物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)

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【摘要】自動(dòng)化、智能化是視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的主流趨勢(shì)。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)安防監(jiān)控有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)，具備探測(cè)感知、預(yù)警定位、實(shí)時(shí)反饋、智慧決策等一系列功能，該系統(tǒng)的推廣使用，在維護(hù)公共場(chǎng)所安全、提升社會(huì)服務(wù)水平等方面發(fā)揮了重要價(jià)值。本文首先介紹了智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的組成架構(gòu)和技術(shù)平臺(tái)，隨后重點(diǎn)分析了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)各種應(yīng)用功能的實(shí)現(xiàn)方法，以及其中包含的RFID、云計(jì)算、傳感器等核心技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；智能安防；視頻監(jiān)控系統(tǒng)；RFID技術(shù)

引言

傳統(tǒng)的安防視頻監(jiān)控通常只有視頻錄制功能，安全防護(hù)具有明顯的滯后性，實(shí)用性較差。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到安全視頻監(jiān)控中，構(gòu)建智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)，能夠集識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控、預(yù)警、管理等多種功能于一體，提高了安全防護(hù)的實(shí)時(shí)性，從而更好的發(fā)揮了保障公共領(lǐng)域安全的功能。從實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以精準(zhǔn)、全面的識(shí)別監(jiān)控范圍內(nèi)的人、物、環(huán)境的變化信息，然后利用大數(shù)據(jù)、AI等技術(shù)做出智能分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)因素的有效識(shí)別、動(dòng)態(tài)監(jiān)管、自動(dòng)報(bào)警，為安全管理提供了技術(shù)支持。隨著“大智移云物”的成熟發(fā)展，未來(lái)智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能將會(huì)日益豐富，應(yīng)用范圍和使用效果也會(huì)進(jìn)一步提升。

一、智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)主要分為三個(gè)模塊，分別是傳感器模塊、傳輸網(wǎng)絡(luò)模塊和應(yīng)用管理模塊。其中：傳感器模塊的硬件組成是各種功能的傳感元件，并且配合監(jiān)控設(shè)備、門禁設(shè)備以及RFID系統(tǒng)等，共同組成了傳感網(wǎng)絡(luò)。不同類型的傳感元件，可以捕捉聲、光、電等信號(hào)，然后通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)將其發(fā)送給控制終端。傳輸網(wǎng)絡(luò)模塊主要有2種功能，其一就是接收傳感元件識(shí)別、采集到的信息，確保實(shí)時(shí)發(fā)送到控制終端；其二則是將控制終端下達(dá)的指令，實(shí)時(shí)傳遞到各個(gè)動(dòng)作單元。例如將控制終端發(fā)送的報(bào)警信息，發(fā)送到蜂鳴器上，控制蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，提醒相關(guān)人員做好安全防護(hù)工作。管理模塊的核心設(shè)備是終端計(jì)算機(jī)，并且搭配有多種應(yīng)用軟件，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的智能分析，并且根據(jù)分析結(jié)果，下達(dá)相應(yīng)的控制指令，確保整個(gè)智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的順利運(yùn)行。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)

該系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，以及預(yù)設(shè)功能的順利實(shí)現(xiàn)，需要得到多種技術(shù)的支持。通過(guò)構(gòu)建系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)，將系統(tǒng)運(yùn)行所需技術(shù)及其相應(yīng)的軟、硬件整合起來(lái)，方便進(jìn)行調(diào)試和管理。其中，較為重要的技術(shù)有傳感器技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、人工智能（AI）技術(shù)、RFID技術(shù)、GPRS技術(shù)等等。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，整個(gè)智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可以看作是利用無(wú)線/有限通信網(wǎng)絡(luò)，將多個(gè)功能性模塊（如傳感器模塊、管理模塊、應(yīng)用模塊等）連接起來(lái)，并基于XML、SOA等標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，搭建起來(lái)的管理平臺(tái)。該平臺(tái)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人、物、場(chǎng)景動(dòng)態(tài)變化信息的自動(dòng)采集、精準(zhǔn)識(shí)別、動(dòng)態(tài)跟蹤、智能報(bào)警等一系列功能，從而保障目標(biāo)區(qū)域的安全。

三、基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用功能實(shí)現(xiàn)

3.1智能物聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)關(guān)的功能實(shí)現(xiàn)

這部分功能的實(shí)現(xiàn)依賴于：應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)接口子系統(tǒng)、傳感數(shù)據(jù)分發(fā)子系統(tǒng)、內(nèi)網(wǎng)處理子系統(tǒng)、傳感網(wǎng)接口子系統(tǒng)、USB等外圍設(shè)備接口。其中，應(yīng)用系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)接口子系統(tǒng)是處理物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)和網(wǎng)關(guān)的接口，能夠發(fā)送和接收各種各樣的傳感數(shù)據(jù)，能夠接受內(nèi)網(wǎng)處理子系統(tǒng)的指令，同時(shí)以返回值的形式作出相應(yīng)的響應(yīng)，它是物聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺(tái)的數(shù)據(jù)通道。而傳感數(shù)據(jù)分發(fā)子系統(tǒng)，則主要用于分批次的將傳感器獲得數(shù)據(jù)發(fā)送給控制終端。這是因?yàn)閭鞲衅鳙@取的海量化信息，一次性發(fā)送會(huì)對(duì)傳輸網(wǎng)絡(luò)造成較大的運(yùn)行負(fù)荷，甚至有可能引起網(wǎng)絡(luò)擁堵而導(dǎo)致信息傳輸嚴(yán)重延時(shí)。因此，通過(guò)建立多個(gè)傳感數(shù)據(jù)傳輸通道，可以分擔(dān)傳輸網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行壓力，也能夠提高系統(tǒng)即時(shí)響應(yīng)的速率。

3.2視頻監(jiān)控服務(wù)子系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

遠(yuǎn)程操控、實(shí)時(shí)互動(dòng)也是該系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)之一，要想實(shí)現(xiàn)這一功能，需要借助于視頻監(jiān)控服務(wù)子系統(tǒng)。前端生成的音頻、視頻文件，經(jīng)過(guò)壓縮編碼后，再利用特定的協(xié)議進(jìn)行加密和封裝。既可以減少傳輸過(guò)程中的流量占用，又能夠確保傳輸過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)丟失或泄露的問(wèn)題。在客戶端接收到該文件后，再利用相應(yīng)的軟件完成解碼，獲得無(wú)損的音頻、視頻文件。整個(gè)流程中，壓縮編碼、網(wǎng)絡(luò)傳輸、接收解碼，會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)完成，從而實(shí)現(xiàn)了視頻監(jiān)控畫面的同步。當(dāng)然，這一功能的實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信能力、安全防護(hù)水平也有較高要求。例如為了保證信息的安全性，會(huì)使用到數(shù)字簽名認(rèn)證、加密/解密技術(shù)等等。

四、智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1RFID技術(shù)

RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)本質(zhì)上是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，整個(gè)RFID系統(tǒng)由3部分組成，分別是閱讀器、電子標(biāo)簽和數(shù)據(jù)庫(kù)。其技術(shù)原理為：嵌入有電子標(biāo)簽的物體，在經(jīng)過(guò)閱讀器無(wú)線電波覆蓋區(qū)域時(shí)，會(huì)自動(dòng)識(shí)別電子標(biāo)簽，并以無(wú)線電波作為信息傳輸媒介，將電子標(biāo)簽上的信息采集起來(lái)，暫存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。然后閱讀器會(huì)對(duì)這些信息進(jìn)行相應(yīng)的歸類、分析，從而獲取物體的相關(guān)信息。在智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，可以將電子標(biāo)簽嵌入到貴重物品的表面，并且在門口安裝閱讀器。如果有人移動(dòng)這些貴重物品，在經(jīng)過(guò)門口時(shí)，必然會(huì)經(jīng)過(guò)由閱讀器無(wú)線電波覆蓋的區(qū)域，系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別這一信息并提醒管理人員，以便于及時(shí)確定是正常移動(dòng)還是非法盜竊。在智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，RFID技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)十分明顯，例如存儲(chǔ)容量大，支持反復(fù)讀寫，降低了使用成本。穩(wěn)定性強(qiáng)，不受電磁干擾，在黑暗條件下也能夠精準(zhǔn)識(shí)別等等。當(dāng)然，受到現(xiàn)有技術(shù)條件的限制，RFID也存在一些缺陷，例如技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，可能會(huì)因?yàn)椴患嫒荻鴮?dǎo)致信息無(wú)法讀取的情況，另外安全性不高，電子標(biāo)簽上的信息被惡意篡改的情況也時(shí)有發(fā)生。

4.2傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)

在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系中，傳感器作為前端元件，發(fā)揮著感知、識(shí)別、采集信息的重要功能，也是智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成單元。根據(jù)感知功能的不同，可以分為溫度傳感器、壓力傳感器、光敏傳感器等若干類型。隨著技術(shù)的成熟，高精度的傳感器可以在復(fù)雜環(huán)境下精準(zhǔn)采集目標(biāo)信息，感知能力得到了進(jìn)一步的提升。在構(gòu)建智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，如何解決信號(hào)傳輸質(zhì)量差的問(wèn)題，一直是研究的重點(diǎn)。通過(guò)構(gòu)建無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN），使用微型化、低功耗的組網(wǎng)技術(shù)，可以保證在一定范圍內(nèi)信號(hào)的實(shí)時(shí)、穩(wěn)定傳輸。但是隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的不斷擴(kuò)大，信號(hào)衰減變得十分明顯，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)傳感器反饋信號(hào)延時(shí)嚴(yán)重甚至是無(wú)法接收的問(wèn)題。5G技術(shù)的商用成為解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵，相比于當(dāng)前的4G網(wǎng)絡(luò)，5G網(wǎng)絡(luò)無(wú)論是在信號(hào)強(qiáng)度還是在傳輸效率上都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。下一步5G技術(shù)在智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用，將會(huì)進(jìn)一步提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率，進(jìn)而為實(shí)時(shí)感知、即時(shí)操控提供了技術(shù)支持。

4.3智能技術(shù)

在智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，利用前端傳感器可以獲得海量的信息，人工智能技術(shù)可以對(duì)這些信息進(jìn)行分析，從而提升該系統(tǒng)的智能化、安全化程度。在視頻監(jiān)控領(lǐng)域，視頻智能分析技術(shù)原理為：運(yùn)用圖像增強(qiáng)處理技術(shù)，將獲取到的視頻信息進(jìn)行目標(biāo)和背景分離，然后調(diào)用預(yù)設(shè)的模板，并且與視頻信息的目標(biāo)特征進(jìn)行綜合對(duì)比。根據(jù)對(duì)比結(jié)果，如果行為、事件滿足報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)，則自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如果有需要，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤，以便于獲取更加全面的行為信息，提高了安全防控的能力。利用智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)海量信息的篩選和利用，從中提取出有價(jià)值的信息，為智能安全提供了數(shù)據(jù)參考。另外，基于物聯(lián)網(wǎng)的人工智能技術(shù)，還可以依托物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，從而讓視頻監(jiān)控系統(tǒng)的智能化程度不斷的提升，在今后的行為識(shí)別、事件跟蹤中，發(fā)揮更大的作用。

4.4云計(jì)算

上文提到，傳感器采集到的信號(hào)會(huì)傳輸?shù)浇K端計(jì)算機(jī)，然后利用智能技術(shù)進(jìn)行信息處理，做出判斷。面對(duì)海量化的信息，普通計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度較慢，短時(shí)間內(nèi)難以完成信息分析、處理，從而影響了智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的時(shí)效性?；诖?，將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到該系統(tǒng)中，顯著提高了計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度。目前，主流的云服務(wù)器運(yùn)行速度可以達(dá)到每秒上億次，完全能夠滿足當(dāng)前智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的信息處理需求?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)，除了應(yīng)用云計(jì)算技術(shù)外，也會(huì)使用云存儲(chǔ)技術(shù)。傳感器采集到的信息，保存在云服務(wù)器中，一來(lái)是擺脫了傳統(tǒng)物理服務(wù)器存儲(chǔ)容量的限制，降低了設(shè)備成本，二來(lái)時(shí)顯著提升了存儲(chǔ)環(huán)境的安全性，確保了數(shù)據(jù)信息的隱私性，有效防止了因?yàn)楹诳凸?、病毒破壞而?dǎo)致安防視頻被銷毀的問(wèn)題。

五、結(jié)論

在“智慧城市”建設(shè)背景下，智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)得到了推廣使用。從實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，該系統(tǒng)在精準(zhǔn)識(shí)別、動(dòng)態(tài)跟蹤、智能報(bào)警等方面，展現(xiàn)出了強(qiáng)大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，相比于普通的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在保障公共場(chǎng)所安全等方面具有更強(qiáng)的實(shí)用性。智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的成功運(yùn)用，離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持。從技術(shù)層面上來(lái)看，具體包括了RFID技術(shù)、AI技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)傳感器技術(shù)等等。在“大智移云物”背景下，智能安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能將會(huì)更加豐富，實(shí)用效果也會(huì)進(jìn)一步提升，在安全防護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用也將會(huì)更加廣泛。

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作者：劉洋 單位：公安部第一研究所