本文是一篇计算机软件论文，本论文的目标是设计一个可以提高边境视频监控效率的系统，并在此基础上实现设备的统一管理，整合各厂家的设备协议；实现了视频码流的统一分发，多级调阅码流时前端只转发一次；实现了视频存储的统一管理，录像的存储与回放协议统一，各级可以相互查看。为了高效利用前端设备的能力，完成了传感器与光电设备的联动算法，完成了视频的自动报警功能。
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
边防，是指维护国家领土主权和边疆的安定与发展，由边防武装力量在边境地区实施的武装防御和保卫活动。我国陆地边界线长 2.2 万多公里，与朝鲜、哈萨克斯坦、阿富汗、印度、缅甸等 14 个国家接壤，是世界上陆地邻国最多、陆地边界线最长的国家。随着我国的经济发展和对周边事物影响力的扩大，我国奉行和善的内政方针开端，加强发展与我国周边相邻国家的共赢合作，加入或主导构成一些协作机制，营造和平稳定的周边环境。目前我国边防的整体形势稳定，但随着国内、国际局势的变化，我国边防的安全和稳定还面临着很大压力[1-2]。
军事能力是保证对边防地区强制管控、维权执法和维持秩序等管理活动的基础与支撑。边防部队是一支常年担负边境海上警戒监控防卫及管理任务，常建常用的战备值班部队。为了打赢信息化战争、建立信息化军队、顺应中国特色军事改革，需要将边防武装力量建设作为边防信息化建设的中心工程。边防监控站是边防部队信息化建设的最前线，在对民社情采集、周边态势分析、处置决策具有实时性、高效性和安全性等优点。它还可以有效的防止边境地区走私、贩毒和其他对国家不利的活动。因此提高边防部队的侦查管控能力，可以更好的维护国家周边安全稳定[3]。因此,迫切需要设计一种新型的边防警卫监测站，其中视频监控软件作为重要的信息采集工具,集成了远程传输控制、跨境报警和智能监控,而不是现有的边防警卫监测站主要由人类监控软件同时协助边境警卫进行日常巡逻工作。
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1.2 国内外发展情况
国家需要有国防才能维护自己的主权完整，保护自己人民的人身财产安全，而边防是国防中的重要组成部分，它能体现我国的国防策略、军事外交策略和军事力量。边境监控是边防安全的一个重要课题。传统的边境监控多采用兵士站岗、伏击、监视、巡查等人工监控形式，但随着军事领域向数字化、智能化发展，传统的监控形式以不能适应时代的发展和边防军事斗争的需求[5]。
1.2.1 国外情况
在美国边境，时刻都有难民企图偷渡到境内，对其边境管理造成了巨大的影响。为了有效的减少偷渡情况，美国在边境线上部署了大量的传感器，例如：光纤报警器、高压脉冲报警器和微波报警器等。随着边境管理工作的逐步开展，这些报警器在边防控制中发挥了极大的作用。
911 事件后，美国有更大的决心去整治边境安全。计划开发和建设一些监测设施，对美国、墨西哥和加拿大边境进行监测，这些边境长达 1 万多公里。这些设备包括大量先进的摄像头和传感器，将用于探测非法越境人员。澳大利亚也充分利用光纤传感技术，发展光纤传感器，其定位准确度可以到 100 米内。光纤传感材料分为传感光纤和导光光纤，传感光纤使用 4-6 芯单片高性能光纤，而导光光纤使用单片光纤。工作原理都是当光纤受到外界影响时光纤内部信号会发生变化，通过专门配置的传感仪器可以感应到光的变化特征，并根据特征进行目标监控。通常可以应用到监狱、部队、政府和港口等要地进行周界防护[6]。
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第二章 边防监控软件的相关技术
2.1 开发环境
本系统是在 Windows 平台上开发的，使用 Microsoft Visual C++ 6.0 进行软件开发。其中使用 MFC 作为图形化界面开发工具[8]，并使用 UIShop 设计皮肤对界面进行美化，提高用户体验。视频图像存储使用 windows 文件系统提供的 API 对预占位的磁盘块进行操作。数据库使用 Oracle 数据库。
套接字是网络的基本构建块。套接字是一个可以保存链接信息和监听过程的标识，可以设置名称和通信类型。套接字存在于通讯区（也称为地址群集）。套接字只能在同一区域间相互通信。Windows 中的套接字只支持一个域[9]。
WinSocket 是 windows 平台下进行网络开发的套接字，需要使用 sock.h 进行引用，继承于 Berkeley Sockets 并经行了补充。这些补充尽可能提供了许多异步功能，并为网络事件添加了适合 windows 消息驱动特性的异步抉择机制[10].
实时传输协议(RTP)是 IETF (Internet Engineering Task Force)颁发的一种针对Internet 上多媒体数据流的传输协议 rfc1889。RTP 协议可以使用 UDP 也可以使用TCP 去创建通信通道，可以实现多媒体数据的实时传输。运用会话控制协议(如 SIP协议、MGCP 协议等)，可以轻松实现一对一和一到多传输模式。由于 RTP 只可以媒体数据的传输，为了实现媒体的数量。根据传输链路的可靠性，网络的拥塞控制需要依赖于 RTCP 协议来提供相应的服务功能[11]。
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2.2视频设备分类
从视频监控技术出现到今天的大规模应用[23]，它可分为四个技术发展阶段：
第一代:模拟视频监控系统
模拟视频监控系统也被称为闭路电视监控系统。它由上世纪 70 年代兴起。主要组成有模拟摄像机、传输电缆和监视器，构成了视频采集、传输和显示的主体框架。可以通过信号放大器、录音机、摇杆和模拟矩阵等设备扩充监控应用。模拟设备的基本使用流程是通过模拟摄像机获取视频信息，通过同轴电缆转发视频信息，再由终端播放，由于同轴电缆本身传输距离的限制导致其终端距离不能太远。本身原理限制它的监控场景较小，并且只能在本地观看和控制。
第二代：数字视频监控
数字视频在模拟视频的基础上提高了视频码流的利用率，由上世纪 90 年代兴起。主要组成由摄像机、编解码器、通信网络和监视器组成，构成了以网络为中心的视频监控系统。主要流程为摄像机获取视频信息，由编码器输出数字信号到网络，解码器接受数字信号并使用监视器显示。因为视频码流在网络中流转，可以让多个用户同时观看，由于当时网络通信速率较低，观看稳定性较差且传输距离也有一定的限制。数字摄像机可以配合硬盘录像机、信号放大器等一些数字设备协同工作，用于扩展视频监控系统的能力。
第三代：网络视频监控
本世纪初随着网络传输能力的更新换代，以具备高清视频实时转发的条件，各厂家逐步推出自带网络与编码能力的摄像头，开启了网络视频监控的时代。由于所有设备都有独立的网络访问能力和提供服务能力，可以通过 TCP/IP 协议输出多媒体数字信息。在配合网络硬盘录像机和摇杆键盘等设备可以轻松组建视频监控系统。基于运营商的传输网络配合流媒体服务器等软件对数字视频进行压缩、转码可以提供给更多、更远的用户观看。这一阶段中视频的传输距离和质量有了很大的提高[25-26]。
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第三章 边防监控软件的需求分析 .................................... 8
3.1 设计原则 ............................... 8
3.2 需求分析 ................................... 8
第四章 软件总体架构设计 ................................. 17
4.1 系统体系架构 ................................ 17
4.1.1 逻辑架构图 .................................. 17
4.1.2 技术架构图 .................................. 17
第五章 软件开发与实现 ................................... 32
5.1 流媒体转发服务 ..................................... 32
5.1.1 模块逻辑组成 ............................. 32
5.1.2 人机界面包 ............................... 33
第六章 边防监控软件的功能测试
6.1 测试用例
通常不可能进行 100%的数据组合覆盖率测试。一些测试方法必须精心设计，以在最短的时间内以最少的人力资源发现尽可能多的软件问题。因此，在测试中使用了边界值分析、等价类划分、函数分解、随机测试和场景方法[30]。
边界值分析
在等价类划分中，一组输入可以表示一类输入。然而，经验表明，程序在边界处的处理常常是关键的，而且容易出错。使用正好等于、刚好小于、刚好大于边界值的数据来测试程序，发现错误的概率比较大，所以边界值被添加到每种类型的输入中。
等价类划分
用尽所有可能的输入数据来测试一个程序是不可行的。因此，我们将输入集划分为几个等价类，即测试等价类的代表值等价于测试该类的其他值。根据每个输入条件，找出等价类(有效等价类和无效等价类)。
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第七章 全文总结与展望
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