主、被动智能图像监控系统的设计

张星++冶艳艳++陈溪

摘 要：针对视频安防监控系统需要有人值守、对场景的监控没有时间选择性、摄像头需不间断地拍摄、监控参数单一等问题，研究和开发了一套主、被动相结合的智能图像监控系统，系统主要包括显示模块、摄像控制中心、传感器节点，集成了模式识别、信息传输和图像监控中的最新技术，实现了主动监控与被动监控以及选择性启闭各种状况的报警。

关键词：安防监控；主被动结合；信息传输；选择性

中图分类号：TP277 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）29-0017-02

引言

目前市场上出现多参数安防报警装置，主要是视频安防监控系统，对场景的监控没有时间选择性，摄像头需不间断地拍摄[2]，主要包括烟雾、燃气、人员入侵等监控报警，通常使用有线网络或结合WiFi组成控制网络[2]，对网络要求严格，且该装置未结合被动摄像采集，只能实现简单报警不能清楚反应现场情况。这些监控装置具有要求有线网络的接入、不间断监控造成的资源浪费、成本高、监控不全面等不足[3]，因此，一种能够实时反应现场情况的主、被动智能图像监控系统就非常必要。

1 系统的体系结构研究与设计

主、被动智能图像监控系统结合了家居安防系统理念，把摄像装置、云台、被动感应红外传感器、被动烟雾传感器、被动漏电报警器、被动燃气传感器以及门窗报警装置等组成监控网络[4]。在发生报警时，监控系统能够实时地把信息发送给显示终端。

主被动监控方式：

（1）系统被动监控。正常时摄像单元以及各个节点传感器都处于休眠状态，当有人闯入或者触发红外报警以及其因为它环境（如火灾）报警时，传感器立即把报警信息发送给摄像单元，摄像单元立刻定位报警点并调节云台摄取报警点图片和视频[5]，随后继而把视频图片及报警信息通过GPRS的4G网络发送给显示终端，也可以通过wifi网络把视频图片信息传递给显示终端。

（2）系统主动监控。当没有报警信息却又需要查看某一个地方的当前状态时，可通过显示终端发送命令给摄像控制中心来主动获取某位置的视频图像信息[6]。当传感器节点和摄像单元接受到命令时，结束休眠启动工作，调节云台进行视频图像的摄取并发送给显示终端。该系统能够解决普通监控需不断工作的资源浪费以及监控报警单一等问题，添加主动监控功能能够轻松实现选择性启闭各种状况报警。

主、被动智能图像监控系统，由显示终端、摄像控制中心、传感器节点三个主要部分组成，系统整体框图如图1所示。

2 系统功能设计

2.1 系统功能需求分析

系统核心部分控制中心的主控芯片采用STM32F107单片机，主要处理各种命令，负责其他模块之间的相互配合；射频模块选用CC1101，主要用来接收和传递传感器节点的报警信息，主控芯片识别信息后控制摄像控制模块，摄像控制模块根据接受到的主控芯片的命令开启或关闭摄像头并按需求调节云台；云台主要用来调节摄像头的拍摄位置和方向，并由GPRS模块发送报警信息至显示终端同时还具有接收显示終端操作命令的功能，各模块相互配合相互联系，实现主动与被动结合的监控模式[7]。

2.2 系统各模块功能

（1）显示终端。主要指计算机、手机、PDA等设备，主要有画面亮度均匀、画质好、低功耗、体积小、易安装、易携带、动态图像显示效果较佳等优点，同时作为监控者的“眼睛”，可以远程随时随地查看监控对象的状态，并按需求对其进行控制。

（2）摄像控制中心。主要包括主控芯片、摄像控制模块、摄像头、云台、Flash存储模块、GPRS模块和射频模块等。主要功能是判断所接收到的命令的种类，如果是摄取某位置图像命令，则开启摄像头调节云台拍摄视频图像并返回视频图像信息给显示终端；如果是启闭传感器节点命令，则通过射频信号发送给目的节点，传感器节点接收到命令后判断当前的启闭状态并按要求修改自身状态。

（3）传感器节点。主要指被动感应红外传感器、被动烟雾传感器、被动漏电报警器、被动燃气传感器以及门窗报警装置等。主控芯片采用MSP430F1222单片机，射频模块CC1101用来给摄像控制中心发送报警信息并接收其返回的命令，传感器是用来检测报警条件的触发，如检测人员进出、烟雾、燃气、漏电、门窗恶意开启等[7]。

3 系统关键的技术路线

3.1 系统关键技术

（1）传感器节点监控定位人方法选择。

（2）在射频发送报警信息时，怎么防止信息碰撞。

3.2 解决路线

（1）红外定测法：通过红外检测并定位人员（红外定位

法）。如：5个红外检测模块，人员进入第一个红外模块检测区域，第一个模块报警，走出了第一个模块，第二个模块就能检测到，通过模块放置位置来定位人员位置，方便拍摄监控。实际中传感器节点的被动红外传感器可固定安装在阳台、门厅等处并给予编号，人员进入时能够产生中断并通过模块编号对人员跟踪定位拍摄。

（2）在每一个传感器节点检测到报警时，开始发送第一次报警，此后按照一定时间一直发送报警信息，直至收到摄像控制中心的应答。每一个监控点延时的时间不同[8]，即使在一次碰撞后，第二次也能够避免，直至能够接收到应答才停止发送，避免信息碰撞丢失。

4 结束语

本文针对家居的安全隐患问题，分析了目前的安防报警装置存在的问题和不足，设计了一种能够实时反应现场情况的主、被动智能图像监控系统，系统主要由显示终端、控制中心、传感器节点组成，显示终端类似人们的眼睛，随时查看监视对象的状态；控制中心类似人们的大脑，主要进行分析判断并收发命令；传感器节点犹如人们的手脚，执行对监控状态的开闭工作。

主、被动智能图像监控系统整体上弥补了其他报警监控装置对网络要求严格、只能单报警不能清楚反应现场情况、成本高、浪费资源、监控不全面等缺点，解决了摄像头不间断拍摄、监控参数单一等问题，并能够轻松实现调节报警条件[5]。在被动传感器发生报警时，唤醒正在休眠的摄像单元执行拍摄报警点图像任务，并把报警图片及信息发送给手机、计算机等显示终端。在手机、计算机等显示终端主动需要某点图像时，能够唤醒休眠的摄像单元，读出命令拍摄需求点并返回图像。主、被动智能图像监控系统，更进一步地提高了人们家庭居住环境的安全性。

参考文献：

[1]周涛.基于无线传感器网络的智能家居安防系统巧[D].太原：太原理工大学，2011.

[2]林旭东.智能家居系统相关技术及发展趋势[J].科技创新导报，

2008，7：6.

[3]熊雄，陈建勇.郎新奇，等.基于GSM短消息的测试数据远程传输技术研究[J].国外电子测量技术，2010，10：34-38.

[4]龙明贵，陈书开.基于GPRS的远程安防监控系统[J].微计算机信息，2008，35：46-48.

[5]（英）马修.LINUX程序设计[M].陈健，宋健建，译.人民邮电出版社，2007：16-28.

[6]韩双双.基于ZigBee无线网络的智能家居系统关键技术研究脚[D].长春：吉林大学，2009.

[7]张华，高需.基于TC35模块实现短消息收发[J].计算机工程应用技术，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