专利名称：一种实验室监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种实验室入侵检测和报警装置，特别是涉及ー种实验室监控系统。
背景技术：
实验室承担着学生实验和研究开发双重任务。近年来，我国实验室的建设飞速发展，尤其是ー批拥有贵重精密设备的实验室，更是承担了国家许多重大课题的攻关任务。实验室仪器的损坏或失窃给国有资产带来不可弥补的损失。传统的实验室管理，采用管理人员来回巡视方式。这种方式的缺陷在于管理人员不可能时时刻刻巡视实验室，难以及时发现问题。另外在实验室较多的情况下，管理人员仅 靠一己之力无法得到实验室全方位信息，易造成管理上的漏洞。近来很多实验室内多安置摄像头，通过有线或无线的方式将视频数据发送到监控室，管理人员通过监控室内的显示器，实时监控实验室情況。这需要管理人员24小时不间断的监视监控画面，需耗费大量的人力、物カ资源，工作效率不高。
实用新型内容为解决上述问题，本实用新型公开了ー种实验室监控系统，不仅可以实时采集实验室监控数据，而且可以在检测到ー场情况时即时将数据传送到监控人员手中，节约了人力成本，同时提高了实验室管理的工作效率。本实用新型公开的ー种实验室监控系统，包括监控装置、监控平台和管理员手机，所述的监控装置和管理员手机都与监控平台连接，所述的监控装置包括ARM主控芯片、DSP图像处理芯片、视频解码芯片、视频采集装置和网络通信装置，所述的ARM主控芯片分别与DSP图像处理芯片和网络通信装置连接，所述的DSP图像处理芯片分别与ARM主控芯片和视频解码芯片连接，所述的视频解码芯片分别与DSP图像处理芯片和视频采集装置连接。上述的ARM主控芯片采用ARMS3C2410芯片，DSP图像处理芯片采用TI公司的TMS320芯片，视频解码芯片采用菲利普公司的SAA7113芯片，监控平台采用连接有支持彩信功能的GPRS Modem商用计算机。本实用新型通过设置的视频解码芯片将视频采集装置采集的模拟信号转换为数字信号，并将该信号传送到DSP图像处理芯片进行处理；设置的DSP图像处理芯片接收来自视频解码芯片的数据，并对采集的数据进行图像处理和压縮，将处理好的数据传送到ARM主控芯片进行处理和发送；设置的ARM主控芯片实现系统控制并将处理好的数据经网络通信装置发送到后方监控平台；监控平台运行视频监控软件后，当发生异常情况时，监控平台发出警报并接收监控装置传送的视频数据，监控平台将当前监控画面截图并编码为手机彩信，向管理员手机发送报警彩信，提醒管理员注意，管理人员也可以操控监控平台向各个监控装置发送控制命令或查看实时视频数据。本实用新型公开的ー种实验室监控系统的ー种改进，所述的视频采集装置包括摄像头和云台，所述的摄像头设置在云台的前端。本改进通过摄像头采集实验室数据，通过云台控制摄像头转向、移动、变焦以及对焦，以保证摄像头全方位精确采集实验室信息，视频采集装置将采集的实验室数据传送至视频解码芯片进行处理。本实用新型公开的ー种实验室监控系统的又一种改进，所述的监控装置通过以太网与监控平台连接，所述的管理员手机通过移动通信网络与监控平台连接。本实用新型公开的ー种实验室监控系统，通过分析实验室的监控数据，判断是否有异常情况发生并发出警报，当发生异常情况时将视频数据转化为彩信格式发送至管理员手机，管理人员也无需24小时监守监控画面，只需当实验室发生异常情况时，通过查看监控画面判断实验室情况，并做出必要处理，实现了实验室全方位数字监控。该系统极大的减少了数据量的传送，保证了系统的稳定性；降低 了管理人员的动作強度、提高了工作效率；減少了由于人为疏忽带来的不必要的损失。
图I、本实用新型的结构示意图；图2、本实用新型的连接示意图；图3、本实用新型的工作原理图；附图标记列表I、监控装置，2、监控平台，3、管理员手机。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
，进ー步阐明本实用新型，应理解下述具体实施方式
仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。如图I 图2所示，本实用新型公开的ー种实验室监控系统，包括监控装置I、监控平台2和管理员手机3，所述的监控装置I和管理员手机3都与监控平台2连接，所述的监控装置I包括ARM主控芯片、DSP图像处理芯片、视频解码芯片、视频采集装置和网络通信装置，所述的ARM主控芯片分别与DSP图像处理芯片和网络通信装置连接，所述的DSP图像处理芯片分别与ARM主控芯片和视频解码芯片连接，所述的视频解码芯片分别与DSP图像处理芯片和视频采集装置连接。作为ー种优选，所述的ARM主控芯片采用ARMS3C2410芯片。该芯片为内核基于ARM920T的高性能32位RISC处理器，可以移植Linux2. 6. 14内核和U-Bootl. I. 14，负责整个监控系统的通用控制和DSP图像处理芯片的通信控制。作为ー种优选，DSP图像处理芯片采用TI公司的TMS320芯片。该芯片可以实现快速的DSP运算，通过xBus总线直接与ARM主控芯片连接，实现数据传输。同时，DSP图像处理芯片接收来自视频采集装置的图像数据，运行图像处理算法识别运动目标，并发出相应警报；解除警报后再以当前监测为初始背景继续监控。作为ー种优选，视频解码芯片采用菲利普公司的SAA7113芯片。该芯片可以输入四路模拟视频信号，通过内部寄存器的不同配置可以对四路输入信号进行转换。作为ー种优选，监控平台2采用连接有支持彩信功能的GPRS Modem商用计算机。监控平台2上运行视频监控软件，显示监控装置I拍摄的视频画面，监控装置I检测到运动目标时，向监控平台2发出警报指令，视频监控软件将当前监控画面截图并编码为手机彩信，使用GPRS Modem向预先设置号码的管理员手机3发送报警彩信，提醒管理员注意。本实用新型通过设置的视频解码芯片将视频采集装置采集的模拟信号转换为数字信号，并将该信号传送到DSP图像处理芯片进行处理；设置的DSP图像处理芯片接收来自视频解码芯片的数据，并对采集的数据进行图像处理和压縮，将处理好的数据传送到ARM主控芯片进行处理和发送；设置的ARM主控芯片实现系统控制并将处理好的数据经网络通信装置发送到后方监控平台；监控平台运行视频监控软件后，当发生异常情况时，监控平台发出警报并接收监控装置传送的视频数据，监控平台将当前监控画面截图并编码为手机彩信，向管理员手机发送报警彩信，提醒管理员注意，管理人员也可以操控监控平台向各个监控装置发送控制命令或查看实时视频数据。作为ー种优选，所述的视频采集装置包括摄像头和云台，所述的摄像头设置在云台的前端。本实用新型通过摄像头采集实验室数据，通过云台控制摄像头转向、移动、变焦以及对焦，以保证摄像头全方位精确采集实验室信息，视频采集装置将采集的实验室数据传送至视频解码芯片进行处理。作为ー种优选，所述的摄像头采用USB摄像头，通过USB协议直接读取图像信息。作为ー种优选，所述的监控装置I通过以太网与监控平台2连接，所述的管理员手机3通过移动通信网络与监控平台2连接。作为ー种优选,所述的监控装置I的操作系统选用Linux2. 6. 14,操作系统启动程序选用U-bootl. I. 14，监控平台2用户操作界面采用VC++编写。如图3所示，监控装置I上运行的图像处理背景差分法其步骤为实验室在无异常状态下，摄像头拍摄的画面处于静止状态且背景保持不变，当出现运动目标时，图像画面与原始背景出现差异，根据差异值，用背景差分法即可判断是否存在运动目标。根据实验室环境夜间背景是静止不变的特征，即背景不随帧数而变，首先利用公
式(1)，求出当前帧{与背景的差值Di Df (χ: ν)=匕(X: v) — bi (x j/)|( I)公式(I)中，(X』)为以图像左上角为原点、宽方向为X轴、高方向为Y轴建立的坐
标系中像素点的坐标，k为当前帧的索引；由于光线、噪声影响，用公式(2)判断是否有运动目标
「ハハ。パfl D,(x-v)>T…X(Iv)H⑵
I O DiAXtV) <1公式(2)中，JT(U)为目标图像，T为阈值，若为1，则表示有运动目标出
现，所有；T(U)的像素组成了运动目标图像，并且发出报警信息，解除警报后再以当前监测为初始背景继续监控。[0033]工作过程将监控装置I安装在实验室内的监控区域，启动后监控装置I开始エ作。监控装置I通过视频解码芯片将摄像头采集的视频数据转化为标准的视频数据流，再将此数据流传输到DSP图像处理芯片中进行处理，并通过网络通信装置传输到监控平台2。同时DSP图像处理芯片运行图形处理算法，判断实验室是否存在异常情况，当发现异常时向监控平台2发出警报，监控平台2上安装有视频监控软件并与GPRS Modem连接，可设置若干管理员手机3的手机号码，当接到警报信息时将当前视频截图使用彩信发送到管理员手机3，起到警报作用，工作人员可以通过监控平台2查看视频数据、修改监控装置I的參数并执行相应操作。本实用新型公开的ー种实验室监控系统，通过分析实验室的监控数据，判断是否有异常情况发生并发出警报，当发生异常情况时将视频数据转化为彩信格式发送至管理员手机，管理人员也无需24小时监守监控画面，只需当实验室发生异常情况时，通过查看监控画面判断实验室情况，并做出必要处理，实现了实验室全方位数字监控。该系统极大的减少了数据量的传送，保证了系统的稳定性；降低了管理人员的动作強度、提高了工作效率；減少了由于人为疏忽带来的不必要的损失。 本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本实用新型的具体实施方式
，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种实验室监控系统，其特征在于它包括监控装置、监控平台和管理员手机，所述的监控装置和管理员手机都与监控平台连接，所述的监控装置包括ARM主控芯片、DSP图像处理芯片、视频解码芯片、视频采集装置和网络通信装置，所述的ARM主控芯片分别与DSP图像处理芯片和网络通信装置连接，所述的DSP图像处理芯片分别与ARM主控芯片和视频解码芯片连接，所述的视频解码芯片分别与DSP图像处理芯片和视频采集装置连接。
2.根据权利要求I所述的一种实验室监控系统，其特征在于所述的视频采集装置包括摄像头和云台，所述的摄像头设置在云台的前端。
3.根据权利要求I所述的一种实验室监控系统，其特征在于所述的监控装置通过以太网与监控平台连接，所述的管理员手机通过移动通信网络与监控平台连接。
专利摘要本实用新型公开了一种实验室监控系统，包括监控装置、监控平台和管理员手机，监控装置和管理员手机都与监控平台连接，监控装置包括ARM主控芯片、DSP图像处理芯片、视频解码芯片、视频采集装置和网络通信装置，ARM主控芯片分别与DSP图像处理芯片和网络通信装置连接，DSP图像处理芯片分别与ARM主控芯片和视频解码芯片连接，视频解码芯片分别与DSP图像处理芯片和视频采集装置连接。本实用新型极大的减少了数据量的传送，保证了系统的稳定性；降低了管理人员的动作强度、提高了工作效率；减少了由于人为疏忽带来的不必要的损失。
文档编号G08B13/196GK202650175SQ20122032889
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月9日 优先权日2012年7月9日
发明者高超, 杨乐 申请人:南京信息工程大学