智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【摘要】根據(jù)當(dāng)前視頻監(jiān)控安防系統(tǒng)無(wú)法智能識(shí)別目標(biāo)并解決突發(fā)狀況等缺陷，提出了一套智能安防監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要是由監(jiān)控、管理和服務(wù)等端口組成，并同時(shí)采用紅外探測(cè)、電子圍欄和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等器材對(duì)樓宇進(jìn)行聯(lián)合監(jiān)控，基于數(shù)字圖像分析技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控運(yùn)動(dòng)目標(biāo)并對(duì)其進(jìn)行定位、識(shí)別、行為判別，以便實(shí)現(xiàn)樓宇的智能安防監(jiān)控。

【關(guān)鍵詞】智能樓宇；安防；監(jiān)控

1.引言

隨著當(dāng)前城市現(xiàn)代化建設(shè)的急速發(fā)展，建筑的智能化，尤其是公用式建筑的智能系統(tǒng)包括了越來(lái)越多的功能，建筑的智能化系統(tǒng)使得基于智能建筑的各種功能系統(tǒng)，為人們提供了一個(gè)高效、便利、舒適、合理的環(huán)境，從而適應(yīng)當(dāng)前生活和建筑的需求。

當(dāng)前，多數(shù)的安防監(jiān)控系統(tǒng)都尚只是由人工監(jiān)視處理[1]，此安防監(jiān)控方案存在著諸多的弊端：1）由于人員及配置方面的短缺，無(wú)法實(shí)現(xiàn)樓宇所有的關(guān)鍵位置都進(jìn)行相應(yīng)的安防監(jiān)控，導(dǎo)致樓宇安全出現(xiàn)一些隱患點(diǎn)；2）由于監(jiān)視人員不可能時(shí)刻盯緊監(jiān)視器，導(dǎo)致了該種方式效率及其低下；3）實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)積累了大量無(wú)用信息，更嚴(yán)重的是將及其少數(shù)有用信息給掩蓋住了，使得增大提取該種有用信息的難度。安防監(jiān)控系統(tǒng)是智能樓宇的重要組成部分，其為智能樓宇提供了安全監(jiān)控、出入門控制管理、侵入報(bào)警等功能[2]。安防監(jiān)控系統(tǒng)采用微機(jī)控制系統(tǒng)，集成了視屏切換、俯仰、水平、變焦控制及設(shè)備自檢功能，其技術(shù)表現(xiàn)有：出入門控制系統(tǒng)主要還通過(guò)識(shí)別和選擇出入門的人員，在對(duì)其識(shí)別身份后，根據(jù)已儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)來(lái)決定是否允許其進(jìn)出，每一項(xiàng)進(jìn)出都作為記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并根據(jù)實(shí)際請(qǐng)求實(shí)時(shí)輸出；侵入報(bào)警系統(tǒng)主要是通過(guò)各種傳感器如紅外微波傳感器、主動(dòng)紅外探測(cè)器、振動(dòng)傳感器、玻璃破碎傳感器及其它各類手動(dòng)、腳動(dòng)開關(guān)來(lái)獲得樓宇的出入口、主要通道、重要位置的情況，從而有效地實(shí)現(xiàn)樓宇的安防工作。

根據(jù)當(dāng)前視頻監(jiān)控安防系統(tǒng)無(wú)法智能識(shí)別目標(biāo)并解決突發(fā)狀況等缺陷，提出了一套智能安防監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要是由監(jiān)控、管理和服務(wù)等端口組成，并同時(shí)采用紅外探測(cè)、電子圍欄和網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)等器材對(duì)樓宇進(jìn)行聯(lián)合監(jiān)控。

2.智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)功能

智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)是采用模式識(shí)別、圖像處理、概率論等多種方法并結(jié)合計(jì)算機(jī)來(lái)有效地分析視頻數(shù)據(jù)過(guò)濾掉圖像中大量的干擾和無(wú)用信息，抽取其中的關(guān)鍵信息并加以識(shí)別判斷，從而以最佳和最快的途徑進(jìn)行解決。其主要功能有：

智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)可以對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的智能識(shí)別分析并進(jìn)行深度地應(yīng)用，如可以實(shí)現(xiàn)車牌和人臉識(shí)別，智能有效地記錄車輛和人員的進(jìn)出情況；當(dāng)有目標(biāo)進(jìn)入監(jiān)視位置，系統(tǒng)自行鎖定目標(biāo)并進(jìn)行有效跟蹤及進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警。

樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)可以與其它安防設(shè)備進(jìn)行聯(lián)合使用，諸如門禁系統(tǒng)、煙溫感探頭等，從而實(shí)現(xiàn)安防工作的集成一體化，充分發(fā)揮系統(tǒng)的效能。

樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)錄像的自動(dòng)證據(jù)視屏檢索，利用目標(biāo)的大小、形狀、速度、位置、顏色等信息從而實(shí)現(xiàn)特定視屏段的檢索及提取，有利于提高分析視頻的效率。

3.智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)的組成

本系統(tǒng)由硬件和軟件組成，其架構(gòu)如圖1所示。其中硬件主要是由網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)、各類報(bào)警傳感器、I/O電子控制器、門禁讀卡器、探照等等組成[3]。而軟件部分則由系統(tǒng)管理端、服務(wù)端、監(jiān)控端和數(shù)據(jù)庫(kù)等組成。

圖1 智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)組成

3.1 硬件組成

（1）I/O控制器：主要是用于接收并轉(zhuǎn)換其它設(shè)備的電信號(hào)，同時(shí)也用于向上述設(shè)備發(fā)送相應(yīng)的電信號(hào)，基于TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，通過(guò)豐富的網(wǎng)絡(luò)通信接口與其它設(shè)備交換樓宇監(jiān)控信息，具備一定的報(bào)警數(shù)據(jù)存儲(chǔ)記錄功能。

（2）門禁控制器：具有內(nèi)置卡密數(shù)據(jù)庫(kù)，可用于驗(yàn)證本地刷卡并遠(yuǎn)程關(guān)、開門禁；尤其是當(dāng)門禁控制器出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)向使用者發(fā)出故障信號(hào)[4]。

（3）網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)：主要由鏡頭、數(shù)字聲音/圖像編碼器、聲音/圖像采集卡、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、內(nèi)置SD卡等組成，具有一定的記錄功能，圖像音頻/視屏輸出質(zhì)量較好，更重要的是，具有內(nèi)置處理器，使得該系統(tǒng)可以通過(guò)先進(jìn)的圖像處理算法，有利于對(duì)視屏圖像進(jìn)行有效地識(shí)別、分類、提取并分析，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，能夠及時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向系統(tǒng)終端發(fā)出警告信號(hào)。

（4）各類附屬設(shè)備。

3.2 軟件組成

（1）監(jiān)控端：是智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)的信息處理模塊，主要用于連接用戶和中心服務(wù)器并中轉(zhuǎn)各種信息，保證用戶能夠第一時(shí)間收到視頻信息和報(bào)警信號(hào)，主要功能有：查看實(shí)時(shí)監(jiān)控圖像、查詢報(bào)警記錄、接收故障提示、遠(yuǎn)程操作各類報(bào)警裝備。

（2）服務(wù)端：主要用于數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)擁堵控制、歷史視頻存儲(chǔ)管理、硬件設(shè)備管理、智能報(bào)警等功能，是整個(gè)智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)的中樞神經(jīng)。

（3）管理端：主要用于硬件設(shè)備配置、系統(tǒng)聯(lián)合報(bào)警方案確定、人員權(quán)限限定、計(jì)劃定時(shí)方案管理等職責(zé)。

（4）數(shù)據(jù)庫(kù)：采用SQL2005數(shù)據(jù)庫(kù)，操作較為簡(jiǎn)單，該系統(tǒng)里所有的人員信息、報(bào)警處理方案、硬件信息、視屏索引都記錄在其中，從而有利于修改調(diào)用[5]。

4.系統(tǒng)工作流程及分析實(shí)現(xiàn)

4.1 智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)工作流程

該系統(tǒng)的工作流程如圖2所示，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)將獲取的視屏信號(hào)通過(guò)內(nèi)部的處理器進(jìn)行圖像數(shù)字處理并提取有效的目標(biāo)信號(hào)，進(jìn)而對(duì)該目標(biāo)的行為趨勢(shì)和形態(tài)進(jìn)行分析判斷，若判別其右異常情況，則向服務(wù)端口發(fā)送有關(guān)的報(bào)警信號(hào)，并由服務(wù)端參考預(yù)先設(shè)定的報(bào)警規(guī)則，如該信號(hào)符合預(yù)定的報(bào)警條件，則向工作人員發(fā)送相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)并參照相應(yīng)的預(yù)警方案控制相應(yīng)的I/O控制器，從而實(shí)現(xiàn)智能控制。

圖2 智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)管理流程

同時(shí)，為了提升安防監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性及有效實(shí)用性，需要根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)所處環(huán)境的不同，將其進(jìn)行劃分，如將場(chǎng)景設(shè)置為白天、黑夜、室外和室內(nèi)等情況，對(duì)監(jiān)控的目標(biāo)可以分為非機(jī)動(dòng)車、機(jī)動(dòng)車、動(dòng)物和人等幾大類。與此同時(shí)，還需要根據(jù)需求的不同，將監(jiān)控的區(qū)域劃分為單純監(jiān)視區(qū)、非警戒區(qū)、警戒區(qū)等多種類型，根據(jù)劃分類型的不同，采用不同的預(yù)警方案，根據(jù)不同的實(shí)際需求，及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)送報(bào)警信號(hào)。

4.2 智能樓宇安防監(jiān)控系統(tǒng)圖像分析實(shí)現(xiàn)

該系統(tǒng)主要是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)中的嵌入式處理器來(lái)完成視頻圖像的采集和分析工作，從而在第一時(shí)間內(nèi)做出準(zhǔn)確而快速的判斷。實(shí)施過(guò)程當(dāng)中，主要根據(jù)各坐標(biāo)的像素在整個(gè)序列中的情況，若發(fā)現(xiàn)有異常的序列出現(xiàn)則提取該信號(hào)并利用概率論方法對(duì)該異常信號(hào)進(jìn)行識(shí)別判斷并進(jìn)行歸屬，其基本流程主要有：

（1）圖像預(yù)處理：根據(jù)圖像的清晰程度采用特殊技術(shù)來(lái)突出圖像中的某些關(guān)鍵信息并消除或削弱無(wú)關(guān)緊要的信息，進(jìn)而增強(qiáng)圖像的局部或整體特征。

（2）圖像的背景恢復(fù)和異常信號(hào)提取：根據(jù)各個(gè)坐標(biāo)的像素值在整個(gè)信號(hào)序列中的概率信息進(jìn)行恢復(fù)，從而進(jìn)行對(duì)比，提取異常信號(hào)。

（3）圖像分類：利用恢復(fù)出來(lái)的靜態(tài)幀和當(dāng)前的幀進(jìn)行對(duì)比，從而提取所有發(fā)生異常信號(hào)的區(qū)域。

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作者簡(jiǎn)介：谷守軍（1973—），男，河北豐潤(rùn)人，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)供職于華北有色地質(zhì)勘查局五一九大隊(duì)。