视频监视系统范文

视频监视系统范文（精选7篇）

视频监视系统 第1篇

现代农业力求广泛应用现代科学技术、智能设备和现代科学管理方法, 实现优质、高产和安全的农业生产[1]。在农业生产中应用物联网, 通过实时图像传输和视频监控, 可以直观的反应农作物生产的实时状态, 有助于农业科研人员掌握农作物生长状态和生长环境, 帮助农民及时发现问题, 并且准确地确定发生问题的位置, 这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式[2]。

目前, 监测农作物生长状态最有效、最直观的方法是采用视频监视。农民可以在家通过电脑或手机了解农作物的生长状态和存在问题, 并采取相应的补救措施。传统的农作物监测方法是在大田中布置多个摄像头[3], 这种方法虽然简单, 但是成本很高, 成为制约农业物联网发展应用的最大因素。而本设计只需一个摄像头便可实现对大范围的农田进行巡回监视。这样, 就大大地降低了成本, 农民只需要花少量的钱就可以使用这些设备, 为农民节省了开支, 减轻了农民的负担。

2 系统设计

2.1系统整体结构设计

本研究中水平式农情视频监视系统有两部分组成, 即水平移动承载结构和系统自动控制部分。水平式移动承载结构由支架、导轨、牵引绳索、摄像头、直流步进电机和控制箱组成;系统自动控制部分由控制器、通信模块、光敏传感器、限位开关、人机界面和供电电源组成。两端支架各安装一个控制箱, 控制器通过无线通信模块进行通信, 将导轨固定在两端支架上, 导轨上安装可移动的摄像头, 控制器通过限位开关检测摄像头位置以实现电机的正反转。从而可以实现摄像头在导轨上做水平往返移动。如图1所示。

2.1.1系统硬件设计

系统硬件部分主要包括单片机、光敏传感器、限位开关、无线通信模块、按键、LCD液晶显示和供电电源。如图2所示, 单片机上电复位后, 支架两端的单片机分别读取同一位置的限位开关状态, 若其中任何一个控制器检测到限位开关为闭合状态, 则将此信息通过无线通信模块发送给另一端的控制器, 另一个控制器接收到信息后, 首先应答此信息。两控制器通信成功后, 协同工作, 控制两个直流电机向同一个方向转动, 从而可以实现摄像头在支架两端水平巡回移动。

光敏传感器用来检测大田中的光信息, 根据当前大田光信息以判断当前为白天、黑夜或阴雨天气。光敏传感器将检测到的光信息转换为电压信号, 若电压信号大于设置的上限值, 则认为是晴天, 系统正常工作;若电压信号缓慢下降, 下降到低于设置的下限值, 则认为是黑夜, 摄像头返回当前运行方向的控制箱, 停止工作;若电压信号突然下降, 即电压的变化量超过一定的值, 则认为是阴天, 此时, 摄像头高速返回控制箱, 停止工作。

按键由三个按钮组成, 分别为设置按钮, 修改参数按钮。用来设置用户命令, 包括电机的速度、运行过程中停止的次数和电机初始运行的方向等;LCD液晶显示可以实时显示当前电机的速度、运行方向和按键设置信息;当按下设置按钮后, 液晶显示进入参数设置界面, 这时可按修改参数按钮增加或减小电机运行速度和单次运行停靠次数。延时数秒后, 无任何按钮被按下, LCD液晶显示自动跳转到运行界面, 即实时显示当前电机运行速度和运行方向。

电机的运行速度由单片机向电机驱动电路发送不同的PWM值来控制, 可实现电机的三挡调速, 即低速、中速和高速。低速和中速为摄像头的正常移动速度, 此模式下, 摄像头移动较稳定, 可减小视频信息的抖动, 提高视频信息的清晰度。高速模式一般用在摄像头出现故障或供电不足的情况, 使摄像头高速返回控制箱, 进行充电。

由于该系统用于大田作物, 空旷无遮挡, 无线通信模块采用AS01-ML01DP5, 该模块通信频段为2.4GHz, 是一种高速、高稳定性、工业级的无线收发一体的数传模块, 通讯距离可达2000米。与单片机采用SPI总线通讯。单片机与无线通信模块的电路图如图3所示。

2.1.2系统软件设计

系统的软件采用模块化思想, 通用性比较好的C51语言编写。根据硬件电路对软件模块进行分组。主要分为按键处理模块、光敏传感器信息采集模块、限位开关采集模块、液晶显示模块、通信模块和电机驱动控制模块。上电复位后, 系统首先判断按键是否按下, 若按下, 则调用按键处理子函数;若没有按下, 系统自动进入正常运行模式。两个控制器通个采集限位信息来判断摄像头所在位置, 根据摄像头所在位置, 调用通信子函数, 两控制器通信成功后, 共同对电机驱动电路输出控制信号, 以控制两个电机向同一方向运转, 使摄像头向与当前闭合的限位开关相反的方向运行。同时液晶显示屏上显示出当前电机运行的速度和方向。控制器通过检测光敏传感器的信息来判断当前光照情况, 若光信息值大于设定的上限值, 摄像头正常工作, 若光信息值低于设定的下限值, 摄像头则回头当前运行方向的控制箱, 停止工作。系统程序流程图如图4所示。

3 结论

系统经过测试, 完全符合设计目标。摄像头移动速度可进行三级控制, 即低速、中速和高速, 速度分别为0.5m/min、1m/min和1.5m/min。摄像头不但可以实现连续拍摄, 还可定点拍摄。两支架之间距离长达1km, 两通信模块之间通信正常。摄像头可实现在白天两支架之间安全稳定运行, 晚上或阴雨天气, 摄像头自动回到控制箱中。

参考文献

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视频监视系统在综采工作面的应用 第2篇

在煤矿井下综采工作面液压支架上布置摄像仪, 摄像仪通过工业以太网将视频信息传输到监控中心, 视频监视系统可作为综采工作面自动化控制系统的“眼睛”看到工作面的设备情况, 当个别关键设备出现了故障 (例如采煤机、支架等) , 能够及时了解设备工作状况, 也能及时的发现问题, 及时地做出相应远程干预操作。

2 系统特点

2.1 工业高速以太网

通过在工作面及顺槽安装综采综合接入器、本安型交换机、光电转换器等设备, 在综采工作面建成了以太网并形成环网。通过工业以太网网络传输到矿用本质安全型显示器显示, 实现工作面视频在井下监控中心以及地面调度指挥中心实时监测、显示。

2.2 视频监视系统

工作面每6支架安装1台监控支架用矿用本质安全型摄像仪, 安装在支架的顶梁上, 照射方向与工作面平行;每3台支架安装1台监控煤壁视频用矿用本质安全型摄像仪, 安装在支架的顶梁上, 照射方向与工作面垂直;在刮板输送机机头和胶带运输机等部分关键位置安装云台摄像仪, 实现全部设备无死角视频监视。

2.3 可视化远控

通过井下工作面工业以太网, 实现视频画面的高速传输, 使井下的视频实时数据能够反映在井上下调度指挥中心, 只需坐在监控中心远程操控工作面上的相应设备, 实现对所有综采设备进行远程控制。

3 系统组成

矿用本质安全型摄像仪安装在支架的顶梁上, 1台照射方向与工作面平行, 显示支架;另一台与工作面垂直, 照向煤壁, 显示采煤机。网络摄像仪的视频数据通过工业以太网网络传输到视频监视器显示;顺槽监控中心设置2台视频监视器, 视频系统可实现在视频显示器上跟随采煤机自动切换视频摄像仪画面。工作面视频通过矿井环网上传到地面, 实现工作面视频在地面实时监测、显示。

3.1 工作面千兆以太网

(1) 工作面千兆以太网主要由矿用本质安全型综采综合接入器、矿用本安型光电转换器、矿用本安型网络交换机、矿用隔爆兼本质安全型稳压电源、4芯铠装连接器、矿用光缆等组成。

(2) 每6个支架配备1台矿用本质安全型综采综合接入器, 接入器与接入器之间通过4芯铠装连接器连接, 每台接入器通过1台双路矿用隔爆兼本质安全型稳压电源供电。

(3) 配备5台矿用本安型光电转换器, 其中监控中心配备2台, 工作面端头配备1台, 工作面端尾配备1台, 皮带机头配备1台交换机。每台矿用本质安全型光电转换器通过2台矿用隔爆兼本质安全型稳压电源供电 (工作面和皮带机头各1台) 。

(4) 监控中心至工作面端头、监控中心至工作面端尾之间通过矿用光缆连接, 形成千兆工业以太环网。

(5) 每台接入器可接入以太网信息, 包括视频信息与数据信息, 还可进行模拟量与数字量的采集。

(6) 本安型交换机具备Vlan划分功能, 将工作面数据流与视频等信息分开, 并对各个子网进行流量限制, 保证重要数据获得足够网络资源进行传输。

(7) 矿用本质安全型综采综合接入器:

①综采综合接入器具有1路单线CAN, 2路RS232, 3路10/100M自适应网口, 无线Wi Fi, 802.11b/g, 54M。

②综采综合接入器具有6路开关量、1路模拟量输入 (0.50V~4.94V) 、1路频率量输入 (10Hz~2MHz)

3.2 工作面视频监视系统

(1) 工作面视频系统由矿用本安型高清摄像仪、矿用本质安全型显示器、矿用本安型操作台、安装电缆及附件等组成。

(2) 每3个支架配备1台2.8mm高清广角摄像仪, 安装于支架的顶梁上, 照向煤壁;每6个支架配备1台8mm高清广角摄像仪, 安装于支架的顶梁上, 照向支架人行道。

(3) 视频系统通过通信获取采煤机运行位置和方向, 实现在视频监视器上跟随采煤机自动切换视频摄像仪。

(4) 矿用本安型摄像仪:①摄像仪为本质安全型、网络高清摄像仪;②摄像仪传输接口采用以太网电口传输, 传输速率:100Mbps, 通信协议:TCP/IP;③摄像仪通过有线的方式接到综合接入器, 进行视频信息的采集与传输;超前支架安设视频高清摄像头, 具有全方位监控超前支架的动作和支护状态。

黄陵一号煤矿现有工作面视频系统, 由30台本安型综合接入器相互连接, 并与本安型光电转换器、本安型网络交换机等设备一同组成工作面以太网环网, 环网内共接入28台支架摄像仪与54台煤壁摄像仪。所有支架摄像仪与煤壁成一定角度斜向机尾方向照射, 观察支架移架动作及工作面人行通道区域等情况;所有煤壁摄像仪正对煤壁照射, 观察采煤机运行、滚筒高度、煤壁状态等情况;所有工作面隔爆照明灯正对煤壁照射。

目前, 工作面视频监控系统已经实现了支架视频画面与煤壁视频画面, 自动跟随采煤机位置进行切换, 自动跟机显示支架跟机移架以及采煤机割煤实时画面。通过悬挂支架号码牌进一步实现了远程监视并干预支架动作时, 快捷地选择架号并观察动作效果。通过增加煤壁摄像仪等设备的安装密度, 在煤壁处形成了连续无死角的视频监视范围, 将采煤机整个割煤过程完整的以远程实时视频画面进行展示。

4 结束语

视频监视系统 第3篇

视频监视系统通过采用数字视频技术，对视频信号进行压缩处理，以减小数据占据的空间，提高监控的实时性。同时，基于数字视频技术的视频监控系统可以提供全数字切换内核，并可将监控系统视频切换/通讯控制完全建立在TCP/1P协议上，为监控系统未来的通信提供了广阔的应用前景。

1 监视系统的视频压缩技术

监视系统中，通信网络实时传送视频信息需要满足高速、宽带的特点，因为视频信号本身就包含很大的数据量，实时传送要长时间地占用通信线路。所以，视频技术的应用增加了网络中总的传输流量。这样，视频通信就必须采用数据压缩技术，因为只有压缩后的数据流量才可能大幅度减少，从而降低了对通信线路带宽的要求，并满足实时性的要求。

目前较流行的数字压缩技术有MPFG-1、MPFG-2、MPFG-4、H.264、Wavelet等。

ITU-T和ISO/IEC基本上是在相互独立的情况下开发各自的系列标准，它们的应用领域是不同的。MPEG系列主要应用于数字娱乐(如VCD,DVD，数字电视)等，而H.26X系列主要应用于实时的视频通信，包括监视系统、可视电话，视频会议、无线视频广播等等。

ITU-T制定的H.26X系列视频编码标准包括:H.261、H.263、H.263+/H.263++和H.264。

H.261是最早出现的视频编码标准，在1988-1993年之间完成了协议的制定和修订。它的输出码率是64kbit/s的倍数，码率范围在64Kbps-1.92Mbps之间。H.261最初是针对PAL制或者NTSC制电视信号提出的视频压缩标准，但是，后来，H.261主要应用在的会议电视和视频电话等应用领域。H.264是ITU-T和ISO/IEC联合制定的最新编码标准，它最先由ITU-T的VCEG(Video Coding Expert Group)于1997年提出，当时用名为H26L(Long Term)，目标是提出一种更高性能(相对于当时的H.263)的视频编码标准。目的包括:第一，在同样的视频质量下，相对于MPEG2编码标准，提供大约50%码率的降低;第二，提高视频的编码效率，差错控制能力，以及网络的友好性。

H.264建议已经成为一个通用的应用于较广范围比特率、分辨率、质量和服务的标准，它直接涉及实时通信。在创建这一标准的过程中，考虑到了各个典型领域的应用要求，制定了必要的算法元素，并将其综合为一个单一的语法体系。因此，这一标准可以使得各种应用系统中的数据交换变得容易。

H.264加强了对各种信道的适应能力，采用友好的结构和语法，有利于对误码和丢包的处理;满足实时性、不同速率、不同传输场合的需求。

2 监视系统中的视频处理器

常用的视频处理器有:C64x、ADV611/ADV612、BSP-16处理器。BSP-16是Equator Technologies近日发布的第五代视频处理器(BSP-16处理器)，它集低成本和低功耗于一身，具有高清视频输入等功能，可以广泛地运用于监视系统。

2.1 系统功能

BSP-16处理器工作频率可达500MHz，并带有数据流DMA引擎、IDE控制器，支持MAC网络服务。和传统的处理器不同，BSP-16处理器是一个完整的融合视频的处理器，可以用于消费电、安全、监视、视频会议和数字图像处理，完全支持C/C++编程，为快速发展的数字媒体设备提供面积未来的解决方案。它能够支持视频和图像处理程序、操作系统、网络堆栈、中间件、针对Java的虚拟设备以及网络浏览器，并支持现在所有系统软件上运行的媒体应用程序。同时，第三方开发的软件可以支持众多的多媒体信息的编解码标准以及高分辨率、低速率的压缩技术。因此，借助BSP-16可以构架基于IP的多种格式视频传输的处理平台。

2.2 芯片的功能

(1)支持NTSC、PAL,具有高分辨率的视频输出;

(2)硬件上支持两路视频源和图像的合成输出;

(3)带有DES引擎;

(4)支持MPEG-2、MPEG-4、H.264、H.263、JPEG标准;

(5)支持Windows Media、RealVideo 8/9/10、DivX等播放器;

(6)支持AAC、AC3、MPEG audio、MP3等;

(7)支持多种网络传输及控制协议，如:MPEG-2 TS、ASF和RTSP等;

(8)支持多种操作系统，如:Linux、eCos。

3 实时视频监视系统构架

实时视频监视系统由硬件及软件平台组成，具体如图一所示。基于BSP-16处理器的硬件平台可以满足实时性等技术要求，并且价格较低。硬件系统主要由视频采集、视频预处理、视频编解码、信道编解码、调制解调和视频记录等组成。

4 结束语

视频监视系统广泛应用于各行各业，是保证现代社会公共安全的重要高科技手段与技术。BSP-16具有良好的性价比，可以广泛地运用于监视系统，极大地提高视频监视系统的性能，提高其实时处理能力。

摘要：BSP-16处理器具有功能强大的硬件结构和软件系统,非常适合应用于实时视频监视系统。本文首先根据视频图像编码原理及H.264建议的要求,提出了基于BSP-16的实时视频监视系统的构架。

关键词：实时,BSP-16,视频监视系统

参考文献

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大型储油罐区远程视频监视技术应用 第4篇

随着科学技术的不断发展和社会的进步, 监控系统正越来越多地被应用于各个领域。远程视频监视系统就是通过标准电话线、网络、移动宽带及ISDN数据线或直接连接, 可达到的世界任何角落, 并能够控制云台/镜头, 存储视频监控图像。成品油库是一个重点防范单位, 为了更好的管理, 有效的防止非法入侵及油库的安全, 建立一套周界安全防范监控系统是非常必要的。

传统的周界安全防范系统是建立高高的围墙、铁栅栏等, 如果有非法入侵无法及时发现和处理。周界安全防范监控报警系统通过对射红外线来识别非法入侵者, 通过警铃、警灯发出信号提示保卫人员, 同时监控主机自动将报警画面纪录, 做到及时处理, 提高了保卫人员的工作效率并能及时处理警情。以高科技的技术防范来确保油库的安全。通过建立周界安全防范监控报警系统, 能有效的保护油库的安全及财产, 提高处理各种突发事件的反映速度, 非法入侵, 给保卫人员提供一个良好的工作环境, 确保油库的安全。

2 油库视频监视报警系统设计方案

实时视频监视与录像回放是视频监视的两大重要基本业务, 其本质是将视频源上的多媒体数据传送到视频接收端。实时视频监视要求完成视频的实时传输, 具有很强的实时性;录像回放则类似于VOD业务, 具有一定的实时性 (但并非很强) , 要求画面清晰流畅, 并且能完成各种播放控制操作。我们可以将前端的摄像机看成是实时的A/V源, 而将录像文件看成是存储的A/V文件, 那么目前解决此类问题的一个很好的办法便是运用流媒体技术。我们知道, 流式传输及流媒体 (Streaming Media) 是为了解决信息传输实时性问题而开发的。流式传输主要指通过网络传输媒体 (如音频、视频等) 的技术总称, 其特定含义为通过网络将音视频等信息传输到用户终端播放时, 无须等全部文件下载完毕才可播放, 而是将连续的音视频信息压缩后放于服务器, 用户终端播放时只要将开始部分的内容存入其内存, 其余数据流由用户终端在后台继续接收并播放, 直至播放完毕或用户中止操作。这样, 用户播放媒体的等待时间将显著减少, 且无须太大缓存。流媒体指使用流式传输技术的连续时基媒体。流式传输主要是为了区别于下载传输而提出的。传统的下载转输方式有两个基本条件, 一是基于文件操作, 二是文件要全部下载后才能使用 (播放) 。

本方案是为油库周界安全防范所设计。油库周界安全防范监控系统工程事关重大, 依据“先进可靠、经济实用”的基本原则, 使系统不仅能够适应目前油库周界防范的实际需要, 同时为今后的发展留出扩展的空间。在设备选择上, 充分考虑既能保护油库的安全, 又不受外界环境 (风、雨、雷、电) 的影响和电磁等因素的干扰, 还能有效地防止因狗、野兔等动物引起的误报警。系统既先进科学又可靠实用, 我们本着高质量、高技术、高标准、高性价比的原则, 在重点区域重点防范的思想前提下, 对系统进行优化设计, 使整个系统能发挥最大的功效。

(1) 采用光束防误报红外对射探测报警系统, 准确探测并定位入侵区域。

(2) 采用摄像机, 清楚地观察油库的每一个角落。

(3) 视频监控主机采用性能稳定可靠的DVSS全实时数字监控系统能准确地记录发生在油库的每一个瞬间的每一个事件。

(4) 摄像机护罩选用B级气体防爆护罩。

(5) 系统先进可靠, 造价合理;易维护, 可扩展性强

3 采用红外热成像技术预防储油罐区火灾隐情

人眼能够感受到的可见光波长为0.38~0.78微米。红外线属于波长大于0.78微米的电磁波。自然界中, 一切物体都会辐射不同波长的红外线, 因此能够利用特制的探测设备分别检测出监控目标本身和背景之间的红外线波长, 从而可以得到不同的红外图像, 这红外图像称为热图像。采用红外热成像技术, 探测目标物体的红外辐射, 并通过光电转换、信号处理等手段, 将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备被称为红外热成像仪。由于红外热成像仪是反映物体表面温度而成像的设备, 因此除了夜间可以作为现场监控使用外, 还可以作为有效的防火报警设备。很多火灾往往是由不明显的隐火引发的。而应用红外热成像仪可以快速有效地发现这些隐火, 并且可以准确判定火灾的地点和范围, 透过烟雾发现着火点, 做到早知道、早预防、早扑灭。

4 油库视频监视系统应用

油库是一个重要的防护区域, 为了提高油库周界安全防范的可靠性, 本设计在油库的周界安装了主动红外对射探测器来对油库的周界进行防护, 报警主机与数字监控系统的结合能够有效的防止非法爬越栅栏非法入侵者侵入油库, 为保卫部门确保油库区域的安全提供一种有效的技术防范措施。因此在布局上总体规划, 进行科学合理的布局, 有机的兼容。

在设计中, 充分考虑到油库周界的具

体地理位置 (周围有较多的树木) 和自然环境 (风、雨、雪等) , 使系统达到无死角、无盲区全方位全天候探测、监控录像, 以达到安全防范的目的;并有效的考虑了防止因各种动物干扰引起的误报警, 使得该系统能更有效地为油库值班人员/管理人员服务。

其主要功能简述如下:

在四周围墙上安装8对超强性能四光束对射红外报警器, 连接到值班室报警主机上, 对油库周界24小时进行红外线探测, 当有非法入侵发生时, 系统做出如下反应:

(1) 提示报警主机防区有人非法侵入

(2) 报警主机联动警号 (警灯、警铃灯) 报警, 提示值班人员

(3) 如果值班人员不在现场, 主机将自动拨号通知管理人员。

(4) 纪录报警画面

安装高清红外光敏感型摄像机, 将图像传送到值班室, 对油库进行24小时实时全方位监控, 并将现场情况实时的记录到数字监控主机上, 方便值班人员察看录像资料。无人进入防区系统常规工作, 当有人侵入设防区后系统自动报警提示:

(1) 系统发出警报提示有人员进入防区;

(2) 电子地图自动显示报警地点, 并弹出报警区域相关图像画面;

(3) 系统自动将报警画面录入硬盘。

视频监视系统 第5篇

在建设视频监视系统及视频监视中心的工程中, 通信网络平台是视频监视信号传输的基础, 通信平台选择的优劣直接影响监视信号是否能及时、准确地传送至中心, 是系统设计的关键环节。

远程视频监视在中国水利行业的应用已有多年的历史, 但随着计算机网络和通信技术的飞速发展, 传统的模拟信号视频监视系统正逐渐向网络数字信号视频监视系统转变。

在视频监视系统中, 数据远程传输是不可缺少的环节。传统的通过光端机在光纤上传输模拟视频信号的监视系统已经是一种比较成熟的技术, 在国内外应用都十分广泛, 所对应的产品, 品牌、型号相对较为丰富。

而基于以太无源光网络 (EPON) 的视频监视系统作为一种新型技术, 目前还没有成为主流的视频监视技术。但由于此项技术相对成本较低, 施工、维护更简单, 更易于扩展、升级, 模块化程度高, 是一种面向未来的技术;而且EPON是一个多业务的平台, 对于向全IP网络过渡是一个很好的选择;所以, EPON技术被越来越多的人接受和认可, 并且应用到各种领域。

那什么是以太无源光网络呢?首先我们先简单了解一下光网络。光网络可分为有源光网络 (AON, Active Optical Network) 和无源光网络 (PON, PassiveOptical Network) 。1983年BT实验室首先发明了PON技术, 由于PON是一种纯介质网络, 消除了局端与客户端之间的有源设备, 它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响, 减少线路和外部设备的故障率, 提高系统可靠性, 同时可节省维护成本, 所以PON技术得到广泛认可, PON技术也迅速发展起来。为了适合IP业务的发展, EFMA (以太网联盟) 在2 0 0 1年提出了以太无源光网络 (EPON, Enternet over Passive Optical Network) 技术, IEEE 802.3ah工作小组对其进行了标准化, 并最终在2004年发布了E P O N技术。

近年来EPON技术在计算机网络的中的应用逐渐广泛, EPON技术的发展及商业化应用, 使得EPON技术在数字化视频监视数据传输中的应用成为可能。通过分析EPON技术的原理, 进行组网设计及应用方法设计, 并通过应用试验, 得出利用EPON技术传输视频监视信号是可行的, 也是高效的。

采用EPON技术进行视频监视数据传送, 组网方便, 传输距离长, 信号稳定, 维护简单, 并具有很好的系统扩展性。EPON技术可同时支持视频、语音、网络等多种业务, 可以构架功能更为广泛的通信网络, 实现灵活的信息网络传输。

EPON技术采用点到多点的拓扑结构, 只要使用光纤的单根芯, 在单根芯上同时传送上、下行两个波 (上行波长1310nm, 下行波长1490nm, 另外还可以在这个芯上下行叠加1550nm的波长, 来传递模拟电视信号) , 以此提供上、下行对称的1.25Gbps的带宽, 并随着以太技术的发展逐渐升级至10Gbps, 具有非常好的数据传送速度和能力, 能够保证视频监视数据传输。

EPON技术根据IEEE802.3封包交换协议, 包长可变至1518字节传送数据, 可快速接入以太网络。E P O N数据以TDM (时分复用技术) 广播式下行, 而上行时采用TDMA (时分多址接入技术) 分时隙传输上行流量。一个典型的EPON系统由OLT (Optical Line Terminal, 光线路终端) 、ONU (Optical Network Unit, 光网络单元) 、POS (Passive Optical Splitter, 无源分光器) 等组成。

OLT既是交换机 (路由器) , 也是一个多业务交换平台, 它提供面向PON的无源光纤接口。

ONU连接用户设备, 负责将用户设备连接至EPON网络。

P O S是一个连接O L T和O N U的无源设备, 它的功能是分发下行数据, 集中上行数据。

简单的讲, OLT发出的下行光信号, 经过P O S分成多路至O N U设备;O N U将用户设备的上行信号传至P O S集中后再传入O L T。

对于视频监视系统而言, 就可以使用一条光缆来串接多个视频监视探头;这样, 不但大大节省了光纤资源, 也简化了设计和施工的难度;而且串接的方法消灭了传统模拟监视系统的“汇聚”的概念, 只要从最近视频监视点连接光纤至管理房即可, 而不需要事先将多个监视点的信号汇聚后再通过光纤连接到管理房。

同样, 在基于E P O N的视频监视系统中, 视频服务器的设计也与传统视频服务器大大不同。传统的视频服务器通过接收光端机传来的模拟信号, 再进行“模-数”转换后存储和发布。这样, 系统设计和建成后的扩展性就受到视频服务器和光端机的制约, 如果视频服务器和光端机的接口不够用, 就只能再增加相应的设备。而在基于EPON的视频监视系统中, 由于前端视频监视信号已经通过ONU进行“模-数”转换而变成了以太网络信号, 并通过OLT直接接入以太网, 所以视频服务器不再需要模拟信号线, 而只要通过一根网络线接入以太网即可实现对所有视频探头的数据存储、发布以及对视频探头的管理操作。另外, 传统的模拟信号视频服务器存储容量扩展能力有限, 而基于EPON网络的视频服务器只要通过网络连接多台辅机即可轻松扩容。

EPON是面向未来的技术, 它是一个多业务平台, 可以同时提供IP业务和传统的TDM业务。可以完全保证Qo S, 而且完全遵循IEEE 802.3ah标准。非常容易向全IP业务网络过渡。以太无源光网络作为目前国内最为先进的视频通讯网络平台之一, 在全国水利工程中还没有应用的前例, 我国水利行业在此领域也还处于学习和摸索阶段, 由于视频监视数据具有流量大、实时度要求高等特殊性, 如何提高视频监视系统的稳定性、视频数据流量的带宽保证性、监视网络便于维护性和可扩展性以及监视系统的安全性是水利行业在工作中尚待研究的课题, 因此在未来的现代化水利工程建设中EPON技术将会有很广阔的发展空间。

摘要：EPON技术越来越受到人们的关注, 首先简单介绍了EPON技术的发展历史和现状, 从技术实现的角度对EPON技术在水利工程中的应用进行了探讨。

关键词：以太网,无源光网络 (PON) ,以太无源光网络 (EPON)

参考文献

[1]克雷默 (Kramer, G.) [著], 陈雪, 等[译].基于以太网的无源光网络[M].北京邮电大学出版社.

[2]H3C EPON技术白皮书.

[3]林如俭, 等[著].全业务接入网 (FSAN) 的新发展——以太无源光纤网 (EPON) .中国广播电视学会, 2001.

智能监视系统 第6篇

1 智能监视系统

1.1 智能监视系统

安防系统中最重要的组成部分是视频监视系统,随着计算机视觉、图像处理、软件工程、数据管理等技术的发展,原有的视频监视系统与这些技术的整合逐步深入,促使其向智能监视系统进行发展。

1.2 智能监视系统的发展

智能监视系统的发展经历了三个阶段:

(1)模拟CCTV (ClosedCircuit Television)系统,此系统包含多个设置在远程的摄像机,通过布线将其连接到监控室,然后在监视器上显示出来。它的优点是技术成熟,缺点是在进行图像的分发和存储的时候使用的依旧是模拟技术,纵使使用了CCD图像传感器,其获得的数据也是经过处理后以模拟技术进行存储等操作;

(2)半自动视频监控系统,此阶段整合了计算机视觉(Computer Vision,CV)技术,通过实时的视频分析,来进行人或物的检测和跟踪,并能对场景进行自然语言的解释,提高了监控的效率,但是它对算法的鲁棒性依赖很强,比如某个算法可能适用于一个场景,但在另一个场景下并不会发挥出好的效果;

(3)自动广域监控系统,此阶段整合了各种传感器,可以获取更精确的信息,并进行信息的分布式处理,它的难点在于信息的分布式处理、设计方法论和在移动平台和多传感器平台上的使用。

1.3 智能监视系统的意义

智能监视系统的发展,对于视频监控系统及安防系统的自动化,具有很大的意义。它不仅能在很大程度上降低人工的投入,而且通过与其他安防技术等的结合,可以比原有的视频监控系统更全面、更智能地反映现场的所有相关信息,提升安防系统的安全性。

2 智能监视系统的应用

社会的安全性需求的增长促进了智能监视系统的发展和应用,智能监视系统在交通运输系统、公共场所、远程监视人员行为、工业生产中的质量控制等方面已有深入的研究和发展。

2.1 交通运输系统

交通运输系统诸如机场、火车站、地铁、城市道路等,伦敦地铁爆炸案、昆明火车站暴恐案等都是在公共交通运输系统中发生的涉及重大安全的事件,国家对此类恶性事件的高度重视也加快了这些区域视频监控系统的部署和发展。文献[1]针对基于视频监控的机场跑道异物自动检测问题,对现有的目标检测方法进行研究;文献[2]以非协作式监视技术特征为依据,采用多视频融合处理技术,提出了一种专门针对中小型简易机场的场面目标监视方法,此方法可以有效地抑制50%以上的测量误差;文献[3]提出了一种基于视频检测技术的利用长距离高清摄像头识别地铁列车与屏蔽门之间的障碍物的解决方案,笔者通过识别地铁中狭小空间及站台尾部的高亮“光带”来判断是否有障碍物遮挡列车与屏蔽门;文献[4]通过对视频序列的处理,实现对入侵行为的自动检测和分析,并对危险行为做出报警;文献[5]为了解决铁路视频监控系统中视频压缩的问题,提出利用与监控台处于同一个局域网内的计算机来协助解码的方法,再把解码后的视频传输到监控台;文献[6]针对高速公路中跨摄像机跟踪的需求,提出了一种结合SIFT特征匹配的跨摄像机车辆运动目标跟踪方法,通过对运动目标进行SIFT匹配实现同一目标的匹配。

2.2 公共场所

公共场所,诸如银行、超市、停车场等,此类场所易发生纠纷、盗窃等影响较大的事件,对此类场所的实时、动态分析就显得很重要。文献[7]通过计算机视觉技术和图像处理技术的使用,进行行人目标的提取和行人的目标跟踪,从而实现对超市出入口的人口密度统计;文献[8]将智能视频技术以及传感器报警与视频监控联动技术融入监控系统,设计了动态分配视频以及动态回收视频的算法,实现了动态监控;文献[9][10]均对停车场的智能监控系统进行了设计,并对车位图像处理的算法进行研究,实现对车位状态变化的快速检测;文献[11]建立了智能家居视频监控系统,通过把视频采集、串口数据传输、网络数据传输等技术相联系在一起,采用客户端/服务器端模式,在局域网内应用TCP/IP协议对采集到的图像进行处理,然后使用移动侦测技术实现系统无人值守时对外物入侵的侦测;文献[12]以ARM11开发板为硬件平台实现了远程家居视频监控系统的设计。

2.3 对人员行为的远程监视

对人员行为的分析、识别是计算机视觉的一个重点研究方向,此技术的成熟将极大地促进智能监视系统智能化的发展。文献[13]提出了一种快速高效的行为描述特征和相应的识别算法,并提出了一种层次化的行为语法模型,提高了现有的行为分析方法的识别性能;而在文献[14]中,笔者提出了一种实时的连续行为检测方法,该方法结合了人体检测和跟踪技术,实现了对视频中的每个人体行为的实时检测和识别;文献[15]针对室内人的跌倒行为进行识别,首先在构建视频数据库的基础上,特别针对与跌倒行为容易发生混淆的下蹲、弯腰和坐下几种家庭常见行为进行了分析和特征提取,采用机器学习的方法,从而实现了室内的跌倒行为与下蹲、弯腰、坐下三种行为的区分。

2.4 工业生产中的质量控制

智能监视系统在工业生产中的质量控制等方面也发挥了很大的作用。针对工业生产的特殊环境及无线数据传输易出现的瓶颈、误码等问题,文献[16]从灵活方便、性价比高的实际需求出发,研制了远程监控上位机和基于Linux的嵌入式现场终端下位机组成的无线视频监控系统;文献[17]分析了现有嵌入式视频监控系统的结构,然后提出了一种基于视频采集芯片+ARM处理器的嵌入式工业视频监控系统的解决方案;文献[18]结合北京京东方第8代薄膜晶体管液晶显示器件项目中使用的远程监控系统,为远程视频监控系统在超大型电子工业厂房建筑工地及其他项目中得到更好应用提出了建议;文献[19]实现了远程监控系统子车间的实现。

2.5 笔者的实现

如图1所示,是笔者通过python语言的编程,调取摄像头进行监视,并在网页端进行显示。由于没有搭设Web服务器,只是进行了本机的实现。在下一步的研究中,搭建Web服务器之后,可以与视频的移动侦测技术相结合,对出现的目标进行及时的检测、报警和截图,从而实现一个小型的智能家居监控系统。

3 智能监视系统中使用的技术

智能监视系统中使用的最基本的技术是图像处理技术,它构成了智能监视系统的最底层技术,是其他视频分析技术衍生和发展的基础。

3.1 目标检测

目标检测也叫目标提取,是一种基于目标几何和统计特征的图像分割,它将目标的分割和识别合二为一,其准确性和实时性是整个系统的一项重要能力。尤其是在复杂场景中,需要对多个目标进行实时处理时,目标自动提取和识别就显得特别重要。目标检测的基本方法包括了帧间差分法、光流法和背景差法等。

通常情况下,相邻两帧图像在时间间隔上相距很短,在背景变化不是非常剧烈和迅速的时候,就可以利用前后两幅图像之间的差值来判断图像中运动的目标,通过调整一定的阈值,可以改变此方法检测时的灵敏度,此即为帧间差分法。帧间差分法的运算量下,实现简单,对光照不敏感,但是对于过慢或过快的物体,将会形成空洞或两个前景区域的现象。

当对图像中的每个像素进行矢量赋值的时候,运动目标在画面中所占据的像素点和背景像素点之间的矢量必然有所差异,没有运动出现时,图像中的像素点的矢量变化是平滑的,利用矢量间的差异即可检测出图像中运动目标的像素点,此即为光流法。

背景差分法中有一个背景模型,利用这个模型和所有的检测帧进行差分运算,此点与帧间差分法是有区别的。

3.2 目标跟踪

运动目标跟踪就是在一个连续的视频序列中,通过算法的使用,找到感兴趣的运动目标。首先需要进行目标的有效描述,即提取目标的一些特征,从而用来表达该目标,比如使用图像的边缘、轮廓、纹理、直方图等来进行目标的特征描述;然后通过欧式距离、加权距离、相似系数等进行相似性度量的计算;最后即可对场景中所有的目标进行特征提取和相似性计算,利用卡尔曼滤波、粒子滤波和均值漂移方法等可以对目标可能出现的区域进行预测,从而加快目标跟踪的速度。

3.3 目标行为分析

目标检测和跟踪之后的阶段即为对目标的行为进行分析。在目标检测和目标跟踪阶段,可以获取目标的有关信息,比如目标运动的轨迹、速度以及目标本身的一些特征,这些信息是行为分析的基础。接下来即通过各种机器学习方法,如神经网络、贝叶斯网络和决策树等,建立场景中运动目标的行为模型,进而根据已学习的行为模型进行场景分析。

3.4 数据库

视频监视系统的最后一个环节就是视频的存储和回放。现阶段,普遍的做法是将视频监控的录像存储在本地的DVR/NVR所具有的磁盘空间里,远程调用时直接从本地的DVR/NVR中读取已有的录像和数据,这在监控路数相对较少、数据格式相对统一的情况下是没有什么问题的。但是针对城市级别的监视系统,或者包含了不同格式的数据或不同类型的信息,此时需要研究的是如何高效地存储和快速地进行录像的回放。

3.5 笔者的实现

如图2所示,笔者通过背景建模,提取前景和背景,然后实现对移动目标的检测和跟踪。开发环境是vs2010+opencv2.2。程序大致流程如下:

(1)对图像进行高斯滤波,以平滑图像,可减轻部分噪音的影响;

(2)通过腐蚀和膨胀进行形态学滤波,可去除小颗粒噪声,及断开目标物之间的粘连;

(3)利用混合高斯模型进行前景和背景提取;

(4)对前景图像进行轮廓检测;

(5)利用轮廓中的矩形在原始图像上画出矩形轮廓。

4 相关的技术应用

与智能监视系统相关的技术应用涉及很多方面,如入侵报警系统、视频数据的压缩、安防系统的集成、大数据技术、网络安全和传输技术等,这些技术或组成了智能监视系统存在的基础,或与智能监视系统整合后可以发挥更大的作用和效果。

4.1 与入侵报警系统集成

安防系统中使用的入侵报警类传感器包含主动/被动红外报警传感器、振动探测器、超声波探测器、周界报警探测器等,它们可以对设防区域的非法入侵、盗窃、破坏和抢劫等,进行实时有效的探测和报警。

报警与视频的联动,即在报警传感器检测到入侵信息或其他已设定的可以在发出报警的信息后,将报警量信号发送到预设的上传中心,中心平台在收到前端探测器的报警量信号后,通过报警传感器在系统中存储的位置、地理信息,调取其附件的监控视频,或者调取报警量信号触发时刻的录像视频。此过程是一个预先设置好的、自动执行的过程,无需中心人员的操作,即可将相关的报警和视频信息呈现到监控人员面前。文献[20,21]均是对光纤围栏周界入侵监测系统提出的改进,将原有的系统与视频系统级逆行联动,使得本身具有突出优点的光纤围栏入侵监测系统同时具备了对入侵的监测、监控以及入侵对象的准确辨识和取证功能;文献[22]介绍了入侵报警系统在城市轨道交通中的应用,阐述了城市轨道交通报警系统的设计以及入侵报警系统如何与综合监控系统、视频监视系统进行联动;文献[23]是将机场防入侵系统与视频监控系统进行联动,使得系统能够及时发现异常事件,并迅速确定报警信息的准确性,提高了机场防入侵系统的智能化程度。

4.2 视频数据的压缩

视频压缩即视频编码,就是通过特定的压缩技术,将视频信息进行存储或者从一种格式向另一种格式进行转换,目的是以最小的存储空间存放最大信息量的视频数据。由于视频监视系统在各个行业已经普及,根据行业需求不同,录像的存放时间也不同,有的录像存储时间长达一年以上,对视频压缩技术和存储空间都是很大的挑战。例如,在采用H.264标准的情况下,若视频的码率设置为512K,那么每个视频通道每小时的录像所占用的硬盘空间为225M,一个通道一天将使用5G的存储空间。并且随着3G、4G移动通信网络的发展,如何在智能终端快速高效地获取监控视频,保证传输的同时不失视频的质量以及实时性,这些都是视频压缩亟待解决的问题。

文献[24,25]都对H.264进行了深入的分析,并对其性能进行了仿真实验,然后基于H.264标准搭建了网络视频监控演示平台;文献[26]从帧率变换技术的角度出发,对视频序列中双向预测帧的编码进行了研究,并针对不同的跳帧编码技术适用于不同码率、不同场景特性的视频序列的情况,提出了一种基于统计特性的自适应跳帧编码算法,在保证插帧图像主观质量的同时,降低了视频序列的码率;文献[27]对视频压缩中的预处理和运动估计算法进行了详细研究,并提出了相应的改进方案;文献[28]从利用图像视频的结构特性出发,针对混合图像不同于自然图像视频的结构特性设计了空域的压缩算法,提高了图像视频编码性能;文献[29]从3D视频的角度出发,利用单视点视频加深度图格式3D视频中的深度信息,对其进行与H.264标准兼容的ROI(感兴趣区域)压缩的研究;文献[30]将分布式视频编码(Distributed Video Coding,DVC)和基于信号稀疏性的压缩感知(Compressive Sensing,CS)技术进行整合,利用两者的优点,降低了编码的复杂度,节省了存储空间和计算资源,使其适合于能量、带宽等资源受限的无线视频传输场合。

4.3 安防系统集成

安防系统集成是指利用通信技术、计算机技术、多媒体应用、网络安全技术、生物识别技术以及地理信息等,整合计算机、监控摄像机、传感器、手持终端及服务器和存储设备等,从而形成可用的安全防范管理平台。安防系统主要包括入侵报警系统、视频监控系统、门禁系统、语音对讲系统、定位跟踪系统等,各系统相辅相成,共同构成完整的安防系统体系。

在此类的研究中,文献[31]分析了银行系统中视频监控系统与门禁系统的联动;文献[32]深入研究了视频系统与地理信息系统(GIS)的结合,实现了Web浏览器上通过GIS地图自动实时报警和报警视频联动。

5 总结

渔用浮标定位监视系统 第7篇

1 渔用浮标定位系统

浮标定位系统一般由主船(或岸上)的主机及在海面上固定在延绳、网具或网箱上的电浮标(又称从机)群组成。根据主机与从机之间的通信模式不同、定位显示的方式不同,可将渔用浮标定位系统分为单向型、呼叫应答型、全球定位型等类型。

1.1 单向型渔用电浮标

单向型渔用电浮标系统从机内只含发射器,主机内只含接收器(一般为数字式方向探测仪)。通信只是单向进行的,即由各浮标定时向主机发送信息,主机人工接收各浮标发来的信息判断出该浮标的编号并测算出它偏离主船船首的方位,并予以显示。单向型浮标电路的硬件由单片机、晶体振荡电路、电压放大电路、功率放大电路、网络匹配电路和发射天线组成。

1.2 呼叫应答型渔用电浮标

呼叫应答型渔用电浮标在主机中除了接收器之外,还加入了发射器,浮标内也含有发射和接收电路。其工作原理:当主机想查询某一浮标的位置时,先选中该浮标的频率,向该浮标发特定的呼叫码,当浮标收到该呼叫时,并由微处理器判别与自己的码是否一致,若一致则向主机发应答信号,主机收到应答信号后并在方向探测仪上显示浮标的方位。浮标发完信息后就处于低功耗的待机状态。通信采用主机呼叫从机应答的方式。其优点是浮标更省电,但浮标和主机都得增设新的硬件电路。缺点:由于接收电路的引入,也会带来各浮标间的干扰和来自邻近海区外系统相近频率浮标发射时的干扰。同样,它还是无法确知各浮标的准确位置。

1.3 GPS型渔用浮标定位系统

目前GPS在实时导航、定位、授时系统中已被广泛应用[2,3,4,5]。含GPS的电浮标在近年内也相继研制成功,并已推向市场。其工作原理:与呼叫应答型相类似,不同的只是从机向主机应答发送的是自己从GPS接收器接收的地理位置等信息,属真正意义上的数字通信。其优点:可以准确的对各浮标进行定位,通过大地反算的软件还能计算出各浮标离开主船的距离,也可以在显示屏上以平面坐标的方式直观显示出各浮标的位置分布图,而且通过RS232串口还能把信息传给上位机,在电子海图上显示浮标的位置,实现真正的实时监视。

2 GPS渔用浮标的设计

2.1 GPS渔用浮标的设计模式

GPS渔用浮标定位系统的设计有2种模式可以选择。若被监视的对象实时性要求不是太高,或者它的位置漂移相对比较缓慢,则可以借鉴传统单向通信电浮标的定时发射模式,各浮标在系统设定的时间轮流分时向主船发送它的地理位置等信息,主船的接收显示系统接收各浮标发来的信息,进行存储处理并显示,使用户能直观地得知各浮标与主船之间的相对位置和距离、各自准确的地理位置等信息。其系统结构框图如图1和图2所示。

由于浮标中有了GPS,所以各浮标的分时发射由GPS的准确时间作为基准得以保证,不可能出现几个浮标同时发射的现象。为了节约能耗,延长电池的使用寿命,在平时GPS接收器不工作时,可以启动单片机内部的时钟,当GPS工作时对内部时钟进行校准以确保分时的准确。这种模式省去了浮标的接收和主船的发射电路,不会出现浮标间的互相干扰,电路简单可靠,成本低。缺点就是实时性较差。

当被监视对象实时性要求较高时,可以采用含GPS的呼叫应答型浮标。它除了具有传统的呼叫应答型浮标的各种优点外,更突出的优点是对各浮标能进行准确的定位和监视。

2.2 GPS渔用浮标监视系统关键技术

由于使用环境的要求,在渔用浮标定位监视系统设计中应解决以下一些关键技术:

(1)要求在有限功率的情况下传送尽可能远的距离。众所周知,无线电常用天波和地波的传播方式。地波传播不受气候影响,可靠性高。浮标都在大洋上使用,而海水介质的电导特性对于电波传播最为有利,短波地波信号可以沿海面传播1 000 km左右,所以一般浮标定位系统都选用地波传播。在地波传播过程中,由于波长越短波的能量衰减越快,故发射和接收采用短波在1.6～4 MHz较低的频段较为有利。当然也有采用27 MHz左右的频率,它使天线的长度可以大大缩短,但传播的距离不如前者,再者船上其他通信设备在此频段会对该系统产生较大的干扰。目前数字通信一般均采用射频,所以发射和接收电路无现成的电路和模块可以采用,需要针对性地对电路进行设计。

(2)节能技术。浮标的供电采用电池或蓄电池,设计中要解决既要尽可能延长电池的使用寿命,又要有较大发射功率之间的矛盾。所以,在设计中尽可能考虑低功耗的技术[6]。在平时必须把耗电大的发射及GPS接收器和有源天线的电源关闭。

(3)含GPS是该浮标定位系统与普通浮标的主要的区别,所以GPS的OEM板的二次开发及各浮标地理位置信息的准确发送和接收通信电路的设计是关键技术之一。

(4)发射天线的设计,主要应解决提高发射效率与抗风浪的稳定性之间的矛盾。

(5)提高抗干扰能力是该系统信息能准确传送的基本保证,是系统设计中极为关键的一项技术。干扰可能来自本系统内部各浮标间的干扰,主船的船电和无线电设备对系统的干扰,以及不同定位系统之间的互相干扰。由于数字信号含有丰富的频谱,为了限制带宽,不能将数字脉冲直接调制在射频上,在数字信号的调制方式上需采取适当的转换手段,以有效压缩频带。

参考文献

[1]谌志新.我国渔船捕捞装备的发展方向与重点[J].渔业现代化,2005(4):3-4.

[2]樊伟.卫星技术在海洋及渔业上的应用[J].渔业现代化,2006(4):45-46.

[3]丁士圻,郭丽华,秦世军,等.一种新型多功能海洋浮标[J].海洋工程,2005,23(4):90-93.

[4]楼菊芳.GPS模块用于声纳浮标[J].声学与电子工程,2000(2):45-48.

[5]陆洋.海洋卫星测高新概念——GPS浮标[J].海洋技术,2000,19(4):28-34.