视频监控技术在智能家居中的应用

陆怿

（上海金桥信息股份有限公司，上海200233）

随着近代社会科技水平的稳步提升和人民生活质量的不断提高，互联网技术与物联网技术背景下的智能家居系统得到了越来越广泛的关注和重视，凭借其高效的远程家居看护与管理有效提高了人们的生活满意度。目前，视频监控系统在经历模拟监控、数字监控以及网络监控等主要发展步骤的基础上，不断提高视频监控技术的图像质量，进一步扩大实际监控范围，因此，对视频监控技术在智能家居中应用的相关探讨与研究有其必要性。

1 智能家居视频监控系统工作原理

在利用摄像机等相关设备采集到音频数据和视频信息后，借助家庭内部网络将音频信息和视频数据传输到中央控制处理单元，借助智能家居系统视频监控主机对相关音频与视频数据的分析、整理、存储和显示，在发现家居环境异常时给出报警信号或是预警信息，进一步将智能家居现场视频信息和音频信息，通过有线网络或无线网络发送到智能家居视频监控系统所有者终端或小区控制中心，使其能利用远程手机、计算机或家庭内部网络遥控设备以及控制面板等相关设备发出指令，对智能家居视频监控系统中的摄像机进行上下左右前后动作的调节与控制，实现摄像机镜头的转换与对焦，从而发挥住户智能监控的重要作用，图1 即为智能家居视频监控系统的一般工作原理图。

图1 视频监控系统工作原理图

2 视频监控系统设计

2.1 整体架构

通常情况下，智能家居中的视频监控系统与无线传感器网络、视频监控器服务器以及视频采集设备、存储设备共同工作，图2 即为其整体架构示意图。视频监控系统开发板作为系统运行的总体数据信息处理中心，利用视频采集机械设备实现对家居环境中图像信息的采集，借助数据中心对图像数据信息进行压缩和处理，采用手机、iPad 等智能终端访问视频监控系统服务器以实现远程查看智能家居情况的重要目的。视频监控系统还可进一步配合无线传感器网络实现对非法入侵图者的图像采集，并将其保存到存储设备中，并将相对应报警信息和预警信号发送至智能家居系统客户终端。

图2 整体架构示意图

2.2 视频采集模块的设计

在智能家居视频监控系统的视频采集模块设计中，视频采集设备必须符合V4L 标准，能将智能家居环境中的音频设备作为设备文件形式予以访问。同时，视频采集模块中的开发板可在插入USB 摄像头后，对其家居环境中的视频图像进行采集，保证对视频设备文件的操作即为对摄像头的操作。在此过程中，设计人员在打开视频采集模块摄像头后，应正确设置摄像头亮度、格式和分辨率大小等基本参数，确保对家居环境中视频图像的顺利采集。另外，在视频图像的单个截取过程中，视频监控系统必须选择V4L 中的read 读取法，利用内核缓冲区采集图像数据信息以等待后续压缩模块处理。

2.3 视频压缩模块的设计

一般而言，智能家居视频监控系统中的视频压缩模块设计主要是选择视频压缩方式，由于智能家居视频监控系统需要严格达成实时远程在线监督与控制的重要目的，必须尽可能地减少视频传输过程中数据信息量的丢失，不断提高远程视频传输效率，确保智能家居监控系统客户能根据其传递数据量实时监管家居环境。在此基础上，结合视频监控系统嵌入式处理器性能远远低于普通计算机处理器性能这一特质，选择算法较为简单且对硬件处理能力要求不高的视频压缩方式，即JPEG 模式，利用该处理方式对图像传输速率要求较低、精度要求不高的远程视频监控系统进行视频压缩处理。

2.4 视频传输模块的设计

为了将视频图像数据以网络传输方式上传至用户客户端，需要对压缩后的图像数据进行实时传输，为了保证远程监控系统实时监控功能的顺利实现，视频监控系统主要采用流媒体技术，将视频压缩文件压缩成更多个小型数据包，由视频服务设备向用户终端进行实时的连续传输，达成智能家居视频监控系统客户对家居环境的远程实时监管。视频监控系统的流媒体库为live 库，作为开源性数据库支持JPEG、MPEG 等视频数据信息的传输。在流媒体库完成视频数据传输的过程中，首先需创建相应的传输层网络环境，利用家庭内部网络依次建立会话系统和会话环境，以RTP 套接字、信宿等为中介建立数据源。另一方面，需完成传输数据源工作。在接入对应的数据源系统后，必须创建FTP 包，并向网络定向发送TCP 包，保证rRTP 包发送完成后进行下一个RTP 包的创建与发送，从而循环往复，直到整个智能家居视频监控系统数据信息传输完毕。

3 系统测试与实现

在智能家居视频监控系统设计完成后，进行系统功能实现组装和联网测试。进一步将协调器以串口连接方式接入家庭计算机，利用SIM卡在4G 网络模块中的串口连接，将有线网络和无线路由器相互连接，通过控制器保证视频监控系统与家居环境中的各家电设备相互连接。在家居环境中的任一家电设备通电后运行智能家居视频监控系统，保证协调器、WiFi 设备及GSM 模块等状态转化为连接，实现整个视频监控系统无线组网、WiFi 组网和移动通信组网，确保智能家居用户能通过手机、平板或计算机等终端设备远程对家电设备进行监控。通过智能家居视频监控系统测试可知，该系统终端节点与协调器组网时间大约为1 秒，在房间内无障碍物的情况下，其无线通讯距离高达100 米，在房间内有通讯障碍的情况下，其通讯距离为35米左右，基本满足了现代社会家居环境中家电设备的智能控制需要和远程监管目的。

4 结论与展望

视频监控系统作为智能家居的重要组成部分，一直是智能家居系统甚至监控领域的热点探讨内容。该系统以传递直观快捷、方便且丰富的信息资源获得了智能家居用户的广泛认同。通过安装智能家居系统中视频监控系统，用户可实现在线监管家居环境，实现报警联动，以邮件、手机短信、界面预警信息等方式，将警告数据快速传送给智能家居客户，对家居环境中的异常情况进行录像和抓拍，实现远距离的实时音频、视频信息获取和数据信息保留，极大程度上提高了监管效率和安全性，满足了现阶段家庭生活和社会发展需要。总之，智能家居视频监控系统凭借网络这一重要传输媒介，综合利用了视频采集、视频压缩和视频传输等多个模块功能，实现了语音、图像甚至数据的一体化传输，提高了家居生活中的安全报警时效性。