专利名称：智能视频火灾检测物联网系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及ZigBee低速率无线传感网通信技术、3G移动通信以及Internet技术领域，尤其涉及ー种低速率无线传感网和中高速无线传感网混合组网技术、遵循ZigBee/802. 15. 4协议和CDMA2000标准的物联网系统。
ニ背景技术：
物联网是通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，其主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。现阶段，其应用主要为传感网。
因此，无线传感器网络技术作为物联网的ー种重要应用形式将会得到快速发展，基于无线传感网的各种应用也将层出不穷。视频数据采集一般用有线系统来实现，受到布线、传输距离、成本等多种因素的制约，难以应用在远程监控系统中。宽带移动通信技术的发展使得高速远程视频传输成为可能，通过CDMA2000技术可以实现视频图像远距离达到远程监控的目的。传统的火灾报警系统一般都基于红外传感器和烟雾传感器，传感器方式存在ー些难以解决的缺陷探測器必须安装在起火点附近，否则将无法有效地探測到火灾的发生；另外，如果长期接触粉尘等恶劣环境容易造成传感器中毒失效。这种探测系统如果应用在室外仓库和大型室内仓库等大空间场合的火灾报警中，就不能良好地适用，很难或无法进行火灾的有效探測。而火焰图像在色彩、轮廓变化等方面有其独有的特征，因此基于图像的火焰检测逐渐成为研究热点，目前也有了ー些成功应用。基于图像的火焰检测与传统方法相比有很多优点，如保护面积大、探測距离远、响应速度快等；非接触式探测技术，防腐蚀性能和密封性能良好，抗环境干扰(如粉尘、灰尘等恶劣环境)能力强；报警的同时自动显示监控现场的图像，可采用数据库技术记录异常情况的图像及发生的时间、地点等信息，为事故调查提供准确资料；具有很强的扩展功能，便于信息管理智能化与网络化。本发明正是针对仓库、厂房、森林等重要安防监控场所提出的一种解决方案，实现了ー种智能视频火灾检测系统，在エ业控制、公共安全、智能家居系统中有着十分广阔的应用前景，是构建和谐社会的ー种有效技术装备。
发明内容
本发明实施例要解决的问题是提供ー种智能视频火灾检测物联网系统，具有分布式视频图像信息采集和火灾自动检测功能，能够利用CDMA2000技术远距离传输采集的视频图像至监控中心，并对异常情况进行多种形式的报警。为达到上述目的，本发明实施例的技术方案提供的智能视频火灾检测物联网系统，包括硬件部分和软件部分。硬件部分由微控制器、摄像头采集模块、ZigBee无线通信模块、3G无线通信模块、外部存储器(NAND FLASH、NOR FLASH及SDRAM)、数据通讯接ロ(RS232、USB)、人机接ロ(液晶屏接ロ、按键接ロ)、调试接ロ(JTAG)、电源模块和液晶屏、按键等外设组成。其中，控制模块由三星公司的ARM920T内核的16/32位的RISC嵌入式微处理器S3C2440A，主频高达400M Hz，能够完成JPEG图像压缩以及USB数据传送的要求。控制模块通过RS232串ロ与ZigBee无线模块相连，CDMA2000无线通信模块通过RS232串ロ与控制模块相连，按键、液晶屏等外设与控制模块通过GPIO相连。其中，所述ZigBee无线通信模块是基于CC2430无线射频芯片实现，符号ZigBee规范，能够满足以ZigBee为基础的2. 4GHZ ISM波段应用对低成本、低功耗的要求。它结合ー个高性能2. 4GHZ DSSS射频收发器核心和一颗エ业级小巧高效的8051控制器。CC2430的尺寸只有7*7mm 48-pin的封装，采用具有内嵌闪存的O. 18µ ；m CMOS标准技术。可实现数字基带处理器、RF、模拟电路及系统存储器正好在同一个硅晶片上。采用的CC2430无线射频收发芯片尤其适合低成本、低功耗等应用场合的需求。所述3G通信模块中的CDMA2000是基于华为EM200。工作频段为800M，最大发射 功率为O. 25W，接收灵敏度< -106dBm。所述按键、液晶屏等外设模块，具有液晶显示、键盘输入功能，可实现中央数据的液晶显示与按键操作。所述电源模块中的3. 3V电源是基于LM2576芯片的，5V电压是稳压直流电源。所述整个检测系统的硬件方面，是以ARM920T的S3C2440A处理器为核心通过USB接ロ接收摄像头采集的视频图像数据；所述软件方面，由U-boot引导程序，Linux内核和设备驱动程序形成基本的嵌入式运行环境，应用层负责视频采集、火焰图像检测、识别和传输
坐寸ο与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点创新性的实现了ー种智能视频火灾检测物联网系统，能够同时支持2. 4G频段ZigBee通信和800MHZ频段通信以及相互间的视频图像数据透明传输，为エ业控制、公共安全、智能家居等应用场所提供了ー种智能化、自动化、分布式火灾自动检测、识别系统。
四
图I是本发明采用的物联网网络结构2是本发明智能视频火灾检测物联网系统工作流程3是本发明串ロ通信流程图
五具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进ー步的说明。參照图1，图I表示本发明物联网系统结构图，该物联网系统属于层次结构，智能视频火灾检测节点I处于最底层，网关2处于中间层，监控中心3处于最高层。最底层的节点I通过摄像头采集视频图像信息，经过数据信息的压缩、融合后通过无线传输给中间层的网关节点2，，网关收集视频图像信息，通过嵌入的模式识别领域的火焰检测、识别算法将结果通过CDMA2000移动通信网络传输至上位机监控软件，从而实现远距离的智能视频火灾检测、监控。
參照图2，图2表示整个物联网系统的软件工作流程图。在智能视频火灾检测物联网系统中，网络首先进行初始化，CMOS摄像头读取图像数据，将所采集的数据信息传输给控制模块进行相应的火焰检测、识别算法分析判断是否有火焰信息，若有会发出报警信息，若未检测出火焰特征信息，都需将微处理器处理、分析的结果传送给ZigBee无线通信模块，智能视频火灾检测网关接收节点采集的数据信息。由于ZigBee无线通信模块是基于Z-Stack协议栈的，遵循的协议格式与移动通信标准CDMA2000的格式不同，此时，网关节点对收集到的数据信息，要进行数据帧格式的转换，然后再通过CDMA2000无线通信模块将视频数据信息传输至上位机Internet监控中心，做进ー步的处理，实现了基于ZigBee无线传感器网络、移动通信网、Internet混合网络的异构融合。參照图3，，图3表示串ロ通信流程图。本发明的智能视频火灾检测物联网系统中，主控模块中设有串ロ通信方式，微处理器与CDMA2000、ZigBee无线通信模块等之间采用的 是串ロ通信方式。网络初始化之后，首先判断是否有中断，若没有中断就从串ロ缓存中取数赋给数组，并且要判断是否为起始字符或者是结束字符。对于不同情况应该做出相应的分析和处理。
权利要求
1.智能视频火灾检测物联网系统，其特征在于检测系统主要包括硬件部分和软件部分；硬件部分由控制模块、摄像头采集模块、ZigBee无线通信模块、CDMA2000无线通信模块和电源模块等组成；软件部分由初始化程序Bootloader、嵌入式操作系统Linux、各个接ロ驱动、无线通信协议、视频图像的采集程序、视频图像的发送和接收程序、嵌入式Web服务器应用程序等部分組成。
2.根据权利要求I所述的智能视频火灾检测物联网系统，其特征在于使用Z-Stack协议栈，支持ZigBee/802. 15. 4协议，使用CDMA2000移动通信技术与Internet进行远程视频图像信息的传输，通过嵌入模式识别领域先进的视频图像识别算法，分析有无火灾信息，实现远程智能视频火灾检测、监控的目的。
3.根据权利要求I所述的智能视频火灾检测硬件设备，其特征在于控制模块采用三星公司ARM920T内核的16/32位的RISC嵌入式微处理器S3C2440A，主频高达400M Hz，能够完成JPEG图像压缩以及USB数据传送的要求，S3C2440A内置丰富的外设资源，其中包括64MB NAND Flash,64MB SDRAM、串口和 USB 等接 ロ控制电路。
4.根据权利要求I所述的智能视频火灾检测硬件设备，其特征在于摄像头视频信息采集模块，采用的芯片型号为0V9650，并通过USB接ロ与控制模块连接。
5.根据权利要求I所述的智能视频火灾检测硬件设备，其特征在于=ZigBee无线通信模块采用CC2430无线射频收发模块。
6.根据权利要求I所述的的智能视频火灾检测硬件设备，其特征在于无线通信模块支持CDMA2000移动通信标准，通过AT指令初始化无线通信模块，利用PPP协议将其连接到CDMA2000网上，获得网络运营商动态分配的IP地址，并与监控中心終端或服务器建立连接。
7.根据权利要求1，所述的的智能视频火灾检测硬件设备，其特征在干电源模块采用3.3V电源和5V稳压电源；摄像头视频信息采集模块、控制模块、ZigBee无线通信模块、3G无线通信模块、以及所有外围设备均与电源模块连接。
8.根据权利要求I所述的智能视频火灾检测物联网系统软件部分，其特征在于操作系统选择的是嵌入式Linux操作系统。嵌入式Linux系统对硬件资源开销更大，因此本发明采用ARM920T的丰富资源和外扩FLASH和SDRAM的充足存储空间保证了采用嵌入式的可行性。
全文摘要
本发明公开了一种智能视频火灾检测物联网系统，智能视频火灾检测物联网系统是一种允许在仓库、工厂、楼宇、森林等安防监控环境中使用的视频火灾检测设备。该系统由硬件层、软件层和应用层三部分组成。硬件层由控制模块、摄像头采集模块、ZigBee无线通信模块、CDMA2000无线通信模块和电源模块等组成。软件部分主要由初始化程序Bootloader、嵌入式操作系统Linux、摄像头驱动、网卡驱动、USB驱动、无线通信协议以及视频图像的采集程序、视频图像的发送和接收程序等构成。本发明具有低成本、低功耗、安装简单、建设周期短、识别率高、误报率低、高度智能化等优点。
文档编号H04N7/18GK102685929SQ20111006028
公开日2012年9月19日 申请日期2011年3月14日 优先权日2011年3月14日
发明者严云洋, 胡荣林, 顾相平 申请人:扬州苏安物联传感科技有限公司, 淮阴工学院