专利名称：一种传感器网络视频监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种视频安全监控系统，属于电子信息领域的信息安全产品，在应用领域属于安全监控领域，涉及基于无线传感器网络的分布式安全监控系统。
技术背景视频监控系统的发展到现在大致经历了三个阶段。在九十年代初以前，主要是以模拟设备为主的闭路电视监控系统，称为第一代模拟监控系统。九十年代中期，随着计算机处理能力的提高和视频技术的发展，人们利用计算机的高速数据处理能力进行视频的采集和处理，利用显示器的高分辨率实现图像的多画面显示，从而大大提高了图像质量，这种基于PC机的多媒体主控台系统称为第二代数字化本地视频监控系统。九十年代末，随着网络带宽、计算机处理能力和存储容量的快速提高，以及各种实用视频处理技术的出现，视频监控步入了全数字化的网络时代，称为第三代远程视频监控系统。第三代视频监控系统以网络为依托，以数字视频的压缩、传输、存储和播放为核心，以智能实用的图像分析为特色，引发了视频监控行业的技术革命，受到了学术界、产业界和使用部门的高度重视。第三代视频监控系统的核心是前端具有网络传输、音视频编码和报警联动功能的前端设备节点。
目前大部分的监控系统前端都是以有线方式连接多个报警传感器，接入到报警主机中，然后监控前端通过串行总线读取和控制报警主机。由于有线接入报警传感器，布线成本增加，而且一旦线路出现故障，传感器就会失去作用，整个系统会出现盲区。现有的报警主机作为接入报警传感器的集中处理主机，对各种报警信号的综合处理性能很差，只具有传输功能，没有进一步提取目标位置信息和综合环境信息的功能，不具有智能性。对于报警和视频之间的联动，只能通过传感器——>报警主机——>监控前端——>监控服务器(策略处理，下发联动控制命令)——>监控前端——>控制云镜和录制等，一旦监控前端和服务器之间网络链路出现问题，导致整个联动失效，没有分布式控制的作用。
实用新型内容本实用新型所述的的传感器网络视频监控系统可以更有效的对公共区域进行监控，在有限条件下，对公共区域内的目标侵入进行综合分析和跟踪；在恶劣网络环境下，增强前端的自主智能处理能力，提高整个系统健壮性；通过无线传感器网络和低层本的传感器节点实现对整个区域内的报警，替换目前高成本、低覆盖率的有线报警网络，结合前端音视频处理，实现更好的监控效果。
本实用新型所述的一种传感器网络视频监控系统，它包括传感器网络报警节点、传感器网络视频监控报警节点、总控中心和监控服务器。其特征在于传感器网络报警节点和传感器网络视频监控报警节点。
本实用新型所述的传感器网络报警节点由一个通用低功耗无线通信设备和前端报警传感器组成。低功耗无线通信设备通过GPIO接口与前端报警器连接，将区域内报警器的报警数据在局部无线网络内进行策略处理，最终形成的报警结果提交到无线传感器网络视频监控节点，完成一次网络报警过程。所述通用低功耗短距离无线收发模块可以是蓝牙模块、Zigbee通信模块、UWB通信模块、无线爱好者频段或者ISM频段的无编码无线数传收发模块。所述前端报警传感器是目前各种安防报警使用的传感器，如离子烟感报警器、红外对射阻断式报警器、超声感知报警器、玻璃破碎感知报警器、压力感知报警器、温湿度感知报警器、声音感知报警器、位移感知报警器、振动感知报警器、移动物体速度报警器等。
本实用新型所述的传感器网络视频监控报警节点由一个通用低功耗无线通信模块、音视频编码器、云镜控制接口、摄像终端和远程网络接口组成。该节点设备通过其低功耗无线通信设备与无线传感器网络报警节点组成的无线传感器安全报警网络进行交互，组织实施整个网络的安全策略，根据报警网络感知的报警事件进行定位监视、在多个传感器网络视频监控节点之间进行任务协调，自动形成对目标区域的协同监视。所述音视频编码器是指对摄像终端获取的音视频数据进行压缩编码，并将压缩数据通过远程网络接口传输到指定的视频服务器或者提供远程实时访问；音视频编码器采用Philips DSP PNX1500作为音视频处理器，采用H264压缩算法编码视频，G729压缩算法编码音频，使用嵌入式系统psos实现，外围视频处理芯片使用TW2804，音频处理芯片使用PCM1802。所述云镜控制接口是具有RS232或者RS485等外部串行接口的控制模块，内置云台和镜头控制协议YOULI、LILIN-1016、LILIN-820、PELCO-P、DMDYNACOLOR、HD600、JC-4116、PELCO-D WX和PELCO-D PICOP，通过控制外部的云台和镜头解码器，来控制带有预制点的云台和镜头变换，对监视区域的各个传感报警节点的感知区域进行定点监视。所述摄像终端专指CCD或者CMOS摄像机，具有复合端子或者BNC输出，输出格式为PAL或者NTSC。所述远程网络接口是10/100M局域网接口(RJ-45接口)、WLAN无线局域网接口(PCMCIA插卡方式)、GPRS/CDMA无线通信接口(串口模块)。
本实用新型所述的传感器网络视频监控系统中的两种节点，直接支持无线传感器网络的各种协议和技术特征，在安全监控领域具体化和实用化无线传感器网络，改进了监控系统体系结构，提高安全监控效率。其主要特点如下1)通过无线通信技术完成报警通信，无需繁琐的布线工程；而且提供很强的移动性和方便的扩展性。新加入的节点设备通过协议直接接入网络。
2)低功耗设计、高效的能力管理设计、以及高效的系统调度算法，使设备能够长时间、高效地运行在电池供电方式下，使在临时区域进行快速有效的安全布控成为可能；3)无线自组织多跳网络可以非常容易实现网络互连，节点可以动态选择到大目标节点的通信路径，从而大大提高无线通信的抗干扰能力；4)节点产品之间实施统一的安全策略配置，可以实现不同报警节点之间的互通和联动，如红外对射测量到物体入侵后，会根据策略配置征求周围其它类型传感报警器的配合检测，并调动区域内的摄像监控系统进行定点监测和记录，并在达到预先配置的安全阈值时形成真实报警传送达管理中心；
5)报警节点和监控节点的智能化和分布化使系统的鲁棒性更好。原来的系统报警主机是关键设备，一旦报警主机出现问题，整个前端网络处于瘫痪状态。现在报警主机可以直接取消，所有报警事件通过通过视频节点的远程接入能力汇报到管理中心，而视频监控节点的冗余性大大提高了前端网络的抗破坏能力。
6)音视频编码器采用基于DSP的嵌入式处理器，在DSP的基础上实现音视频的编码算法，低层DSP采用了多级流水线技术、SIMD和多媒体指令技术，提高了对音视频数据的处理性能。
7)视频前端节点采用自动注册机制，向上级中心服务器主动报告自身状态和触发的报警信息，对于自动获得地址的网络环境，可以使其他用户能够访问到前端的信息，避免了网络地址变更造成的节点无法访问。
8)前端节点提取本地控制策略进行监控任务调度，同时还接受服务器来的控制命令，各种控制命令间进行分级策略控制，根据用户优先权分别进行控制，防止了多个任务导致的执行混乱情况。
9)前端节点的网络接口支持以太网、WLAN和GPRS/CDMA模式，可以使前端节点部署在移动的载体上，例如移动侦察车、运钞车等，扩展了系统和设备的使用环境和领域，对于河道等环境，采用无线传输方式可以节省布线费用，节省系统的部署成本。
图1是本实用新型所述一种传感器网络视频监控系统的报警节点设备结构图图2是本实用新型所述一种传感器网络视频监控系统的视频节点的视频设计结构图图3、图4是本实用新型所述一种传感器网络视频监控系统的视频节点的音频设计结构图图5是本实用新型所述一种传感器网络视频监控系统的报警节点工作流程图6是本实用新型所述一种传感器网络视频监控系统的视频监控节点工作流程。
具体实施方式
无线传感器安全监控网络系统总体结构图附图1描述实用新型设备在实际安全监控网络中的结构示意图。从图中可以看到1)传感报警节点和视频监控节点组成一个无线自组织网络；2)监控网络的安全策略可以通过一级监控子网中的策略服务器配置，也可以使用缺省的策略控制；3)视频监视节点的视频数据通过远程网络接口连接到硬盘录像机或者视频服务器进行音视频录制和存储；4)传感报警节点之间通过策略配置定义实现目标跟踪和协同报警功能。
无线传感器网络报警节点设备结构图附图2所示，无线传感器网络报警节点包括低功耗短距离无线收发模块、低功耗处理器模块、GPIO外部接口模块、能量管理模块、电源模块、显示指示模块、供电输出模块。各模块之间的关系描述如下1)低功耗处理器通过GPIO接口读取报警器的开关量/数据信号量，并对开关量和数据进行处理，转化成报警事件；2)低功耗处理器通过无线通信模块和内部的自组织网络形成目标区域的多跳通信网络；3)能量管理模块通过处理器的控制打开/关闭外部模块电路，使各个工作模块只在使用的时候供电，平时处于关闭状态，以减小设备功耗；4)电源模块采用标准接口，可以连接直流稳压模块的电源供给，也可以连接电池模块进行工作；5)供电输出模块主要针对没有专门供电模块的传感报警器进行供电。
无线传感器网络视频监控节点设备结构图附图3和图4描述视频监控节点的音频和视频设计结构图。从图中可以以看到模拟视频从四路视频输入芯片TW2804输入，输出A/D后形成的BT656格式的四路视频给AT4012，AT4012芯片将四路视频复合成一路视频(采用一屏四路的方式)，输出给降噪芯片AT4022，经过滤波后进入DSP进行处理，然后输出到DSP的网络接口上去。音频是通过四个PCM1802进行采样，形成四路数字音频PCM数据，输出给DSP进行编码，最后输出到网络接口上去。另外DSP本身提供串行口和GPIO等外部接口，控制外围设备。
本实用新型节点设备在安全监控网络中的工作流程图附图5和图6分别描述了无线传感报警节点和视频监控节点的工作流程。其中无线传感报警节点包括如下流程1)启动流程；2)报警事件发生和跟踪流程；3)报警确认和传播流程；4)报警取消流程；四个过程基本按照图中描述的各个步骤进行。
视频监控节点描述了两个基本过程1)事件监控任务启动过程2)事件监控任务协调过程这两个过程是与报警节点不同的过程。视频监控节点的启动过程与报警节点基本相似。
权利要求1.一种传感器网络视频监控系统，它包括传感器网络报警节点、传感器网络视频监控报警节点、总控中心和监控服务器。其特征在于传感器网络报警节点和传感器网络视频监控报警节点。传感器网络报警节点由一个通用低功耗无线通信设备和前端报警传感器组成。低功耗无线通信设备通过GPIO接口与前端报警器连接，将区域内报警器的报警数据在局部无线网络内进行策略处理，最终形成的报警结果提交到无线传感器网络视频监控节点，完成一次网络报警过程。传感器网络视频监控报警节点由一个通用低功耗无线通信模块、音视频编码器、云镜控制接口、摄像终端和远程网络接口组成。该节点设备通过其低功耗无线通信设备与无线传感器网络报警节点组成的无线传感器安全报警网络进行交互，组织实施整个网络的安全策略，根据报警网络感知的报警事件进行定位监视、在多个传感器网络视频监控节点之间进行任务协调，自动形成对目标区域的协同监视。
2.按照权利要求中的基本权利要求，其特征在于通用低功耗短距离无线收发模块采用标准通信接口，目前可连接的无线模块包括蓝牙模块、Zigbee通信模块、UWB通信模块、无线爱好者频段或者ISM频段的无编码无线数传收发模块。
3.按照权利要求中的基本权利要求，其特征在于前端报警传感器是目前各种安防报警使用的传感器，如离子烟感报警器、红外对射阻断式报警器、超声感知报警器、玻璃破碎感知报警器、压力感知报警器、温湿度感知报警器、声音感知报警器、位移感知报警器、振动感知报警器、物体移动速度报警器等。
4.按照权利要求中的基本权利要求，其特征在于所述音视频编码器是指对摄像终端获取的音视频数据进行压缩编码，并将压缩数据通过远程网络接口传输到指定的视频服务器或者提供远程实时访问；音视频编码器采用Philips DSP PNX1500作为音视频处理器，采用H264压缩算法编码视频，G729压缩算法编码音频，使用嵌入式系统psos实现，外围视频处理芯片使用TW2804，音频处理芯片使用PCM1802。
5.按照权利要求中的基本权利要求，其特征在于所述云镜控制接口是具有RS232或者RS485等外部串行接口的控制模块，内置云台和镜头控制协议YouLi、LiLin-1016、LiLin-820、Pelco-p、DM DynaColor、HD600、JC-4116、Pelco-d WX和Pelco-d PICOP，通过控制外部的云台和镜头解码器，来控制带有预制点的云台和镜头变换，对监视区域的各个传感报警节点的感知区域进行定点监视。
6.按照权利要求中的基本权利要求，其特征在于所述摄像终端专指CCD或者CMOS摄像机，具有复合端子或者BNC输出，输出格式为PAL或者NTSC。
7.按照权利要求中的基本权利要求，其特征在于所述远程网络接口是10/100M局域网接口(RJ-45接口)、WLAN无线局域网接口(PCMCIA插卡方式)、GPRS/CDMA无线通信接口(串口模块)。
专利摘要一种传感器网络视频监控系统，它包括传感器网络报警节点、传感器网络视频监控报警节点、总控中心和监控服务器。其特征在于传感器网络报警节点和传感器网络视频监控报警节点。传感器网络报警节点由一个通用低功耗无线通信设备和前端报警传感器组成。传感器网络视频监控报警节点由一个通用低功耗无线通信模块、音视频编码器、云镜控制接口、摄像终端和远程网络接口组成。低功耗无线通信设备通过GPIO接口与前端报警器连接，将区域内报警器的报警数据在局部无线网络内进行策略处理，最终形成的报警结果提交到无线传感器网络视频监控节点，完成一次网络报警过程。视频监控报警节点通过其低功耗无线通信设备与无线传感器网络报警节点组成的无线传感器安全报警网络进行交互，组织实施整个网络的安全策略，根据报警网络感知的报警事件进行定位监视、在多个传感器网络视频监控节点之间进行任务协调，自动形成对目标区域的协同监视。
文档编号G08B19/00GK2802874SQ200520112399
公开日2006年8月2日 申请日期2005年7月11日 优先权日2005年7月11日
发明者王军, 朱红松, 孙利民, 唐敏, 洪锦伟 申请人:北京讯飞信息技术有限公司