張星++冶艷艷++陳溪

摘 要：針對視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)需要有人值守、對場景的監(jiān)控沒有時間選擇性、攝像頭需不間斷地拍攝、監(jiān)控參數(shù)單一等問題，研究和開發(fā)了一套主、被動相結(jié)合的智能圖像監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包括顯示模塊、攝像控制中心、傳感器節(jié)點(diǎn)，集成了模式識別、信息傳輸和圖像監(jiān)控中的最新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了主動監(jiān)控與被動監(jiān)控以及選擇性啟閉各種狀況的報(bào)警。

關(guān)鍵詞：安防監(jiān)控；主被動結(jié)合；信息傳輸；選擇性

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）29-0017-02

引言

目前市場上出現(xiàn)多參數(shù)安防報(bào)警裝置，主要是視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)，對場景的監(jiān)控沒有時間選擇性，攝像頭需不間斷地拍攝[2]，主要包括煙霧、燃?xì)?、人員入侵等監(jiān)控報(bào)警，通常使用有線網(wǎng)絡(luò)或結(jié)合WiFi組成控制網(wǎng)絡(luò)[2]，對網(wǎng)絡(luò)要求嚴(yán)格，且該裝置未結(jié)合被動攝像采集，只能實(shí)現(xiàn)簡單報(bào)警不能清楚反應(yīng)現(xiàn)場情況。這些監(jiān)控裝置具有要求有線網(wǎng)絡(luò)的接入、不間斷監(jiān)控造成的資源浪費(fèi)、成本高、監(jiān)控不全面等不足[3]，因此，一種能夠?qū)崟r反應(yīng)現(xiàn)場情況的主、被動智能圖像監(jiān)控系統(tǒng)就非常必要。

1 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)研究與設(shè)計(jì)

主、被動智能圖像監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合了家居安防系統(tǒng)理念，把攝像裝置、云臺、被動感應(yīng)紅外傳感器、被動煙霧傳感器、被動漏電報(bào)警器、被動燃?xì)鈧鞲衅饕约伴T窗報(bào)警裝置等組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)[4]。在發(fā)生報(bào)警時，監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r地把信息發(fā)送給顯示終端。

主被動監(jiān)控方式：

（1）系統(tǒng)被動監(jiān)控。正常時攝像單元以及各個節(jié)點(diǎn)傳感器都處于休眠狀態(tài)，當(dāng)有人闖入或者觸發(fā)紅外報(bào)警以及其因?yàn)樗h(huán)境（如火災(zāi)）報(bào)警時，傳感器立即把報(bào)警信息發(fā)送給攝像單元，攝像單元立刻定位報(bào)警點(diǎn)并調(diào)節(jié)云臺攝取報(bào)警點(diǎn)圖片和視頻[5]，隨后繼而把視頻圖片及報(bào)警信息通過GPRS的4G網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給顯示終端，也可以通過wifi網(wǎng)絡(luò)把視頻圖片信息傳遞給顯示終端。

（2）系統(tǒng)主動監(jiān)控。當(dāng)沒有報(bào)警信息卻又需要查看某一個地方的當(dāng)前狀態(tài)時，可通過顯示終端發(fā)送命令給攝像控制中心來主動獲取某位置的視頻圖像信息[6]。當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)和攝像單元接受到命令時，結(jié)束休眠啟動工作，調(diào)節(jié)云臺進(jìn)行視頻圖像的攝取并發(fā)送給顯示終端。該系統(tǒng)能夠解決普通監(jiān)控需不斷工作的資源浪費(fèi)以及監(jiān)控報(bào)警單一等問題，添加主動監(jiān)控功能能夠輕松實(shí)現(xiàn)選擇性啟閉各種狀況報(bào)警。

主、被動智能圖像監(jiān)控系統(tǒng)，由顯示終端、攝像控制中心、傳感器節(jié)點(diǎn)三個主要部分組成，系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)功能需求分析

系統(tǒng)核心部分控制中心的主控芯片采用STM32F107單片機(jī)，主要處理各種命令，負(fù)責(zé)其他模塊之間的相互配合；射頻模塊選用CC1101，主要用來接收和傳遞傳感器節(jié)點(diǎn)的報(bào)警信息，主控芯片識別信息后控制攝像控制模塊，攝像控制模塊根據(jù)接受到的主控芯片的命令開啟或關(guān)閉攝像頭并按需求調(diào)節(jié)云臺；云臺主要用來調(diào)節(jié)攝像頭的拍攝位置和方向，并由GPRS模塊發(fā)送報(bào)警信息至顯示終端同時還具有接收顯示終端操作命令的功能，各模塊相互配合相互聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)主動與被動結(jié)合的監(jiān)控模式[7]。

2.2 系統(tǒng)各模塊功能

（1）顯示終端。主要指計(jì)算機(jī)、手機(jī)、PDA等設(shè)備，主要有畫面亮度均勻、畫質(zhì)好、低功耗、體積小、易安裝、易攜帶、動態(tài)圖像顯示效果較佳等優(yōu)點(diǎn)，同時作為監(jiān)控者的“眼睛”，可以遠(yuǎn)程隨時隨地查看監(jiān)控對象的狀態(tài)，并按需求對其進(jìn)行控制。

（2）攝像控制中心。主要包括主控芯片、攝像控制模塊、攝像頭、云臺、Flash存儲模塊、GPRS模塊和射頻模塊等。主要功能是判斷所接收到的命令的種類，如果是攝取某位置圖像命令，則開啟攝像頭調(diào)節(jié)云臺拍攝視頻圖像并返回視頻圖像信息給顯示終端；如果是啟閉傳感器節(jié)點(diǎn)命令，則通過射頻信號發(fā)送給目的節(jié)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)接收到命令后判斷當(dāng)前的啟閉狀態(tài)并按要求修改自身狀態(tài)。

（3）傳感器節(jié)點(diǎn)。主要指被動感應(yīng)紅外傳感器、被動煙霧傳感器、被動漏電報(bào)警器、被動燃?xì)鈧鞲衅饕约伴T窗報(bào)警裝置等。主控芯片采用MSP430F1222單片機(jī)，射頻模塊CC1101用來給攝像控制中心發(fā)送報(bào)警信息并接收其返回的命令，傳感器是用來檢測報(bào)警條件的觸發(fā)，如檢測人員進(jìn)出、煙霧、燃?xì)狻⒙╇?、門窗惡意開啟等[7]。

3 系統(tǒng)關(guān)鍵的技術(shù)路線

3.1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

（1）傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)控定位人方法選擇。

（2）在射頻發(fā)送報(bào)警信息時，怎么防止信息碰撞。

3.2 解決路線

（1）紅外定測法：通過紅外檢測并定位人員（紅外定位

法）。如：5個紅外檢測模塊，人員進(jìn)入第一個紅外模塊檢測區(qū)域，第一個模塊報(bào)警，走出了第一個模塊，第二個模塊就能檢測到，通過模塊放置位置來定位人員位置，方便拍攝監(jiān)控。實(shí)際中傳感器節(jié)點(diǎn)的被動紅外傳感器可固定安裝在陽臺、門廳等處并給予編號，人員進(jìn)入時能夠產(chǎn)生中斷并通過模塊編號對人員跟蹤定位拍攝。

（2）在每一個傳感器節(jié)點(diǎn)檢測到報(bào)警時，開始發(fā)送第一次報(bào)警，此后按照一定時間一直發(fā)送報(bào)警信息，直至收到攝像控制中心的應(yīng)答。每一個監(jiān)控點(diǎn)延時的時間不同[8]，即使在一次碰撞后，第二次也能夠避免，直至能夠接收到應(yīng)答才停止發(fā)送，避免信息碰撞丟失。

4 結(jié)束語

本文針對家居的安全隱患問題，分析了目前的安防報(bào)警裝置存在的問題和不足，設(shè)計(jì)了一種能夠?qū)崟r反應(yīng)現(xiàn)場情況的主、被動智能圖像監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)主要由顯示終端、控制中心、傳感器節(jié)點(diǎn)組成，顯示終端類似人們的眼睛，隨時查看監(jiān)視對象的狀態(tài)；控制中心類似人們的大腦，主要進(jìn)行分析判斷并收發(fā)命令；傳感器節(jié)點(diǎn)猶如人們的手腳，執(zhí)行對監(jiān)控狀態(tài)的開閉工作。

主、被動智能圖像監(jiān)控系統(tǒng)整體上彌補(bǔ)了其他報(bào)警監(jiān)控裝置對網(wǎng)絡(luò)要求嚴(yán)格、只能單報(bào)警不能清楚反應(yīng)現(xiàn)場情況、成本高、浪費(fèi)資源、監(jiān)控不全面等缺點(diǎn)，解決了攝像頭不間斷拍攝、監(jiān)控參數(shù)單一等問題，并能夠輕松實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)報(bào)警條件[5]。在被動傳感器發(fā)生報(bào)警時，喚醒正在休眠的攝像單元執(zhí)行拍攝報(bào)警點(diǎn)圖像任務(wù)，并把報(bào)警圖片及信息發(fā)送給手機(jī)、計(jì)算機(jī)等顯示終端。在手機(jī)、計(jì)算機(jī)等顯示終端主動需要某點(diǎn)圖像時，能夠喚醒休眠的攝像單元，讀出命令拍攝需求點(diǎn)并返回圖像。主、被動智能圖像監(jiān)控系統(tǒng)，更進(jìn)一步地提高了人們家庭居住環(huán)境的安全性。

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