

3)A/VHelper程序及A/V服务器运行实时流控制协议RTSP，以交换A/V传输所需的控制信息。

4)A/V服务器使用RTP/UDP协议将A/V数据传输给A/V播放器，一旦A/V数据抵达客户端，A/V播放器即可播放输出。流媒体传输工作原理如图1所示。

4 流媒体技术在煤矿视频监控信号传输中的应用

煤矿视频监控系统的硬件主要包括前端监控视频采集装置、监控主机和流媒体 视频管理／转发服务器，其系统结构见图2。

图2 视频监控系统架构

4.1 软件配置

系统软件主要包括服务端软件、流媒体转发软 件和客户端软件。远程视频监控画面如图 3 所示。服务端软件主要面向系统管理人员，提供这个  系统中单个或多个监控现场的设备资料、系统配置、 用户权限及运行参数的集中管理。流媒体转发软件  主要实现流媒体数据接收、复制及分发功能。该软  件采用多线程、多任务工作模式，有效地解决了流媒  体传输系统中出现热点连接时局部带宽不足的问  题。客户端软件主要面向远程用户，用户可以在不  同地方通过 IE 浏览器实现多画面视频监控、摄像机  控制、录像回放、报警处理等功能。

4.2 实现功能

该系统实现了对矿区地表环境、生产区域、办公 区域和生活区域实时监控，达到了整个矿区全天全 方面监控的目的，其主要功能如下。

1)用户权限管理功能。通过完善的用户管 理，来实现对网络视频监控内容的观看权限的有效 管理。所有客户端在请求访问目的画面或进行设置 时，所有控制指令的请求先发给流媒体视频管理／转 发服务器，经流媒体视频管理／转发服务器认证该客 户端具备相应权限后再发送监控画面或执行相应控 制指令。

2)实时监控功能。运行人员通过监控主机能 监视接入主机的有关监视区域的视频图像，所显示 的画面是实时动态的。所有摄像机的图像均可按预 置设定的流程成组或单独自动巡视各监视区域，也 可手动定点监视重要区域。通过监控主机可对监控 点摄像机及云台进行远程控制和多画面分割组合监视。

3)视频存储功能。支持将监控视频存储在流 媒体视频管理／转发服务器中，提供 2 种录像方式，可 按每天连续或某时间段进行录像。该服务器配置了 DVD 刻录光驱，支持把监控视频刻录成光盘储存。

4)电子地图功能。采用可以任意缩放的位图  并进行矢量化处理，用户可以方便有效定义监控点  和报警点，很方便地查看到监控点和报警点的位置。

5)视频转发功能。支持企业局域网内多用户 对 1 个前端设置的访问，当有多个局域网客户端要 同时访问同一远程画面时，经流媒体视频管理／转发 服务器认证得到当前的数据，由服务器进行转发。

6)远程访问功能。提供 Web 服务，具有与企业 管理信息系统连接实现联网功能，用户可以在任何地 方通过互联网浏览器或客户端软件监控所有画面。

7)扩展功能。该系统留有扩展接口，便于将 来与 GIS , MES 等系统有机结合。

5 结  语

通过采用流媒体技术设计建立的煤矿视频监控系统，能够实现设备可靠、图像清晰、远程浏览快速方便、历史记录查询方便等目的，也可实现对整个矿区生产区域、办公区域、生活区域的全方面覆盖，特别是矿区主要出入通道，重要设备等关键点的动态监控，真正做到“无死角、全天候”安全管理。随着煤矿智能化发展，基于流媒体技术的频监控系统已经成为主要发展方向，并将在煤矿安全生产和安全管理方面发挥重要作用，主要表现在以下几点。

1）云端应用。云计算与流媒体技术相结合，可以实现监控数据的高效存储、远程访问以及实时共享。

2）人工智能。视频监控作为人工智能的眼睛，在目前已建成的基于人工智能分析的安全管控系统中起到至关重要的作用，未来流媒体技术将更加密切地与人工智能相结合，实现智能监控和自动分析等功能，并通过深度学习、目标追踪和语义分析等技术在视频监控中实现更加准确和智能的分析和应用。

参考文献：

[1]李高正.基于流媒体技术的煤矿安全远程视频监控系统研究[J].工矿自动化，2007(12):38 -41 .

[2]刘舒.沈军辉.流媒体技术及其在视频监控系统中的应用[J].中国人民公安大学学报，2007，51(1):81 -83 .

作者简介：张骥（1990-），男，陕西渭南人，汉族，工程师，从事矿井信息化智能化技术管理工作。