校园无线局域网络支持下智能监控系统设计

赵子昂

（漯河市高级中学，河南漯河，462000）

随着科学技术的发展，在校园安全管理中的应用也日益广泛。例如各种监控系统有效的解决了校园安保人员的巡逻问题，让保卫处人员借助互联网和监控实时观察校园的每个角落。但是在传统监控系统安装中，存在安装麻烦、信息传输速率低、成本高等缺点，难以满足校园安全管理的需要。在无线局域网技术成熟后，被广泛的应用到视频监控等领域。本文就以校园智能监控系统为例，讨论无线局域网在监控系统中的应用。

1 校园监控系统需求与原理

校园智能监控系统是针对校园内的建筑、设备设施、人员进行的监控管理，目的在于保障校园设施、财产和环境安全，发现和清除其中的不安全因素，提升校园安全管理水平。一般校园中，可以划分为若干区域，包括教学楼、体育馆、操场、图书馆、食堂、学生宿舍等多个功能区域。而每个区域又会分为多个监控点，例如教学楼中就需要在每层设计一个监控点，楼梯也需要设计。具体来说校园智能监控系统监控需求包括以下层次结构，如图1所示。

图1 校园智能监控系统需求

从图1校园监控层次可以看出，校园智能监控与普通监控系统相比，具有很多的特征。例如校园学生较多，尤其是下课时间分布于各个角落，教室内、走廊上、操场中都是学生，就需要即保障监控视频点的科学，又要保障学生的隐私权。另外校园面积较大，所以监控面积也大，如果采用传统的布线方式，不仅会导致安装成本上升，也让后期使用与维护更加不便。最后是校园监控系统不仅要具有远程报警功能，对视频内容进行简单的分析，了解现场的实际情况。对监控视频进行存储后，为一些意外伤害事件提供现场支持。并且这些监控视频数据能够及时的传输给控制室，安全保卫处能够对危险源进行判断和清除。因此在监控系统设计中要满足以下需求。首先每个监控点的设备要清晰，识别周围物体和变化，进行简单的数据分析。其次监控点的信息采集设备能够将监控到的信息传输至平台，也可以响应由平台发出的指令，进行监控角度调节等。最后是每个监控点要具备一定信息存储功能，循坏记录监控内容。

校园智能监控系统的基本原理是：前端设置网络摄像机进行图像采集，并通过压缩加密等技术利用TCP/IP协议将视频信息借助无线局域网传输至客户端。客户端在电脑上级可以采用浏览器根据摄像机的地址进行访问，实施观看监控视频或者发送指令给摄像机，对监控区域进行全方位的实时监控。

2 基于校园无线局域网智能监控系统的设计与实现

2.1 系统总体设计

2.1.1 无线传输方案的确定

在无线局域网智能监控系统设计中，首先必须明确选择合适的信息传输方案。目前校园智能监控中常用主要是有线传输和无线传输两种，但是由于校园内布局较多，因此布线比较困难。采用无线局域网的方式更加便捷、成本低、维护简单。

表1 常用信息无线传输技术速率、功耗等对比

因此选择无线局域网要具有良好的覆盖范围以保障通信质量，可以通过无线模块来组建无线局域网，同时信息传输速率也要有一定要求。表1是三种监控系统常用无线传输技术的对比。通过对比可以发现WIFI技术完全满足校园智能监控系统的需要。

2.1.2 监控系统总体结构

整个校园中监控主要设计为监控终端、区域WIFI无线局域网、4G互联网接入和远程监控中心组成。终端监控布置在校园各个角落，提高监控覆盖范围。主要包括信息采集模块、控制模块和无线数据收发模块。控制模块负责功能协输。因此主要设计了如图4所示的接口电路。

图2 校园无线局域网智能监控系统结构

微处理器为STM32F103ZET6，首先该芯片能够满足模拟信号质量和精度需求，采用2通道12位DAC也能够满足控制要求。

WIFI模块主要接口信号连接采用Marvell8686，其数据接口SD_D0…SD_D3与STM32的PC8…PC11相连接，继而将监控视频信息上传至WiFi-4G模块并

2.2 系统详细设计

2.2.1 各个模块描述

根据校园监控需求，可以将监控系统划分为三个模块。一是校园区域监控终端模块、WIFI/4G信息传输模块、远程监控管理模块。为减少布线等步骤，在终端监控系统设计中，采用4G无线通信转WIFI无线组网模式，实现监控摄像头与远程监控中心的数据传输。首先是终端监控模块中，要具备数据存储空间，保障24小时不间断监控。在数字信号传输接口功能上，能够提供串行输入数字接口，以方便接受视频信息，设计信息传输速率为115200bit/s，分辨率12位。WIFI/4G模块通过转化技术组间WIFI无线局域网，在与远程控制中心连接中则采用4G技术。目前市场上WIFI-4G设备较多，无须研发降低成本。远程控制系统中，则主要是数据接收、指令发送以及视频信息存储、处理、管理功能，并且能够实现对视频信息的查询、编辑和检索，以提高监控管理效率。根据校园监控的实际要求，共设置终端摄像头100个，数据保存时间要大于360d。

2.2.2 智能监控终端硬件设计与实现

校园智能监控终端硬件设计中主要采用STM32的微型处理器，该处理器内核更强大，信息处理快、地址空间大而且能够驱动摄像头模块将采集的视频信息与WIFI模块连接，实现信息传调；采集模块负责将监控信息发送到控制中心，并执行操作命令；数据收发模块则主要负责接受命令。

组网结构中，在每个监控区域设置一个WIFI接入终端以及无线路由器，并配置多个监控摄像头。形成一个WIFI覆盖的网络结构，实现监控摄像头与远程控制中心的连接。

远程控制中心主要负责信息是接受、存储并分析视频信息。当发现某一监控点出现异常时，能够向终端摄像机发送指令以及发出报警信息通知安保人员。具体结构如图2所示。发送至远程控制端。

图3 系统硬件设计结构图

摄像头模块主要采用OV2640和外部电路组成。数据接口D0…D7与STM32的PC0…PC7相连接，主要负责视频信息与图像的传输。SIOC和SIOD分别与STM32的PB10、PB11相连接通过对这些端口的时序控制实现视频数据的采集和传输。

为了满足各大高校对于系统的实际应用功能需求以及系统硬件的模块选择要求，主要是由视频监控模块软件设计、智能终端软件设计两种软件结构，共同组成基于校园无线局域网络的智能视频监控系统的软件结构。其中，人体红外感应信息的采集、图片视频信息的收集传递以及本地报警功能是该视频监控模块软件所具备的基础功能。在智能终端软件的组成上，主要包含例如智能手机移动端口、PC电脑APP端口等，此种类型的端口多数为上位机型软件，功能主要集中于能够让软件的使用者更加方便快捷的将监控所在地点的相关视频数据获取出来。

2.3 监控系统的实现

通过对校园无线局域网智能监控系统的设计与各个功能模块的描述，如图5所示。

图4

图5

3 小结

校园安全是校园管理中最不容忽视的问题，关系着校园中每个学子的安全。随着信息技术的发展，校园安全管理也逐步向数字化、信息化、智能化发展，在这一背景下智能监控系统在校园管理中的应用日益广泛。而传统监控系统种种方面的不足，影响监控系统的设计。在校园无线局域网逐步完善的基础，提出基于此的校园监控系统设计与实现，将智能监控与校园管理措施有效结合，有效提升校园管理效率和质量，更好实现校园安全管理目标。