智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

【摘要】根據(jù)當前視頻監(jiān)控安防系統(tǒng)無法智能識別目標并解決突發(fā)狀況等缺陷，提出了一套智能安防監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要是由監(jiān)控、管理和服務(wù)等端口組成，并同時采用紅外探測、電子圍欄和網(wǎng)絡(luò)攝像機等器材對樓宇進行聯(lián)合監(jiān)控，基于數(shù)字圖像分析技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)控運動目標并對其進行定位、識別、行為判別，以便實現(xiàn)樓宇的智能安防監(jiān)控。

【關(guān)鍵詞】智能樓宇；安防；監(jiān)控

1.引言

隨著當前城市現(xiàn)代化建設(shè)的急速發(fā)展，建筑的智能化，尤其是公用式建筑的智能系統(tǒng)包括了越來越多的功能，建筑的智能化系統(tǒng)使得基于智能建筑的各種功能系統(tǒng)，為人們提供了一個高效、便利、舒適、合理的環(huán)境，從而適應(yīng)當前生活和建筑的需求。

當前，多數(shù)的安防監(jiān)控系統(tǒng)都尚只是由人工監(jiān)視處理[1]，此安防監(jiān)控方案存在著諸多的弊端：1）由于人員及配置方面的短缺，無法實現(xiàn)樓宇所有的關(guān)鍵位置都進行相應(yīng)的安防監(jiān)控，導(dǎo)致樓宇安全出現(xiàn)一些隱患點；2）由于監(jiān)視人員不可能時刻盯緊監(jiān)視器，導(dǎo)致了該種方式效率及其低下；3）實時監(jiān)控系統(tǒng)積累了大量無用信息，更嚴重的是將及其少數(shù)有用信息給掩蓋住了，使得增大提取該種有用信息的難度。安防監(jiān)控系統(tǒng)是智能樓宇的重要組成部分，其為智能樓宇提供了安全監(jiān)控、出入門控制管理、侵入報警等功能[2]。安防監(jiān)控系統(tǒng)采用微機控制系統(tǒng)，集成了視屏切換、俯仰、水平、變焦控制及設(shè)備自檢功能，其技術(shù)表現(xiàn)有：出入門控制系統(tǒng)主要還通過識別和選擇出入門的人員，在對其識別身份后，根據(jù)已儲存的數(shù)據(jù)來決定是否允許其進出，每一項進出都作為記錄在數(shù)據(jù)庫中，并根據(jù)實際請求實時輸出；侵入報警系統(tǒng)主要是通過各種傳感器如紅外微波傳感器、主動紅外探測器、振動傳感器、玻璃破碎傳感器及其它各類手動、腳動開關(guān)來獲得樓宇的出入口、主要通道、重要位置的情況，從而有效地實現(xiàn)樓宇的安防工作。

根據(jù)當前視頻監(jiān)控安防系統(tǒng)無法智能識別目標并解決突發(fā)狀況等缺陷，提出了一套智能安防監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要是由監(jiān)控、管理和服務(wù)等端口組成，并同時采用紅外探測、電子圍欄和網(wǎng)絡(luò)攝像機等器材對樓宇進行聯(lián)合監(jiān)控。

2.智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)功能

智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)是采用模式識別、圖像處理、概率論等多種方法并結(jié)合計算機來有效地分析視頻數(shù)據(jù)過濾掉圖像中大量的干擾和無用信息，抽取其中的關(guān)鍵信息并加以識別判斷，從而以最佳和最快的途徑進行解決。其主要功能有：

智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)可以對采集到的數(shù)據(jù)進行有效的智能識別分析并進行深度地應(yīng)用，如可以實現(xiàn)車牌和人臉識別，智能有效地記錄車輛和人員的進出情況；當有目標進入監(jiān)視位置，系統(tǒng)自行鎖定目標并進行有效跟蹤及進行相應(yīng)的預(yù)警。

樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)可以與其它安防設(shè)備進行聯(lián)合使用，諸如門禁系統(tǒng)、煙溫感探頭等，從而實現(xiàn)安防工作的集成一體化，充分發(fā)揮系統(tǒng)的效能。

樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)錄像的自動證據(jù)視屏檢索，利用目標的大小、形狀、速度、位置、顏色等信息從而實現(xiàn)特定視屏段的檢索及提取，有利于提高分析視頻的效率。

3.智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)的組成

本系統(tǒng)由硬件和軟件組成，其架構(gòu)如圖1所示。其中硬件主要是由網(wǎng)絡(luò)攝像機、各類報警傳感器、I/O電子控制器、門禁讀卡器、探照等等組成[3]。而軟件部分則由系統(tǒng)管理端、服務(wù)端、監(jiān)控端和數(shù)據(jù)庫等組成。

圖1 智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)組成

3.1 硬件組成

（1）I/O控制器：主要是用于接收并轉(zhuǎn)換其它設(shè)備的電信號，同時也用于向上述設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的電信號，基于TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，通過豐富的網(wǎng)絡(luò)通信接口與其它設(shè)備交換樓宇監(jiān)控信息，具備一定的報警數(shù)據(jù)存儲記錄功能。

（2）門禁控制器：具有內(nèi)置卡密數(shù)據(jù)庫，可用于驗證本地刷卡并遠程關(guān)、開門禁；尤其是當門禁控制器出現(xiàn)故障時可及時向使用者發(fā)出故障信號[4]。

（3）網(wǎng)絡(luò)攝像機：主要由鏡頭、數(shù)字聲音/圖像編碼器、聲音/圖像采集卡、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、內(nèi)置SD卡等組成，具有一定的記錄功能，圖像音頻/視屏輸出質(zhì)量較好，更重要的是，具有內(nèi)置處理器，使得該系統(tǒng)可以通過先進的圖像處理算法，有利于對視屏圖像進行有效地識別、分類、提取并分析，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，能夠及時通過網(wǎng)絡(luò)向系統(tǒng)終端發(fā)出警告信號。

（4）各類附屬設(shè)備。

3.2 軟件組成

（1）監(jiān)控端：是智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)的信息處理模塊，主要用于連接用戶和中心服務(wù)器并中轉(zhuǎn)各種信息，保證用戶能夠第一時間收到視頻信息和報警信號，主要功能有：查看實時監(jiān)控圖像、查詢報警記錄、接收故障提示、遠程操作各類報警裝備。

（2）服務(wù)端：主要用于數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)擁堵控制、歷史視頻存儲管理、硬件設(shè)備管理、智能報警等功能，是整個智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)的中樞神經(jīng)。

（3）管理端：主要用于硬件設(shè)備配置、系統(tǒng)聯(lián)合報警方案確定、人員權(quán)限限定、計劃定時方案管理等職責(zé)。

（4）數(shù)據(jù)庫：采用SQL2005數(shù)據(jù)庫，操作較為簡單，該系統(tǒng)里所有的人員信息、報警處理方案、硬件信息、視屏索引都記錄在其中，從而有利于修改調(diào)用[5]。

4.系統(tǒng)工作流程及分析實現(xiàn)

4.1 智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)工作流程

該系統(tǒng)的工作流程如圖2所示，網(wǎng)絡(luò)攝像機將獲取的視屏信號通過內(nèi)部的處理器進行圖像數(shù)字處理并提取有效的目標信號，進而對該目標的行為趨勢和形態(tài)進行分析判斷，若判別其右異常情況，則向服務(wù)端口發(fā)送有關(guān)的報警信號，并由服務(wù)端參考預(yù)先設(shè)定的報警規(guī)則，如該信號符合預(yù)定的報警條件，則向工作人員發(fā)送相應(yīng)的報警信號并參照相應(yīng)的預(yù)警方案控制相應(yīng)的I/O控制器，從而實現(xiàn)智能控制。

圖2 智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)管理流程

同時，為了提升安防監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性及有效實用性，需要根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)所處環(huán)境的不同，將其進行劃分，如將場景設(shè)置為白天、黑夜、室外和室內(nèi)等情況，對監(jiān)控的目標可以分為非機動車、機動車、動物和人等幾大類。與此同時，還需要根據(jù)需求的不同，將監(jiān)控的區(qū)域劃分為單純監(jiān)視區(qū)、非警戒區(qū)、警戒區(qū)等多種類型，根據(jù)劃分類型的不同，采用不同的預(yù)警方案，根據(jù)不同的實際需求，及時準確地發(fā)送報警信號。

4.2 智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)圖像分析實現(xiàn)

該系統(tǒng)主要是通過網(wǎng)絡(luò)攝像機中的嵌入式處理器來完成視頻圖像的采集和分析工作，從而在第一時間內(nèi)做出準確而快速的判斷。實施過程當中，主要根據(jù)各坐標的像素在整個序列中的情況，若發(fā)現(xiàn)有異常的序列出現(xiàn)則提取該信號并利用概率論方法對該異常信號進行識別判斷并進行歸屬，其基本流程主要有：

（1）圖像預(yù)處理：根據(jù)圖像的清晰程度采用特殊技術(shù)來突出圖像中的某些關(guān)鍵信息并消除或削弱無關(guān)緊要的信息，進而增強圖像的局部或整體特征。

（2）圖像的背景恢復(fù)和異常信號提?。焊鶕?jù)各個坐標的像素值在整個信號序列中的概率信息進行恢復(fù)，從而進行對比，提取異常信號。

（3）圖像分類：利用恢復(fù)出來的靜態(tài)幀和當前的幀進行對比，從而提取所有發(fā)生異常信號的區(qū)域。

參考文獻

[1]王駿.基于計算機智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)分析[J].信息通信，2012，02：187-188.

[2]許寶晶，王紅紅.智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)[J].科技視界，2013，13：39-40.

[3]吳先濤，吳承治.網(wǎng)絡(luò)智能視頻監(jiān)控中視頻內(nèi)容分析的工作機制[J].現(xiàn)代傳輸，2011，01：62-71.

[4]羅穎.基于BACnet門禁系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報（信息與管理工程版），2007，12：73-76.

[5]蔣曉健，鄭力，梁宇瀾，田任然，李天煜.基于SQLSERVER的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的構(gòu)建[J].計算機工程與應(yīng)用，2004，04： 178-181.

作者簡介：谷守軍（1973—），男，河北豐潤人，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)供職于華北有色地質(zhì)勘查局五一九大隊。