基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)分析

偉利

關(guān)鍵詞 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 智能安防 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

隨著社會的發(fā)展，城市建設(shè)和城市化進程的加快，人們對生活質(zhì)量的要求越來越高。在這個科技化、智能化與信息化時代，安防監(jiān)控系統(tǒng)已成為一個國家安全防范體系中必不可少的一部分。物聯(lián)網(wǎng)智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)利用互聯(lián)網(wǎng)來開展安全防衛(wèi)等安保工作，具有成本低廉、操作方便的特點。

1概述

1.1物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是指通過網(wǎng)絡(luò)、傳感器等多種技術(shù)進行的信息通信和應(yīng)用，它將各種設(shè)備，如電子標(biāo)簽（射頻識別裝置）、互聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)施與物體相連，其中包含三個層次：一是連接各個終端;二是互傳獲取所需消息并發(fā)送出去;三是可感知識別實時數(shù)據(jù)，即能夠?qū)θ嘶蛭镆匀魏畏绞皆L問網(wǎng)絡(luò)中的任何部位進行控制和管理[1] 。

1.2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展在社會發(fā)展中起著重要作用，是實現(xiàn)智能化、信息化管理的重要組成部分。從20世紀(jì)90 年代開始，國內(nèi)外都對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行了使用。美國最先將電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)連接成一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來進行信息交換，并對其他企業(yè)產(chǎn)生影響，日本緊隨其后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)于21 世紀(jì)逐步進入中國市場，并且逐步建立了寬帶互聯(lián)網(wǎng)以及云計算系統(tǒng)。從網(wǎng)絡(luò)到應(yīng)用，從硬件到軟件，互聯(lián)網(wǎng)都在不斷改變，以滿足用戶對信息產(chǎn)品日益增長的需求。隨著各種傳感器技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)和通信協(xié)議技術(shù)、計算機處理能力以及交互性技術(shù)等被廣泛應(yīng)用，并快速推廣，一個全新的時代來臨———物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展成為世界范圍內(nèi)的重要組成部分。

1.3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系主要由三個部分組成，即網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用服務(wù)提供商和應(yīng)用基礎(chǔ)平臺。其中，網(wǎng)絡(luò)層為用戶提供信息交換與通信服務(wù)，促進了用戶之間的交流。它能夠?qū)⒏鞣N類型的數(shù)據(jù)通過無線傳感網(wǎng)發(fā)送給移動終端設(shè)備（如手機），并通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送指令來實現(xiàn)對獲取內(nèi)容的控制及管理;應(yīng)用服務(wù)提供商是智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)者，負(fù)責(zé)將視頻信號轉(zhuǎn)換成電信號，并對其進行控制和處理。目前，我國的安防行業(yè)處于起步階段，但隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對安全防范的要求日益提高。因此，為了滿足廣大人民群眾、相關(guān)部門的需求，我國建立了一個應(yīng)用服務(wù)提供商平臺，以為智能家居用戶提供視頻監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。

安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)與云計算技術(shù)等，它將為智能化管理提供更多支持。具體包括：（1）分布式傳輸。接入層通過傳感器對周圍環(huán)境數(shù)據(jù)進行采集并傳回決策層;（2）多媒體網(wǎng)絡(luò)傳播平臺將數(shù)字音頻或視頻網(wǎng)頁等指令發(fā)送給用戶，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程處理安防事故。

1.4物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢

（1）物聯(lián)網(wǎng)的感知技術(shù)在人與人交互的過程中，物體之間進行了信息交換，從而實現(xiàn)對信號的處理，并將其傳輸至控制系統(tǒng)。

當(dāng)物體進入一個特定階段時，就會被識別為有意義或特征的事物和對象。同時，可以把物聯(lián)網(wǎng)視為一種具有高度智能感知、高精度數(shù)據(jù)交換及實時控制能力的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

（2）物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)以及計算機與人之間的聯(lián)系越來越緊密，互聯(lián)網(wǎng)成為主要的信息傳播渠道。在傳統(tǒng)社會中，人們需要通過電話線進行溝通。而當(dāng)通過電信網(wǎng)來傳遞消息時就無法利用這些資源去完成信息交流和共享。但是，由于4G 科技迅速發(fā)展，我們可以輕松實現(xiàn)手機等移動終端上發(fā)送出去的短信與視頻會議相關(guān)內(nèi)容進行連接，這樣一來也能夠有效解決該問題。

（3）網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)據(jù)處理互聯(lián)網(wǎng)是由無數(shù)分布式系統(tǒng)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)體系。

它能夠?qū)碜匀蚋鞯氐乃锌蛻羲峁┑姆?wù)整合到一個大范圍內(nèi)去管理控制（如遠(yuǎn)程監(jiān)控）;可以對大量業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)進行集中處理及有效降低成本，而在這些應(yīng)用中傳輸與信息交換更為方便快捷。

1.5物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)

由于網(wǎng)絡(luò)帶寬資源緊張和寬帶速度加快，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)面臨三大挑戰(zhàn)：一是傳統(tǒng)接入難度大;二是無線網(wǎng)維延遲率高;三是成本高昂。

隨著社會信息化程度不斷提高，人們對智能化、便捷化產(chǎn)品需求越來越大，這也是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的一個重要問題。在傳統(tǒng)安防系統(tǒng)中，很多傳感器節(jié)點只安裝在外墻上而不設(shè)置外露式觸摸面板，這導(dǎo)致感知范圍受到限制而且成本較高。同時，由于用戶無法直接與外界進行交互交流，所以需要手動操作來識別周邊環(huán)境是否安全。

2智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1工作原理

智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由攝像設(shè)備、控制主機等組成的，通過有線或無線方式，利用GPS 技術(shù)以及攝像機原理和功能進行實時監(jiān)測。該系統(tǒng)采用了單片機AT89C51 為核心控制器件[2] 。硬件部分主要包括攝像頭模塊、紅外傳感器檢測模塊及LCD 液晶顯示屏;軟件設(shè)計方面則使用的是c 語言編程的方法來實現(xiàn)同步：當(dāng)各傳感器信號與設(shè)置值之間存在差異時，通過控制主機發(fā)出指令，并根據(jù)設(shè)定值向執(zhí)行單元發(fā)送相應(yīng)動作信息和報警信號。

2.2系統(tǒng)組成

視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由攝像部分、報警模塊和液晶顯示組成，攝像機通過紅外對射裝置與防護帶的連接來實現(xiàn)室外監(jiān)控區(qū)域內(nèi)動態(tài)變化。

（1）攝像部分：用于拍攝被遮擋在危險場所或非特定人員進入室內(nèi)時的場景。該設(shè)備具有較高分辨率并能自動識別周圍環(huán)境中存在哪些目標(biāo)物體，可以進行自我控制跟蹤，還具備圖像采集、回放和處理以及監(jiān)視能力。

（2）報警模塊：可將攝像機的監(jiān)控區(qū)域分為臥室、客廳。當(dāng)監(jiān)測到火災(zāi)等意外事件發(fā)生時，會觸發(fā)警報，同時開啟緊急按鈕，啟動錄像設(shè)備;在有可能引發(fā)事故的情況下也能正常進行攝像操作：一旦發(fā)現(xiàn)異常狀況立刻關(guān)閉視頻解碼器并通過控制GSM 通信系統(tǒng)發(fā)送短消息通知主人和現(xiàn)場工作人員前來處理，如果有人按下呼叫鍵則聯(lián)動報警地點為正在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的人員。

（3）液晶顯示：在單片機的技術(shù)發(fā)展過程中，液晶顯示廣泛應(yīng)用于安防監(jiān)控系統(tǒng)。其優(yōu)點是直觀、清晰，同時具有功耗低和體積小等特點。LCD1602 芯片作為一款開源軟件，能夠很好地利用該優(yōu)勢來實現(xiàn)更高性能的電子信息產(chǎn)業(yè)鏈條上視頻顯示，且其可以直接使用I2C 總線進行控制，使整個設(shè)計變得簡單化并且更加智能化，因此該液晶顯示模塊在安防監(jiān)控系統(tǒng)中也有不可替代的作用。

2.3智能安防系統(tǒng)的要求

視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求主要有可靠性、實用性和經(jīng)濟性等。

（1）可靠性：保障設(shè)備正常工作是最重要的，因此，在設(shè)計智能安防體系時，需要把維護升級做到簡單易懂;還要注意的是保證系統(tǒng)具有一定的容錯能力，若要可靠穩(wěn)定地運行必須對其進行合理配置以及后期保養(yǎng)維修，使之能長期安全平穩(wěn)運行。

（2）實用性：這是智能安防系統(tǒng)最基本要求，在智能住宅小區(qū)、樓宇對講機等場所都具有較高的使用價值。所以，要將先進技術(shù)應(yīng)用到設(shè)備上，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量;同時，要兼顧成本低、效益好、價格合理地安裝監(jiān)控攝像頭等設(shè)施，以降低投資和維護費用，使其能夠真正在安全防范與物業(yè)管理方面發(fā)揮作用。

（3）系統(tǒng)的抗干擾性強;設(shè)備在正常工作時，不會受到外界因素影響而發(fā)生故障，即保證設(shè)備不因突發(fā)情況導(dǎo)致整個監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)癱瘓;當(dāng)出現(xiàn)意外狀況需要維持安全的狀態(tài)下保持穩(wěn)定運行，能夠抵抗外界各種因素對設(shè)備造成的影響。比如，地震、火災(zāi)和自然災(zāi)害等都會導(dǎo)致安防視頻監(jiān)控攝像頭受到破壞或發(fā)生故障，無法使用;人為操作失誤或者由于布線不當(dāng)而引起誤報等情況，但必須避免并及時排除隱患，所以抗干擾方面是智能住宅安全防范中一個相當(dāng)重要且必不可少的部分，也需要得到系統(tǒng)管理者的足夠重視。

2.4安防視頻監(jiān)控原理

視頻監(jiān)控的基本功能是通過攝像頭捕捉到被拍攝物體的圖像并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后利用列隊形圖、漫畫式或點陣式模型，在計算機中顯示出來。當(dāng)攝像機進入工作區(qū)域后則自動獲取被采集空間范圍內(nèi)各個方向和角度部分所包含的內(nèi)容。同時，也能對監(jiān)控對象進行遠(yuǎn)程控制跟蹤查看是否有問題發(fā)生等操作功能，以實現(xiàn)視頻錄制目的。

3智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

3.1系統(tǒng)框架

系統(tǒng)設(shè)計的主要框架是：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)以及嵌入式智能化。

（1）PC 端將安防信息接入到單片機中，包括現(xiàn)場布控服務(wù)器，由局域網(wǎng)和分布型應(yīng)用處理器組成。當(dāng)采集到家庭環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)時，可以控制GSM 模塊進行監(jiān)控并發(fā)出警報通知用戶;無線傳輸至移動終端設(shè)備通過3G 或4G 的方式與手機連接;物聯(lián)網(wǎng)部署在一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)同時也向多個協(xié)議發(fā)送消息給PC 端及相關(guān)軟件服務(wù)商處理獲取信息。

（2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳感器網(wǎng)絡(luò)是指與互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的各個方面，如人、組織和環(huán)境相連接。從廣義上而言主要包括：第一個層次為“感知”;第二個層次為“傳輸鏈路能力”，即通過信息傳感設(shè)備獲取物體當(dāng)前位置并對其進行相應(yīng)處理;第三個層次為由計算機系統(tǒng)來完成的智能化數(shù)據(jù)收集過程。

（3）所謂嵌入式智能化，其主要是指能夠完成實時監(jiān)控系統(tǒng)功能的擴展。具體來說就是各種傳感器在安裝之后都會將采集到信號進行處理和轉(zhuǎn)換。而這種新技術(shù)可以讓人們從繁雜、單調(diào)且重復(fù)性高的工作中脫離出來，有效地解決了以往傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)所存在于感知過強以及時效低等問題;嵌入式智能化還表現(xiàn)在其能夠完成實時監(jiān)測數(shù)據(jù)并做出判斷與報警功能，這也是目前發(fā)展較為迅速的一種手段[3] 。

3.2視頻監(jiān)控客戶端

智能安防視頻監(jiān)控客戶端的實現(xiàn)主要是對報警事件進行遠(yuǎn)程實時監(jiān)測、處理和顯示，并通過GSM 短信模塊向用戶發(fā)送短消息，同時在報警信息界面可以及時地發(fā)布與戶主相關(guān)話題。由于本設(shè)計采用的是智能手機開發(fā)版的嵌入式系統(tǒng)而非單端機集成商化生產(chǎn)方式，所以我們決定將其分為兩部分：一部分用于安防視頻監(jiān)控客戶端軟件的研發(fā);另一部分則是用來采集、處理和傳輸數(shù)據(jù)介質(zhì)中所涉及的各種物理信號，如電壓或電流等。

3.3視頻監(jiān)控系統(tǒng)管理

視頻監(jiān)控管理主要包括兩個部分：一是對整個安防工作團隊的信息進行錄入和整理;二是將安防任務(wù)分配給各成員，并最終完成上傳至調(diào)度中心平臺的功能。其中，視頻管理中心負(fù)責(zé)處理轄區(qū)內(nèi)所有攝像機在布設(shè)時產(chǎn)生來自各個方向及區(qū)域等情況。管理中心實現(xiàn)了實時動態(tài)監(jiān)測、存儲以及檢索事件數(shù)據(jù)等功能后向指揮人員發(fā)出指令：開始啟動監(jiān)控系統(tǒng)（包括錄像機），直至設(shè)備全部停止工作和故障警告聲及報警信號消失。

4結(jié)束語

住宅智能化成為一個新的發(fā)展趨勢，安防產(chǎn)業(yè)也得到了蓬勃發(fā)展，而作為一種高科技產(chǎn)品———視頻監(jiān)控系統(tǒng)就在這樣的背景下應(yīng)運而生，并受到廣大群眾和市場關(guān)注，加快物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用成為熱點。