网吧管理系统的设计与实现

网吧管理系统的设计与实现

摘要

随着时代的进步和社会的不断发展，网络信息化的需求日益扩大，也就此诞生了网吧，网吧作为一个独特的市场主体，其具备社会化、信息化、产业化的特点。20多年的时间里，网吧行业不断发展壮大，从萌芽到高潮再到今天的转型，伴随大众生活水平的持续提升，网吧生存的必要性以及对网吧实施监管的重要性同时存在。

网吧行业繁荣及发展，可以强力推进有关行政管理部门在职能上实现转变，逐渐的从“管网络”向“办网络”转变，从过去的微观管理向宏观管理转变，在管理手段上也从过去的行政管理向行政、经济、舆论、法律等多种综合手段的转变。网吧是网络文化的主要经营场所，能否对网吧行业进行有效的监管，确保其健康有序的发展，降低网吧出现问题的几率，更好的发挥出其普及网络的功效，有力的推动整个网络文化市场的健康可持续发展。

本文基于此背景，主要运用网络技术设计开发出网吧监控管理系统，首先对相关的技术展开分析与研究，就国内外与本课题相关的研究现状进行阐述，然后结合网吧管理系统的设计与开发，就本系统所要实现的目的展开分析。围绕着设计的目标与开发思路，详细介绍及比对了技术模式、传输方式以及组网模式，设计出本网吧视频管理系统整体构架，系统的实现功能及相关技术指标。对本系统所涉及到的图像数字化技术展开了详细的介绍，并对网吧视频管理系统的网络传输展开了详细说明，分析本网吧视频管理系统结构方式与监控平台，从网吧的实际情况出发设计出本系统，并进行测试，最终开发出一个便于管理及维护、经济适用且可靠稳定的网吧视频管理系统。

关键词：网吧视频管理系统；网络文化；网吧管理

目录

第1章 绪论.................................................................................................................. 1

1.1 选题背景.......................................................................................................... 1 1.2 选题意义.......................................................................................................... 1 1.3 相关理论概述.................................................................................................. 3

1.3.1 网吧和网吧用户.................................................................................... 3 1.3.2 网吧行业监管........................................................................................ 3 1.4 研究现状.......................................................................................................... 4

1.4.1 国外网吧行业监管的实践经验............................................................ 4 1.4.2 网吧管理系统研究现状........................................................................ 6 1.5 论文研究内容.................................................................................................. 6 第2章 相关技术概述.................................................................................................. 8

2.1 数字化图像...................................................................................................... 8 2.2 压缩编码技术.................................................................................................. 9

2.2.1 无损编码................................................................................................ 9 2.2.2 有损编码.............................................................................................. 10 2.3 TCP/IP协议 .................................................................................................... 12 2.4 ISO/OSI参考模型.......................................................................................... 14

2.4.1 物理层.................................................................................................. 14 2.4.2 数据链路层.......................................................................................... 15 2.4.3 网络层.................................................................................................. 15 2.4.4 传输层.................................................................................................. 15 2.4.5 会话层.................................................................................................. 16 2.4.6 表示层.................................................................................................. 16 2.4.7 应用层.................................................................................................. 16 2.5 UDP协议........................................................................................................ 16 第3章 监控系统总体设计........................................................................................ 19

3.1 网吧监控系统实现目标................................................................................ 19 3.2 监控点的分布................................................................................................ 19

3.3 监控系统设计思路........................................................................................ 20

3.3.1 技术模式.............................................................................................. 20 3.3.2 传输方式.............................................................................................. 21 3.3.3 组网方式.............................................................................................. 26 3.4 整体方案........................................................................................................ 28 3.5 实现功能........................................................................................................ 28 3.6 主要的技术指标............................................................................................ 29 第4章 管控系统管理平台结构................................................................................ 30

4.1 管控系统管理平台简介................................................................................ 30 4.2 管控系统管理平台软件构成........................................................................ 30

4.2.1 管控中心主控软件.............................................................................. 30 4.2.2 Web服务器软件 .................................................................................. 30 4.2.3 网络存储服务器软件.......................................................................... 31 4.3 模块框图........................................................................................................ 31 第5章 模块设计及实现功能.................................................................................... 33

5.1 初始化设置模块............................................................................................ 33

5.1.1 模块框图.............................................................................................. 33 5.1.2 程序流程图.......................................................................................... 33 5.1.3 初始化设置程序流程图...................................................................... 34 5.2 权限管理模块................................................................................................ 35

5.2.1 模块框图.............................................................................................. 35 5.2.2 程序流程图.......................................................................................... 35 5.3 视频管理模块................................................................................................ 36

5.3.1 设计流程图.......................................................................................... 36 5.3.2 程序流程图.......................................................................................... 37 5.3.3 模块实现功能...................................................................................... 37 5.4 报警模块........................................................................................................ 39

5.4.1 模块框图.............................................................................................. 39 5.4.2 程序流程图.......................................................................................... 39

5.4.3 模块实现功能...................................................................................... 40 5.5 系统管理模块................................................................................................ 41

5.5.1 模块框图.............................................................................................. 41 5.5.2 程序流程图.......................................................................................... 41 5.5.3 模块实现功能...................................................................................... 41 5.5.4 日志管理.............................................................................................. 43

第6章 系统测试........................................................................................................ 44

6.1 系统功能测试................................................................................................ 44 6.2 运行环境测试................................................................................................ 47 6.3可靠性、安全性测试..................................................................................... 48 第7章 结论与展望.................................................................................................... 50

7.1 结论................................................................................................................ 50 7.2 展望................................................................................................................ 50 参考文献...................................................................................................................... 52 致谢.............................................................................................................................. 54

第1章 绪论

1.1 选题背景

随着我国社会经济的快速发展，网吧行业是一个比较特殊的经济领域，同时也是一个特殊的文化领域。20世纪90年代，随着计算机和网络的初步普及，网吧随之出现，自诞生之日起就引起了大众的广泛关注，同时存在也极具争议。首先，它提供给大众能够接触网络的机会，彻底改变了信息传播及表达意见的方式；其次，它还丰富了大众的娱乐生活，更便捷的展开沟通和交流；网吧推动了网络经济的发啊站，也见证着门户网站的蓬勃兴起以及网络企业的纷纷上市。但是同时网吧行业同样也面临着很多负面的评价，越来越多的未成年人在网吧中沉迷；很多网络游戏中充斥着暴力和血腥，网络信息更是良莠不齐，污秽和黄色的内容在网络中泛滥，而主要经营网络的网吧则成为了人们主要抨击的对象。由于网络经济的暴利性质，使得很多网吧违规经营，缺乏适当的经营管理，对于网吧行业政府持续加大整治的力度，进行严格监管。但尽管采取了各种高压政策，依然无法从根源上制止网吧违规行为。如何提高政府对网吧行业的监管力度，是摆在政府面前的重要问题，保证网吧实现规范化经营，实现繁荣和发展，收获社会效益和经济效益的共赢。

文化部于2003年出台了相关的法规，对各个部门发出要求，将省作为单位，在各个省内进行网吧管理系统的统一安装。很多软件企业在2004年时在这一法规的基础上，制定出了各种网吧管理系统，文化部门向清华大学发出委托针对十几款软件系统进行了测评，获取合格证，能够在全国范围进行推广。网吧管理系统的推广在2004至2006年进入到了全盛的时期，全国各个省份的文化部门都开始进行网吧管理系统的安装，但是之后在这些系统的运行中基本上都存在一定的问题，最终使得网吧管理系统无法发挥出其真正的作用，不能够更好的帮助相关的监管部门履行好其监管职责。

1.2 选题意义

网络给社会带来了深刻的变革，彻底革新了生活生产方式以及管理手段，在很大程度上推动了社会经济的发展与进步。在信息化、全球化快速发展的时期，也出现了网吧。当前上网人数持续增加，网吧成为了很多年轻人主要上网的场所，而且网吧上网也成为了现代年轻人的一种生活方式和一种文化行为。文化部在

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2006年时所发布的一份报告中现实，至2005年底我国在网吧中上网的网民仅有1460万人次，国内的网吧有11.2万家。而到了2009年底，短短三年的时间，国内网吧用户的数量就达到了1.35亿人次，国内网吧也发展至13.8万家，增长速度迅猛。文化部的调查报告指出，在我国信息化、工业化的进程中，城乡在信息化发展上存在严重不均衡现象，而网吧的出现使得城乡之间信息化的差距缩小，有效的弥补了当前国内信息服务在公共信息上投入的欠缺。网吧已经成为了一种网络文化的消费行为，在丰富大众文化娱乐生活、弘扬社会主义价值观、传播社会主义文明等多个方面都起到了重要的作用。网吧已经成为了网络服务的龙头行业，在使用网络行为上网吧的出现适应了市场经济的发展，符合社会的需求，提供给广大的受众上网的服务。

网吧行业在过去十年经历了飞速的发展，网吧出入人员越来越多，但遇到的问题也更加复杂，出现了许多新问题。这些新问题的出现给网络日常管理造成了很大的困难，因为网吧中的管理人员有限，管理员不可能实时对上网人员进行监控，极少数人会在管理员没有发现的情况下作出一些违法违纪的行为。但更为关键的是，很长一段时间内网吧中频发出现各种事故及刑事犯罪案件，对网吧正常经营以及网名人身安全造成了严重的影响。网吧中经常会发生一些青少年寻衅滋事、打架斗殴的现象。如果在出现事故或是刑事犯罪的第一时间就能够及时报警、做到有效的监控，公安机关实施掌握网吧内的动态信息，做到第一时间就能赶至案发的现场，那么就会极大的减少网吧中各种违法犯罪行为所带来的危害，甚至有可能会避免这一类案件的发生。

长期以来，公安机关都坚持科技发展的道路，始终坚持“维护社会治安，公安科技系于一半”、“向科技要警力，向科技要战斗力”的战略方针，不但发展科技，实现“科技强警”。通过科学技术的运用，有效的结合乐物防、人防以及技防，全面提升了安全系数。为了能够确保公安机关及时的发现各种违法案件，及时警告并制止违法行为，更加为了能够让公安机关在第一时间掌握案件发生的现场及实时动态，掌握现场第一手数据，在最短的时间制止违法犯罪，加快案件侦破的进程，提供给公安机关重要的线索和依据，因此就需要有个针对网吧的完整的有较强防范能力的综合管理系统，能够对网吧进行实时监控，进而设计开发出一个便于管理及维护、经济适用、可靠稳定的网吧视频管理系统，采用科技化手

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段加强对网吧安全的管理，同时保证公安科技能够在今后的实战中发挥出更大的效力，更好的保卫国家及人民的生命及财产安全。

1.3 相关理论概述 1.3.1 网吧和网吧用户

网吧是提供上网服务的营业场所，即运用计算机向大众提供上网服务的公共营业场所。换而言之，网吧就是运用计算机及互联网为社会大众一共信息查询、浏览、网游、视频、学习、聊天、音乐等网络相关服务的以盈利性为目的的经营场所。社会信息化催生了网吧的出现及生存，网吧的发展体现了时代的进步。当前国内网吧主要包含单体网吧以及连锁网吧这两种形态。所谓单体网吧，即指自主经营、独立投资的网吧。而连锁网吧主要是指 “在企业总部的统一管理下，按照连锁经营的组织规范，以统一服务规范、统一财务管理，统一形象标识和统一计算机远程管理的形式，由企业总部或其分公司、子公司全额投资或控股开设的直营门店开展互联网上网服务经营活动的投资管理企业”。连锁网吧主要有直营连锁、特许加盟连锁以及自由加盟连锁这几种形态。在直营连锁的形势下，各个子网吧主要由总部负责直接的管理及运营；总部有各个子网吧的拥有权，同时在各个子网吧的经营上有决定权。特许连锁形势下，网吧总部与加盟网吧间签订特许经营合同构建起关系，在合同中对各自权力及业务进行明确的规定；在这种经营模式下，核心就是特许经营权转让，各个特许的加盟店在人事及财务上互相独立。自由加盟连锁的形式是网吧依照自身意志自愿组建起来的组织，各个加盟店间存在一种横向的关联但是比较松散，在合同期之内能够自由推出；通常情况下总部是非盈利性的机构，因此不会收取会费或是收取很少的会费。

网吧用户就是在网吧中上网的用户。这些个人或是团体在网吧中获取相关的信息、获取娱乐、获取服务，对自己的行为有自主控制权，他们就是我们平常所提到的网民，依照其使用媒介的不同能够划分成电脑网民、手机网民以及宽带网民；根据居住地的差异也可以划分成城镇网民及农村网民；根据年龄能够将网民划分成成年网民及未成年网民，未成年网民是指未满18周岁的网民。

1.3.2 网吧行业监管

网吧行业的发展和政府监管是互相影响的，且同步发展，自从20世纪80年代网吧在我国产生到今天，国家始终将政府的规制理论作为基础，不断强化网

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吧行业监管力度，加强网吧行业的引导和管理，出台了一系列的规定及相关法规，建立起针对网吧经营的主体相关许可制度和内容审查、行政备案等一系列制度，构建起网吧行业的营业规范，提出网吧产业的发展计划，设立相关的文化行政部门针对网吧开展一系列的执法工作，建立文化市场全天候的举报电话，并使用群众的力量对网吧展开监督，基本上构建起了将网吧作为主要管理对象的管理体系。

所谓网吧监管，即指政府机关运用许可、立法等诸多手段管理及引导网吧行业，对网吧的经营活动进行规范，降低网吧经营中的负面效应，确保网吧行业健康可持续的发展。网吧管理主要内容包含网吧合规经营、合法准入、未成年人的健康上网以及网吧的信息安全等。

网吧的许可证制度即指提供上网服务经营场所建立及经营，经营者都需要向有关的机关提出申请，经过批准之后领取相应的许可证之后才能够正式经营。这是一种行政管理的制度，是我国为了强化网吧市场的环境管理专门采用的制度，许可证制度主要分为五步，即：申请、审查、决定、监督、处理。

运用群众的力量对网吧进行监管，主要是一些老教师、老专家、老干部等自发组织起来的监管队伍，不定期的对网吧实施监督。

1.4 研究现状

1.4.1 国外网吧行业监管的实践经验

1969年的西方国家诞生了互联网，到今天已经发展了将近六十年，西方的发达国家在互联网管理上有成熟的制度和体系，在网吧行业的监管上有许多成功的经验供我们学习和借鉴。

加强网吧行业相关立法监管。美国是互联网发源地，且互联网业最为发达，对于互联网行业美国主要运用严格立法对其进行监管。美国的各个州早在1978年时就出台了《电脑犯罪法》。美国政府的各个部门从上世纪70年代之后，先后提出了关于网络监管相关法案130多项，每一个条款都非常的具体详细，涉及的范围广泛，实现了全面覆盖。单纯的为未成年人的身心健康免于受到网络中有害信息的荼毒，美国制定出专门的法案把未成年人和成年人接触到的各类网络信息进行严格的区分，严格执法，依法管理，一旦互联网行业触犯了相关的法律法规，就会接受严厉的法律惩罚。

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网吧行业精英规模化、连锁化。在韩日等亚洲的一些国家，网吧经营都采用连锁的形式，统一化管理与经营。韩国在上世纪90年代为了走出经济危机，陆续出台了一系列推动信息化发展的相关策略，将文化产业树立为国家支柱产业，而网吧是游戏产品主要的消费场所，实现了连锁化、规模化的网吧经营。在欧洲的一些国家中，比如英国，其网吧行业的环境非常宽松，在经营模式上也采取了连锁的形式，同时也拥有世界上最大规模的连锁网吧。

保证网吧监管部门的综合性及专业性。各国的政府在监管网吧行业时，都注重建立起综合性的管理机构。英国政府建设又对互联网进行专门管理的机构，政府为了严格监控网络信息，还通过一些基金会对网络信息进行实时准确的筛选、分析及使用，政府的内政部与贸工部直接进行指导。韩国政府则成立了专门的综合性管理机构，其税收、财务、消防等部门全部独立，重点解决当前网吧运营中面临的各种问题。日本政府就在总务省中落实网络管理的只能，将总务省作为核心建立起全国范围内的网络监管体系。

加强新式监管技术应用。网络技术的快速发展使得网络犯罪手段也不断更新，为了有效应对这种情况，很多国家都加强了新型监管技术的开发与应用。韩国政府就使用了一系列新式的监管技术，要求网吧的电脑中必须要安装有阻止黄色网站的相关软件对青少年加以保护，使他们免于来自于网络有害信息的荼毒。印度政府则在网吧中安装有摄像头，执法部门能够实施的对网吧进行监控，并且建立起专门的监督机构，实时管理网吧。

重视行业协会作用。当前各个国家在网吧管理上的管用做法就是以政府监管为基础，充分的利用行业组织的作用，将二者结合在一起。截止到2014年，全球范围内已经有22个国家互联网行业的组织加入到国际互联网举报热线联合会中。在1996年的9月时英国的网络服务供应商自发的建立起了网络观察的基金会，属于一个半官方的组织，其主要的职责就是负责制定互联网从业人员的守则，提倡行业自律。在日本国内，行业自律体系完善，各个协会从自身实际情况出发，制定出行业规范，和政府部门监管互相补充，建立起了完善的监管体系。

为了推动网吧行业健康可持续的发展，各个国家对于网吧行业的监管都非常重视，在立足于本国国情的基础上，运用不同的模式与方法，预防为主，处罚为辅，有效遏制了网络对社会所产生的危害，将负面影响消除。

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1.4.2 网吧管理系统研究现状

网管管理系统的主要目标就是杜绝未成年人进入到网吧之中，其实现的方法步骤如下：

（1）吧台经营电脑中安装有服务端的软件，在各个的上网终端机中都有客户端软件的安装；

（2）上网的人员来到网吧中上网，首先要在吧台将自己的身份证出示出来，服务端软件获取了身份证号码之后会自动的为该上网人员生成密码，这个密码和身份证号相对应，并且保存在服务端软件数据库当中；

（3）上网人员进行登记之后，在上网的终端机上上网，这个时候上网的终端机仍处于锁屏的状态，上网人员是不能够使用这个机器的，必须要输入身份证号与对应的密码，由客户端软件同服务端软件就身份证号与密码进行核实，确定无误之后才能够接触锁屏状态，上网人员才能够使用该终端机进行上网操作。

但是上述方式在操作中存在漏洞，即未成年人持有成年人身份证到网吧上网，一些网吧从利益的角度出发，会使用该成年人身份证进行登记，并生成与之相对应的密码，这个未成年人就能够进行上网的操作。以上行为已经属于违规的，但是监管部门却没有相关的记录可供查询，没办法对网吧的责任进行追求，管理系统失去了其监管作用。

网吧管理系统另一个的重要作用就是实时监控终端机上网情况和上网内容，一旦出现非法上网的行为就运用远程控制操作该终端机，比如将非法上网证据从远程进行截屏，远程强制关机制止非法的上网行为等，这些功能都是使用TCP/IP协议或是UDP网络通讯协议以及各种远程终端技术得以实现的，这一方面因为黑客技术广泛的传播，使得国外及国内都有相对成熟的技术。但是需要注意的就是因为网吧组网环境非常复杂，要确保安装有远程网络监控软件的终端机能够将网络中全部终端机通讯数据包进行抓取，想要确保监控终端机能够对全部客户机通讯进行监听，必须要有一套完整的校验技术作为保障。

1.5 论文研究内容

本文主要设计的是光纤组网的网吧中的视频管理系统，并进行实现。 （1）系统组成部分 前端摄像头。

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其主要作用就是采取各种原始数据。 网络视频服务器。

其主要的作用就是处理本地数据，其对前端摄像头所采集数据进行处理，能够实现图像储存、处理视频图像、备份和网络传输的功能。在网络视频服务器中能够获取视频数据，通过网吧中的专用光纤能够将数据向视频管理平台进行传输。

视频管理系统管理平台。

该平台是这一系统中的核心部件，主要监控在视频管理系统中运行的服务器、编码器、数据库、存储等各种软硬件。其主要功能为：

1、初始化设置

对于那些第一次在系统中登录的用户，系统会将操作控制的权限初始化，对其身份进行确认，是管理员或是操作员，进行对应权限的授予，在授权之后，被授权用户需要将账号及密码进行初始化。

2、视频管理

能够实现图像的检索回放、实时浏览以及照片的浏览查询。 3、报警

能够实现视频丢失报警、报警提示、移动侦测报警、报警查询管理以及镜头遮盖报警等多种功能。

4、系统管理

该功能主要用过对客户端的管理得以实现，主要是由管理人员进行使用。实现了用户管理、设备管理以及维护系统等多项功能，确保系统的正常运行。其中主要涵盖了用户管理、用户界面管理、日志管理、权限管理以及存储管理等多项功能。

根据网吧视频管理系统建设的要求，设计出一个便于管理及维护、可靠稳定、经济适用的网吧视频管理系统。

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第2章 相关技术概述

2.1 数字化图像

所谓数字化图像，即指各种图像及影像总称，主要包含一般意义上的图像、图形、视频和动画。所以，数字化的图像中所属物的概念界定如下：

图像首先是对客观事物生动性、相似性的写真或是描述，是对客观事物的表象，其中主要包含了客观事物的各种信息，是社会活动当中最为常用的信息的载体；图形即指二维空间当中将轮廓作为界限空间碎片，在二维空间当中能够使用轮廓将若干的空间形状划分出来，是空间中的一部分但是却不具备空间所具备的延展性，仅仅是局限能够识别的状态。简单的来讲，图形就是外部的轮廓线条所构成的矢量图，就是计算机所绘制出的圆、曲线、矩形、图表及直线等；视频是由图形或是图像序列依照固定的帧率进行播放并将音频附加在其中而形成，视频即图像缩影。视频影像中拥有时序性以及丰富信息内涵，经常使用在事物发展过程的交代上。通常情况下是将时间的长度比例进行修改，对宏观微观的活动反应及变化进行模拟，运用非线性的编辑手段展示出一些断续活动、宏观世界或是微观世界、过于短暂或是用肉眼无法观察的现象或是过程，比如太空或是细胞活动，化学反应，历史变迁等；动画则是将人物动作、表情及变化进行分解之后画作很多动作瞬间画幅，并使用摄影机进行连续的拍摄制作成一系列的画面，在视觉上造成持续变化的图像，其使用了和电影电影相同的视觉停留原理。

数据化图像的本质可以从两个角度展开考虑：首先是数字化图像当做视觉符号；其次则是数字化图像于教学过程中所呈现形式。

（1）数字化图像当做视觉符号

数字化图像把图像中的每一个点中信息依照某一种规律进行转换，转变成一系列的二进制数码如0和1，就是使用数码对图像信息进行表示，这种运用数码所表示的图像信息能够在电脑、磁盘、手机中储存，便于计算机分析处理，同时能够在不失真的状态下对图像进行传输。数字化图像从本质上讲就是视觉符号，同视觉符号一样，其拥有全部的特性。对于视觉符号，人们通常有两种解释：（1）视觉符号即指运用视觉感官能够感知到的符号，即使不运用文字，能够对其中所要表达的内容及意义有所了解；（2）视觉符号最直接的就是人类眼睛所可以看到的符号，其能展现出事物自身的特定性质，是一种能够传递信息的媒介载体，这

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种载体是由色彩、线条、平衡、光线、形式等各种符号元素所共同构成的。

就视觉符号进行详细的解释能够得到数字化图像自身特性：（1）能够将其分成静态及动态表现形式，即图片、绘画与动画、影视等；（2）其是一种艺术性的符号，可以将设计思想和内涵体现出来，这是一种表现性的符号；（3）其具有象征性，不但在形式上能够让人产生视觉上的联想，还可以将人们思索联想唤起，从而出现移情，所谓移情，即指从对方角度对他人进行体谅与理解，并对他人情绪情感进行感知，实现情感上的共鸣。

（2）数字化图像的呈现方式

视频、动画、图像及图形从需求出发呈现形式也不同：发散图、独立图、多层图。随着当前信息技术的不断发展，数字化图像突破了传统图像的单一性，技术表现层面上和多媒体技术有机结合，不但可以呈现出单幅图，同时也能够展现出多层图及发散图效应，构建整体的情境，可以将知识概念完整的表述出来，对学习者认知体验加以改善，比如使用多层图使得事件的完整性能够按照顺序实现，数字化图像间能够流畅的切入，保持学习者连贯的思路，使得学习者能够在学习事件中保持专注，能够有效的集中精神；而发散图则可以拓展学习者的思维，培养出启发与举一反三的能力。

发散图即指使用多幅图从一个中心思想出发，表达同一主题；独立图即指单幅图，其画面较为完整，能够独立的表达一个主题，看图的人能够从画面中获取感受与认知；多层图通常表示在一个的独立图之中包含两层或两层以上插图，层层推进，深入的表达出各种主题。

2.2 压缩编码技术

在数字图像的处理中，图像的压缩编码是关键环节，主要目的就是在最大限度维持图像质量的基础上，最大限度的降低图像信息表现的数据量。

对图像进行编码之后依照数据是否存在失真情况，能够将其分成无损编码与有损编码。

2.2.1 无损编码 霍夫曼编码：

这种编码是1952年时霍夫曼博士依照可变长的最佳编码理论所提出的，依照信息员数据当中各个信息产生的频率进行不同长度编码的分配。通过这种方式

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得到的代码压缩比和信息嫡最接近，同时也是无损的压缩编码，因此有广泛应用。这种编码方式主要是将编码冗余减少进行实现压缩目的，基本思路就是编码的过程中，对符号出现概率进行统计，构建起一个概率的统计表，进行编码长度的分配，频率越高，则分配到的编码长度越短，而频率越低编码长度则会越长。编码的步骤如下：

（1）初始化，依照符号概率大小进行排序，按照从大至小的顺序； （2）将概率最小两个符号构成一个新的符号，两个符号的概率之和等于新符号概率。

（3）对第2步进行重复，直至构成一个符号，最后的概率为1。

（4）由编码树根回溯至原始符号，并对每个的下分枝进行赋值1，而上分枝进行赋值0。

游程编码：

这种编码方式非常简单，它把数据流当中连续性出现的各种数据，使用这种数据和连续个数进行表示。

这种编码方式主要针对量化之后大量的零系数出现，运用游程对连零码进行表示，从而减少表示零码时用到的数据量。从本质上讲，这种编码方式即在对图像信息进行计算时产生的形成长度，之后对行程的长度进行转码。从这里能够看到，能够有效节约存储的空间，进而实现数据压缩的目的。这种编码方式压缩的效果并不好，但因为简便，在编码及解码的速度上都非常快，所以实现了普及和应用。很多图形及视频文化，比如AVI和BMP等，都采用这种压缩形式。

2.2.2 有损编码 向量量化编码：

这种变化从语音编码当中提出，在最近几年的数据图像编码当中实现了广泛的应用。这种编码形式充分运用相邻图像数据之间高度的相关性，对输入的图像数据序列进行分组，每组中m个的数据共同构建起一个m维的向量，共同进行编码，一次将多个点进行量化。从香浓率的失真情况进行处罚，针对无记忆的信源，向量量化的编码总是要比标量的量化编码优越。

在编码之前，先运用大量样本驯良或是学习或是自组织特征映射神经网络的方法，得到了一系列标准图像的模式，每一种图像模式就被称作码字或是码矢，

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这些集合在一起被称之为码书，从本质上讲就是数据库。依据一定方式将图像块输入能够形成一个输入的向量。在编码的过程中将该输入向量同码书当中全部码字进行距离的计算，寻找相距最近码字，就等于找到了最佳的匹配图像块。将其索引输出当做编码结果。解码的过程和其相反，依照编码结果当中的索引在码书当中对索引相对码字进行寻找，找到之后共同构成了解码的结果。从这里能够看到，向量量化的编码方式是一种有损编码。

当前使用比较广泛的方案就是随机性的向量量化，主要有有限状态向量量化、波形增益向量量化、变换域向量量化、预测向量量化何分类向量量化等。

变换编码：

这种编码方式是把图像时域信号变换至频域信号中实施处理的一种方法。在空间中拥有强相关信号，在频域上则能够反映为：某一些特定区域之内的能量往往会被集中到一起，或是系数矩阵其分布呈现出一种规律性。我们能够将这些规律加以录用，在频域中降低量化的比特数，实现压缩目的。但是因为正交变换变换矩阵的可逆性而且逆矩阵等同于转置矩阵，这样就是得解码运算变得又解也方便运算，所以运算矩阵往往选取正交变换。

经常会使用到的变化编码包括DCT编码以及K-L变换编码。在压缩比上，K-L变化编码要比DCT编码更具优势，但是最大的缺点就是运算量大同时没有快速的算法，所以在实际生活当中往往会更多的使用DCT编码。

分形编码：

美国的数学家B. B. Mandelbrot于1975年时在对不规则的形状和性质进行研究时第一次提出了分形概念。而F. Barnsley在1987年时第一次提出了能够利用分形对图像进行压缩。其基本思想就是找寻图像内自相似性，采用一定变换进行模拟，之后再使用变换存储取代原图像存储。在解码的过程中，只需要把变换重复当做初始的图像，运用迭代函数系统理论，通过有限次的迭代就能够得到和原图像最好的近似。

小波变换图像压缩：

运用小波分析，能够将传统FFT中一些弱点进行克服，可以针对图像展开时频局部化的分析，粗处理图像平滑部分，精细处理细节部分。此外，它还可以对图像进行多尺度的分解，展开多分辨的分析。这样就能够依照各个尺度上子图

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像不同的特性，采取不同处理。

使用这种压缩方法重建图像更加适合人眼主观特性，彻底将块效应消除，极大的提升了图像编码效率。自1989年Mallat提出了Mallat算法同时将其应用于图像编码依赖，基于小波变换图像压缩就得到了广泛关注与研究。

2.3 TCP/IP协议

TCP/IP协议是网络中基本的通信语言或是协议。在私网中也被使用为通信协议。当直接连接网络时，计算机就会供应一个TCP/IP程序副本，这时接收所发信息计算机中云存在有一个对应的TCP/IP程序副本。

TCP/IP为两层程序。其高层是传输控制协议，主要负责将信息聚集或是对文件进行拆分为更小的包。这些包在网络中进行传送，到达接收端TCP层，而接收端TCP层则将进行还原成原始文件。低层为网际协议，对每个包地址部分进行处理，保证这些包能够准确达到目的地。网络中网关计算机依照信息地址对路由进行选择。即便是同一文件中分包路由也存在着不同，但是最后在目的地实现了汇合。

TCP/IP协议运用客户端/服务器模式展开通信。TCP/IP的通信即点对点，是指通信在网络中一台主机到另一台的主机。TCP/IP协议和上层的应用程序间不存在隔阂，所以每一个客户的请求都会被看做和上一个的请求不相关。正是这种没有隔阂，使得网络路径被释放，每一个人都能够不间断使用网络。

TCP/IP是网络协议集合，主要涵盖了以下几种协议：支持应用接口协议、核心协议、基本TCP/IP互联应用协议及简单网络的管理协议等。核心的协议主要包含地址代理协议、数据包协议和网间控制协议。这一组协议中提供网络互联与计算机互联的标准协议：

（1）支持应用接口协议中主要涵盖了远程控制、Windows套接字、NetBIOS以及网络动态数据的交互；

（2）基本TCP/IP互联应用协议大致包含FTP，Telnet，Rep，Finger以及Tftp等各种协议，这些协议让Windows系统用户对非微软系统计算机中的资源进行使用变为可能；

（3）简单网络的管理协议下能够使用各种管理工具，在远程对Windows NT计算机进行管理。

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TCP协议是为了保证计算机之间能够进行稳定可靠的数据包交互传输，这一协议主要面向连接，较为稳定和安全，但效率较低，且占用较多的资源。TCP协议对于下层的服务并未有过多的要求，其下层则是IP协议，IP协议提供服务的基础上TCP协议进行不同大小数据的传送，IP协议主要负责分段及重组数据，并实现多网络中的传送。

TCP协议有以下三种的主要特征：

（1）面向连接。面向连接就代表在交换任何的数据之前，都需要在两台的计算机间构建起连接进程。

（2）运用字节流展开通信。这就代表着数据被作为无信息字节序列加以对待。

（3）运用序列号并将通知返回，从而保证用户传输可靠性。在序列号中，能够将TCP协议数据进行划分，传输多个的数据包，之后接收端中进行重新组装成为原数据段。通知返回就是表明数据已经接收到。

TCP协议就是因特网协议。这一协议向TCP/IP协议所集中的各种协议进行“包传输”功能的提供，IP协议向计算机数据供应了一个有效无连接的传输系统，在IP协议包中，并不能够确保能够达到目的地，而作为接收方同样不能顾保证依照顺序接收到IP协议包，它只能够对IP协议包头完整性进行确认。但就IP协议而言，TCP协议是高层协议，在IP协议上，TCP协议提供一个可靠连接，TCP协议具备连接性能就可以确保数据包实现准确的传输和传输顺序正确，同时能够确认包头及保内数据准确性。这种可靠性保证了会话式的传输过程中充分应用到了TCP/IP协议，在IP协议之下，将多个包的交换网络有效连接起来，原地址与目的地址间将数据包进行传送，同时也提供数据大小重组的功能，从而适应各种网络对于包大小的要求。这一协议主要负责本地网络协议的调用，并把数据向下一个的网络或是目的计算机进行数据报送。位于高层的TCP协议能够调用IP协议，调用的同时将源地址及传送目的的地址当做参数，IP协议中构成数据报并对本地的网络接口进行调用进行数据包的传送。IP协议其基本功能就是寻址与分段。

IP协议中运通四种关键技术进行服务的提供：

（1）“报头校验码”是用来保证数据的正确传输。如果校验出错，则抛弃整

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个数据报。

（2）“服务类型”是指希望得到的服务质量。服务类型是一个参数集，这些参数是Internet能够提供服务的代表。这种服务类型由网关使用，用在特定的网络，或是用于下一个要经过的网络。

（3）“生存时间”是数据报可以生存的时间上限。它由发送者设置，并经过处理。如果数据报未能准确到达目的地，而生存时间己经为零，则抛弃此数据报。

（4）“选项”包括时间戳、安全和特殊路由。对于控制函数来说，选项是重要的、常用的。

2.4 ISO/OSI参考模型

随着当前网络技术的不断推进，很多在市场中占据较大份额的公司在网络产品及体系架构上采用的标准不一致，导致各大公司之间所生产出来的计算机互相之间并不能够进行通信，对网络发展造成了一定的阻碍。为了将这一问题有效的解决，充分发挥出网络的巨大作用。ISO组织于1983年提出了OSI的参考模块。

OSI模型全称开放系统互联模型，这一模型是ISO专门为网络通信所制定出的协议，开放系统互联即指在世界中任意的地方只有有一台连接网络的计算机就可以实现开放式通信。换而言之，每一个的计算机系统只需要遵循OSI标准，就可以同世界中同样遵循这一标准的所有地点的计算机实现互相通信。

依照网络通信功能需求，ISO所规定“开放系统互联”的基本模型对通信过程进行划分，工分为七个层次，由下而上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，每一个层级分工明确，并提供特定服务，完成系统规定功能。

七个层级中，每一层功能都不相同，上一层次通过下一层在两层间的接口提供服务。在通信的过程当中，在本系统应用层中，从上到下每一层附带控制信息达到物理层，最后经过传输媒介叨叨实现通信系统物理层，而实现通信系统则由下至上，每一层提取控制信息达到最高层的应用层，最终完成了各个系统间通信工作。在OSI的参考模型中，每一个层级间功能为：

2.4.1 物理层

OSI参考模型中最底下的一层就是物理层，物理层作用就是提供给数据链路层物理连接。

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物理层最主要的作用就是在最大程度上对计算机网络中种类不同、不同物理性质物理设备和传输介质间存在的差异进行屏蔽，保证信息能够进入到信道中，保证接收方能够正常的接受信息，在物理层中数据传送单位为比特。因此，物理层构建在物理介质之上，物理层的协议重点关注电气、规程、功能及机械接口等多个方面。我们平常生活中经常使用到的双绞线、同轴电缆以及接线设备都是工作在物理层中。

物理层中所使用到的安全机制，主要采用了防窃听的技术，就是在高压气体密封管线中将传输线进行封装，从而有效的防治搭线窃听的情况。

2.4.2 数据链路层

这一层位于物理层之上，这一层的主要作用是在两个近邻的节点间构建、维护并拆除链路，在流量控制以及差错控制作用之下，把一些并不是非常可靠的物理链路进行改造，成为无差错数据链路。

在一层中传输数据的单位是帧，在每一帧中都包含一定数量数据及一些必需控制信息。在这一层中工作的设备大多是一些档次较低交换机或是集线器。

这一层中所使用安全机制是运用链路加密，对于点到点线路实施分组，在离开设备的时候进行加密，进入到另一个设备室中解密进而实现对该层级的加密机制。

2.4.3 网络层

这一层又位于数据链路层之上，在OSI参考模型中层级很高，这一层级的作用主要是控制网络当中通信计算机间不同通信子网的运行，将网际通信的问题解决，采用路由选择、拥挤控制等诸多方法，精确的通过地址将传输层所传送的分组信息找到接受站点，传递给接受站点传输层，所以这一层又被称作是通信子网层。在这一层级中，传送数据的单位是分组或是分包。在这一层级中工作的设备是一些档次较高交换机或是网络边界路由器。

这一层所使用到的安全机制，主要是经常防火墙的安装过滤好坏分组，确保好的分组能够正常通过，而坏的分组则被禁止出入。

2.4.4 传输层

这一层位于网络层之上，在OSI模型中层级较高，这是OSI模型当中首个实现了端对端传输的控制层，因为又被称作主机-主机层。这一层的主要作用就

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是提升网络间传输数据的质量，从通信子网特点出发将网络资源进行充分的利用，采用经济可靠的形式进行端对端之间的数据传送。

这一次传送数据的单位为保温。这一层级间使用的是TCP协议。

这一层所使用安全机制是通过进程与进程间加密，就是对端对端进行加密。 2.4.5 会话层

这一层级位于网络层之上，是用户入网接口，是进程与进程间的层次。尽管会话层中并没有数据传输，但是在这一层级中需要管理数据传输，其主要的作用就是组织、协调、构建两个互相通信应用进程间交互活动，能够构建与维持会话，保持会话的同步。这一层级校验点能够起到通信失效的时候能够进行进行通信会话并恢复通信的功能，在一些较大文件传送的过程中有很好的应用。

2.4.6 表示层

这一层级位于会话层之上，主要是数据管理表现方式，其主要作用是对将通信双方数据表示中的不同方法加以屏蔽，确保二者之间的互通，有效的将用户信息语法表示及加密解密的问题解决，也为上一层级的用户提供了所需数据及信息表示方法的服务。这一层级的主要功能就是对数据进行加密及压缩、对数据进行语法转换等。

2.4.7 应用层

该层级位于最高层，在整个模型中处于最高点，它也是用场情况下用户能够看到的层，一般情况下被称作API，全称是网络环境应用程序接口。在这一层级中，常用的FTP、SMTP、HTTP、TELNET、SNMP以及DHCP等诸多协议用于用户应用程序的实现来执行相应的通信人物。

2.5 UDP协议

用户数据包协议（UDP）是OSI参考模型中一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息的传送服务。它是一个简单的面向数据报的传输层协议，IETFRFC768是UDP的正式规范。UDP协议基本上是IP协议与上层协议的接口。UDP协议适用端口分别运行在同一台设备上的多个应用程序。由于大多数网络应用程序都在同一台机器上运行，计算机上必须能够确保目的地机器上的软件程序能从源地址机器处获得数据包，以及源计算机能收到正确的回复。这是通过使用UDP的“端口号”完成的。例如，如果一个工作站希望在工作站

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128.1.123.1上使用域名服务系统，它就会给数据包一个目的地址128.1.123.1，并在UDP头插入目标端口号53。源端口号标识了请求域名服务的本地机的应用程序，同时需要将所有由目的站生成的响应包都指定到源主机的这个端口上。UDP端口的详细介绍可以参照相关文章。

与TCP不同，UDP并不提供对IP协议的可靠机制、流控制以及错误恢复功能等。由于UDP比较简单，UDP头包含很少的字节，比TCP负载消耗少。UDP适用于不需要TCP可靠机制的情形，比如，当高层协议或应用程序提供错误和流控制功能的时候。UDP是传输层协议，服务于很多知名应用层协议，包括网络文件系统（（NFS）、简单网络管理协议（SNMP）、域名系统（DNS）以及简单文件传输系统（TFTP）、动态主机配置协议（DHCP）、路由信息协议（RIP）等等。

UDP协议有以下的特点：

（1）UDP传送数据前并不与对方建立连接，即UDP是无连接的，在传输数据前，发送方和接收方相互交换信息使双方同步。

（2）UDP不对收到的数据进行排序，在UDP报文的首部中并没有关于数据顺序的信息（如TCP所采用的序号），而且报文不一定按顺序到达的，所以接收端无从排起。

（3）UDP对接收到的数据报不发送确认信号，发送端不知道数据是否被正确接收，也不会重发数据。

（4）UDP传送数据较TCP快速，系统开销也少。

（5）由于缺乏拥塞控制（congestion control），需要基于网络的机制来减小因失控和高速UDP流量负荷而导致的拥塞崩溃效应。换句话说，因为UDP发送者不能够检测拥塞，所以像使用包队列和丢弃技术的路由器这样的网络基本设备往往就成为降低UDP过大通信量的有效工具。数据报拥塞控制协议（DCCP）设计成通过在诸如流媒体类型的高速率UDP流中增加主机拥塞控制来减小这个潜在的问题。

从以上特点可知，UDP提供的是无连接的、不可靠的数据传送方式，是一种尽力而为的数据交付服务。UDP提供的服务是不可靠的、无连接的服务，UDP适用于无须应答并且通常一次只传送少量数据的情况。由于UDP协议在数据传

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输过程中无须建立逻辑连接，对数据报也不进行检查，因此UDP具有较好的实时性，效率高。在有些情况下，包括视频电话会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。

在本系统中，为了实现安装在网吧吧台电脑上的服务端与安装在上网终端的客户端之间数据传输（比如密码分配与比对，上网信息监视等）的实时性，考虑到网吧局域网内网络链路相对简单，故网吧平台内服务端与客户端的信息传送大部分采用UDP的方式。

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第3章 监控系统总体设计

3.1 网吧监控系统实现目标

便于公安机关针对网吧实施视频管理，整顿管理网吧的正常秩序，维持社会治安。一旦网吧内出现一些违法案件或是突发性的案件能够在第一时间向公安机关提供最新的数据和资料，为及时的破案侦查及违法犯罪的制止提供必要依据。

提高网吧治安管控的能力，维持网吧的正常秩序，对网吧内各种违法犯罪的行为进行有力打击，做到科学的预防和防范。

传输的图像清晰度高，画面流畅，有很好的监控效果，在很大程度上能够取代公安机关针对网吧所开展的各种例行检查，有效的弥补了目前警力不足的情况。

远程就能够调看网吧内的视频图像，保存监控视频的信息等各种功能，为网吧业主能够更加方便的管理网吧，提升了网吧业主经营管理的水平。

能够加强网吧经营者对自身的安全问题及隐患的了解及解决能力，也为网吧消费所引起的各种纠纷提供了有力证据。

运用视频管理信息，能够对网络消费者合法权益进行有效的保护，从而有效的解决问吧内出现的各种因为上网消费而引起的各种涉及到网络消费者人身及财产权益的问题。

3.2 监控点的分布

本系统设计的关键所在就在于监控点的分布，选择监控点对监控范围及监控效果起到了直接的决定性作用。针对网吧现状以及消防安全的状况，最终决定在每一家的网吧中安置四个监控点，对网吧进行全方位的监控，最大限度的发挥出网吧管理系统的作用及有效性。

网吧出入口的监控点：对网吧的进出人员实时监控，对于网吧中进出人员监控可以从整体上对网吧流动人员有所把握。

网吧收银台的监控点：主要监控上网人员正面面孔，一旦网吧中有异常情况出发，能够迅速准确定位有关的人员。

网吧安全通道的监控点：对网吧内消防安全的通道进行监控，一旦网吧产生突发性事件，网吧的人员必须紧急撤离，能够对网吧内伤亡人员撤离情况及时的进行监控。

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网吧内部的监控点：对网吧内上网的情况进行实时监控，对于内部突发性的事件采取抓拍照片、录像等功能。

3.3 监控系统设计思路 3.3.1 技术模式

视频管理系统主要的功能就是可以对网吧实时进行视频管理。当前视频管理系统主要包括三种模式。即传统模拟的视频管理系统、基于微机平台多媒体管控、嵌入式网络化的数字视频管理。

传统模拟的视频管理系统：

一般情况下我们会把这种系统成为一代的视频管理系统。这种视频管理系统主要使用监视器、摄像机等专用式模拟设备实现视频管理的功能，这一代的视频管理系统中并没有使用到监控软件，更多的是依靠硬件实现实时视频管理的功能。

这种视频管理系统中存在很多局限性，比如受制于模拟视频的缆传输长度及缆放大器等各种因素，只对本地管控支持。

在这种系统之中，所保存的录像信息很容易丢失或是在无意间就会被擦除，给查阅带来很大的不便，此外录像质量也不高，拷贝次数越多录像质量就会越低。当前已经基本上淘汰了这种视频管理系统。

基于微机平台多媒体管控：

在这种管控系统中，核心是多媒体工控机，运用模块化的机构，将主控端全部的设备都集中于一起。

这种视频管理系统的代表就是DVR，主要运用windows的平台，运用视频压缩卡和DVR软件的安装，进而实现了实时视频及音频的使用。这种视频管理系统适合针对上面的第一代视频管理系统进行改造升级。

这种管理系统，主要是采用模拟的形式实现视频信号由监控点位至监控中心的传输，假如想要进行远距离的传输，就需要进行光缆的铺设，在光缆的两端必须要配以相关的设备，建设系统需要耗费大量的成本，在维护上也需要大量的费用。

嵌入式网络化的数字视频管理：

这种视频管理系统就是对传统模拟的视频信号进行转换，变成数字信号，计

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算机网络可以进行传输的数字信号，运用监控软件管理数字信号，实现了智能化的管理。

嵌入式网络化的数字视频管理具备以下几种优点：能够将现有网络资源进行充分的利用，降低了建设系统的成本；增添监控点非常容易，只要有网络就能够进行监控点的增添，在扩展上非常容易。建立相关的工作站也非常的简便，只要存在网络，网络中计算机进行相对监控软件的安全，管理员进行授权，就能够成为管控工作站。

对上述的三种方案进行比对分析，从网吧自身网络情况以及经费等诸多因素出发，本次系统设计主要使用第三种的方案，即嵌入式网络化的数字视频管理。

3.3.2 传输方式

选取合适的视频信号传输介质对于传输图像质量起着决定的作用，是确保高通信质量的重要环节。作为视频管理系统而言，其要求所传输图像信号必须要稳定，传输画面也保持清晰，无显著延迟现象。

对于传输的方式，不同场合之下传输方式也不同。对传输方式进行划分，能够分成有线方式及无线方式。针对有限传输的方式，最为常用的主要包括同轴电缆传输、双绞线传输以及光纤传输。而无线的传输方式，最为常用的有微波、红外以及激光。

同轴电缆 1、同轴电缆简介

同轴电缆主要是采用铜质芯线作为外导体两个同轴心导体进行连接而成的，在导体间有一层的绝缘材料作为隔断，同轴电缆最外层就是保护层所使用的塑料包层。依照特性阻抗的数值差别，可以将同轴电缆分成50欧及75欧。50欧的同轴电缆，仅仅能够被用作传输数字，更多的使用在了基带信号传输上，运用曼彻斯特编码，也被称为基带同轴电缆；而75欧的同轴电缆，能够传输分频多路复用模拟信号，也能够进行数字信号的传输。75欧的同轴电缆在传输的过程中首先需要数模转换，对数字信号进行转换，成为模拟信号，在接收时要需要展开模数转换，即把模拟信号转换成数字悉心好，对熟悉信号进行还原，也能够将75欧的同轴电缆叫作宽带电缆。

2、同轴电缆的特点

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（1）带宽较高。 （2）连通性

能够能够实现点对点的连接，也能够实现多点的连接。 （3）抗干扰性

其特殊的物理结构能够保证拥有很强的抗干扰的能力。 （4）缺点

只能在较短的距离进行传输，适于小范围监控，使用同轴电缆对监控的图像进行传输，对于监控图像质量的损伤较小，传输图像质量好。对同轴电缆自身特性进行分析，传输信号受制于传输距离以及信号自身的频率高低等问题，因此传输的距离越短，信号的频率就会越低，那么传输信号衰减就会越小。一些近距离图像传输，能够选取同轴电缆，但如果传输的距离超过了200米，传输图像质量就会有显著的下降。

在实际工程运用中，用场会运用同轴放大器延长传输距离，同轴放大器具备放大信号功能，对不同的频率成分进行补偿式调整，能够降低接收端所输出视频信号上的失真。一般情况之下一个点至点系统当中的同轴放大器级联不会多余三个，传输的距离不会多于500米，才能够确保视频信号传输质量不会失真。

与此同时，同轴电缆在调整上比较困难，不能够进行音频信号、控制数据的传输，而且会在很大程度上受到气候变化的影响。

双绞线 1、双绞线简介

所谓双绞线，就是把一对的绝缘铜线采用螺旋的形状扭在一起，在最外层使用塑料保护套，制成了双绞线的电缆。将金属线扭在一起可以减少信号间互相串扰，把每一个根导线间电磁干扰减少到最低。一对导线能够构建起一对的通信链路，而双绞线通常使用在点对点连接上。

对双绞线进行划分，能够分成非屏蔽的双绞线以及屏蔽的双绞线两类。 国际电气工业协会针对非屏蔽的双绞线，依照规定对其进行了划分，为1类线、2类线、3类线、4类线和5类线。

1类线用于传输电话，不适合进行数据的传输；

2类线其传输速率低于4Mb/s，能够用作传输电话，也能够进行数据的传输；

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3类线用户传输数据，在传输速率上最高能够达到100M b/s，传输距离能够达到150m；

4类线中存在四对双绞线，一般用于10BaseT一台网与16Mb/s令牌环网； 5类线由于加强了缠绕密度，使用了高质量绝缘材料，因此能够用在高速网络中，经常在100Mb/s快速以太网中使用。

这五类双绞线中，三类线与五类线经常被使用在计算机网络中，特别是五类线所使用高质量传输材料，在很大程度上对传输特性加以改进，有广泛的使用，也能够在高速网络中使用。

屏蔽的双绞线其铜线的外面一层由金属丝所制成的一个屏蔽层加以包括，因为有了这个屏蔽层的存在，大大加强了其抗干扰的能力，大大降低了其误码率。屏蔽的双绞线对远距离数据传输有很好的支持。

2、双绞线的优点

在很多的工业控制、存在较大干扰的场所以及远距离传输都需要使用到双绞线，有广泛应用的局域网也使用到了双绞线。双绞线自身具备远距离传输、容易不限、节约空间、强抗干扰能力以及价格低廉等诸多优点。当前采用比较先进的新型技术及专用芯片，可以在双绞线中进行高质量图像信号的传输。

（1）传输信号无限制，既能够进行数字信号的传输，能够进行模拟信号的传输。在传输数字信号上，每2至3km都需要使用到一个中继器，而传输模拟信号，则每5-6km则需要使用到一个中继器。

（2）较为方便，高使用率

双绞线中的一对导向共同构成了一条通信的链路，比如一个五类非屏蔽的双绞线中有四对双绞线，能够同时传输四路的信号，即能够同时进行视频信号、控制信号以及音频信号等多种信号的传输。由于双绞线缆有高利用率，因此针对多信号传输、多点位监控的施工项目而言，运用双绞线缆在布线时非常的经济和便捷。

（3）低频传输有较强的抗干扰性能

双绞线进行低频传输时，有较强的抗干扰性，能够很好的抑制共模干扰，即便是在一些较强干扰的环境中，图像信号采用双绞线进行传输也有很好的质量。

（4）使用非常方便，有较高的稳定性

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双绞线缆主要运用RJ-45插头同RJ-45插座网络设备进行连接，在使用上非常的方便，有较高的稳定性。

（5）有较高的经济性和实用性

相比于其他的传输介质，双绞线缆叫个更低，使用更为方便，所以在通信及楼层布线当中得到了广泛的使用。

3、双绞线传输图像缺点

一旦传输速率高于10-100KHZ，就会对抗干扰的性能造成重大的影响。 光纤方式 1、光纤简介

光导纤维简称光纤，是当前发展最为快速的传输介质。光纤的材质是玻璃或是其他一些材料经拉丝而制成，直径范围为10-100um，光纤和外包层加载一起的直径也不超过0.2mm。由于光纤芯与包层其材料光学性质上存在的不同，对于光折射率包层要低于光纤芯，在光纤中传输光的过程中会出现反射的现象，这种反射的现象使得光不能够从包层中溢出，只能够在光纤芯之内进行传播。

依照光在空间当中传播模式，可以将光纤划分成单模光纤及多模光纤。光波的波长远远低于光纤芯的直径，那么因为光在进入光纤芯时的角度不同，因此传播的路径也有所不同，所以存在着多种模式，因此将这一类光纤称作多模光纤。但一旦光纤芯的直径和光波的波长差不多，光线进入到光纤芯角度没有太大的差别，传播的路径也很小，模式单一，因此将这类光纤称作单模光纤。

2、光纤通信原理

光纤进行信息传输的主要原理就是运用二进制中的1与0来代表光脉冲有无。

把电信号运用激光束或是发光二极管进行转换，变成光信号，光信号中携带有各种数据信息在光纤信道中进行传输至接收端，在接收端使用光电二极管所制成的光监测器把光信号进行还原成电信号，就构成了一个单向光传输的系统。

3、光纤优点

（1）高传输数率高，大通信容量

光纤传输数据的速率能够达到100mb/s，拥有非常高的传输速率，能够进行高频率光波的传输，带宽很大。

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（2）衰减小，远距离传输

通过光纤传输有很小的衰减，因此适合远距离传输，能够6km-8km的传输，假如使用到终接器还能够将传输距离延长，因此光纤更适合远距离的传输。

（3）有很强的抗电磁波干扰能力，不会受外界恶劣环境影响，即使环境中存在着很强的电磁干扰也可以进行正常的使用。

（4）光纤不存在串音干扰，在光线内传输广播不容易泄露，因此不存在串音的干扰。光线外不存在电磁信号，所以不会轻易被窃听，不容易截取数据，因此光纤有很好的保密性。

（5）线径非常细，重量很轻，方便铺设，极大的减少了线路施工难度。 （6）光纤制作原材料丰富，且经济适用。制作光纤原材料非常丰富，主要有石英纤维、液芯纤维、玻璃纤维以及塑料纤维等，经济实惠。

（7）光纤可以对抗核辐射，且能源消耗较低。 4、光纤网络缺点

（1）光纤质地较脆弱，机械强度低，且连接需要较高技术，比较难以实现。 （2）光缆连接及分接有较高的技术要求，且光电接口当前非常昂贵。 微波和卫星通信

微波通信是指使用微波当做载波信息实施数据通信。通过微波通信，能够进行数字信号的传输，也可以进行模拟信号的传输。因为微波通信频率高，因此微波通信能够同时将大量信息进行传输，在传播中微波进行直线传播，因此在传播距离上容易受到限制，通常情况下只能在50km左右的距离进行传播，因此每隔上一段的距离都需要设置一个专门的微波中继站，将传输距离延长。将微波的传输距离进行延长的另一种手段就是运用地球的同步卫星，将卫星当做微波在天空中的中转站，在卫星上往往装置有多个的发射器，使用一个频段进行地面发送信号的接收，将所接收信号进行放大，再使用另一个的频段将其发送至地球。

1、卫星通信优点

（1）卫星通信具备强覆盖力，基本上不存在任何的缝隙，能够在海、陆、空的三维空间中进行移动通信。

（2）不管多远的传输距离，都不会加大传输的成本。

（3）卫星通信受不到来自于自然灾害的影响，能够使用在抢险指挥上。

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2、卫星通信缺点

因为卫星和地球之间距离较远，因此卫星通信有较大的传播延时，通常情况下为270ms。

红外线通信

所谓红外线通信，即使用红外线当做传输信号媒介，在红外线通信中，不能够进行模拟信号的传输，只可以进行数字信号的传输。红外线传播同样采取直线传播，因此传播方向一定是直线的方向。

1、红外线通信优点

红外线通信有较强的方向性强，所传播的信号不会轻易受到干扰与窃听。 2、红外线通信缺点

（1）同微波相比，红外线传输距离要小很多。

（2）受天气情况影响，比如雨、雾、雪等恶劣天气都会对红外线通信产生巨大的影响。

激光通信

激光通信与光纤通信想用，采用激光束进行信号的传输，在原理上与光纤通信保持一致，两者存在的差别在于激光通信属于无线通信，而光纤通信属于有线通信。和红外线通信相同，激光通信仅仅能够进行数字信号的传输，并不能够进行模拟信号的传输。

1、激光通信优点

（1）激光有很高的频率，因此有较高的带宽，有很大的通信容量。 （2）激光有很强的方向性，所传播信号难以受到干扰与窃听，也很篡改其传输的数据。

2、激光通信缺点 （1）激光有射线的污染。

（2）受天气情况影响，比如雾天会对激光通信产生巨大的影响。 3.3.3 组网方式

网吧视频管理系统，所使用网络要当做一个基础性的平台能够承载全部软硬件系统运行，因此在本系统的设计中需要在组网方式的选择上做到合理规范，本次系统设计对于组网方式的选取主要从以下四个方面展开考虑：

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（1）首先网络平台能够实现扩充，并且呈开放式。设计组网方式需要重点考虑到，今后网吧所属辖区的公安机关能够接入到网吧的监控点以及其他各种监控资源。

（2）选取组网方式应当在便于管理、维护方便的基础之上，对于警力与资源的有效节约做到充分的考虑，从而保证系统能够维持正常的运转。

（3）选取合适的组网方式，是确保本系统高可靠性、稳定性、好的运行环境、可扩展性的必要前提。

（4）在组网方式的设计上需要对现有网络资源做到充分的考虑，综合利用，基于节约资金，减少重复性的投资。

依据组网设计要点，网吧实际的现有资源以及运营商网络的状况，针对网吧视频管理系统所实施的最合适的组网方式如下：

充分的利用当前网吧中光纤网络的资源，网吧光纤根据就近原则接入至各自所属区域电信传输的模块局后在进行统一的汇总到至电信中心的机房实施全网整合，从而保证整个系统高可靠性、高安全性。

使用网吧所在地电信公司光纤网络组网的方式在很大程度上满足于本网吧视频管理系统设计上的要求，主要有以下三个方面的特点：

（1）高扩展性与可靠性

光纤网络有丰富的资源，目前光纤已经较为广泛的普及与应用，能够实现今后网吧所在地公安机关接入监控点位及另外监控资源。

（2）专业的系统运行环境

当前电信公司中都用专用通信设备的机房，从专业角度出发设计机房环境，同时配有有专门值守及维护人员，系统拥有优越的运行环境。

（3）投资优势

1）充分利用网吧所在地电信公司现有专业传输机房，就不需要在进行另外的投资建立机房，也能够达到了对于安全、环境以及后备电源系统的相关要求。

2）警方不需要另外配备有专门警员，能过有效节约大量警力。

经过前文对于技术模式、组网方式以及传输方式的比对分析，运用荣网吧所在地电信公司所拥有的优良光纤网络，对于本网吧视频管理系统设计的要求，进而实现本网吧视频管理系统其高效性及可靠性，在数据转换及存储处理上使用视

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频服务器在各个网吧的前端的监控点接入中进行部署便于管理，而技术模式则是使用数字管理系统的模式，传输方式则使用光缆传输的方式，组网方式使用电信光纤网络，进而设计开发出一个便于管理维护、高可靠性、高经济性、稳定性的网吧视频管理系统。

3.4 整体方案

依据本网吧管理系统设计上的要求，前文针对技术模式、组网方式以及传输方式进行了整体的比对与分析，进而设计出本网吧管理系统整体方案：

从当前网吧中网络特点出发，满足于本网吧视频管理系统的设计要求前提之下，对目前市中正在使用各类管控模式展开详细的比对及分析，确定使用网吧所在地现有光纤网络的资源，主要进行网吧视频管理网络的构建，同时在网吧所在地网吧视频的监控方案中存储各种录像资料。

本系统主要由在监控点所安置的摄像头进行原始数据的采集，充分运用具备本地保存功能视频服务器把传统的摄像机所捕捉到图像实施数字化的编码并进行压缩处理之后，运用Internet的网络方式向网络需要延伸至的所有地方进行传输，公安机关网络终端的用户使用普通电脑即能够就远程的图像实施实时录像、监控以及管理。

3.5 实现功能

依据本网吧视频管理系统的方案设计并实现之后可以充分的满足于网吧所在地视频管理的需求，系统主要实现的几种功能如下：

前端监控点的配置和功能：本系统设计以网吧出入口、收银台、安全通道、内部监控室内的一体化摄像机，对上述四个监控点进行不间断全天候监控，作为监控中心而言能够从远程对摄像机进行控制、将摄像机的角度进行调整，进而实现对于网吧内部每个地点全方位管控。

图像使用

视频管理平台中管理人员通过授权，用户被授权之后能够对监控点图像进行监控及调度。

分级操作管理

按照操作管理的级别差异，能够对于每一个的监控点进行分级式操作管理。针对拥有不同操作及管理权限用户，其对于系统控制及使用权限同样存在差别，

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实现了多级用户权限使用及管理的功能。

3.6 主要的技术指标

依照本网吧视频管理系统设计方案的要求，在系统建成至后可以满足下面的几点技术指标：

初始化设置：对于那些第一次登陆到系统中的用户，系统会对操作控制的权限进行初始化，对其身份进行确认是管理员还是普通的操作员，根据身份的不同授予对应权限，在授权之后，被授权用户需要对账号及密码实施初始化的设置。

视频管理：能够实时进行检索回放、照片查询浏览及视频浏览系统中的图像。 报警：能够实现视频丢失报警、报警提示、镜头遮盖报警、移动侦测报警、报警查询管理等对多种功能。

系统管理：这种功能主要在管理客户端中实现，提供给系统的管理人员进行使用。实现用户管理、设备管理、系统维护等各项功能，确保系统的正常运行。主要包含用户界面的管理、权限管理、用户管理、存储管理、日志管理等多种功能。

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第4章 管控系统管理平台结构

4.1 管控系统管理平台简介

该平台需具备便于安装、方便扩容、功能强大等诸多特点，能够像用户提供更多功能和更好的服务质量，符合当前网络化及数字化的发展趋势，是新式的远程网络视频管控系统。

在该平台中，可以实现单点认证、统一设备、统一用户、多种服务、调度视频管理等多种功能，能够集中管理分散监控点、方便扩充、任意布署点位、便于远程浏览查看、对异地存储支持、确保信息在网络中的安全传输、对完善统一用户的管理支持，分级权限控制、保证远程多用户同时监控、支持远程升级和远程诊断维护、支持其他增值业务扩展。

4.2 管控系统管理平台软件构成 4.2.1 管控中心主控软件

实现统一身份认证和权限控制、组织与角色管理维护、设备集中配置与维护管理、结合任务计划执行和调度、日志管理等功能。

平台能够提供多级的用户管理构架，每一级用户在管理权限上不同，依照被赋予权限能够采取与权限相对应系统访问及监控操作，有效杜绝各种非法登录及越权操作；管控中心的主控工作站中内置程序，能够在系统的管理服务器进行认证之下对所有的现场设备进行监控，具有轮循预览等多种功能。

依据指定设备及指定通道对图像进行实时预览，对预览图像显示、抓拍、缩放及录像予以支持，且具备多画面分组轮巡显示预览的功能，支持多个用户对于同一个图像资源进行同时点播等。

依据指定的通道、设备、时间及报警信息等因素对历史图像相关资料进行检索回放及下载；回放允许正常播放、慢速播放、快速播放、画面暂停、逐帧进退、图像抓拍等功能；允许回放图像缩放显示，回放时可以剪辑及备份各种录像片断。在切换方式上能够进行手动切换、分组切换以及定时自动进行等。

运用手动或是自动化的操作，遥控前端设备所有动作；可以对控制优先级进行设定，对于高级别用户所发出的请求能够确保优先进行响应。

支持手动录像、图像抓拍、报警触发录像、定时录像。 4.2.2 Web服务器软件

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为系统管理、流媒体、集中存储检索等所有应用服务器提供统一WEB访问配置界面，为前端监控设备提供统一远程监视查询WEB访问界面。

4.2.3 网络存储服务器软件

网络存储服务器软件通过网络获取系统中所有视频源的信息，存储到大容量的存储设备中。存储管理服务器管理对象是网络视频。

4.3 模块框图

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管控系统管理平台 管控系统登录 初始化设置模块 权限管理模块 识别网络身份 初始化系统员、操初始化操作控制 作员账号、密码 权限 登录系统 图像功能模块 报警功能模块 存储管理 图像播放图像报警外界设备 控制 处理 完成报警 信息联动 控制

图4.1 模块框图

授权 管理功能模块 故障管理 日志管理等 32

第5章 模块设计及实现功能

5.1 初始化设置模块 5.1.1 模块框图

初始化设置 初始化控制权限 操作员密码 操作员权限 系统管理员权限 派出所民警 公安局中心 网吧业主 管理员 系统管理员密码 系统管理 基本操作 图5.1 初始化设置模块框图

操作员账号 系统管理员账号 5.1.2 程序流程图

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开始 初始化设置 操作管理员账号/密码 系统管理员账号/密码 N 用户名是否正确 Y 系统管理员 操作管理员 系统管理员 操 作管 理 员 网吧业主 派出所民警 基本操作 图5.2 初始化设置程序流程图

公安局管理员 系统管理 5.1.3 初始化设置程序流程图

针对第一次登陆到系统中的用户，系统会对操作控制的进行权限初始化，对其身份进行确认，是管理员还是操作员，加入是管理员，就授予其管理员的权限，而假如是操作员，就授予其操作员的权限，在授权之后，被授权用户需要初始化设置账号及密码。

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图5.3 登录界面

5.2 权限管理模块 5.2.1 模块框图

访问请求 权限管理 识别用户身份 拒绝 受理 非法 合法 图5.4 权限管理模块框图

5.2.2 程序流程图

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开始 程序请求 管理权限 用户身份识别 Y 受理 5.2.3 模块实现功能 N 拒绝 图5.5 权限管理程序流程图 对于发出登陆请求的用户，对其身份进行确认，确认身份是不是合法，假如合法就受理其进行登陆，而假如身份并不合法，就拒绝其进行登陆操作。

5.3 视频管理模块 5.3.1 设计流程图

视频管理 远程控制管理 镜焦 头距 控调制整 36

实时视频浏览 录像检索回放 照片浏览查询 选择播放列表轮询播放方式图片抓拍功能云台控制光圈调整录像录入录像导出录像回放手动、定势抓拍照片报警自动抓拍照片

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