基于物联网技术的智能安防视频监控系统分析

伟利

关键词 物联网技术 智能安防 视频监控系统

随着社会的发展，城市建设和城市化进程的加快，人们对生活质量的要求越来越高。在这个科技化、智能化与信息化时代，安防监控系统已成为一个国家安全防范体系中必不可少的一部分。物聯网智能安防视频监控系统利用互联网来开展安全防卫等安保工作，具有成本低廉、操作方便的特点。

1概述

1.1物联网

物联网是指通过网络、传感器等多种技术进行的信息通信和应用，它将各种设备，如电子标签（射频识别装置）、互联网通信设施与物体相连，其中包含三个层次：一是连接各个终端;二是互传获取所需消息并发送出去;三是可感知识别实时数据，即能够对人或物以任何方式访问网络中的任何部位进行控制和管理[1] 。

1.2物联网技术的发展

物联网技术的发展在社会发展中起着重要作用，是实现智能化、信息化管理的重要组成部分。从20世纪90 年代开始，国内外都对物联网技术进行了使用。美国最先将电信网和互联网连接成一个网络系统来进行信息交换，并对其他企业产生影响，日本紧随其后，物联网技术于21 世纪逐步进入中国市场，并且逐步建立了宽带互联网以及云计算系统。从网络到应用，从硬件到软件，互联网都在不断改变，以满足用户对信息产品日益增长的需求。随着各种传感器技术、嵌入式系统和通信协议技术、计算机处理能力以及交互性技术等被广泛应用，并快速推广，一个全新的时代来临———物联网迅速发展成为世界范围内的重要组成部分。

1.3物联网技术体系

物联网技术体系主要由三个部分组成，即网络层、应用服务提供商和应用基础平台。其中，网络层为用户提供信息交换与通信服务，促进了用户之间的交流。它能够将各种类型的数据通过无线传感网发送给移动终端设备（如手机），并通过互联网发送指令来实现对获取内容的控制及管理;应用服务提供商是智能家居监控系统的数据传输服务者，负责将视频信号转换成电信号，并对其进行控制和处理。目前，我国的安防行业处于起步阶段，但随着物联网技术的不断发展，人们对安全防范的要求日益提高。因此，为了满足广大人民群众、相关部门的需求，我国建立了一个应用服务提供商平台，以为智能家居用户提供视频监控系统数据传输服务。

安防视频监控系统基于物联网技术、互联网技术、大数据技术与云计算技术等，它将为智能化管理提供更多支持。具体包括：（1）分布式传输。接入层通过传感器对周围环境数据进行采集并传回决策层;（2）多媒体网络传播平台将数字音频或视频网页等指令发送给用户，从而实现远程处理安防事故。

1.4物联网的优势

（1）物联网的感知技术在人与人交互的过程中，物体之间进行了信息交换，从而实现对信号的处理，并将其传输至控制系统。

当物体进入一个特定阶段时，就会被识别为有意义或特征的事物和对象。同时，可以把物联网视为一种具有高度智能感知、高精度数据交换及实时控制能力的网络系统。

（2）物联网通信技术随着网络信息技术以及计算机与人之间的联系越来越紧密，互联网成为主要的信息传播渠道。在传统社会中，人们需要通过电话线进行沟通。而当通过电信网来传递消息时就无法利用这些资源去完成信息交流和共享。但是，由于4G 科技迅速发展，我们可以轻松实现手机等移动终端上发送出去的短信与视频会议相关内容进行连接，这样一来也能够有效解决该问题。

（3）网络通信和数据处理互联网是由无数分布式系统构成的网络体系。

它能够将来自全球各地的所有客户所提供的服务整合到一个大范围内去管理控制（如远程监控）;可以对大量业务流转进行集中处理及有效降低成本，而在这些应用中传输与信息交换更为方便快捷。

1.5物联网技术面临的挑战

由于网络带宽资源紧张和宽带速度加快，物联网技术面临三大挑战：一是传统接入难度大;二是无线网维延迟率高;三是成本高昂。

随着社会信息化程度不断提高，人们对智能化、便捷化产品需求越来越大，这也是物联网发展面临的一个重要问题。在传统安防系统中，很多传感器节点只安装在外墙上而不设置外露式触摸面板，这导致感知范围受到限制而且成本较高。同时，由于用户无法直接与外界进行交互交流，所以需要手动操作来识别周边环境是否安全。

2智能安防视频监控系统总体设计

2.1工作原理

智能安防视频监控系统是由摄像设备、控制主机等组成的，通过有线或无线方式，利用GPS 技术以及摄像机原理和功能进行实时监测。该系统采用了单片机AT89C51 为核心控制器件[2] 。硬件部分主要包括摄像头模块、红外传感器检测模块及LCD 液晶显示屏;软件设计方面则使用的是c 语言编程的方法来实现同步：当各传感器信号与设置值之间存在差异时，通过控制主机发出指令，并根据设定值向执行单元发送相应动作信息和报警信号。

2.2系统组成

视频监控系统主要由摄像部分、报警模块和液晶显示组成，摄像机通过红外对射装置与防护带的连接来实现室外监控区域内动态变化。

（1）摄像部分：用于拍摄被遮挡在危险场所或非特定人员进入室内时的场景。该设备具有较高分辨率并能自动识别周围环境中存在哪些目标物体，可以进行自我控制跟踪，还具备图像采集、回放和处理以及监视能力。

（2）报警模块：可将摄像机的监控区域分为卧室、客厅。当监测到火灾等意外事件发生时，会触发警报，同时开启紧急按钮，启动录像设备;在有可能引发事故的情况下也能正常进行摄像操作：一旦发现异常状况立刻关闭视频解码器并通过控制GSM 通信系统发送短消息通知主人和现场工作人员前来处理，如果有人按下呼叫键则联动报警地点为正在监控区域内的人员。

（3）液晶显示：在单片机的技术发展过程中，液晶显示广泛应用于安防监控系统。其优点是直观、清晰，同时具有功耗低和体积小等特点。LCD1602 芯片作为一款开源软件，能够很好地利用该优势来实现更高性能的电子信息产业链条上视频显示，且其可以直接使用I2C 总线进行控制，使整个设计变得简单化并且更加智能化，因此该液晶显示模块在安防监控系统中也有不可替代的作用。

2.3智能安防系统的要求

视频监控系统的要求主要有可靠性、实用性和经济性等。

（1）可靠性：保障设备正常工作是最重要的，因此，在設计智能安防体系时，需要把维护升级做到简单易懂;还要注意的是保证系统具有一定的容错能力，若要可靠稳定地运行必须对其进行合理配置以及后期保养维修，使之能长期安全平稳运行。

（2）实用性：这是智能安防系统最基本要求，在智能住宅小区、楼宇对讲机等场所都具有较高的使用价值。所以，要将先进技术应用到设备上，从而提高产品质量;同时，要兼顾成本低、效益好、价格合理地安装监控摄像头等设施，以降低投资和维护费用，使其能够真正在安全防范与物业管理方面发挥作用。

（3）系统的抗干扰性强;设备在正常工作时，不会受到外界因素影响而发生故障，即保证设备不因突发情况导致整个监测网络瘫痪;当出现意外状况需要维持安全的状态下保持稳定运行，能够抵抗外界各种因素对设备造成的影响。比如，地震、火灾和自然灾害等都会导致安防视频监控摄像头受到破坏或发生故障，无法使用;人为操作失误或者由于布线不当而引起误报等情况，但必须避免并及时排除隐患，所以抗干扰方面是智能住宅安全防范中一个相当重要且必不可少的部分，也需要得到系统管理者的足够重视。

2.4安防视频监控原理

视频监控的基本功能是通过摄像头捕捉到被拍摄物体的图像并将其转换为数字信号，然后利用列队形图、漫画式或点阵式模型，在计算机中显示出来。当摄像机进入工作区域后则自动获取被采集空间范围内各个方向和角度部分所包含的内容。同时，也能对监控对象进行远程控制跟踪查看是否有问题发生等操作功能，以实现视频录制目的。

3智能安防视频监控系统设计与实现

3.1系统框架

系统设计的主要框架是：物联网技术、传感器网络以及嵌入式智能化。

（1）PC 端将安防信息接入到单片机中，包括现场布控服务器，由局域网和分布型应用处理器组成。当采集到家庭环境监测数据时，可以控制GSM 模块进行监控并发出警报通知用户;无线传输至移动终端设备通过3G 或4G 的方式与手机连接;物联网部署在一个网络内同时也向多个协议发送消息给PC 端及相关软件服务商处理获取信息。

（2）物联网技术和传感器网络是指与互联网相关的各个方面，如人、组织和环境相连接。从广义上而言主要包括：第一个层次为“感知”;第二个层次为“传输链路能力”，即通过信息传感设备获取物体当前位置并对其进行相应处理;第三个层次为由计算机系统来完成的智能化数据收集过程。

（3）所谓嵌入式智能化，其主要是指能够完成实时监控系统功能的扩展。具体来说就是各种传感器在安装之后都会将采集到信号进行处理和转换。而这种新技术可以让人们从繁杂、单调且重复性高的工作中脱离出来，有效地解决了以往传统监控系统所存在于感知过强以及时效低等问题;嵌入式智能化还表现在其能够完成实时监测数据并做出判断与报警功能，这也是目前发展较为迅速的一种手段[3] 。

3.2视频监控客户端

智能安防视频监控客户端的实现主要是对报警事件进行远程实时监测、处理和显示，并通过GSM 短信模块向用户发送短消息，同时在报警信息界面可以及时地发布与户主相关话题。由于本设计采用的是智能手机开发版的嵌入式系统而非单端机集成商化生产方式，所以我们决定将其分为两部分：一部分用于安防视频监控客户端软件的研发;另一部分则是用来采集、处理和传输数据介质中所涉及的各种物理信号，如电压或电流等。

3.3视频监控系统管理

视频监控管理主要包括两个部分：一是对整个安防工作团队的信息进行录入和整理;二是将安防任务分配给各成员，并最终完成上传至调度中心平台的功能。其中，视频管理中心负责处理辖区内所有摄像机在布设时产生来自各个方向及区域等情况。管理中心实现了实时动态监测、存储以及检索事件数据等功能后向指挥人员发出指令：开始启动监控系统（包括录像机），直至设备全部停止工作和故障警告声及报警信号消失。

4结束语

住宅智能化成为一个新的发展趋势，安防产业也得到了蓬勃发展，而作为一种高科技产品———视频监控系统就在这样的背景下应运而生，并受到广大群众和市场关注，加快物联网技术在智能安防视频监控系统领域的应用成为热点。