基于校園無線局域網絡的智能視頻監控系統

曾健健，徐靜，陳立，左開中

（安徽師范大學數學計算機科學學院，蕪湖 241002）

基于校園無線局域網絡的智能視頻監控系統

曾健健，徐靜，陳立，左開中

（安徽師范大學數學計算機科學學院，蕪湖 241002）

針對傳統有線視頻監控系統部署不方便、不能隨時隨地監控、不能及時報警，只能事后查看監控視頻的問題，設計一個基于校園無線網的智能視頻監控系統。系統由校園無線網、多個智能移動終端、多個視頻監控設備和視頻服務器組成。基于校園無線網及控制端軟件,可實現視頻監控、紅外監控實時報警和移動智能終端隨時隨地實時查詢等功能。經過比較完備的系統測試，系統達到預期設計目標。該系統具有易于部署，實時監控，節省存儲空間等優點，有很好的實用價值。

視頻監控；攝像頭；校園無線網；人體紅外感應傳感器

0 引言

視頻監控系統的控制終端多是PC和電視機等，且與監控設備是通過有線方式連接，存在如下不足：一是安裝維護較繁瑣，存在無法部署地方，導致監控死角，監控信息不全面；二是當發生安全事件時，視頻數據能實時采集，但無法實時報警，視頻數據量龐大，需要人工事后分析處理，費事費力。本文設計和實現了一種基于校園無線網絡的遠程視頻監控系統。該系統中的視頻監控終端可“即插即用”，無需布線，可快速部署于校園內大多數地方，使得監控無死角。同時，借助于高速校園無線網，無需擔心大流量視頻數據無線傳輸的費用問題。并且集成有人體紅外感應報警功能，解決數據龐大、存儲空間浪費問題。

1 系統總體設計方案

基于校園無線局域網絡的智能視頻監控系統主要由視頻監控模塊、校園數據服務器組成，如圖1所示。其中，視頻監控模塊主要由微處理器、電源管理模塊、人體紅外感應傳感器、Wi-Fi通信模塊、攝像頭模塊、存儲器模塊等組成，如圖2所示。

基于校園無線局域網絡的智能視頻監控系統主要由校園無線網、智能移動終端、視頻監控模塊、校園視頻數據服務器組成。

本系統基于校園無線網實現對于特定區域的視頻監控，由紅外感應傳感器感應并啟動視頻監控模塊，并將視頻數據經過編碼后匯總至校園視頻數據服務器。智能移動終端在與視頻監控模塊、校園視頻數據服務器建立起連接之后能夠獲得監控視頻數據，并且能夠控制視頻監控模塊的工作。本系統能夠實現智能的實時、分時、高效的遠程視頻監控,能夠讓用戶隨時隨地監控。

2 視頻監控模塊的硬件設計

視頻監控模塊的微處理器采用STM32，與普通51單片機相比具有更加強大的內核、更大的地址空間、更大的寄存器容量，且可以驅動攝像頭模塊進行視頻數據采集及Wi-Fi通信模塊進行視頻數據無線傳輸。下面介紹其余各模塊的接口電路。

圖1 基于校園無線網絡的遠程視頻監控系統

（1）人體紅外感應傳感器模塊的接口電路

為了簡化設計，人體紅外感應傳感器模塊采用的是人體感應模塊HC-SR501，其硬件接口電路如圖3所示。

圖2 視頻監控模塊

圖3 人體感應模塊(HC-SR501)

圖4 攝像頭模塊(OV2640)

主要的接口信號連接如下：

上圖為人體感應模塊(HC-SR501)的硬件接口圖，HC-SR501的輸出接口OUT與STM32的PB0接口相連接。隨著溫度的變化，OUT口輸出的電壓也隨之變化。

（2）攝像頭模塊的接口電路

攝像頭模塊主要由攝像頭ov2640和必要的外部電路組成，其硬件接口電路如上圖4所示。

主要的接口信號連接如下：

①OV2640的數據接口D0…D7與STM32的PC0…PC7相連接，用于傳遞采集到的圖片數據信息。

②OV2640的總線接口 SIOC和 SIOD分別與STM32的PB10、PB11相連接，SIOC為SCCB協議中串行時鐘線，SIOD為SCCB協議中的串行數據線。通過對這些端口的時序控制實現視頻數據的采集和傳輸。

③OV2640的 3根同步信號線 VSYNC、PCLK、HREF分別同STM32的PB8、PB15、PB16連接，STM32通過檢測這3個信號，實現圖像采集與圖像傳感器的輸出同步。

（3）Wi-Fi通信模塊的接口電路

Wi-Fi通信模塊使用的 Wi-Fi芯片是 Marvell8686，其硬件接口電路如圖5所示。

圖5 Wi-Fi通信模塊

主要的接口信號連接如下：

Marvell8686的數據接口 SD_D0…SD_D3與STM32的PC8…PC11相連接，用于將傳遞采集到的圖片數據信息傳入Wi-Fi模塊并等待發送。

Marvell8686的總線接口SD_CLK和SD_CMD分別與STM32的PC12、PD2相連接，SD_CLK為SDIO協議中串行時鐘線，SD_CMD為SDIO協議中的串行數據線。

3 軟件設計與實現

根據系統的功能要求以及硬件模塊的選擇，基于校園無線局域網絡的智能視頻監控系統軟件結構主要分為兩個部分：視頻監控模塊、智能終端的軟件設計。

視頻監控模塊軟件主要實現的功能是：人體信息的采集、視頻信息的采集及傳輸和本地報警。視頻監控模塊工作流程如圖6所示。

智能終端軟件包括智能手機端和電腦端的App，它們是上位機軟件，主要讓用戶能夠方便的獲取監控地點的視頻數據，其手機端工作流程分別如圖7所示。

4 智能視頻監控系統實驗

圖6 視頻監控模塊工作流程

圖7 智能手機端軟件工作流程圖

智能視頻監控系統實驗系統由視頻監控模塊、校園無線網和智能終端組成，其中視頻監控模塊由攝像頭模塊、Wi-Fi模塊、人體紅感應模塊、STM32芯片及外圍電路組成，如圖8所示。

圖8 視頻監控模塊

實驗主要目的是測試非法入侵監控功能、視頻數據采集功能、視頻數據傳輸功能、查詢功能。

首先，人體紅外感應傳感器模塊處于工作狀態，攝像頭模塊處于未工作狀態。當人體紅外感應傳感器模塊感應到人體時，便會通知STM32芯片驅使攝像頭開始采集圖片。當采集到的圖片數據足夠多時，便壓縮后通過Marvell8686傳輸到校園視頻服務器。智能手機端和電腦可以在與視頻監控模塊或視頻服務器建立連接后，通過相應的指令獲取視頻數據，且可以控制視頻監控模塊的工作。

5 實驗結果與分析

與視頻監控模塊連入相同局域網的設備通過裝入的App便可以接收到攝像頭采集的圖片。如圖9、圖10所示。

圖9 筆記本電腦端視頻圖像

圖10 智能手機端視頻圖像

實驗結果分析：

上圖表明，此系統能夠正常工作，基本實現了設計的功能，其中包括：非法入侵的檢測、視頻數據的傳輸、智能終端的視頻顯示等。通過反復測試，此系統的靈敏性較好、系統工作性能穩定，充分表現出此系統隨時隨地監控的優點。

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Video Surveillance;Camera;Campus Wireless Network;Human Infrared

Intelligent Video Monitoring System Based on Wireless Local Area Networks on Campus

ZENG Jian-jian，XU Jing，CHEN Li，ZUO Kai-zhong
（School of Mathematics&Computer Science,Anhui Normal University,Wuhu 241002）

In the view of the problem that traditional wired monitoring system inconvenient on deployment,lack the function of real-time surveillance and can’t have timely alarm,only afterwards to view surveillance video,designs an intelligent video monitoring system based on the campus wireless network.The system is composed of campus wireless network,a plurality of intelligent mobile terminals,a plurality of video surveillance equipment and video servers.Video surveillance and infrared security real-time alarm and mobile intelligent terminal anytime,anywhere in real-time queries are completed in this system.Demonstrates that the system has achieved goals,and has the advantages of easy deployment,real-time monitoring and save storage space through the relatively complete tests.It has large potential application value.

1007-1423（2016）19-0064-05

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.19.016

2014年地方高校國家級大學生創新創業訓練計劃項目（No.201410370027）、安徽師范大學2014年本科生優秀畢業論文（設計、創作）培育計劃項目（No.pyjh2014186）

曾健健（1993-），男，安徽望江人，本科生，研究方向為物聯網技術

徐靜（1994-），女，安徽省六安市，本科，研究方向為物聯網技術

陳立（1993-），男，安徽六安人，本科，研究方向為軟件工程

左開中（1974-），男，安徽宿州人，教授，研究方向為信息安全與隱私保護、物聯網技術

2016-04-25

2016-06-25