智能视频监控系统中的“人工智能+物联网”技术运用研究

摘 要：“人工智能+物联网”的强强联合可促进视频监控系统智能化升级。从物联网技术的含义出发，分析物联网技术发展现状，阐述传感器与传感器网关、RFID、人工智能、云计算等关键技术，剖析“智能家居”案例中的智能门锁、照明、温控、窗帘控制、监控与安防、家电系统，以期运用“人工智能+物联网”技术加持智能视频监控系统，为人们提供更安全、更舒适、更便捷的工作和生活环境。

关键词：智能视频监控系统；物联网技术；人工智能技术；电信技术；智能安防系统；计算机软件及计算机应用

中图分类号：TP393；TN919.85 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2024）02-0-04

0 引 言

2021年9月，随着《物联网新型基础设施建设三年行动计划（2021—2023年）》文件的颁布，“人工智能+物联网”技术融合创新踏上新征程，“感知终端+平台+场景”成为智能化服务的标志。

物联网技术在国家政策支持、大数据发展、云计算加持、人工智能升级等推动下，有效解决了海量数据信息的识别与采集、高效传输、云存储、智能分析等问题。随着物联网技术在公共服务、车联网、智慧零售、智慧家居等领域深入应用，智能化已经改变了人们的生活方式，并且成为保障人身财产安全的重要支柱。特别是物联网技术、人工智能技术与视频监控系统的有机结合，可以实现区域入侵检测报警、现场视频监控及录像取证，从而解决传统人防带来的弊端[1]。企业通过现代物联网安防管理系统，利用电子信息、无线通信技术等构造覆盖一定区域的网络系统，实现被连接物之间的信息互通和共享，在企业长期管理过程中实现节约人力成本的目标。如何将时兴的“人工智能+物联网”技术应用于智能视频监控系统，进一步提质增效需深入探究。

1 物联网技术概述

1.1 物联网技术的内涵

学术界大多数学者认为物联网的概念起源于Auto-ID-Labs（美国麻省理工学院建立的自动识别中心），指网络无线射频识别（RFID）系统[2]。物联网本质在于“物-人-环境”三者之间的信息交互，将信息空间与物理空间通过数字化、网络化、智能化的方式进行融合，是信息化应用的更高境界[3]。物联网以信息传感设备为硬件基础、以约定的协议为互动前提、以信息传播媒介为通信交换的工具，实现智能化精准识别、精准定位、动态跟踪与实时监控等功能。物联网监控技术是将需要监控的人与物，通过传感器、RFID射频识别技术接入计算机指定系统，实现“物-人-环境”的信息动态反馈，通过互联网技术实现全方位远程控制。物联网技术打破了时间限制和空间阻碍，实现了技术进步和应用创新的突破，通过运用新型传输媒体与技术，有效将“物”与“人”有机联系起来，具有人物感知全面、信息传递可靠、事件处理智能等特点。

1.2 物联网技术发展现状

物联网在国家政策的大力支持下，蜂窝物联网终端用户数由2017年的2.70亿户发展到2022年的18.45亿户，增长了6.83倍。据工信部相关数据显示，“物”连接已快速超过“人”连接。截至2022年底，我国移动网络的终端连接总数为35.28亿户，其中，蜂窝物联网终端用户为18.45亿户，

占比52.3%，主要应用于公共服务、车联网、智慧零售、智慧家居等领域，其规模分别为4.96亿户、3.75亿户、

2.5亿户和1.92亿户。人工智能与物联网融合创新推动物联网在更多领域广泛应用，对提高智能视频监控系统的应用水平具有重要意义。2017—2022年物联网用户情况如图1所示。

2 智能视频监控系统中的“人工智能+物联网”关键技术

2.1 传感器与传感器网关技术

随着互联网技术在各领域的拓展延伸，网络通信技术标准化、规范化、国际化推动物联网发生了新一轮的技术革新。传感器是实现全面感知、有效识别、智能采集信息的前端元件，是智能安防视频监控系统的基础组成单元[5]。技术走向成熟有效推进了高精度传感器加速发展，拓宽复杂环境下精准采集目标信息的路径，将数据传输技术、RFID联网技术等有机结合，提高精准感知与识别能力、信号高质量传输能力、实时操控能力等。通过组建有效的无线传感网络，运用微型化、低功耗甚至DARPA趋零功耗[6]组网技术，采用信号强度高、传输效率好的5G通信技术，增加人工智能分析处理功能，确保信号能在一定范围内实现可靠、实时、稳定、高精传输，保证信号传输质量，有效解决信息延时、无法接收等问题。传感器网关是信息汇聚和传递的关卡，在安装指定的协议下实现信息的远距离有效传输。

2.2 RFID射频识别技术

RFID射频识别技术是在射频信号的帮助下，完成自动识别、信号有效传输与数据信息获取[7]，其由阅读器、电子标签和数据库组成，是一项关键技术。RFID射频识别技术的实现原理：阅读器的无线电波覆盖在物体的电子标签时，可以有效识别、读取与收集电子标签信息，并以天线为信息传输媒介进行信息传输，最后存储到相应数据库。在实际应用中，RFID射频识别技术通过与现代科技手段有效结合，实现静态甚至动态识别，具有识别应用成本低、抗干扰能力好、跟踪功能强等特质，广泛应用于各领域。例如，在智能视频监控系统中，可以运用统一的电子标签嵌入指定物品表面，在合适的位置安装阅读器，将无线电波覆盖到物品表面，通过系统自动及时读取物品信息，达到监控贵重物品的目的。

2.3 人工智能技术

人工智能“以人的智能”为出发点，利用机器模拟人的思维过程，其涉及面广、应用领域深，具有推理、知识表示、感知以及移动和操纵对象等能力。随着各类支持政策的颁布和实施，人工智能的高速发展潜移默化地改变着人类社会的生活方式、促进了多产业联动发展。在智能视频监控系统中，管理者通过传感器、传感器网关技术、RFID射频识别技术等获取海量数据信息，运用人工智能技术对这些数据信息进行有效分析，为系统赋予“智能化、安全化、时效化”的特性，实现对海量视频数据的筛选和利用。随着智慧城市、智慧警务、智慧校园、智慧交通等“智慧”项目建设的不断推进，智能视频监控系统呈现平民化发展趋势。将人工智能技术与物联网结合，依托物联网信息提取与收集能力，通过人工智能技术将视频监控系统“智能化”，达到高效、可靠的治安防控目的，促进智能安全环境的实现。

2.4 云计算技术

“云计算”的概念由Google首席执行官埃里克·施密特 （Eric Schmidt）在2006年的搜索引擎大会上首次提出。云计算是一种按使用量付费的模式，提供可配置的计算资源共享池网络访问，其访问资源包括服务器、网络、存储、服务等[8]。智能视频监控系统中的视频数据具有信息容量大、储存成本高以及识别读取较为困难等特点。面对海量的视频监控数据信息，普通计算机的运行速度难以满足信息处理的需求，需要云计算技术加持。当前，市场上主流的云服务器运行速度已经非常快，可以达到每秒上亿次，将云计算技术应用到智能视频监控系统中，能显著提高由传感器采集的、通过智能技术处理过的海量数据的分析运算速度，快速完成数据信息的分析、处理，有效满足信息处理需求，提升智能视频监控系统的时效性。另外，云存储技术较好地解绑了传统物理服务器在存储容量方面的限制，有效降低了海量数据的存储与传输成本，提升了数据存储环境的安全性、可靠性。

3 智能视频监控系统中“人工智能+物联网”技术运用案例分析

3.1 智能家居项目背景

智能家居通过物联网技术将家中的各种设备连接到指定系统中，全面解决家电控制、照明管理、安全防范、应急服务等问题。随着“人工智能+物联网”技术不断发展，智能家居普及面临的智能家居语音识别、智能家居图像处理两大难题得到有效解决。“人工智能+物联网”技术提升了语音识别精准度，可以快速和自动对目标分类、识别、分割、检测图像数据，为智能家居功能的实现提供了可靠保障[9]。智能调节控制往往以多变量自适应广义预报控制及节能优化模型为基础，用户可以自由设置温度、湿度、亮度等参数，通过合理的控制系统，实现有效的制冷、制热、除湿、窗帘控制等功能。

3.2 “人工智能+物联网”智能家居设计方案

3.2.1 系统整体设计

“人工智能+物联网”智能家居系统以物联网技术为基础，融入人工智能技术，包括通信传输协议、自动化技术、无线组网技术、终端管理设备等。该系统主要由感知层（技术功能、各种设备）、网络层、应用层（用户终端+注册用户）、云平台组成，如图2所示。

感知层采用人工智能+传感器、RFID射频识别技术等随时随地对家电设备、照明系统、窗帘控制系统、家居视频监控系统等进行数据信息采集。

网络层通过人工智能+计算机通信技术对接收的感知信息进行有效加工与处理，利用互联网远程传输至指定云平台，实现信息的动态交互和实时共享。接入网关是连接互联网与家电之间的重要桥梁，国内常用LoRa（GSM/4G/5G）技术、ZigBee技术等网关，负责组建网络，接受终端入网请求。

应用层通过人工智能+计算机、手机、平板电脑等多元化用户终端，开发和使用共享或独有APP程序，采用有线或者无线通信模块，帮助用户对家居设备进行实时监督和控制。

云平台连接网络层和应用层，通过云计算对海量数据进行处理，运用云存储技术降低数据的使用成本，随时协调家居网关和用户终端之间的交互指令。

3.2.2 智能视频监控系统中基于“人工智能+物联网”智能家居的场景应用

①智能门锁系统

智能门锁是智能家居的第一道安全防线，智能门锁系统功能架构主要由门锁识别解锁、家居智能联动、门锁附加功能三大模块组成[10]。首先，门锁识别解锁是在确保家庭安全的同时，有效实现便捷解锁的方式。门锁识别解锁主要通过安装传感器、RFID射频设备、高智能门锁以及摄像头等，完成人脸识别、语言识别、图像识别、指纹识别，使用密码、指纹、RFID、蓝牙等方式解锁，从而达到根据人的意愿智能开启门锁的目的，为生活带来便利的同时能更有效确保家庭财产安全。其次，家居智能联动是为了节省用户的宝贵时间，能有效帮助用户开启互联模块。如智能门锁可与智能照明、智能温控系统互联，成功解锁后，根据室内光敏传感器、湿度传感器、温度传感器等传回的数据，智能控制照明灯、空调、暖气，为用户提供舒适宜家的居家条件。智能门锁可以集成OLED显示屏与蜂鸣器模块，实现时钟、报警、门铃等功能。门户开锁及关锁信息和图像可以通过手机终端及时反馈给用户，方便用户及时掌握家居动态。遇到突发事件时，可以提供紧急呼救和110报警功能。

②智能照明、温控、窗帘控制系统

智能照明与智能温控系统是智能家居的重要组成部分。

智能照明控制主要通过语音交互、照明场景控制、远程控制等方式[11]实现。连接了“人工智能+物联网”的智能照明系统能高效将家中所有照明设备组建成一个闭环系统，由人体红外传感器、烟雾传感器、温湿度传感器等设备将检测数据传输给智能网关，加持红外线IrDA技术、无线局域网、家庭HomeRF射频技术、蓝牙技术、ZigBee技术，通过人工智能进行分析与处理，按照用户提前设置的阈值，实现全智能控制灯具开关、亮度调节以及时长设定等功能，并及时反馈照明信息。

智能温控系统通过GSM通信技术、模糊控制、远程控制等方式实现对智能空调、智能暖气、智能加湿器等智能设备的控制，保持恒定的室内温湿度。

智能窗帘控制通过室内光敏传感器、外界光线的强弱，以人工智能技术赋能窗帘自动化功能，将传感器反馈的数据与用户设置的阈值比对，判断是否达到临界阈值，判断是否开关窗帘。当反馈数据大于阈值时，通过窗帘智能模块自动关闭窗帘；当反馈数据小于阈值时，窗帘智能模块可以自动打开窗帘。

③智能监控与智能安防系统

智能家居带给人们生活便利的同时，也面临着很多安全隐患，可以运用“人工智能技术+物联网”设计智能监控和智能安防系统消除安全隐患。一方面，智能监控是以高清视频摄像头的多种智能监控设备为基础，嵌入视频服务器中，对室内外情况进行动态监测、跟踪和报警的综合性人工智能系统[12]。用户可以通过APP远程控制平台，随时查看室内外的人、物情况，通过语音交互实现交流，强化室内空间人、物安全的智能管理。智能监控运用人工智能技术，能够对画面场景中人的行为进行精准识别、判断，还可以在阈值触发时发出报警提示。另一方面，智能安防系统借助“人工智能技术+物联网”技术构建面向室内外空间的安全防护系统，通过警报和报警增强防护的智能性、安全性。智能安防系统往往使用烟雾传感器、温湿度传感器、RFID射频技术以及无线蓝牙、GSM等模块实现信息传输，及时将信息反馈到用户的手机终端。当发生危险事件或者存在非法闯入时，能及时高效地发出报警信息，并通过视频监控记录入侵者面部信息，还可设置关键时刻连接报警电话的功能。

④智能家电系统

智能家电是实现智能家居的关键一环，要实现智能家电的前提是智能家电产品的使用。智能家电产品分为个人服务智能家电产品以及专业服务智能家电产品两类[13]。个人服务智能家电是针对某些特殊群体所研发设计的智能产品，如智能轮椅、智能马桶、智能按摩浴缸等；专业服务智能家电主要是实现某些家庭生活功能设计的产品，如智能电饭煲、智能扫地机器人、智能电视机等。用户可以通过手机终端远程控制连接的智能家电开关，并通过语音交互、视频监控方式，提前完成某些家务，让用户充分体验智能家电的舒适便利。例如智能燃气灶，能有效协助用户智能调节火力、控制开关火，还能根据食材智能设置适合的养生烹饪菜单，智能化烹饪效果显著。

4 结 语

智能视频监控系统在“人工智能技术+物联网技术”的加持下，无人值守的智能化视频监控能在约定事件触发时报警提示，并能有效将采集的现场监控数据传至监测系统中，确保了信息的准确性、安全性、有效性。在智慧化、智能化高速发展的时代，视频监控要紧跟科技发展前沿，实现精准识别、动态跟踪、智能报警等功能，保障家庭、公共场所的安全。人工智能技术与物联网技术已逐渐融入企业、居家场景，可准确、实时采集安全控制管理对象的相关信息，为安全监控管理提供保障。

参考文献

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