張 卓

（長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130122）

0 引 言

隨著社會(huì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，安全防范觀念已經(jīng)從企事業(yè)單位擴(kuò)展到了普通家庭。與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)、微電子、光電、通信等高新技術(shù)飛速發(fā)展，安防系統(tǒng)也隨著這個(gè)浪潮由原來(lái)的模擬產(chǎn)品逐步過(guò)渡到數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控產(chǎn)品和智能安防系統(tǒng)。本系統(tǒng)可以為各行各業(yè)的安全發(fā)展保駕護(hù)航。特別是在基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻看護(hù)、巡查、智能預(yù)警、報(bào)警方式等方面有著廣泛的市場(chǎng)。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控室實(shí)時(shí)查看、視頻錄像存儲(chǔ)。在傳統(tǒng)的監(jiān)控模式下，保安人員需要監(jiān)視太多的視頻畫面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人的接受能力，導(dǎo)致實(shí)際監(jiān)控效果低下。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在盯著視頻畫面僅僅22min之后，人眼將對(duì)視頻畫面里95%以上的活動(dòng)信息視而不見(jiàn)。因此，需要智能視頻預(yù)警功能來(lái)改善監(jiān)控效果，同時(shí)減輕監(jiān)控人員的負(fù)擔(dān)。本系統(tǒng)由前段Zigbee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)、WiFi無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)、RFID、智能傳感器、智能視頻感知系統(tǒng)、智能聲音感知系統(tǒng)等部分組成。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 關(guān)鍵點(diǎn)模塊化設(shè)計(jì)

2.1 前段無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)

微處理器采用 MSP430系列是德州儀器（TI）開(kāi)發(fā)的一種16位總線的單片機(jī)，由于其超低功耗的混合信號(hào)處理器（Mixed Signal Proces－sor）設(shè)計(jì)和較高性價(jià)比。它可以在線對(duì)單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試下載（JTAG口與FET相連），不需另外的仿真工具，簡(jiǎn)潔實(shí)用。在低功耗模式下工作，不僅節(jié)約能量，而且對(duì)人體和環(huán)境的輻射非常?。?］。MSP430F149芯片引腳圖如圖2所示。

圖2 MSP430F149芯片引腳圖

MSP430F149采用QFP塑料方型扁平式封裝，芯片引腳之間距離很小、管腳很細(xì)。這種形式封裝的芯片通常采用SMD（表面安裝設(shè)備技術(shù)）將芯片與主板焊接起來(lái)。

射頻收發(fā)模塊是Chipcon As公司推出的首款符合2.4GHz IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的CC2420芯片模塊。該器件使用0.18μm CMOS工藝制成，具有高集成度，包括眾多額外功能，是第一款適用于ZigBee產(chǎn)品的RF器件。具有完全集成的壓控振蕩器，只需要天線、16MHz晶振等很少的外圍電路?；贑hipcon公司的SmartRF 03技術(shù)，選擇性和敏感性指數(shù)超IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的要求。通過(guò)SPI接口與微處理器相連，可確保短距離通信的有效性和可靠性。CC2420是超低電流消耗和高接收靈敏度RF模塊，在發(fā)射時(shí)電流19.7mA，接收時(shí)17.4mA，其靈敏度為－99dBm，在IEEE802.15.4MAC層硬件可支持自動(dòng)幀格式生成、同步插入與檢測(cè)、16bit CRC校驗(yàn)、電源檢測(cè)、完全自動(dòng) MAC層安全保護(hù)（CTR，CBC－MAC，CCM），干擾能力強(qiáng)（39dB）采用O－QPSK調(diào)制方式。CC2420與外部連接電路如圖3所示［2］。

圖3 CC2420應(yīng)用電路（帶有差分天線）

2.2 智能視頻感知分析系統(tǒng)

采用TI最新Davinci系列高性能視頻處理與圖像分析芯片，結(jié)合ARM 核心與TI DSP核心的異類處理（heterogeneous－processing）架構(gòu)。支持標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用編程接口（Application－Programming Interface，API），這些API把駐留在每個(gè)核心的代碼開(kāi)發(fā)和執(zhí)行都封閉（encapsulate）和隔離起來(lái)。我們?cè)谌粘３绦蛟O(shè)計(jì)時(shí)可以熟悉的使用以ARM核心為目標(biāo)的工具，不必成為DSP專家就能利用整合的DSP核心［3］。Davinci使用屬于TI第三方網(wǎng)絡(luò)的一部分，且符合eXpressDSP的算法，并且都支持一種主要的執(zhí)行模式，它讓ARM扮演主控者（master）的角色，把DSP代碼當(dāng)作協(xié)處理器或一種從屬的角色。除完成視頻編碼功能外，增加了視頻智能分析功能，實(shí)現(xiàn)前端的智能感知與機(jī)器視覺(jué)；智能分析功能依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求靈活可選，視頻智能分析相關(guān)的參數(shù)設(shè)置界面友好、操作簡(jiǎn)單［4－5］。

2.3 數(shù)據(jù)管理平臺(tái)

視頻服務(wù)端軟件是新一代大型智能預(yù)警監(jiān)控管理平臺(tái)，尤其是監(jiān)控版平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，采用高性能、高穩(wěn)定性的MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，便于為用戶構(gòu)建跨區(qū)域、跨網(wǎng)絡(luò)大型智能監(jiān)控系統(tǒng)，同時(shí)提供完整的解決方案。只需將此平臺(tái)運(yùn)行在PC機(jī)或者標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器上，就構(gòu)建出了網(wǎng)絡(luò)預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)后端的NVR（Net Video Recoder）。網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器的特點(diǎn)是存儲(chǔ)為主，顯示為輔；具備基于網(wǎng)絡(luò)的分布式視頻站點(diǎn)集中管理，后端登錄用戶權(quán)限管理功能，還具有強(qiáng)大的智能報(bào)警功能，如短信實(shí)時(shí)報(bào)警、語(yǔ)音實(shí)時(shí)報(bào)警、視頻彈出報(bào)警；同時(shí)還擔(dān)任視頻實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)的角色，采用加密傳輸，嚴(yán)格保證視頻數(shù)據(jù)安全。

3 實(shí)現(xiàn)功能

3.1 智能無(wú)線遙控

可對(duì)所有的視頻監(jiān)控器及其它電器、安防的設(shè)備進(jìn)行智能遙控和一鍵式場(chǎng)景控制、實(shí)現(xiàn)全景視頻監(jiān)控的臨時(shí)定時(shí)等遙控，各種編址操作，4路一鍵式情景模式，配合數(shù)字網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)器，實(shí)現(xiàn)本地及異地萬(wàn)能遙控。

3.2 手機(jī)遠(yuǎn)程控制

可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況需要，手動(dòng)設(shè)置監(jiān)控區(qū)域。同時(shí)實(shí)現(xiàn)用手機(jī)遠(yuǎn)程控制整個(gè)智能住宅系統(tǒng)以及實(shí)現(xiàn)安防系統(tǒng)的自動(dòng)控制功能。

3.3 Internet遠(yuǎn)程監(jiān)控

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、操作、維護(hù)以及系統(tǒng)備份與系統(tǒng)還原，通過(guò)用戶授權(quán)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程售后服務(wù)。無(wú)論在世界各地，只要通過(guò)INTER－NET網(wǎng)都可隨時(shí)了解家里實(shí)時(shí)狀態(tài)，包括遠(yuǎn)程控制，隨時(shí)根據(jù)需求更改系統(tǒng)配置、定時(shí)管理事件，還可隨時(shí)修改報(bào)警電話［6－7］。

3.4 智能視頻警報(bào)

通過(guò)視頻智能越線警報(bào)、區(qū)域警戒，實(shí)現(xiàn)家里入侵人員本地報(bào)警和遠(yuǎn)程短信、彩信報(bào)警、軟件報(bào)警等功能。

4 結(jié) 語(yǔ)

本系統(tǒng)采用先進(jìn)的嵌入式控制器，利用DSP，ARM技術(shù)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)圖像處理能力，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的傳送與交互，及智能計(jì)算技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行分析處理，提高產(chǎn)品的監(jiān)控能力?？梢詮V泛應(yīng)用于交通、醫(yī)院、銀行、家居、學(xué)校等安防領(lǐng)域。

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