解析物聯(lián)網(wǎng)視角下遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控的優(yōu)化策略

王志銘

摘要：由于互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，目前很多的監(jiān)控系統(tǒng)都是視頻監(jiān)控，通過與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接的方式就可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控采集信息數(shù)據(jù)。因此，在這樣的系統(tǒng)下，系統(tǒng)的性能就顯得尤為重要，而圖像數(shù)據(jù)的采集和傳輸是否能夠做到實(shí)時(shí)傳達(dá)就是影響系統(tǒng)性能的關(guān)鍵性因素。所以監(jiān)控系統(tǒng)需要對(duì)這兩個(gè)問題進(jìn)行優(yōu)化處理，從網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和圖像壓縮技術(shù)的方面進(jìn)行考慮，對(duì)于遠(yuǎn)程監(jiān)控可能出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行處理，例如網(wǎng)絡(luò)延時(shí)和吞吐量等影響系統(tǒng)性能的問題，保證遠(yuǎn)程監(jiān)控的實(shí)時(shí)性和保真性。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);遠(yuǎn)程監(jiān)控;優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TP393? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1009-3044（2019）03-0188-02

近幾年在視頻監(jiān)控系統(tǒng)方面有了更加智能的監(jiān)控方式，也在各方面都有了較為廣泛的應(yīng)用，如建筑、消防、安防等這些領(lǐng)域，這些市場(chǎng)上占有重要地位的行業(yè)和重點(diǎn)部門或者一些比較重要的場(chǎng)所都有監(jiān)控設(shè)備，這些監(jiān)控設(shè)備能夠幫助管理部門更加有效地對(duì)一些突發(fā)事件進(jìn)行處理。隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的生活水平逐漸提升，對(duì)于生活品質(zhì)的要求越來越高，對(duì)于自己生活的環(huán)境也有了更高的追求，智能物品逐漸走進(jìn)人們的生活。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的出現(xiàn)也為人們的生活提供了更多的便利，而且最近的房地產(chǎn)公司為了滿足人們對(duì)于居住環(huán)境的要求，有越來越多的研究人員投身智能家居的研究。這種基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)也能夠?yàn)榧揖迎h(huán)境設(shè)計(jì)起到一定的作用，能夠滿足人們對(duì)于智能化的要求，能夠讓用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，時(shí)刻了解居住環(huán)境。除此之外遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的前端提供視頻的攝像輸入，后端提供設(shè)置顯示或者記錄等，通過前端和后端的控制可以幫助入侵報(bào)警和火災(zāi)報(bào)警等系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，為用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理提供便利。

1 物聯(lián)網(wǎng)的概念和應(yīng)用

能夠?qū)崿F(xiàn)物物相連的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)就是物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)包括了很多先進(jìn)技術(shù)例如射頻識(shí)別、定位等，這些技術(shù)能夠更好地對(duì)于物體或者想要檢測(cè)的事件進(jìn)行監(jiān)控，從而將人與物和人與人之間建立起鏈接。物聯(lián)網(wǎng)起到的作用也是跟它的內(nèi)涵息息相關(guān)的，其內(nèi)涵包括兩個(gè)方面，一是物聯(lián)網(wǎng)是基于互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行延伸和擴(kuò)展的，因此互聯(lián)網(wǎng)依然是物聯(lián)網(wǎng)建立的根本;二是用戶端能夠通過物聯(lián)網(wǎng)延伸到任意的物品，它是通過設(shè)置在物體上的傳感器獲得感知能力，再經(jīng)過信息傳遞設(shè)備將信息傳遞給用戶，從而實(shí)現(xiàn)了物體之間的信息傳遞，達(dá)到跟蹤定位的效果。物聯(lián)網(wǎng)主要包括三個(gè)層面，從低到高依次是感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層，各層都有自己的作用。感知層主要作用就是用于感知數(shù)據(jù)，它作為物聯(lián)網(wǎng)的最底層，是發(fā)展應(yīng)用的基礎(chǔ)，包括的設(shè)備有傳感器等。網(wǎng)絡(luò)層的主要作用是傳輸數(shù)據(jù)，主要包括信息中心和云計(jì)算平臺(tái)等;應(yīng)用層的主要作用是應(yīng)用于智能交通和遠(yuǎn)程控制等方面。

隨著物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，許多智能家居環(huán)境都有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的身影。這些智能家居環(huán)境利用了物聯(lián)網(wǎng)的特征，物聯(lián)網(wǎng)的特征主要有三個(gè)，一是具有全方位的感知，由于系統(tǒng)借助了傳感器的智能前端，所以可以對(duì)監(jiān)控信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的獲取;二是具有可靠性，一些數(shù)據(jù)信息能夠通過各種網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的連接進(jìn)行有效的傳遞;第三就是具有智能化的功能，它可以根據(jù)一些智能技術(shù)來對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的分析處理，進(jìn)而達(dá)到智能化控制物體的目的。而且目前的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展也十分迅速，許多智能化的建筑和一些智能化產(chǎn)品都離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用也對(duì)城市建設(shè)帶來了一些幫助。

2 通過遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控識(shí)別量化編碼算法進(jìn)行優(yōu)化

我們前面也提到了遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)兩種問題，一種就是由于吞吐量和數(shù)據(jù)的延遲傳輸?shù)仍蚩赡軙?huì)對(duì)圖像傳輸造成影響;另外一種就是由于視頻圖像傳輸引起的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控接收的信息的實(shí)時(shí)性和保真性比較差。有一些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員基于這些問題提出了一種能夠有效解決問題的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的模型，這樣就可以對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控視頻進(jìn)行優(yōu)化。這種模型采用的是兩種編碼方式來改善圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)也能夠改善數(shù)據(jù)的壓縮比，讓數(shù)據(jù)的傳輸在不改變帶寬的基礎(chǔ)上提高效率。但是這種模型也是需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，只有最后通過實(shí)驗(yàn)保證了它的可靠性和有效性才能最終投入使用，才能真正地幫助遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控達(dá)到實(shí)時(shí)和無損的要求，從而進(jìn)一步推廣這個(gè)方法。

針對(duì)這個(gè)模型衍生的就是識(shí)別定量編碼算法，它的工作步驟就是先利用RLE編碼和霍夫曼編碼完成一些相關(guān)任務(wù)，最后利用三級(jí)放大器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。具體的原理是：第一步對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)中存在差異的平臺(tái)中的移植過的任務(wù)長(zhǎng)度定義屬性為1，然后再將程序中的n個(gè)任務(wù)進(jìn)行降序排列，隨之更新任務(wù)列表，保證K- means算法能夠依據(jù)不同的輸入圖像和視頻進(jìn)行編碼算法的確定;第二步在監(jiān)控設(shè)備中進(jìn)行隨機(jī)抽樣的測(cè)量，以保證這個(gè)算法實(shí)施的正確性，首先將k個(gè)量化信息作為初始聚類中心，同時(shí)利用差分編碼DPCM的調(diào)制方式進(jìn)行調(diào)制：Diff-DC（i）-DC（i-1），這樣就能讓中低頻分量先出現(xiàn)，而高頻分量后出現(xiàn)。第三步通過程序里的量化編碼，按照攝像頭里的視頻發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的頻率讀取圖像信息，將多個(gè)視頻幀根據(jù)視頻序列特征，依據(jù)最小的距離規(guī)范在聚類中進(jìn)行合理的分配，再通過歐式距離分析量化編碼之間的一致度，最后產(chǎn)生量化值DCT值。最后一步通過RIE編碼和崔夫曼編碼實(shí)現(xiàn)程序壓縮任務(wù)，采用三級(jí)放大器實(shí)現(xiàn)逐級(jí)放大的過程，最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控工作。

3 對(duì)各種視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸方式進(jìn)行優(yōu)化

3.1 光纖+收發(fā)器，讓傳輸距離更遠(yuǎn)

光纖數(shù)據(jù)傳輸具有質(zhì)量高和信號(hào)穩(wěn)定的特點(diǎn)，當(dāng)監(jiān)控的距離超過100米時(shí)，普通的網(wǎng)線就不能達(dá)到很好的效果了。因此現(xiàn)在一般都會(huì)選擇傳輸信號(hào)和質(zhì)量更好的光纖，光纖的傳輸距離能夠達(dá)到20公里。光纖的數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)就是光，還需要光纖收發(fā)器的配合來共同完成數(shù)據(jù)的傳輸，對(duì)于光纖收發(fā)器是需要成對(duì)的使用的，其工作原理就是光信號(hào)和電信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。光纖收發(fā)器主要分為兩類，一類是百兆的，另外一類是千兆的，這個(gè)可以根據(jù)攝像機(jī)的數(shù)量進(jìn)行選擇。

由于光纖的價(jià)格相對(duì)來說比較便宜，并且可以進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，在一些監(jiān)控工程中大量使用。光纖的使用需要先進(jìn)行熔接，這一步驟需要的費(fèi)用還是比較高的，因?yàn)槿劢釉O(shè)備比較貴，而且需要專業(yè)人士來進(jìn)行熔接，需要花費(fèi)一定的時(shí)間。除此之外還有一種可以進(jìn)行冷接的光纖，那就是皮線光纖，冷接的價(jià)格也比較便宜，但是冷接的光纖應(yīng)用程度不太高，這兩種光纖還是要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇的。

3.2 無線網(wǎng)橋，實(shí)現(xiàn)無線傳輸監(jiān)控視頻

在一些需要施工的企業(yè)和環(huán)境，有線的視頻監(jiān)控已經(jīng)不能夠滿足要求了。比如，已經(jīng)硬化路面的小區(qū)、電梯、已經(jīng)建好的工廠、距離較遠(yuǎn)的空曠地帶、野外等等。這些環(huán)境，使用有線的方式存在比較大的困難。這個(gè)時(shí)候無線網(wǎng)橋就派上了用場(chǎng)。無線擴(kuò)頻是無線傳輸?shù)闹饕绞剑S多的企業(yè)都有自己的無線網(wǎng)絡(luò)，目的就是為了更好地提供遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。

無線的網(wǎng)橋的傳輸方式與有線傳輸不同，無線傳輸可以將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換成無線電波進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸，還可以滿足點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的傳輸。因此無線網(wǎng)橋的使用都是成對(duì)的，由于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)是定向傳輸，所以需要進(jìn)行遠(yuǎn)距離的無線傳輸，距離從幾百米到幾十公里的都有。所以使用無線網(wǎng)橋的要求就是發(fā)射和接收端之間不能有遮擋，只有這樣才能讓傳輸信號(hào)更加穩(wěn)定，所以還需要對(duì)發(fā)射和接收端進(jìn)行檢查，達(dá)到要求才能使用。

無線網(wǎng)橋按工作頻率可以分為2.4G 和5.8G 兩種。這兩種無線網(wǎng)橋的區(qū)別是它們自身的特點(diǎn)不同，使用的情況也就不同。2.4G 的特點(diǎn)就是價(jià)格便宜，因此使用的較多。2.4G的無線網(wǎng)橋的速率一般是150M，帶寬相對(duì)也比較小，適合傳輸小路數(shù)的監(jiān)控。由于民用的WIFI信號(hào)也是2.4G，所以有些情況下還是會(huì)產(chǎn)生干擾，但是近距離的使用就不會(huì)有這樣的問題。而5.8G的頻段特點(diǎn)就是比較干凈，而且傳輸速率比較快，一般在300M以上，適合遠(yuǎn)距離、大路數(shù)監(jiān)控的無線傳輸。總的來說就是2.4G適合近距離使用，5.8G適合遠(yuǎn)距離使用，二者都能夠讓視頻監(jiān)控更加的便利。

4 結(jié)論

總而言之，我們需要從物聯(lián)網(wǎng)的角度去優(yōu)化遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，解決由于網(wǎng)絡(luò)連接和吞吐量的原因而導(dǎo)致的圖像傳輸和傳輸實(shí)時(shí)性問題，通過優(yōu)化系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控序列量化編碼，進(jìn)一步提高遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和保真性，讓信息和數(shù)據(jù)的傳輸更加順暢。

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【通聯(lián)編輯：張薇】