智能楼宇无线视频监控系统优化设计

智能楼宇无线视频监控系统优化设计

陈巧丽

上海霖枫智能科技有限公司上海200000

摘要：伴随着信息科技的快速发展，智能楼宇应运而生，极大的便捷了人们的日常工作和生活，极大的提升了人们的生活居住舒适感。特别是随着“中国制造2025”计划的实施，新一代信息技术、人工智能等新概念、新内容不断涌现在人们的日常生活中，其中无线视频监控技术应用广泛。因此文章重点就智能楼宇无线视频监控系统优化设计展开分析。

关键词：智能楼宇；无线视频监控系统；优化设计

近几年来，智能化技术在各个领域中的普及与应用，使人们的生活方式发生了巨大的改变，人们对智能化生活也有了更高的追求，在此背景下，智能楼宇系统也被广泛应用于建筑工程之中。而在智能楼宇系统中，视频监控子系统作为其重要组成部分，能够帮助管理人员实时了解建筑内部的实际情况，并可进行智能化报警与监控影像存储。

一、智能楼宇系统

智能楼宇系统通过将网络技术和建筑设计相结合，让信息资源得到有效的利用，人们通过智能楼宇系统可以对楼宇进行严密的监控和管理。智能楼宇系统主要包括通信、控制、监视3个自动化的系统，每个系统还包括多个子系统，子系统之间互相连接在一起共同运作。楼宇自动化是智能楼宇系统中最基础的部分，不但要做到对各个设备和系统的监视，还要做好对系统和设备的管理工作。由于楼宇自动化系统工作较多，所以其系统的规模较大，子系统的程序也比较复杂，各个子系统也有不同的分工。目前组成楼宇自动化系统的连接技术和通信技术还没有统一的标准，所以设计时缺乏一定的安全性和稳定性。虽然已经尝试用一些技术手段去解决这些问题，但是效果并不明显，很难给用户提供一个运行良好的系统，不能够达到用户的满意。

二、智能无线视频监控系统的关键技术

现阶段，我国在建筑工程中所采用的智能楼宇系统在视频监控子系统设计中，仍旧采用着有线通信方式，这种通信方式具有较高的数据传输速度，而且安全、可靠、稳定，但相应的也增加了组网成本和施工难度，增加了管理人员对智能楼宇系统的维护任务，为了解决这些问题，需要采用无线通信技术来设计一种无线视频监控子系统。

（一）无线通信技术

无线通信技术具有安装简易、使用便捷、灵活布局的应用优势，在运用无线通信技术来设计智能楼宇无线视频监控系统时，需要依据运营商的具体管辖范围来确定。无线通信技术主要包括公用网技术与专用网技术两种。

（二）公用网与专用网技术

目前，移动通信运营商所采用的无线传输网络主要为公用网，如3G网络、4G网络等，在未来还将出现5G网络。公用网能够对数据进行高速传输，并对图像、视频流、音频等进行有效的处理，其中，3G网络属于第三代通讯技术，其数据传输速率往往高达上百kbps，而4G网络是在3G网络的基础上发展出来的，其作为第四代通讯技术，数据传输速率要远远高于前者，其上传下载速度分别能够达到20Mbps至100Mbps左右，并且能够完全兼容GSM、CDMA与TDMA。正是这一优势，使其能够和其他设备进行有效的互通连接，从而为用户提供优质的无线通信服务。对于企业来说，为了满足其运营需要，往往要建立专用网，专用网主要包括Wi-Fi技术、蓝牙技术以及Zigbee技术等，其中，Zigbee适用于数据传输小、距离较短的组网建设，其有着较高的可靠性、复杂性较低，并且具有较强的组网能力。而蓝牙技术适用于距离较短、数据传输适中的组网建设，蓝牙技术的数据传输距离在10米左右，其数据传输速率为1Mb/s，并设置了即插即用功能。Wi-Fi属于一种利用IEEE802.11协议的局域网，该技术适用于传输距离远、数据传输量大的组网工程，其具备联网简单、接入方便、成本低廉的应用优势，这些应用优势使其能够有效应用于智能楼宇无线视频监控系统中。

三、智能楼宇无线视频监控系统的功能及架构

在智能楼宇系统中，无线视频监控子系统是其重要组成部分，无线视频监控系统可利用摄像头来对建筑物中的实际情况进行实时动态的监控，并将监控数据存储至硬件中，在必要时，管理人员可随时访问这些监控数据，从而帮助管理人员利用这些监控数据来处理相应的事务，实现对建筑物的智能化管理。

（一）智能楼宇无线视频监控系统的功能

（1）能够通过摄像头来对监控影像进行调整、浏览和镜头切换；（2）管理人员可通过矩阵主机来切换矩阵输出视频，如切换通道、队列及输出视频等，从而帮助管理人员进行视频追踪；（3）管理人员可通过主机硬盘来切换监控视频，在显示器中可按照单画面、多画面来进行单点或多点监控，并可在特定时间内自动进行录像，也可通过手动的方式进行录像，还可以通过访问硬盘来调取特定时间段、特定摄像头下的监控视频；（4）系统还具备报警功能，在发生异常情况时，系统能够自动进行报警，并将监控视频发送至管理部门或公安机关，管理人员还可通过视频进行云台控制、联动录像、报警输入等功能。

（二）智能楼宇无线视频监控系统的架构

智能楼宇无线视频监控系统的架构主要由三个部分组成，分别是摄像头部分、数据无线传输部分以及主机部分，摄像头部分可以采用许多类型的摄像头，如红外线摄像头、网络摄像头等。而主机部分则是指计算机和服务器，具体包括监视器、硬盘录像机、矩阵主机、报警设备以及计算机等，从而实现对建筑物内部各种情况的智能化监控。

（三）智能楼宇无线视频监控系统优化设计中的注意事项

（1）对监控系统中的通信协议、地址码及波特率等参数进行设置，如果这些参数设置不合理，便很容易造成云台失控，参数设置过高，无线视频监控系统便可能无法连接，而参数设置过低，则会影响到无线视频监控系统的灵敏性。此外，地址码与云台中的拨码开关有着密切的关系，需要确保地址码与云台拨码开关相匹配；（2）在报警功能设计中，需要通过软件来进行楼宇的智能化监控，当监控摄像头中出现异常情况时，要确保系统能够进行自动报警与录像，可在系统中设置相应的硬件来进行报警，如幕帘探测器、红外对射探测器等，通过信号模拟来实现系统的报警功能，需要注意的是，在设置探测器等硬件时，还要安装编码器，使视频信号能够通过编码转变成数字信号。

四、实例分析

下面以某智能楼宇为例，提出一种基于嵌入式的无线监控系统设计和实现方案—以嵌入式三星S5P6818为控制核心，Linux为操作系统，通过MJPG-streamer流媒体服务进行数据采集与传输，从而实现通过访问Web服务器，随时随地进行远程监控。

（一）系统构成

系统由硬件与软件两部分组成。硬件部分主要采用ARM嵌入式处理器、无线模块及USB视频设备；软件主要基于Linux系统之上，采用MJPG-streamer流媒体服务进行视频采集与传输，利用Web服务器对外提供访问接口，客户端可通过访问Web服务器对所捕获的视频进行监控。系统设计架构如图1所示。

图1系统设计架构

（二）硬件系统设计

本文系统以三星公司Cortex-A53内核高性能八核处理器S5P6818为主控，外接SDRAM，FLASH及电源管理模块组成系统的核心部分，在此基础上搭载USBHost，UART，JTAG等功能接口。

（三）系统软件设计

Linux是一套免费使用且可自由传播的类Unix操作系统，是基于POSIX和UNIX的多用户、多任务，支持多线程与多CPU的操作系统，能运行主要的UNIX工具软件、应用程序及网络协议。本文设计利用Lunix系统平台，通过MJPG-streamer流媒体服务进行数据采集与传输。

1.软件平台设计

软件平台设计包括底层软件设计与上层软件设计。底层设计主要采用U-Boot移植、Linux嵌入式系统移植、Rootfs制作、驱动移植等，完成与硬件平台之间的匹配。上层软件采用Web服务器的搭建、MJPG-streamer流媒体服务移植等。其中，MJPG-streamer视频流服务是一款基于TCP/IP协议传输的网络视频流服务，利用V4L2接口采集图像数据，将采集到的数据进行压缩，并以MJPG格式通过http向外传输，完成实时监控的功能。

2.V4L2视频采集流程

摄像头捕捉的视频数据通过一个队列形式的数据结构存储，使用V4L2设置摄像头相关参数，申请若干个内核视频缓存区，并送进队列，将这若干个内核缓存区通过mmap（）函数映射到用户空间，对用户层读取摄像头数据。开启摄像头捕获，操作内核缓存区出队，读取数据，读过缓冲区再次入队，依次循环。

总之，智能化技术的不断发展，使智能楼宇系统成为楼宇管理工作中的一种重要系统，而智能楼宇无线视频监控系统的设计合理性将直接关系到楼宇管理安全。本文根据未来智能化的发展方向，采用Linux系统通用的视频采集接口V4L2采集视频数据，通过MJPG-streamer流媒体服务压缩转出数据流格式，并利用Boa服务器，实现了网络转发的无线远程实时监控系统，确保了楼宇的安全性。

参考文献：

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[2]詹程城.基于Linux的无线视频监控系统设计[D].广西师范大学，2018

[3]张凡荣，杨满仓.基于物联网技术的智能家居远程无线监控系统设计研究[J].信息记录材料，2017，18（10）

[4]刘恒.基于嵌入式的无线视频监控系统设计与实现[D].广西师范大学，2017