综合嵌入式视觉与网络智能通信的监控系统

张 卓

（长春工业大学人文信息学院，吉林 长春 130122）

0 引 言

随着社会的发展，人民生活水平的提高，安全防范观念已经从企事业单位扩展到了普通家庭。与此同时，网络、微电子、光电、通信等高新技术飞速发展，安防系统也随着这个浪潮由原来的模拟产品逐步过渡到数字化、网络化监控产品和智能安防系统。本系统可以为各行各业的安全发展保驾护航。特别是在基于网络的远程视频看护、巡查、智能预警、报警方式等方面有着广泛的市场。

1 系统整体设计

传统的视频监控系统主要实现监控室实时查看、视频录像存储。在传统的监控模式下，保安人员需要监视太多的视频画面，远远超出人的接受能力，导致实际监控效果低下。实验结果表明，在盯着视频画面仅仅22min之后，人眼将对视频画面里95%以上的活动信息视而不见。因此，需要智能视频预警功能来改善监控效果，同时减轻监控人员的负担。本系统由前段Zigbee无线传感网络、WiFi无线传输网络、RFID、智能传感器、智能视频感知系统、智能声音感知系统等部分组成。

系统结构示意图如图1所示。

图1 系统结构示意图

2 关键点模块化设计

2.1 前段无线传感网络

微处理器采用 MSP430系列是德州仪器（TI）开发的一种16位总线的单片机，由于其超低功耗的混合信号处理器（Mixed Signal Proces－sor）设计和较高性价比。它可以在线对单片机进行调试下载（JTAG口与FET相连），不需另外的仿真工具，简洁实用。在低功耗模式下工作，不仅节约能量，而且对人体和环境的辐射非常小［1］。MSP430F149芯片引脚图如图2所示。

图2 MSP430F149芯片引脚图

MSP430F149采用QFP塑料方型扁平式封装，芯片引脚之间距离很小、管脚很细。这种形式封装的芯片通常采用SMD（表面安装设备技术）将芯片与主板焊接起来。

射频收发模块是Chipcon As公司推出的首款符合2.4GHz IEEE802.15.4标准的CC2420芯片模块。该器件使用0.18μm CMOS工艺制成，具有高集成度，包括众多额外功能，是第一款适用于ZigBee产品的RF器件。具有完全集成的压控振荡器，只需要天线、16MHz晶振等很少的外围电路。基于Chipcon公司的SmartRF 03技术，选择性和敏感性指数超IEEE802.15.4标准的要求。通过SPI接口与微处理器相连，可确保短距离通信的有效性和可靠性。CC2420是超低电流消耗和高接收灵敏度RF模块，在发射时电流19.7mA，接收时17.4mA，其灵敏度为－99dBm，在IEEE802.15.4MAC层硬件可支持自动帧格式生成、同步插入与检测、16bit CRC校验、电源检测、完全自动 MAC层安全保护（CTR，CBC－MAC，CCM），干扰能力强（39dB）采用O－QPSK调制方式。CC2420与外部连接电路如图3所示［2］。

图3 CC2420应用电路（带有差分天线）

2.2 智能视频感知分析系统

采用TI最新Davinci系列高性能视频处理与图像分析芯片，结合ARM 核心与TI DSP核心的异类处理（heterogeneous－processing）架构。支持标准应用编程接口（Application－Programming Interface，API），这些API把驻留在每个核心的代码开发和执行都封闭（encapsulate）和隔离起来。我们在日常程序设计时可以熟悉的使用以ARM核心为目标的工具，不必成为DSP专家就能利用整合的DSP核心［3］。Davinci使用属于TI第三方网络的一部分，且符合eXpressDSP的算法，并且都支持一种主要的执行模式，它让ARM扮演主控者（master）的角色，把DSP代码当作协处理器或一种从属的角色。除完成视频编码功能外，增加了视频智能分析功能，实现前端的智能感知与机器视觉；智能分析功能依据现场需求灵活可选，视频智能分析相关的参数设置界面友好、操作简单［4－5］。

2.3 数据管理平台

视频服务端软件是新一代大型智能预警监控管理平台，尤其是监控版平台的开发，采用高性能、高稳定性的MySQL数据库，便于为用户构建跨区域、跨网络大型智能监控系统，同时提供完整的解决方案。只需将此平台运行在PC机或者标准服务器上，就构建出了网络预警监控系统后端的NVR（Net Video Recoder）。网络视频服务器的特点是存储为主，显示为辅；具备基于网络的分布式视频站点集中管理，后端登录用户权限管理功能，还具有强大的智能报警功能，如短信实时报警、语音实时报警、视频弹出报警；同时还担任视频实时转发服务的角色，采用加密传输，严格保证视频数据安全。

3 实现功能

3.1 智能无线遥控

可对所有的视频监控器及其它电器、安防的设备进行智能遥控和一键式场景控制、实现全景视频监控的临时定时等遥控，各种编址操作，4路一键式情景模式，配合数字网络转发器，实现本地及异地万能遥控。

3.2 手机远程控制

可以根据现实情况需要，手动设置监控区域。同时实现用手机远程控制整个智能住宅系统以及实现安防系统的自动控制功能。

3.3 Internet远程监控

通过互联网实现远程监控、操作、维护以及系统备份与系统还原，通过用户授权，可以实现远程售后服务。无论在世界各地，只要通过INTER－NET网都可随时了解家里实时状态，包括远程控制，随时根据需求更改系统配置、定时管理事件，还可随时修改报警电话［6－7］。

3.4 智能视频警报

通过视频智能越线警报、区域警戒，实现家里入侵人员本地报警和远程短信、彩信报警、软件报警等功能。

4 结 语

本系统采用先进的嵌入式控制器，利用DSP，ARM技术的强大数据图像处理能力，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，及智能计算技术对信息进行分析处理，提高产品的监控能力。可以广泛应用于交通、医院、银行、家居、学校等安防领域。

［1］甘早斌，李开，鲁宏伟.物联网识别技术及应用［M］.北京：清华大学出版社，2014.

［2］王宏志，武伟，钟诚.基于非线性扩散与小波变换的混合图像去噪算法［J］.吉林大学学报：工学版，2009，39（2）：525－529.

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