無線遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀分析

吳紅蓮 周輝林

[摘要]簡要介紹無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)的知識,論述遠程圖像監(jiān)控的發(fā)展現(xiàn)狀,并對該系統(tǒng)的發(fā)展前景進行展望。

[關鍵詞]圖像監(jiān)控監(jiān)控系統(tǒng)GPRSInternet

中圖分類號:TP3文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1120039-01

遠程監(jiān)控技術的出現(xiàn),是計算機網(wǎng)絡技術與故障監(jiān)控技術相結合的必然結果。早期遠程監(jiān)控技術是非實時非在線監(jiān)控方式,而現(xiàn)代遠程監(jiān)控技術,借助于計算、互聯(lián)網(wǎng)和通信技術,實時在線監(jiān)控。

一、無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)簡介

遠程監(jiān)控系統(tǒng)主要由現(xiàn)場監(jiān)控單元、通信系統(tǒng)和監(jiān)控中心組成?，F(xiàn)場監(jiān)控單元一般包含傳感器、控制器和微處理器,主要負責完成信息的采集和響應監(jiān)控中心發(fā)出的控制命令。通信系統(tǒng)負責傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)和命令。監(jiān)控中心是整個系統(tǒng)運作的核心,負責收集各監(jiān)控單元上傳的監(jiān)控信息,發(fā)送各種操作命令以控制監(jiān)控單元的行為。監(jiān)控中心一般由計算機組成,運行專門的圖形化監(jiān)控管理軟件,將各監(jiān)控點的狀態(tài)形象地顯示出來,同時對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理,為決策提供重要參考。

遠程監(jiān)控技術的模式與通信技術的發(fā)展密不可分,伴隨著通信技術的發(fā)展,出現(xiàn)了三種遠程監(jiān)控模式。

1.人工遠程監(jiān)控。這種方式是通過人工對現(xiàn)場參數(shù)及現(xiàn)場運行情況進行記錄,然后帶回總控室由工程師進行分析推理。該方式比較原始,人為因素多,且無法實現(xiàn)實時在線監(jiān)控,弊端明顯。

2.有線網(wǎng)絡遠程監(jiān)控。有線網(wǎng)絡監(jiān)控方式是現(xiàn)代遠程監(jiān)控模式,將現(xiàn)場各個采樣點通過通信線將其連成網(wǎng)(以太網(wǎng)、光纖網(wǎng)等),是現(xiàn)在廣為使用的方式,如現(xiàn)場總線。其最顯著特點是現(xiàn)場的采樣設備將各種傳感器獲取的設備狀態(tài)信息轉變?yōu)閿?shù)字信號后,通過網(wǎng)絡傳送給遠程診斷工程。遠程診斷工程師再利用計算機和現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術對收到的數(shù)字信號進行分析處理,對設備狀態(tài)進行評估,給出診斷結論并將結果返回給現(xiàn)場人員。診斷結論可靠性高,可實現(xiàn)實時在線遠程監(jiān)控與診斷。但該方式在網(wǎng)絡鋪設上投資巨大,且受距離限制,各數(shù)據(jù)點間距離越遠投資就越大。

3.無線網(wǎng)絡遠程監(jiān)控。無線網(wǎng)絡遠程監(jiān)控又分為兩種:一種是單獨構建無線網(wǎng),另一種是利用公GSM。第一種方式由于要自己進行網(wǎng)絡構建包括傳輸設備,中繼站,傳輸協(xié)議制定,工作量較大。第二種用GSM網(wǎng)絡實現(xiàn),依托遍布全球的GSM網(wǎng),打破了距離的限制,可以實現(xiàn)全國乃至全球漫游監(jiān)控。這類監(jiān)控主要是利用GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務通過Internet進行通信,GPRS網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù),永久在線、實時傳輸且運營費用低。

二、圖像監(jiān)控背景

圖像監(jiān)控,直觀、信息內容豐富,成為安全監(jiān)控的主要手段。圖像監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)使用目的和應用條件,由圖像采集、圖像處理、圖像傳輸、圖像管理和系統(tǒng)控制等相關電子設備和傳輸介質組成的一個有機整體。在很多場合,由于客觀條件限制,人不可能進入現(xiàn)場進行直接的觀察,只能用適應性更強的電子圖像設備來代替完成。

三、圖像監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀

目前在圖像監(jiān)視系統(tǒng)領域,有線方式的圖像監(jiān)視系統(tǒng)較為普遍,而在設備分布廣泛和數(shù)據(jù)不易采集的場合,有線圖像監(jiān)視方式受到了固有物理布線的限制,但無線遠程圖像監(jiān)視方式則沒有這種限制。隨著計算機技術和通信技術的發(fā)展,將嵌入式系統(tǒng)技術、無線通信技術和基于TCP/IP的Internet技術結合在一起的無線遠程圖像監(jiān)視系統(tǒng)成為可能?；谇度胧较到y(tǒng)的該類監(jiān)視系統(tǒng)對嵌入式系統(tǒng)的軟硬件開發(fā)提出了新的挑戰(zhàn),而圖像、視頻等大信息量的多媒體無線傳輸要求也給無線通信技術提出了新的挑戰(zhàn)。

嵌入式應用系統(tǒng)與無線網(wǎng)絡互連的結合,是現(xiàn)在乃至將來嵌入式應用的必然趨勢,利用嵌入式的無線網(wǎng)絡傳輸視頻數(shù)據(jù)也成為目前人們研究的熱點,而解決在無線網(wǎng)絡帶寬資源限制的情況下,實現(xiàn)實時傳輸視頻圖像,成為研究的關鍵。

隨著電子技術與通信技術的發(fā)展,圖像監(jiān)控系統(tǒng)就圖像、監(jiān)控的方式,大致分為三種:

1.本地模擬圖像監(jiān)視。上個世紀八十年代初,主要是以模擬設備為主的閉路電視監(jiān)視系統(tǒng),稱之為第一代模擬圖像監(jiān)視系統(tǒng)。該系統(tǒng)由攝像機、電視機、錄像機等組成,由視頻線、控制線纜等連接。一般采用采用模擬方式傳輸,將圖像信號直接送入視頻電纜,再通過電纜線連接到中心控制室的多路切換器上。該系統(tǒng)功能簡單、可靠性差,易受干擾,傳輸距離有限且使用壽命短,應用范圍小,如大樓監(jiān)控等,監(jiān)控圖像只能在控制中心查看。

2.基于PC的多媒體監(jiān)控。數(shù)字視頻壓縮編碼技術的成熟,微機的普及,為基于PC的多媒體監(jiān)控提供了條件?；赑C機的遠程圖像監(jiān)視系統(tǒng)由PC機插視頻卡構成。多媒體監(jiān)控系統(tǒng)一般結構:在遠端監(jiān)控現(xiàn)場,由若干個攝像機、各種檢測、報警探頭與數(shù)據(jù)設備,通過各自的傳輸線路,匯接到多媒體監(jiān)控終端上,多媒體監(jiān)控終端可以是一臺PC機,也可以是專用的工業(yè)機箱組成多媒體監(jiān)控終端。除了處理各種信息和完成本地所要求的各種功能外,系統(tǒng)利用視頻壓縮卡和通信接口卡,通過通信網(wǎng)絡,將這些信息傳到一個或多個監(jiān)控中心,即是通過各自的傳輸線路,匯接到監(jiān)視終端機上?；赑C的視頻監(jiān)視系統(tǒng)終端功能較強,便于現(xiàn)場操作,但穩(wěn)定性差,視頻前端,如CCD等視頻信號的采集、壓縮、通訊較為復雜,可靠性不高,PC機也需專人管理,特別是在環(huán)境或空間不適宜的監(jiān)視點,這種方式不理想。

3.基于嵌入式技術的網(wǎng)絡數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)?；谇度胧郊夹g的監(jiān)視系統(tǒng)不需處理模擬視頻信號的PC,而是把攝像機輸出的模擬視頻信號通過嵌入式視頻編碼器自接轉換成數(shù)字信號。嵌入式視頻監(jiān)視系統(tǒng)具備視頻編碼處理、網(wǎng)絡通信、自動控制等強大功能,自接支持網(wǎng)絡視頻傳輸和網(wǎng)絡管理,使得監(jiān)視范圍達到前所未有廣度。

四、未來嵌入式圖像監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和前景

將嵌入式系統(tǒng)技術、無線通信技術和基于TCP/IP的Internet技術結合在一起的視頻監(jiān)視系統(tǒng)將成為監(jiān)視系統(tǒng)的未來發(fā)展方向。利用嵌入式技術采集并對現(xiàn)場信息進行相應處理,再通過無線通信方式傳輸?shù)絀nternet上,用戶通過Internet來管理和使用信息。由于采用了GPRS等無線數(shù)據(jù)通信方式,以省去了有線方式下必須采用的物理布線。而且無線方式有利于對監(jiān)視點的合理安排,克服了傳統(tǒng)系統(tǒng)只能用于固定現(xiàn)場的監(jiān)視。

因此,這種監(jiān)視方式在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、移動通信、家用電器自動化等領域都具有相當廣闊的應用前景。

參考文獻:

[1]雷峰成,嵌入式網(wǎng)絡數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng),微計算機信息,2006,(9).

[2]孫宏偉,基于ARM9的遠程圖像無線監(jiān)控系統(tǒng),單片機與嵌入式系統(tǒng),2006,(7).

[3]向細波,基于嵌入式Linux和GPRS的無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究與應用,2007,(3).

[4]成后發(fā),基于ARM的遠程圖像監(jiān)控技術研究,2007,(4).