吳紅蓮 周輝林

[摘要]簡(jiǎn)要介紹無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的知識(shí),論述遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控的發(fā)展現(xiàn)狀,并對(duì)該系統(tǒng)的發(fā)展前景進(jìn)行展望。

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

中圖分類號(hào):TP3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1120039-01

遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的出現(xiàn),是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與故障監(jiān)控技術(shù)相結(jié)合的必然結(jié)果。早期遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)是非實(shí)時(shí)非在線監(jiān)控方式,而現(xiàn)代遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù),借助于計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù),實(shí)時(shí)在線監(jiān)控。

一、無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元、通信系統(tǒng)和監(jiān)控中心組成?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單元一般包含傳感器、控制器和微處理器,主要負(fù)責(zé)完成信息的采集和響應(yīng)監(jiān)控中心發(fā)出的控制命令。通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)傳輸監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和命令。監(jiān)控中心是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)作的核心,負(fù)責(zé)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(jì)算機(jī)組成,運(yùn)行專門的圖形化監(jiān)控管理軟件,將各監(jiān)控點(diǎn)的狀態(tài)形象地顯示出來(lái),同時(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,為決策提供重要參考。

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

1.人工遠(yuǎn)程監(jiān)控。這種方式是通過(guò)人工對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況進(jìn)行記錄,然后帶回總控室由工程師進(jìn)行分析推理。該方式比較原始,人為因素多,且無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)控,弊端明顯。

2.有線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控。有線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控方式是現(xiàn)代遠(yuǎn)程監(jiān)控模式,將現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)采樣點(diǎn)通過(guò)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(chǎng)總線。其最顯著特點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)的采樣設(shè)備將各種傳感器獲取的設(shè)備狀態(tài)信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)后,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給遠(yuǎn)程診斷工程。遠(yuǎn)程診斷工程師再利用計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)收到的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析處理,對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估,給出診斷結(jié)論并將結(jié)果返回給現(xiàn)場(chǎng)人員。診斷結(jié)論可靠性高,可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷。但該方式在網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)上投資巨大,且受距離限制,各數(shù)據(jù)點(diǎn)間距離越遠(yuǎn)投資就越大。

3.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控又分為兩種:一種是單獨(dú)構(gòu)建無(wú)線網(wǎng),另一種是利用公GSM。第一種方式由于要自己進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建包括傳輸設(shè)備,中繼站,傳輸協(xié)議制定,工作量較大。第二種用GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn),依托遍布全球的GSM網(wǎng),打破了距離的限制,可以實(shí)現(xiàn)全國(guó)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(wù)通過(guò)Internet進(jìn)行通信,GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù),永久在線、實(shí)時(shí)傳輸且運(yùn)營(yíng)費(fèi)用低。

二、圖像監(jiān)控背景

圖像監(jiān)控,直觀、信息內(nèi)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(yīng)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(guān)電子設(shè)備和傳輸介質(zhì)組成的一個(gè)有機(jī)整體。在很多場(chǎng)合,由于客觀條件限制,人不可能進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行直接的觀察,只能用適應(yīng)性更強(qiáng)的電子圖像設(shè)備來(lái)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(lǐng)域,有線方式的圖像監(jiān)視系統(tǒng)較為普遍,而在設(shè)備分布廣泛和數(shù)據(jù)不易采集的場(chǎng)合,有線圖像監(jiān)視方式受到了固有物理布線的限制,但無(wú)線遠(yuǎn)程圖像監(jiān)視方式則沒(méi)有這種限制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展,將嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)和基于TCP/IP的Internet技術(shù)結(jié)合在一起的無(wú)線遠(yuǎn)程圖像監(jiān)視系統(tǒng)成為可能。基于嵌入式系統(tǒng)的該類監(jiān)視系統(tǒng)對(duì)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(wú)線傳輸要求也給無(wú)線通信技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。

嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)互連的結(jié)合,是現(xiàn)在乃至將來(lái)嵌入式應(yīng)用的必然趨勢(shì),利用嵌入式的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻數(shù)據(jù)也成為目前人們研究的熱點(diǎn),而解決在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)帶寬資源限制的情況下,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸視頻圖像,成為研究的關(guān)鍵。

隨著電子技術(shù)與通信技術(shù)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(gè)世紀(jì)八十年代初,主要是以模擬設(shè)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(jī)、電視機(jī)、錄像機(jī)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(hào)直接送入視頻電纜,再通過(guò)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(jiǎn)單、可靠性差,易受干擾,傳輸距離有限且使用壽命短,應(yīng)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(shù)的成熟,微機(jī)的普及,為基于PC的多媒體監(jiān)控提供了條件?；赑C機(jī)的遠(yuǎn)程圖像監(jiān)視系統(tǒng)由PC機(jī)插視頻卡構(gòu)成。多媒體監(jiān)控系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu):在遠(yuǎn)端監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng),由若干個(gè)攝像機(jī)、各種檢測(cè)、報(bào)警探頭與數(shù)據(jù)設(shè)備,通過(guò)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(tái)PC機(jī),也可以是專用的工業(yè)機(jī)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(guò)通信網(wǎng)絡(luò),將這些信息傳到一個(gè)或多個(gè)監(jiān)控中心,即是通過(guò)各自的傳輸線路,匯接到監(jiān)視終端機(jī)上。基于PC的視頻監(jiān)視系統(tǒng)終端功能較強(qiáng),便于現(xiàn)場(chǎng)操作,但穩(wěn)定性差,視頻前端,如CCD等視頻信號(hào)的采集、壓縮、通訊較為復(fù)雜,可靠性不高,PC機(jī)也需專人管理,特別是在環(huán)境或空間不適宜的監(jiān)視點(diǎn),這種方式不理想。

3.基于嵌入式技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)?；谇度胧郊夹g(shù)的監(jiān)視系統(tǒng)不需處理模擬視頻信號(hào)的PC,而是把攝像機(jī)輸出的模擬視頻信號(hào)通過(guò)嵌入式視頻編碼器自接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。嵌入式視頻監(jiān)視系統(tǒng)具備視頻編碼處理、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制等強(qiáng)大功能,自接支持網(wǎng)絡(luò)視頻傳輸和網(wǎng)絡(luò)管理,使得監(jiān)視范圍達(dá)到前所未有廣度。

四、未來(lái)嵌入式圖像監(jiān)視系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和前景

將嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)和基于TCP/IP的Internet技術(shù)結(jié)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(lái)發(fā)展方向。利用嵌入式技術(shù)采集并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行相應(yīng)處理,再通過(guò)無(wú)線通信方式傳輸?shù)絀nternet上,用戶通過(guò)Internet來(lái)管理和使用信息。由于采用了GPRS等無(wú)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(wú)線方式有利于對(duì)監(jiān)視點(diǎn)的合理安排,克服了傳統(tǒng)系統(tǒng)只能用于固定現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視。

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

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