基于物聯網技術的智能安防視頻監控系統分析

偉利

關鍵詞 物聯網技術 智能安防 視頻監控系統

隨著社會的發展，城市建設和城市化進程的加快，人們對生活質量的要求越來越高。在這個科技化、智能化與信息化時代，安防監控系統已成為一個國家安全防范體系中必不可少的一部分。物聯網智能安防視頻監控系統利用互聯網來開展安全防衛等安保工作，具有成本低廉、操作方便的特點。

1概述

1.1物聯網

物聯網是指通過網絡、傳感器等多種技術進行的信息通信和應用，它將各種設備，如電子標簽（射頻識別裝置）、互聯網通信設施與物體相連，其中包含三個層次：一是連接各個終端;二是互傳獲取所需消息并發送出去;三是可感知識別實時數據，即能夠對人或物以任何方式訪問網絡中的任何部位進行控制和管理[1] 。

1.2物聯網技術的發展

物聯網技術的發展在社會發展中起著重要作用，是實現智能化、信息化管理的重要組成部分。從20世紀90 年代開始，國內外都對物聯網技術進行了使用。美國最先將電信網和互聯網連接成一個網絡系統來進行信息交換，并對其他企業產生影響，日本緊隨其后，物聯網技術于21 世紀逐步進入中國市場，并且逐步建立了寬帶互聯網以及云計算系統。從網絡到應用，從硬件到軟件，互聯網都在不斷改變，以滿足用戶對信息產品日益增長的需求。隨著各種傳感器技術、嵌入式系統和通信協議技術、計算機處理能力以及交互性技術等被廣泛應用，并快速推廣，一個全新的時代來臨———物聯網迅速發展成為世界范圍內的重要組成部分。

1.3物聯網技術體系

物聯網技術體系主要由三個部分組成，即網絡層、應用服務提供商和應用基礎平臺。其中，網絡層為用戶提供信息交換與通信服務，促進了用戶之間的交流。它能夠將各種類型的數據通過無線傳感網發送給移動終端設備（如手機），并通過互聯網發送指令來實現對獲取內容的控制及管理;應用服務提供商是智能家居監控系統的數據傳輸服務者，負責將視頻信號轉換成電信號，并對其進行控制和處理。目前，我國的安防行業處于起步階段，但隨著物聯網技術的不斷發展，人們對安全防范的要求日益提高。因此，為了滿足廣大人民群眾、相關部門的需求，我國建立了一個應用服務提供商平臺，以為智能家居用戶提供視頻監控系統數據傳輸服務。

安防視頻監控系統基于物聯網技術、互聯網技術、大數據技術與云計算技術等，它將為智能化管理提供更多支持。具體包括：（1）分布式傳輸。接入層通過傳感器對周圍環境數據進行采集并傳回決策層;（2）多媒體網絡傳播平臺將數字音頻或視頻網頁等指令發送給用戶，從而實現遠程處理安防事故。

1.4物聯網的優勢

（1）物聯網的感知技術在人與人交互的過程中，物體之間進行了信息交換，從而實現對信號的處理，并將其傳輸至控制系統。

當物體進入一個特定階段時，就會被識別為有意義或特征的事物和對象。同時，可以把物聯網視為一種具有高度智能感知、高精度數據交換及實時控制能力的網絡系統。

（2）物聯網通信技術隨著網絡信息技術以及計算機與人之間的聯系越來越緊密，互聯網成為主要的信息傳播渠道。在傳統社會中，人們需要通過電話線進行溝通。而當通過電信網來傳遞消息時就無法利用這些資源去完成信息交流和共享。但是，由于4G 科技迅速發展，我們可以輕松實現手機等移動終端上發送出去的短信與視頻會議相關內容進行連接，這樣一來也能夠有效解決該問題。

（3）網絡通信和數據處理互聯網是由無數分布式系統構成的網絡體系。

它能夠將來自全球各地的所有客戶所提供的服務整合到一個大范圍內去管理控制（如遠程監控）;可以對大量業務流轉進行集中處理及有效降低成本，而在這些應用中傳輸與信息交換更為方便快捷。

1.5物聯網技術面臨的挑戰

由于網絡帶寬資源緊張和寬帶速度加快，物聯網技術面臨三大挑戰：一是傳統接入難度大;二是無線網維延遲率高;三是成本高昂。

隨著社會信息化程度不斷提高，人們對智能化、便捷化產品需求越來越大，這也是物聯網發展面臨的一個重要問題。在傳統安防系統中，很多傳感器節點只安裝在外墻上而不設置外露式觸摸面板，這導致感知范圍受到限制而且成本較高。同時，由于用戶無法直接與外界進行交互交流，所以需要手動操作來識別周邊環境是否安全。

2智能安防視頻監控系統總體設計

2.1工作原理

智能安防視頻監控系統是由攝像設備、控制主機等組成的，通過有線或無線方式，利用GPS 技術以及攝像機原理和功能進行實時監測。該系統采用了單片機AT89C51 為核心控制器件[2] 。硬件部分主要包括攝像頭模塊、紅外傳感器檢測模塊及LCD 液晶顯示屏;軟件設計方面則使用的是c 語言編程的方法來實現同步：當各傳感器信號與設置值之間存在差異時，通過控制主機發出指令，并根據設定值向執行單元發送相應動作信息和報警信號。

2.2系統組成

視頻監控系統主要由攝像部分、報警模塊和液晶顯示組成，攝像機通過紅外對射裝置與防護帶的連接來實現室外監控區域內動態變化。

（1）攝像部分：用于拍攝被遮擋在危險場所或非特定人員進入室內時的場景。該設備具有較高分辨率并能自動識別周圍環境中存在哪些目標物體，可以進行自我控制跟蹤，還具備圖像采集、回放和處理以及監視能力。

（2）報警模塊：可將攝像機的監控區域分為臥室、客廳。當監測到火災等意外事件發生時，會觸發警報，同時開啟緊急按鈕，啟動錄像設備;在有可能引發事故的情況下也能正常進行攝像操作：一旦發現異常狀況立刻關閉視頻解碼器并通過控制GSM 通信系統發送短消息通知主人和現場工作人員前來處理，如果有人按下呼叫鍵則聯動報警地點為正在監控區域內的人員。

（3）液晶顯示：在單片機的技術發展過程中，液晶顯示廣泛應用于安防監控系統。其優點是直觀、清晰，同時具有功耗低和體積小等特點。LCD1602 芯片作為一款開源軟件，能夠很好地利用該優勢來實現更高性能的電子信息產業鏈條上視頻顯示，且其可以直接使用I2C 總線進行控制，使整個設計變得簡單化并且更加智能化，因此該液晶顯示模塊在安防監控系統中也有不可替代的作用。

2.3智能安防系統的要求

視頻監控系統的要求主要有可靠性、實用性和經濟性等。

（1）可靠性：保障設備正常工作是最重要的，因此，在設計智能安防體系時，需要把維護升級做到簡單易懂;還要注意的是保證系統具有一定的容錯能力，若要可靠穩定地運行必須對其進行合理配置以及后期保養維修，使之能長期安全平穩運行。

（2）實用性：這是智能安防系統最基本要求，在智能住宅小區、樓宇對講機等場所都具有較高的使用價值。所以，要將先進技術應用到設備上，從而提高產品質量;同時，要兼顧成本低、效益好、價格合理地安裝監控攝像頭等設施，以降低投資和維護費用，使其能夠真正在安全防范與物業管理方面發揮作用。

（3）系統的抗干擾性強;設備在正常工作時，不會受到外界因素影響而發生故障，即保證設備不因突發情況導致整個監測網絡癱瘓;當出現意外狀況需要維持安全的狀態下保持穩定運行，能夠抵抗外界各種因素對設備造成的影響。比如，地震、火災和自然災害等都會導致安防視頻監控攝像頭受到破壞或發生故障，無法使用;人為操作失誤或者由于布線不當而引起誤報等情況，但必須避免并及時排除隱患，所以抗干擾方面是智能住宅安全防范中一個相當重要且必不可少的部分，也需要得到系統管理者的足夠重視。

2.4安防視頻監控原理

視頻監控的基本功能是通過攝像頭捕捉到被拍攝物體的圖像并將其轉換為數字信號，然后利用列隊形圖、漫畫式或點陣式模型，在計算機中顯示出來。當攝像機進入工作區域后則自動獲取被采集空間范圍內各個方向和角度部分所包含的內容。同時，也能對監控對象進行遠程控制跟蹤查看是否有問題發生等操作功能，以實現視頻錄制目的。

3智能安防視頻監控系統設計與實現

3.1系統框架

系統設計的主要框架是：物聯網技術、傳感器網絡以及嵌入式智能化。

（1）PC 端將安防信息接入到單片機中，包括現場布控服務器，由局域網和分布型應用處理器組成。當采集到家庭環境監測數據時，可以控制GSM 模塊進行監控并發出警報通知用戶;無線傳輸至移動終端設備通過3G 或4G 的方式與手機連接;物聯網部署在一個網絡內同時也向多個協議發送消息給PC 端及相關軟件服務商處理獲取信息。

（2）物聯網技術和傳感器網絡是指與互聯網相關的各個方面，如人、組織和環境相連接。從廣義上而言主要包括：第一個層次為“感知”;第二個層次為“傳輸鏈路能力”，即通過信息傳感設備獲取物體當前位置并對其進行相應處理;第三個層次為由計算機系統來完成的智能化數據收集過程。

（3）所謂嵌入式智能化，其主要是指能夠完成實時監控系統功能的擴展。具體來說就是各種傳感器在安裝之后都會將采集到信號進行處理和轉換。而這種新技術可以讓人們從繁雜、單調且重復性高的工作中脫離出來，有效地解決了以往傳統監控系統所存在于感知過強以及時效低等問題;嵌入式智能化還表現在其能夠完成實時監測數據并做出判斷與報警功能，這也是目前發展較為迅速的一種手段[3] 。

3.2視頻監控客戶端

智能安防視頻監控客戶端的實現主要是對報警事件進行遠程實時監測、處理和顯示，并通過GSM 短信模塊向用戶發送短消息，同時在報警信息界面可以及時地發布與戶主相關話題。由于本設計采用的是智能手機開發版的嵌入式系統而非單端機集成商化生產方式，所以我們決定將其分為兩部分：一部分用于安防視頻監控客戶端軟件的研發;另一部分則是用來采集、處理和傳輸數據介質中所涉及的各種物理信號，如電壓或電流等。

3.3視頻監控系統管理

視頻監控管理主要包括兩個部分：一是對整個安防工作團隊的信息進行錄入和整理;二是將安防任務分配給各成員，并最終完成上傳至調度中心平臺的功能。其中，視頻管理中心負責處理轄區內所有攝像機在布設時產生來自各個方向及區域等情況。管理中心實現了實時動態監測、存儲以及檢索事件數據等功能后向指揮人員發出指令：開始啟動監控系統（包括錄像機），直至設備全部停止工作和故障警告聲及報警信號消失。

4結束語

住宅智能化成為一個新的發展趨勢，安防產業也得到了蓬勃發展，而作為一種高科技產品———視頻監控系統就在這樣的背景下應運而生，并受到廣大群眾和市場關注，加快物聯網技術在智能安防視頻監控系統領域的應用成為熱點。