物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

鄒福生

（吉林省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，吉林 長(zhǎng)春 130021）

0 引 言

常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)僅能提供錄制視頻的功能，在安全防護(hù)方面存在一定的滯后性[1]。基于物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）技術(shù)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)，升級(jí)后的系統(tǒng)既能夠?qū)ΡO(jiān)控覆蓋范圍內(nèi)環(huán)境、人員及物品變化情況進(jìn)行全面且精準(zhǔn)的識(shí)別，又可以憑借人工智能（Artificial Intelligence，AI）或大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)所掌握信息進(jìn)行分析，通過(guò)動(dòng)態(tài)監(jiān)管與自動(dòng)報(bào)警相結(jié)合的方式使危險(xiǎn)因素得到及時(shí)且準(zhǔn)確的處理，如圖1所示[2]。將物聯(lián)網(wǎng)用于監(jiān)控系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為依托，構(gòu)建具備24 h監(jiān)控功能的智能系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)物體狀態(tài)和所在位置等信息進(jìn)行系統(tǒng)分析，合理確定安防策略。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)組成結(jié)構(gòu)

1 智能監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

智能監(jiān)控系統(tǒng)的核心功能是采集并處理監(jiān)控所得信息，根據(jù)分析結(jié)果決定是否報(bào)警，通過(guò)將分析結(jié)果同步至客戶(hù)端的方式確保緊急事件可以得到及時(shí)且有效的處理，由此達(dá)到安全防護(hù)的目的[3]。智能監(jiān)控系統(tǒng)包括傳感器、傳輸網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用管理模塊[4]。由傳感元件所組成的傳感器可以在實(shí)時(shí)捕捉電、聲及光信號(hào)的前提下，將所捕捉信號(hào)同步至計(jì)算機(jī)，確保各類(lèi)信號(hào)均能夠得到充分利用。傳輸網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)將接收傳感器所提供的信息并同步到計(jì)算機(jī)，同時(shí)將計(jì)算機(jī)所發(fā)布的指令傳遞到各構(gòu)件。例如，接收并傳遞計(jì)算機(jī)所發(fā)布的報(bào)警指令，待蜂鳴器順利接收到該指令后，遠(yuǎn)程操控蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，確保管理人員可及時(shí)了解潛在威脅并進(jìn)行防護(hù)。而管理模塊的管理對(duì)象多為計(jì)算機(jī)，強(qiáng)調(diào)憑借不同軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，以分析所得結(jié)果為依據(jù)發(fā)布指令，保證監(jiān)控系統(tǒng)可以長(zhǎng)期處于穩(wěn)定且高效的運(yùn)行狀態(tài)。

2 監(jiān)控系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用方向

將物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）用于監(jiān)控系統(tǒng)，通常需要以物物相連為落腳點(diǎn)，構(gòu)建功能完善且時(shí)效性強(qiáng)的智能系統(tǒng)。要想充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)，關(guān)鍵是要明確監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)達(dá)到的要求，并結(jié)合其特征和需求對(duì)相關(guān)技術(shù)加以運(yùn)用。

2.1 技術(shù)平臺(tái)

要想使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的運(yùn)行，同時(shí)確保系統(tǒng)所具備的功能可以得到充分發(fā)揮，關(guān)鍵是要對(duì)相應(yīng)的技術(shù)平臺(tái)進(jìn)行構(gòu)建，通過(guò)整合系統(tǒng)運(yùn)行期間所需的軟硬件及信息技術(shù)，為日常管理、調(diào)試等工作提供便利[5]。在本項(xiàng)目中，需要重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)主要有射頻識(shí)別（Radio Frequency Identification，RFID）、傳感器以及人工智能等。監(jiān)控系統(tǒng)的本質(zhì)是以通信網(wǎng)絡(luò)為依托，對(duì)包括應(yīng)用模塊、傳感器在內(nèi)的多個(gè)模塊進(jìn)行串聯(lián)。正式投入使用后，該平臺(tái)可憑借物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)場(chǎng)景、人員或物品所發(fā)生的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤與采集，根據(jù)所采集數(shù)據(jù)判斷是否需要進(jìn)行報(bào)警。需要注意的是，應(yīng)全方位保護(hù)人員、物品隱私，避免出現(xiàn)非法跟蹤或類(lèi)似情況。

2.2 功能實(shí)現(xiàn)

2.2.1 監(jiān)控功能

與常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)互動(dòng)和遠(yuǎn)程控制，監(jiān)控服務(wù)模塊在系統(tǒng)中發(fā)揮著極為重要的作用。該模塊能夠?qū)η岸怂峁┑囊粢曨l文件進(jìn)行壓縮，獲得對(duì)應(yīng)編碼后根據(jù)通信協(xié)議完成加密、封裝等操作，在減少文件傳輸所占用流量的前提下，將傳輸期間出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄露、丟失等事故的概率降至最低，如圖2所示[6]。收到封裝文件后，用戶(hù)可以利用客戶(hù)端所安裝的軟件進(jìn)行解碼，由此獲得內(nèi)容完整且格式正確的文件。

圖2 視頻監(jiān)控結(jié)構(gòu)

2.2.2 網(wǎng)關(guān)功能

網(wǎng)關(guān)既能夠保證物聯(lián)網(wǎng)、平臺(tái)間數(shù)據(jù)得到實(shí)時(shí)交換，又可以為管理物聯(lián)網(wǎng)的工作提供支持，確保用戶(hù)可根據(jù)自身需求對(duì)應(yīng)用進(jìn)行擴(kuò)展，使監(jiān)控系統(tǒng)價(jià)值得到最大化實(shí)現(xiàn)。通信網(wǎng)關(guān)涵蓋平臺(tái)接口、內(nèi)網(wǎng)處理在內(nèi)的多個(gè)系統(tǒng)，且各系統(tǒng)所能提供的功能存在明顯差別。

平臺(tái)接口系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)傳感數(shù)據(jù)進(jìn)行收發(fā)，以?xún)?nèi)網(wǎng)處理所發(fā)布的指令為依據(jù)采取相應(yīng)行動(dòng)，確保各項(xiàng)數(shù)據(jù)在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)得到充分利用。內(nèi)網(wǎng)處理系統(tǒng)主要獲取傳感網(wǎng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，并結(jié)合所獲取數(shù)據(jù)給出反饋，確保物聯(lián)網(wǎng)始終處于閉環(huán)控制的狀態(tài)[7]。數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)的核心功能為數(shù)據(jù)注冊(cè)，強(qiáng)調(diào)以?xún)?nèi)網(wǎng)處理、平臺(tái)接口所提供的數(shù)據(jù)為參考構(gòu)造處理路由表，根據(jù)所構(gòu)造路由表確定數(shù)據(jù)流向。此外，該系統(tǒng)還具備發(fā)送指令與數(shù)據(jù)的功能，在保證數(shù)據(jù)完整的前提下最大程度提升數(shù)據(jù)傳輸速度。傳感器所獲取信息量極大，統(tǒng)一發(fā)送將增加傳輸網(wǎng)絡(luò)所承受負(fù)荷，進(jìn)而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)傳輸延后、擁堵等情況。通過(guò)建立多個(gè)傳輸通道，可以有效減輕傳輸網(wǎng)絡(luò)需要承受的負(fù)荷及壓力。傳感網(wǎng)接口系統(tǒng)適配不同智能設(shè)備，既能獲取不同設(shè)備所生成的數(shù)據(jù)，又能保證數(shù)據(jù)信息在網(wǎng)關(guān)、設(shè)備間得到實(shí)時(shí)傳遞與交互[8]。要想使該系統(tǒng)發(fā)揮出應(yīng)有作用，關(guān)鍵是要以使用場(chǎng)景為依據(jù)合理確定通信協(xié)議。

3 監(jiān)控系統(tǒng)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用要點(diǎn)

3.1 云計(jì)算與云存儲(chǔ)

對(duì)云計(jì)算加以運(yùn)用，通過(guò)優(yōu)化計(jì)算機(jī)處理性能的方式，助力安防工作高效開(kāi)展。現(xiàn)有云服務(wù)器能夠達(dá)到每秒運(yùn)行上億次，可以最大程度滿(mǎn)足監(jiān)控系統(tǒng)在信息處理方面所提出的要求。此外還可以引入云存儲(chǔ)技術(shù)，將傳感器所提供的信息存儲(chǔ)在對(duì)應(yīng)云服務(wù)器內(nèi)，打破物理服務(wù)器對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量的限制，降低設(shè)備使用成本[9]。

3.2 傳感器

以感知功能為依據(jù)，傳感器可以分為光敏傳感器、溫度傳感器以及壓力傳感器等。在科技持續(xù)發(fā)展的背景下，外界環(huán)境的復(fù)雜程度有所提高，為了保證對(duì)監(jiān)控目標(biāo)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行及時(shí)且準(zhǔn)確的采集，應(yīng)放棄傳統(tǒng)傳感器轉(zhuǎn)而使用精度更高的新型傳感器，并通過(guò)構(gòu)建無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的方式確保信號(hào)能夠得到準(zhǔn)確采集與實(shí)時(shí)傳輸。需要注意的是，受覆蓋范圍擴(kuò)大的影響，傳感器信號(hào)衰減程度加劇，甚至?xí)霈F(xiàn)無(wú)法及時(shí)接收相關(guān)信號(hào)的情況，而5G技術(shù)的普及使上述問(wèn)題得到了有效解決。與4G相比，5G具有更強(qiáng)的信號(hào)強(qiáng)度和更快的傳輸速度，未來(lái)有關(guān)人員應(yīng)重點(diǎn)研究如何將5G技術(shù)用于監(jiān)控系統(tǒng)，此舉可以使傳感器效率得到進(jìn)一步的提升，使實(shí)時(shí)感知并操控的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)。

3.3 射頻識(shí)別

射頻識(shí)別系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)、閱讀器以及電子標(biāo)簽3個(gè)部分。若閱讀器所發(fā)出電波的覆蓋區(qū)域內(nèi)有內(nèi)置標(biāo)簽的物品通過(guò)，則閱讀器將識(shí)別該物品對(duì)應(yīng)的電子標(biāo)簽信息，同時(shí)將所采集的信息同步至數(shù)據(jù)庫(kù)[10]。在此過(guò)程中，閱讀器還能夠以標(biāo)簽所提供信息為依據(jù)確定物品的實(shí)際情況。

設(shè)計(jì)人員可以在貴重物品內(nèi)部嵌入標(biāo)簽，同時(shí)在出入口增設(shè)閱讀器，確保管理人員能夠?qū)ξ锲肺恢镁哂袑?shí)時(shí)且準(zhǔn)確的了解，由此判斷物品是否安全。射頻識(shí)別的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是存儲(chǔ)容量極大，可反復(fù)進(jìn)行讀寫(xiě)，使用成本較低；二是性能穩(wěn)定，通常不會(huì)被電磁所干擾；三是即使處于能見(jiàn)度較低的夜間，仍然可以實(shí)現(xiàn)精確識(shí)別。當(dāng)然，該技術(shù)也存在較為明顯的不足，如安全系數(shù)較低，極易出現(xiàn)標(biāo)簽信息被人為篡改的情況；尚未形成統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，影響信息讀取速度及準(zhǔn)確性。

3.4 智能技術(shù)

以圖像增強(qiáng)技術(shù)為依托，對(duì)所獲取的視頻進(jìn)行處理，在將背景與目標(biāo)徹底分離的前提下，對(duì)比預(yù)設(shè)模板和分離所得到的目標(biāo)特征得出最終結(jié)論。若視頻所記錄事件及行為已達(dá)到報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)，則系統(tǒng)需自行發(fā)布相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，并對(duì)目標(biāo)進(jìn)行繼續(xù)跟蹤，由此獲得后續(xù)工作所需信息，為安防有效性提供保證。事實(shí)證明，將智能技術(shù)與監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在確保海量信息得到快速篩選和充分利用。此外，通過(guò)深度學(xué)習(xí)的方式，使監(jiān)控系統(tǒng)的智能化水平得到顯著提升，為日后跟蹤和識(shí)別等工作的高效開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié) 論

新形勢(shì)下對(duì)智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行推廣是大勢(shì)所趨，與常規(guī)監(jiān)控系統(tǒng)相比，智能監(jiān)控系統(tǒng)具有智能報(bào)警、精確識(shí)別等優(yōu)勢(shì)，利用該系統(tǒng)保護(hù)公共安全通常可以取得極為突出的效果。為了充分發(fā)揮智能監(jiān)控系統(tǒng)的作用，引入射頻識(shí)別、云計(jì)算等技術(shù)，在豐富系統(tǒng)功能的前提下提升使用效果。