智慧監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計研究

陳江明　屠民偉　韓幼華

摘要：近年來，嵌入式系統(tǒng)已廣泛運用于各個領域中，智慧監(jiān)獄的出現，大大提高了監(jiān)獄的管理效率。本文旨在設計智慧監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)，大幅度降低人工管理工作，節(jié)省人力支出。

關鍵詞：智慧監(jiān)獄；視頻監(jiān)控；設計

中圖分類號：TP391.44 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）01-0197-02

智慧監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)僅僅需要較低的價格便可實現，實現多級自動預警功能與圖像智能分析功能。本系統(tǒng)采用S3C2410芯片為核心，開發(fā)智慧監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以此提升監(jiān)獄對不同監(jiān)控對象行為的應變能力。

1 智慧監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求分析

1.1 系統(tǒng)性能需求

由于使用場所的特殊性，監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)的性能要求更高，具體體現如：（1）數據傳輸實時性。實時監(jiān)控監(jiān)區(qū)犯人，并將聲音、圖像等通過數據網絡傳輸至監(jiān)控中心；（2）報警觸發(fā)多樣性。可通過動態(tài)位移偵測、人臉識別等方式進行報警觸發(fā)；（3）監(jiān)控方式靈活性。不僅要監(jiān)視勞動區(qū)、詢問區(qū)以及監(jiān)舍等區(qū)域展開監(jiān)視，更要監(jiān)控人流記錄、物流記錄，并監(jiān)督監(jiān)獄衛(wèi)警人員；（4）數據信息共享性。統(tǒng)一獄警部門辦公平臺與監(jiān)控信息管理，以此確保信息的共享性[1]。

1.2 用戶性能需求

一般來說，用戶性能需求主要有系統(tǒng)可靠性、設計先進性、擴展性能、易維護性與易操作性等。其中，系統(tǒng)可靠性要確保無線監(jiān)控系統(tǒng)可靠性與實用性，設計先進性應在五年內仍保證系統(tǒng)的先進性，并可重復多處使用，方便擴展需要確保充分利用現有系統(tǒng)，能夠不斷進行系統(tǒng)升級，易維護性與易操作性需要確保日常維護工作便于系統(tǒng)自檢、恢復、升級，且操作體現人性化。

1.3 管理性能需求

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的接觸人員較多，為此，系統(tǒng)管理方面需要制定嚴格的操作管理規(guī)定，并通過實名認證模塊設置多級安全保障功能。

2 智慧監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)設計

2.1 總體架構設計

智慧監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體架構設計如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)主要功能說明

（1）看守所本地監(jiān)控中心。作為系統(tǒng)的核心部分，負責的任務主要包括兩個方面：一方面，完成數據信息的搜集、打包及傳輸，實時監(jiān)控槍械室、禁閉室、勞改區(qū)、食堂、監(jiān)舍以及監(jiān)獄周圍等區(qū)域，對于暴力行為及其他非正常行為要及時報警，避免發(fā)生事故。智能觸發(fā)報警系統(tǒng)主要有燈光、警號以及語音等，通知相關部門對異常報警信息展開行動。另一方面，對監(jiān)獄進行本地監(jiān)控，建設監(jiān)控中收，實現云臺控制、錄像回放、實時顯示等功能。（2）區(qū)級監(jiān)控中心功能?？蓪崟r監(jiān)視下屬看守所，并展開云臺操作，確保實際之間的權限控制能力。（3）本地預警中心。通過本地視頻智能監(jiān)控中心的分析數據展開預警判斷，采取文字建議或語音預警兩種按時，并對高級別的預警上傳至上級監(jiān)控中心。

2.3 本地監(jiān)控預警子系統(tǒng)

（1）數據處理服務器。用于智能化處理相關信息；（2）數據儲存中心；對不同級別的用戶賦予不同的權限，并對數據進行儲存；（3）監(jiān)控中心終端；將報警信號、前端視頻、前端音頻接入中心，并接收智能分析結構，作出報警動作，同時實現云臺控制、錄像回放、信息實時顯示等功能，并完成遠程訪問身份認證、權限分配、數據遠程傳輸于遠程訪問服務等內容；（4）嵌入式視頻監(jiān)控處理器。負責數據的打包、壓縮以及采集功能，并將采集數據傳送至數據服務器；（5）本地聯(lián)網接口。實現上級監(jiān)控中心與本地視頻監(jiān)控中心的聯(lián)網；（6）預警中心，識別預警信號，并進行預警[2]。

2.4 相關模塊關鍵技術

（1）嵌入式開發(fā)平臺。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本文選用嵌入式開發(fā)板，并搭建嵌入式交叉開發(fā)工具鏈。（2）視頻壓縮編碼技術。本系統(tǒng)選用MJPEG2000視頻壓縮技術標準，理由如下：具有最佳幀內壓縮性能、硬件實現簡單、易于編輯、可縮放的性能、提供無損和有損壓縮功能、基于內容快速檢索、有效抑制傳輸誤碼、格式兼容性好。（3）視頻采集技術。本系統(tǒng)采用Video4Linux作為視頻設備驅動，并提供一系列接口，在Linux系統(tǒng)中的設備主要以文件形式顯示，用戶可像訪問文件一樣訪問設備，十分簡潔明了。

2.5 相關模塊運用的關鍵技術算法

2.5.1 圖像采集算法

圖像采集算法流程如：打開視頻設備→讀取信息→更改當前設置→視頻采集→處理采集的視頻→關閉視頻設備。圖像采集算法的數據結構算法主要包括指向圖像數據的指針、設備緩沖區(qū)的信息、視頻映射幀的信息、圖像各種屬性、信號源屬性、采集范圍窗口、用戶數據緩沖區(qū)、攝像頭基本信息，具體如：（1）圖像各種屬性。主要包括色度、對比度、色彩、灰度、亮度；（2）設備緩沖區(qū)信息。主要包括每幀相對基址的偏移、最多支持幀數、映射總內存大小；（3）幀信息。主要包括幀格式、幀高度和寬度、雙緩沖的幀編號；（4）信號源屬性。主要包括信號源名稱、編號；（5）攝像頭基本信息。最大最小高度、最大最小寬度、音頻設備個數、信號源個數、設備類型以及設備名稱。

2.5.2 前端實時監(jiān)控調度算法

前端實時監(jiān)控調度算法流程如下：創(chuàng)建同步信號→Gtab采集線程→傳輸發(fā)送線程service→收到終止信號→關閉Grab線程→關閉service→結束。

3 結語

綜上所述，智慧監(jiān)獄視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計，可大大降低監(jiān)控投入成本，減輕監(jiān)獄監(jiān)管壓力，為提高監(jiān)獄管理效率提供了切實有效的工具，除此之外，該設計也是對智能視頻分析集成于智能監(jiān)獄的一種嘗試性探索，具有理想的現實意義。

參考文獻

[1] 盧立芹.監(jiān)獄智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)需求及實現分析[J].科技風，2011（1）：264.

[2] 劉鵬飛.基于保密網的監(jiān)獄監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用[J].電子測試，2014（14）：60-61.

Abstract：In recent years， embedded systems have been widely used in various fields， the emergence of intelligent prisons has greatly improved the efficiency of prison management. The purpose of this paper is to design intelligent prison video surveillance system， which can greatly reduce manual management and save manpower expenditure.

Key words：intelligent prison； video surveillance； design