基于EasyDarwin云视频平台的幼儿园视频直播解决方案

Posted 2020-08-16 xiejiashu

一、方案介绍

1.1、方案背景

在2016年10月25日至28日的安博会上，我们看到了不少的幼教平台厂商，我们注意到大部分的幼教平台，为了追求极佳的用户体验，在微信或者APP端能够做到极快的打开速度，具备秒开画面的功能，采用的是摄像机长期推流，公网的HLS流媒体服务器长期切片的方案，在跟有一部分厂家进行交流的过程中发现，他们对其带宽资源非常自信，他们基本都是租用百兆阿里云主机、百兆腾讯云主机等云主机。这里，我们不得不深入探讨一下长期不间断推送和进行HLS切片会产生的几个问题：

• 从终端视频采集设备来说，幼儿园内网的对接服务从摄像机不断拉取直播数据流，但是在很大一部分时间处于无人观看状态，这就造成了一定的设备资源浪费；

• 对接服务将采集的流媒体数据不间断的推送到公网云服务器，会导致带宽资源长期被占用，无论是幼儿园的上行带宽还是云主机的下行带宽成本，都得不到释放，尤其是云服务器（阿里云、腾讯云等等）的带宽成本，例如，我们按照一个幼儿园8路直播计算，每一路720P直播的码率在512kbps，也就是我们带宽里面说的0.5M，这已经算是720P比较低的码率了，那么8路就占据了幼儿园上行带宽的4M，从幼儿园网络的角度，4M的上行带宽对于普通电信网络或者一般专用网络来说，已经占据了非常多的上行资源了（电信的上行带宽和下行带宽相差比例很大，一般的家用100M宽带，上行估计也就4M），而且这一资源是长期被占用，这将会影响到幼儿园内部正常办公所需要的网络带宽资源；

• 从使用成本来说，租用一台100M的公网云主机，一年的成本在8万元左右，那么100M的公网云主机服务器也就只能接入25家幼儿园左右，这对于幼教平台的运营者来说，无疑成为了运营中消耗非常大的一块，在激烈的幼教平台竞争中，成本的计算也是非常重要的一部分。

1.2、解决方案

EasyDarwin幼儿园视频平台解决方案就是为了解决上述描述的这种问题，我们提供了一种按需直播的解决方案，只有在用户有需要观看的时候，才会启动内网的摄像机直播推流，云服务器开始进行直播切片，在较大一部分无人观看的时间内，都处于空闲状态，只会间歇性（30s）抓取摄像机的快照图片，上传到云服务器。

二、方案架构

2.1、总体结构

我们在每一个幼儿园的内网中部署一套EasyNVR监控子平台，监控子平台对内通过RTSP、Onvif等协议接入幼儿园中所有的摄像机、NVR资源，另一方面EasyNVR接入公网的EasyDarwin云视频平台，保持与云平台的连接，等待云平台的视频直播推送指令，推送摄像机的实时音视频数据到公网的流媒体服务器进行直播，当无人观看的时候，公网服务器会发送停止直播推送的指令到EasyNVR监控子平台，同时子平台会间歇性向EasyDarwin云视频平台上传各个摄像机的快照图片，再由云中心平台进行记录与存储。

2.2、架构设计

2.2.1、设备接入

EasyNVR通过标准的Onvif、RTSP协议将网络中各种厂家的IP Camera摄像机、NVR、编码器等数据源设备接入到EasyNVR服务通道中，EasyNVR可以对通道进行数据源设备配置的查看、修改和删除，对有效配置的通道可以进行视频源的直播。

2.2.2、平台接入

EasyNVR内网子平台采用主动注册的方式接入到公网的EasyDarwin云视频平台，这样解决了各种复杂网络环境下的平台接入问题。EasyNVR注册登录到EasyDarwin云平台之后，将会与EasyDarwin云平台保持长期的TCP连接与保活，并在间隔时间内上传各个接入的摄像机快照图片到EasyDarwin视频云平台，同时，EasyDarwin视频云平台会通过此路TCP连接向EasyNVR发送各种控制指令，例如：开始通道摄像机的视频推送，停止通道摄像机的视频推送等等。

2.2.3、按需直播

EasyDarwin视频云平台中采用客户端播放统计计数的方案，当某一路直播视频无人观看的时候，就会向接入的EasyNVR子平台发送指令，停止摄像机的实时视频推送，摄像机连接资源得到释放。当云平台中再次有用户请求到该路摄像机视频的时候，EasyDarwin视频云平台再向EasyNVR发送开始视频推送的指令，EasyNVR会将请求的摄像机实时视频推送到EasyDarwin视频云平台，由EasyDarwin视频云平台对用户提供多种形式的流媒体协议（RTSP、RTMP、HLS）输出。

三、功能介绍

3.1、快照存储与管理

快照信息采用服务器集中管理存储方式，客户端也可以存储重要事件图像信息，提供用户远程下载。平台支持多种格式图片、多时间段检索方式，可使用户方便快速的检索到需要的照片信息。

3.2、多种监控场所

活动场所监控：孩子们在玩耍时，往往不会在意到一些安全问题，老师也不可能全面地照顾到每一个孩子。将幼儿园网络视频监控平台平台安装在孩子们的活动场所，可以最直接得了解到孩子们的成长情况，同时，也可以注意到孩子们在玩耍过程中的安全问题。
休息场所监控：对于幼儿园的孩子们，由于年龄还很小，并不能够做到自己照顾自己，在睡觉的时候，经常会有被子没盖好、睡觉姿势不正确等等情况，这就需要老师们在休息室一直巡视。但是，有限的人手、有限的精力，不可能全面得照顾他们，同时也会影响到孩子们的休息。将幼儿园网络视频监控平台安装在孩子们的休息场所，可以全面地了解到孩子的休息情况。通过该平台，老师们不必一直待在休息场所，特别在夜晚，只需要在一个地点监看孩子们的休息情况即可。这样可合理减少人力的投入，减少管理成本，提高工作效率。

3.3、远程实时查看

幼儿园管理者及幼儿家长经过平台管理授权后能够通过网络对前端摄像机的图像进行实时调阅并且可以通过手动或自动操作，对前端的云台摄像机的各种动作进行遥控。
作为孩子的家长，或多或少都想了解自己的孩子在学校的学习、生活情况，特别是对于寄宿的孩子，家长多少还是有些不放心的。利用幼儿园网络视频监控互动平台，孩子家长无论是在本地、外地甚至于国外，只要具备网络设施，便可通过平台客户端登录到监控点，看到孩子的实时情况，抓拍到孩子日常生活中珍贵的视频资料，同时，还可以通过平台设置的通话功能，与监控点进行通话交流。这样一来，真正解决了家长的后顾之忧，家长也就可以更加放心地把孩子交给学校。

四、技术特点

1. 先进性
   平台充分考虑幼儿园视频监控的本身特性、管理要求，在技术上适当超前，所采用的技术和设备皆能保证满足信息化发展的需要，保证幼儿园图像建设的需要。平台本身与未来扩展的设备有互联性与互操作性。

2. 实用性
   一个平台是否符合实际应用是最主要的。平台在设计方案阶段，充分考虑家长的需要，又考虑到园区具体职能部门的机构设置、管理模式、岗位分配、岗位职能等，使本平台适应于现代化管理的需要。

3. 可维护性和可扩展性
   本平台全部采用模块化积木式结构设计，具有一定的开放性，设置扩展接口，以满足今后平台的扩展、升级要求，充分保护用户前期的投资成本。
   园区可根据管理范围的变化随时增加前端监控点的数量，并可与其它标准接口的设备配套使用。

4. 集成性
   充分考虑本平台各子平台及以后平台的扩展，以便实现集中管理、监测和分散控制，达到信息共享。

5. 安全性
   安全性和可靠性是密不可分的。本平台的设计具有高度的安全性和保密性，通过对平台分级保护、数据存储权限的控制等手段，并具有病毒探测、薄弱环节分析、密码管理功能，可以有效的防止各种形式的对平台的非法侵入和攻击。
   平台的所有终端用户在对平台进行操作和访问之前都必须进行注册登记。平台将根据注册所得的用户唯一标识和密码来控制此用户的访问权限，以防止非法操作。不同级别的授权具有不同的操作权限。

6. H.264图像压缩处理技术
   H.264标准的编码是基于对象的，这样就便于操作和控制对象，而以前传统的图像压缩技术是基于帧的。在传输带宽有限制的情况下，传统图像压缩技术的图像质量是帧平均的，而H.264标准可以对用户感兴趣的对象分配较大的带宽，而对用户不感兴趣的对象分配较小的带宽，从而大幅度地提高了在同等带宽下图像的主观质量。H.264标准还吸收了传统图像压缩技术的许多优点，在带宽可以得到保证的情况下，其图像质量可以达到MPEG-2(即DVD)的标准。同时，其图像传输延迟很小，一般低于1秒，非常适合监控平台的要求。

7. 先进的分布式服务器集群架构
   随着数字网络监控平台规模的快速发展，客户对平台访问的响应时间、监控图像质量以及所提供服务的可靠性、即时性等要求也越来越高，使得以单台服务器来支撑整个网络监控平台已无法满足客户需求。取而代之的是一组服务器群。EasyDarwin幼儿园视频平台利用第四层至第七层通信管理技术，可以根据服务器实际的响应时间，平衡服务器群中所有服务器之间的通信负载，从而提高整个监控网络的性能和响应能力，提高服务器群的效率，节省投资。

详细方案

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web：www.easydarwin.org
PDF：http://www.easydarwin.org/github/EasyDarwin%20KD%20Solution.pdf

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