主、被動智能圖像監控系統的設計

張星++冶艷艷++陳溪

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

關鍵詞：安防監控；主被動結合；信息傳輸；選擇性

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

引言

目前市場上出現多參數安防報警裝置，主要是視頻安防監控系統，對場景的監控沒有時間選擇性，攝像頭需不間斷地拍攝[2]，主要包括煙霧、燃氣、人員入侵等監控報警，通常使用有線網絡或結合WiFi組成控制網絡[2]，對網絡要求嚴格，且該裝置未結合被動攝像采集，只能實現簡單報警不能清楚反應現場情況。這些監控裝置具有要求有線網絡的接入、不間斷監控造成的資源浪費、成本高、監控不全面等不足[3]，因此，一種能夠實時反應現場情況的主、被動智能圖像監控系統就非常必要。

1 系統的體系結構研究與設計

主、被動智能圖像監控系統結合了家居安防系統理念，把攝像裝置、云臺、被動感應紅外傳感器、被動煙霧傳感器、被動漏電報警器、被動燃氣傳感器以及門窗報警裝置等組成監控網絡[4]。在發生報警時，監控系統能夠實時地把信息發送給顯示終端。

主被動監控方式：

（1）系統被動監控。正常時攝像單元以及各個節點傳感器都處于休眠狀態，當有人闖入或者觸發紅外報警以及其因為它環境（如火災）報警時，傳感器立即把報警信息發送給攝像單元，攝像單元立刻定位報警點并調節云臺攝取報警點圖片和視頻[5]，隨后繼而把視頻圖片及報警信息通過GPRS的4G網絡發送給顯示終端，也可以通過wifi網絡把視頻圖片信息傳遞給顯示終端。

（2）系統主動監控。當沒有報警信息卻又需要查看某一個地方的當前狀態時，可通過顯示終端發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]。當傳感器節點和攝像單元接受到命令時，結束休眠啟動工作，調節云臺進行視頻圖像的攝取并發送給顯示終端。該系統能夠解決普通監控需不斷工作的資源浪費以及監控報警單一等問題，添加主動監控功能能夠輕松實現選擇性啟閉各種狀況報警。

主、被動智能圖像監控系統，由顯示終端、攝像控制中心、傳感器節點三個主要部分組成，系統整體框圖如圖1所示。

2 系統功能設計

2.1 系統功能需求分析

系統核心部分控制中心的主控芯片采用STM32F107單片機，主要處理各種命令，負責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點的報警信息，主控芯片識別信息后控制攝像控制模塊，攝像控制模塊根據接受到的主控芯片的命令開啟或關閉攝像頭并按需求調節云臺；云臺主要用來調節攝像頭的拍攝位置和方向，并由GPRS模塊發送報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系，實現主動與被動結合的監控模式[7]。

2.2 系統各模塊功能

（1）顯示終端。主要指計算機、手機、PDA等設備，主要有畫面亮度均勻、畫質好、低功耗、體積小、易安裝、易攜帶、動態圖像顯示效果較佳等優點，同時作為監控者的“眼睛”，可以遠程隨時隨地查看監控對象的狀態，并按需求對其進行控制。

（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，則開啟攝像頭調節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點命令，則通過射頻信號發送給目的節點，傳感器節點接收到命令后判斷當前的啟閉狀態并按要求修改自身狀態。

（3）傳感器節點。主要指被動感應紅外傳感器、被動煙霧傳感器、被動漏電報警器、被動燃氣傳感器以及門窗報警裝置等。主控芯片采用MSP430F1222單片機，射頻模塊CC1101用來給攝像控制中心發送報警信息并接收其返回的命令，傳感器是用來檢測報警條件的觸發，如檢測人員進出、煙霧、燃氣、漏電、門窗惡意開啟等[7]。

3 系統關鍵的技術路線

3.1 系統關鍵技術

（1）傳感器節點監控定位人方法選擇。

（2）在射頻發送報警信息時，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，人員進入第一個紅外模塊檢測區域，第一個模塊報警，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，方便拍攝監控。實際中傳感器節點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，人員進入時能夠產生中斷并通過模塊編號對人員跟蹤定位拍攝。

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

4 結束語

本文針對家居的安全隱患問題，分析了目前的安防報警裝置存在的問題和不足，設計了一種能夠實時反應現場情況的主、被動智能圖像監控系統，系統主要由顯示終端、控制中心、傳感器節點組成，顯示終端類似人們的眼睛，隨時查看監視對象的狀態；控制中心類似人們的大腦，主要進行分析判斷并收發命令；傳感器節點猶如人們的手腳，執行對監控狀態的開閉工作。

主、被動智能圖像監控系統整體上彌補了其他報警監控裝置對網絡要求嚴格、只能單報警不能清楚反應現場情況、成本高、浪費資源、監控不全面等缺點，解決了攝像頭不間斷拍攝、監控參數單一等問題，并能夠輕松實現調節報警條件[5]。在被動傳感器發生報警時，喚醒正在休眠的攝像單元執行拍攝報警點圖像任務，并把報警圖片及信息發送給手機、計算機等顯示終端。在手機、計算機等顯示終端主動需要某點圖像時，能夠喚醒休眠的攝像單元，讀出命令拍攝需求點并返回圖像。主、被動智能圖像監控系統，更進一步地提高了人們家庭居住環境的安全性。

參考文獻：

[1]周濤.基于無線傳感器網絡的智能家居安防系統巧[D].太原：太原理工大學，2011.

[2]林旭東.智能家居系統相關技術及發展趨勢[J].科技創新導報，

2008，7：6.

[3]熊雄，陳建勇.郎新奇，等.基于GSM短消息的測試數據遠程傳輸技術研究[J].國外電子測量技術，2010，10：34-38.

[4]龍明貴，陳書開.基于GPRS的遠程安防監控系統[J].微計算機信息，2008，35：46-48.

[5]（英）馬修.LINUX程序設計[M].陳健，宋健建，譯.人民郵電出版社，2007：16-28.

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[7]張華，高需.基于TC35模塊實現短消息收發[J].計算機工程應用技術，2010，17：4819-4821.

[8]Teoh Chu Chong，Tan Chong Eng.A neural network approach towards reinfoixing smart home security [J].8th Asia-Pacific Symposium on Information and Telecommunication Technologies，APSITT 2010；2010.endprint