安防智能報(bào)障系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

龍昊波 周維林

廣州市澳視光電子技術(shù)有限公司，廣東 510663

引言

隨著人們生活水平的不斷提高及信息技術(shù)的快速發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已廣泛服務(wù)于人們的日常生活，特別是“平安城市”的建設(shè)促進(jìn)了視頻監(jiān)控市場(chǎng)的迅速增長，并且監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模也在不斷地?cái)U(kuò)大。隨之而來，視頻監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)問題日益突出，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，需要人工去發(fā)現(xiàn)，這就存在延時(shí)的可能，并且由于規(guī)模大，排查原因時(shí)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率低下。

利用傳感器及網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于傳感技術(shù)的智能報(bào)障的安防監(jiān)控系統(tǒng)。在前端設(shè)備里嵌入溫度，濕度及電壓等各種傳感器件，實(shí)時(shí)采集設(shè)備的狀態(tài)信息，并實(shí)時(shí)傳輸給后端的管理平臺(tái)，后者將依據(jù)這些信息判斷設(shè)備以及視頻鏈路 是否正常。如果出現(xiàn)設(shè)備或鏈路故障，管理平臺(tái)將通過手機(jī)短信，語音，界面及聲光四種方式通知給系統(tǒng)維護(hù)方。整個(gè)過程不需要人工參與，由監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)完成，從而實(shí)現(xiàn)智能報(bào)障的目的。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1 智能報(bào)障系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示：

在圖1中攝像機(jī)內(nèi)置的溫度等傳感器將實(shí)時(shí)采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)通過485數(shù)據(jù)線傳輸至光端機(jī)發(fā)射端，再由后者傳輸至光端機(jī)接收端，而接收端將自身的485傳感數(shù)據(jù)和攝像機(jī)的485數(shù)據(jù)一起打包，再轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，然后通過交換機(jī)送至報(bào)障服務(wù)器，由裝在服務(wù)器上的智能報(bào)障平臺(tái)軟件將對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，如果檢測(cè)設(shè)備或者鏈路的故障，將通過手機(jī)短信，聲光及語音三種方式告知用戶，從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的智能報(bào)障。并且針對(duì)容易死機(jī)的設(shè)備提供了遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)功能，使維護(hù)人員不必去現(xiàn)場(chǎng)，在控制室即可解決問題。

2 智能報(bào)障硬件設(shè)計(jì)

智能報(bào)障的硬件部分實(shí)現(xiàn)的功能包括，溫度，電壓，紅外燈狀態(tài)，風(fēng)扇狀態(tài)，光纖鏈路等數(shù)據(jù)采集功能。在上述功能，溫度和電壓是系統(tǒng)的最主要的功能。

2.1 溫度傳感方案

設(shè)備溫度采集使用了DS18B20的方案，硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2。

在此方案中，DS18B20芯片將實(shí)時(shí)采集到的溫度數(shù)據(jù)保存在內(nèi)部的寄存器中，而控制器需要數(shù)據(jù)時(shí)，就從寄存器中讀取二進(jìn)制數(shù)據(jù)。再依據(jù)下表中的數(shù)據(jù)將二進(jìn)制的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制的溫度數(shù)據(jù)。

圖2 溫度采集電路

表1 溫度/數(shù)據(jù)關(guān)系

2.2 電壓傳感方案

在設(shè)備內(nèi)部增加了電壓檢測(cè)電路，如下圖：

圖3 電壓采集電路

檢測(cè)電路通過電阻分壓取樣送到單片機(jī)I/O口，然后通過單片機(jī)內(nèi)部的A/D電路計(jì)算出實(shí)際電壓，再上傳到平臺(tái)軟件。

3 智能報(bào)障平臺(tái)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 智能報(bào)障平臺(tái)軟件的功能

智能報(bào)障平臺(tái)軟件的功能包括，區(qū)域設(shè)置，實(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)處理，用戶管理及系統(tǒng)維護(hù)，而前面三個(gè)是平臺(tái)的主要功能，區(qū)域設(shè)置將設(shè)備的安裝地點(diǎn)以拓樸圖的形式在界面上顯示出來，使得用戶能夠一目了然的知道設(shè)備的分布情況；實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊負(fù)責(zé)傳感數(shù)據(jù)的采集，及根據(jù)通信協(xié)議解析數(shù)據(jù)，并將流數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)象化，用以進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)分析，同時(shí)，它還包括局域網(wǎng)客戶端，使客戶通過客戶端能夠查看設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)。數(shù)據(jù)處理是平臺(tái)軟件的核心功能，它將采集到的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，如果發(fā)現(xiàn)故障則通知報(bào)警模塊，再由后者通過短信，語音及聲光三種試告知用戶，同時(shí)還對(duì)發(fā)生過的故障信息提供查詢打印功能。具體功能模塊如下圖所示。

圖4 功能模塊

3.2 關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)

(1)數(shù)據(jù)分析

對(duì)設(shè)備的傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠識(shí)別出攝像機(jī)故障及攝像機(jī)與光端機(jī)之間的鏈路故障。這些故障包括：數(shù)據(jù)線故障，電源故障，傳感模塊故障，機(jī)芯故障及視頻線故障。具體的分析流程如圖5所示。

(2)協(xié)議解析

由于設(shè)備的傳感數(shù)據(jù)是以二進(jìn)制流的形式傳輸?shù)狡脚_(tái)軟件，因此，平臺(tái)軟件就必須根據(jù)通信協(xié)議將流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成能不同設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，平臺(tái)軟件采用了簡(jiǎn)單工廠設(shè)計(jì)模式，簡(jiǎn)單工廠模式中包含的角色及其相應(yīng)的職責(zé)如下：

工廠角色：這是簡(jiǎn)單工廠模式的核心，由它負(fù)責(zé)創(chuàng)建所有的類的內(nèi)部邏輯。當(dāng)然工廠類必須能夠被外界調(diào)用，創(chuàng)建所需要的產(chǎn)品對(duì)象。

抽象產(chǎn)品角色：簡(jiǎn)單工廠模式所創(chuàng)建的所有對(duì)象的父類，注意，這里的父類可以是接口也可以是抽象類，它負(fù)責(zé)描述所有實(shí)例所共有的公共接口。

圖5 數(shù)據(jù)分析流程

圖6 簡(jiǎn)單工廠模式

具體產(chǎn)品角色：簡(jiǎn)單工廠所創(chuàng)建的具體實(shí)例對(duì)象，這些具體的產(chǎn)品往往都擁有共同的父類。

具體實(shí)現(xiàn)的主要代碼有：

(3)短信發(fā)送

短信發(fā)送功能是平臺(tái)軟件具有的一項(xiàng)十分重要的功能，它大大提高了維護(hù)人員的工作效率。其實(shí)現(xiàn)的流程如圖7。

4 結(jié)束語

智能報(bào)障平臺(tái)軟件綜合利用傳感，網(wǎng)絡(luò)等信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)安防監(jiān)控設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析，從而判斷出監(jiān)控系統(tǒng)是否正常，并能夠準(zhǔn)備判斷出設(shè)備的故障類型，提高了維護(hù)人員的工作效率，尤其是在較大的監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，效果更為明顯。但是，智能報(bào)障平臺(tái)并不能判斷視頻遮擋，扭曲，偏色等問題，這需要在后續(xù)的版本中進(jìn)行完善。

圖7 短信報(bào)警流程

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