專利名稱：一種結合無線傳感器網絡的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控技術領域，尤其涉及一種結合無線傳感器網絡，采用無線傳
輸方式進行通信的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術：
視頻監(jiān)控系統(tǒng)是安全防范系統(tǒng)的組成部分，以其直觀、方便、信息內容豐富而廣泛應用于許多場合。近年來，隨著計算機、網絡以及圖像處理、傳輸技術的飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控制技術也有長足的發(fā)展。隨著社會的發(fā)展，視頻監(jiān)控系統(tǒng)也隨之經歷了三個時代模擬系統(tǒng)時代，半數(shù)字系統(tǒng)時代和全數(shù)字系統(tǒng)時代(視頻從前端圖像采集設備輸出時即為數(shù)字信號)。監(jiān)控系統(tǒng)的智能化，多網結合將是視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。 無線傳感器網絡集傳感器技術、微機電系統(tǒng)技術、嵌入式計算技術、無線通信技術和分布式信息處理技術于一體，因其廣闊的應用前景而成為當今世界上備受關注的、多學科高度交叉的熱點研究領域。 Zigbee是一種短距離、低速率無線網絡通信技術，其開發(fā)是為了建立一種低成本、低功耗的小區(qū)域的無線通信方式，在此基礎上通過軟件協(xié)議棧發(fā)展出自組織、易布建的大容量、不依賴現(xiàn)有通信網絡和現(xiàn)有電力網絡的無線網絡。作為一種新興的無線傳輸標準，Zigbee主要有以下一些特征 1、低功耗在低耗電待機模式下，2節(jié)5號干電池可支持1個節(jié)點工作6 24個月，甚至更長，這是Zigbee的突出優(yōu)勢。 2、低成本協(xié)議簡單且所需的存儲空間小，這極大降低了 Zigbee的成本，而且Zigbee協(xié)議是免專利費的。 3、低速率Zigbee工作在2. 4GHz頻段的通訊速率為250kb/s， 915MHz頻段的通訊速率為40kb/s，868MHz頻段的通訊速率只有20kb/s，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應用需求。
4、時延短Zigbee的響應速度較快， 一般從睡眠轉入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點連接進入網絡只需30ms， 一方面進一步節(jié)省了電能，另一方面更適用于對時延敏感的場合，例如一些應用在工業(yè)上的傳感器就需要以毫秒的速度獲取信息，以及安裝在廚房內的煙霧探測器也需要在盡量短的時間內獲取信息并傳輸給網絡控制者，從而阻止火災的發(fā)生。
5、傳輸范圍小在不使用功率放大器的前提下，Zigbee節(jié)點的有效傳輸范圍一般為10 75m，能覆蓋普通的家庭和辦公場所。在增加RF發(fā)射功率后，可增加到1 3km。這指的是相鄰節(jié)點間的距離。如果通過路由和節(jié)點間通信的接力，傳輸距離將可以更遠。
6、可靠性高ZigBee提供了三級安全模式，包括無安全設定、使用接入控制清單(ACL)防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級加密標準(AES128)的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。 目前，ZigBee技術的主要應用領域包括工業(yè)自動化、智能樓宇、消費和家用自動化以及醫(yī)用設備控制和農業(yè)自動化等方面。當前國內外對ZigBee技術的研究應用也集中在這幾個方面，但是，將ZigBee技術用于視頻監(jiān)控領域的研究和實現(xiàn)比較少見。
傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括視頻服務器，以及與其相連的安裝在監(jiān)控場所的一個或多個攝像頭。視頻服務器通過視頻線路接收攝像頭采集的視頻數(shù)據(jù)，通過網絡接口 ，將視頻 數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W絡的客戶監(jiān)控終端?？蛻敉ㄟ^視頻管理系統(tǒng)接收視頻數(shù)據(jù)，并通過顯示屏顯 示。傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在著以下缺陷 目前，大多的視頻監(jiān)控場所不能實現(xiàn)攝像頭與監(jiān)視屏一對一的關系，而是一個監(jiān) 視屏輪流播放多個攝像頭，大多數(shù)攝像頭的視頻錄像不能被顯示，只能存儲待事后取證時 察看。同時視頻監(jiān)控的監(jiān)視屏前不能保證有充足的人員進行監(jiān)控，并且人的注意力不能長 時間高度集中，并非是一個可以完全信賴的觀察者。當檢測區(qū)域大于攝像頭的拍攝范圍時， 攝像頭按照固定的程序掃描檢測區(qū)域，不能自動的在第一時間將攝像頭定位在有異常出現(xiàn) 的區(qū)域，這個過程需要人工操控，而人類經常無法察覺一些威脅的存在從而導致漏報和無 法及時定位受威脅區(qū)域，失去了事前預警，處理的時機。 現(xiàn)今無線傳感器網絡已廣泛應用于數(shù)據(jù)傳輸量小，傳輸延時和功耗消耗低的實時 監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象信息中，采用無線傳感器網絡技術進行環(huán)境監(jiān)測的 方法開始受到關注。但是將無線傳感器網絡應用于視頻監(jiān)控領域還屬少數(shù)。中國專利申請 CN 200710134480.0 "基于無線傳感器網絡的遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng)"中，無線傳感器終端設備 必須具有實時拍照和數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，使得其硬件復雜度較高，體積較大，能耗較高，而且 每個終端設備都配備圖像采集模塊，成本過高，由于無線傳感器網絡的特點是低速率數(shù)據(jù) 傳輸，不適合傳輸大量的視頻數(shù)據(jù)，該設備只具有傳輸圖像的功能。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的不足，提供一種結合無線傳感器網 絡的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，該監(jiān)控系統(tǒng)使用網絡視頻設備終端將Zigbee無線傳感器網絡與 Internet網絡相結合，通過在監(jiān)控環(huán)境布置低功耗，自組織，自恢復的無線傳感器網絡，避 免了傳統(tǒng)有線方式采集點布置困難、系統(tǒng)成本高、安裝維護難度大的缺點。網絡視頻設備終 端通過GPRS網絡發(fā)送報警信息至手機用戶，并將報警階段的環(huán)境監(jiān)測信息保存至大型服 務器，具有易于安裝維護，系統(tǒng)可靠性高，環(huán)境異常反應迅速，報警及時等特點。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的一種結合無線傳感器網絡的遠程視 頻監(jiān)控系統(tǒng)，它包括無線傳感器節(jié)點，攝像頭，網絡視頻設備終端，遠程監(jiān)控中心和大型服 務器；其中無線傳感器節(jié)點和網絡視頻設備終端是通過無線通信連接，攝像頭通過RS485 總線與網絡視頻設備終端連接，網絡視頻設備終端與遠程監(jiān)控中心和大型服務器通過 Internet連接。 本發(fā)明所述的無線傳感器節(jié)點由無線通信模塊，電源管理模塊，傳感器模塊，I/O 控制模塊和射頻通信模塊等構成。無線傳感器模塊由一塊系統(tǒng)級芯片構成，內嵌有微處理 器，具有數(shù)據(jù)處理和控制各硬件模塊協(xié)調工作的功能；R0M/RAM存儲器，為微處理器提供數(shù) 據(jù)存儲器和指令存儲器，存儲Zigbee通信協(xié)議棧；能量管理模塊，使得微處理器可以進入 不同程度的睡眠狀態(tài)，最大程度的節(jié)約能源，實現(xiàn)低功耗。電源管理模塊為硬件電路各個模 塊提供不同電壓的電源；傳感器模塊具有感知和采集環(huán)境信息數(shù)據(jù)的功能，不同的傳感器 模塊可以采集不同的環(huán)境信息數(shù)據(jù)；1/0控制模塊用于無線傳感器模塊對外圍設備的開關 信號控制。無線傳感器模塊控制各種傳感器感知和采集監(jiān)測環(huán)境信息數(shù)據(jù)，并通過無線通 信模塊發(fā)送至網絡視頻設備終端。
本發(fā)明所述的攝像頭由部署在監(jiān)控環(huán)境中的一個或多個攝像頭及云臺構成。網絡視頻設備終端使用RS485總線與攝像頭云臺連接，發(fā)送控制命令，實現(xiàn)對攝像頭監(jiān)控區(qū)域，聚焦等動作的控制。 本發(fā)明所述的網絡視頻設備終端由微處理器模塊，存儲器模塊，系統(tǒng)模塊，音/視頻接口模塊，I/O控制及通信接口模塊組成。微處理器模塊采用雙MCU結構，MCU之間通過RS232總線連接， 一個MCU實現(xiàn)無線傳感器網絡的管理和組建功能， 一個MCU實現(xiàn)音/視頻數(shù)據(jù)的處理，存儲和網絡分發(fā)，及各個硬件電路模塊的協(xié)調工作。存儲模塊和系統(tǒng)模塊為系統(tǒng)提供基本的運行環(huán)境和調試接口 ，系統(tǒng)使用PCI-SATA接口將采集的音/視頻數(shù)據(jù)及環(huán)境監(jiān)測信息數(shù)據(jù)存入本地硬盤存儲器中。音/視頻接口模塊實現(xiàn)音/視頻數(shù)據(jù)的采集輸入和輸出顯示。系統(tǒng)I/O控制及通信接口模塊包括控制攝像頭的RS485接口 ，連接Internet的10/100Mbit/s以太網接口 ，擴展網絡視頻設備終端功能的USB接口 ， GPRS模塊實現(xiàn)網絡視頻設備終端與GPRS網絡的連接，通過GPRS網絡發(fā)送監(jiān)控環(huán)境報警信息，1/0控制模塊實現(xiàn)外圍電路開關信號的控制，例如現(xiàn)場蜂鳴器報警開關控制等。 本發(fā)明所述的大型服務器用于存儲由網絡視頻設備終端通過Internet網絡傳輸?shù)沫h(huán)境監(jiān)控數(shù)據(jù)，包括音/視頻數(shù)據(jù)及無線傳感器網絡監(jiān)測數(shù)據(jù)，提供遠程監(jiān)控中心數(shù)據(jù)訪問功能。遠程監(jiān)控中心帶有視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括視頻監(jiān)控控制模塊，網絡視頻設備終端配置模塊，無線傳感器網絡配置模塊，幫助模塊。視頻監(jiān)控控制模塊用于顯示當前已注冊設備的視頻信息，并完成客戶端與網絡視頻設備終端之間的交互工作；網絡視頻設備終端配置模塊用于完成網絡視頻設備終端主要參數(shù)的配置工作；無線傳感器網絡配置模塊用于組建和管理無線傳感器網絡，完成無線傳感器網絡的參數(shù)配置工作；幫助模塊用于顯示本系統(tǒng)的版權、版本號、技術疑問聯(lián)系方式信息。 結合無線傳感器網絡的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的工作方法為遠程監(jiān)控中心通過安裝在監(jiān)控環(huán)境的攝像頭對監(jiān)控環(huán)境進行視頻監(jiān)控，并通過網絡視頻設備終端組建和管理無線傳感器網絡，分布在監(jiān)控環(huán)境的傳感器節(jié)點周期性地將采集的環(huán)境數(shù)據(jù)信息通過無線傳感器網絡發(fā)送到網絡視頻設備終端，再由網絡視頻設備終端通過Internet發(fā)送到遠程監(jiān)控中心實現(xiàn)實時監(jiān)控。當監(jiān)控環(huán)境發(fā)生異常變化時，網絡視頻設備終端通過GPRS模塊發(fā)送報警信息至遠程手機用戶，實現(xiàn)實時報警功能，并將報警階段采集的環(huán)境信息通過Internet發(fā)送至大型服務器存儲備份。
具體實施步驟如下 步驟a:在需要監(jiān)測的環(huán)境內安裝攝像頭和無線傳感器網絡節(jié)點，無線傳感器網絡節(jié)點采用兩節(jié)5號電池供電方式，并定時查詢是否有可加入的無線傳感器網絡。攝像頭與網絡視頻設備終端通過RS485總線及視頻傳輸線連接。 步驟b :打開無線傳感器節(jié)點電源開關，節(jié)點開始周期發(fā)送無線傳感器網絡探測
信息，請求加入相關的無線傳感器監(jiān)控網絡。啟動網絡視頻設備終端，通過10/lOOMbit/s
以太網口連接Internet,等待來自遠程監(jiān)控中心發(fā)布初始化控制命令。 步驟c :遠程監(jiān)控中心發(fā)布視頻監(jiān)控初始化控制命令，設置網絡視頻設備終端監(jiān)
控參數(shù)。網絡視頻設備終端接收到視頻監(jiān)控初始化控制命令以后，通過RS485總線設定各
個攝像頭的視頻監(jiān)控區(qū)域及循環(huán)掃描順序，并將采集的視頻數(shù)據(jù)存儲在本地硬盤存儲器同
時發(fā)送到遠程監(jiān)控中心進行實時監(jiān)控。
步驟d :遠程監(jiān)控中心發(fā)布無線傳感器網絡初始化控制命令，設置無線傳感器網絡的參數(shù)及各個傳感器節(jié)點的環(huán)境數(shù)據(jù)采集周期和報警門限等參數(shù)。網絡視頻設備終端接收到無線傳感器網絡初始化控制命令后，組建網絡，探測無線傳感器節(jié)點發(fā)布的請求加入網絡信息后，添加該傳感器節(jié)點并進行網絡管理。 步驟e :傳感器節(jié)點以遠程監(jiān)控中心設定的數(shù)據(jù)采集周期定時將采集的環(huán)境信息數(shù)據(jù)發(fā)送至網絡視頻設備終端。數(shù)據(jù)經過網絡視頻設備終端分析處理后，存儲至本地硬盤存儲器并通過Internet傳送到遠程監(jiān)控中心。傳感器節(jié)點在非數(shù)據(jù)采集階段處于睡眠狀態(tài)，達到節(jié)電效果。 步驟f :當采集的環(huán)境信息數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(如超出網絡視頻設備終端設定的報警門限)，該無線傳感器節(jié)點按照程序設定的預警措施，控制外圍電路的開關動作，并將該開關狀態(tài)及采集的環(huán)境信息數(shù)據(jù)發(fā)送到網絡視頻設備終端。網絡視頻設備終端接收到該信息后，控制相應的攝像頭，鎖定報警區(qū)域，將報警區(qū)域的音/視頻信息及傳感器信息傳送至遠程監(jiān)控中心實時監(jiān)控，并存入大型服務器中進行數(shù)據(jù)存儲備份，用于將來的報警信息歷史查詢。同時，在現(xiàn)場采用蜂鳴器實現(xiàn)現(xiàn)場報警并通過GPRS網絡發(fā)送報警信號到手機用戶。網絡視頻設備終端收到遠程監(jiān)控中心或收機用戶的報警解除命令后解除報警。
本發(fā)明結合無線傳感器網絡的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的有益效果是 1、采用Zigbee無線傳感器網絡技術，構建低功耗，自組織，自恢復的無線監(jiān)控網絡，避免了傳統(tǒng)電纜布線監(jiān)控網絡布置困難，系統(tǒng)成本高，安裝維護難度大的缺點。無線傳感器節(jié)點采用兩節(jié)5號電池供電，既適用于一般的家居安防監(jiān)測環(huán)境，也適用于一些工作人員無法長期滯留的監(jiān)測環(huán)境，使得該監(jiān)控系統(tǒng)具有更廣泛的應用。 2、無線傳感器網絡技術與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的結合，使得視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以更快速有效的鎖定報警區(qū)域，系統(tǒng)可靠性高，環(huán)境異常反應迅速；同時無線傳感器節(jié)點的預警動作，可以快速的緩解或處理報警事件，實現(xiàn)智能化監(jiān)控。 3、網絡視頻設備終端通過GPRS網絡發(fā)送報警短信至手機用戶，客戶可以通過Internet連接網絡視頻設備終端查看監(jiān)控區(qū)域情況，做到報警實時。 4、網絡視頻設備終端將報警時的監(jiān)控數(shù)據(jù)存入大型服務器中，保證報警時段的監(jiān)控數(shù)據(jù)安全和歷史查詢。 5、結合無線傳感器網絡的遠程監(jiān)控系統(tǒng)操作性能好，使用簡單，用戶即可以通過互聯(lián)網對監(jiān)控網絡進行查詢和設置，也可以通過手機短信實現(xiàn)遠程操作。


圖1是本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)體系圖； 圖2是本發(fā)明的無線傳感器節(jié)點系統(tǒng)框圖； 圖3是本發(fā)明的網絡視頻設備終端系統(tǒng)框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的描述。 如圖1所示，本發(fā)明包括安裝在監(jiān)測環(huán)境中的多個無線傳感器監(jiān)測節(jié)點和一個或多個攝像頭，網絡視頻設備終端，大型服務器和帶有監(jiān)控管理系統(tǒng)的客戶終端。網絡視頻設備終端通過無線通信方式與分布在監(jiān)測環(huán)境中的多個傳感器節(jié)點連接，組建和管理無線傳感器網絡，通過RS485總線和安裝在監(jiān)測環(huán)境中的攝像頭設備連接，控制攝像頭動作。網絡視頻設備終端通過Internet連接到WLAN，將無線傳感器網絡檢測到的環(huán)境信息數(shù)據(jù)和攝像頭采集的音/視頻數(shù)據(jù)進行分析和處理后存儲到本地硬盤存儲器及大型服務器中，在監(jiān)測環(huán)境發(fā)生異常變化時，將報警信息通過GPRS網絡發(fā)送到用戶手機上。遠程監(jiān)控中心通過Internet連接到網絡視頻設備終端，實現(xiàn)對該系統(tǒng)的智能管理。 圖2是本發(fā)明中無線傳感器節(jié)點的系統(tǒng)框圖，包括由具有能量管理功能的微處理器，存儲無線傳感器網絡通信協(xié)議棧及程序代碼的存儲器，為硬件電路各個模塊供電的電源模塊，感知和采集環(huán)境信息數(shù)據(jù)的各種傳感器，繼電器等外圍電路開關控制模塊以及實現(xiàn)無線通信的通信模塊組成。所述的無線傳感器節(jié)點可以采用JENNIC公司的無線傳感器系統(tǒng)模塊JN5121實現(xiàn)，微處理器控制各種傳感器感知和采集監(jiān)測環(huán)境信息數(shù)據(jù)，并通過無線通信模塊發(fā)送到網絡視頻設備終端中。該微處理器所具有的能量管理功能使無線傳感器節(jié)點根據(jù)不同的任務狀態(tài)處于不同的工作狀態(tài)，當任務空閑時可以進入睡眠狀態(tài)，最大程度的節(jié)約能源，實現(xiàn)低功耗。 圖3是本發(fā)明中網絡視頻設備終端系統(tǒng)框圖，由微處理器模塊，存儲器模塊，系統(tǒng)模塊，音/視頻接口模塊，1/0通信控制模塊組成。微處理器模塊采用雙MCU結構，可以采用海思半導體公司的芯片Hi3511和JENNIC公司無線傳感器節(jié)點系統(tǒng)模塊JN5121，兩塊芯片之間通過RS232總線實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，JN5121實現(xiàn)無線傳感器網絡的管理和組建功能，Hi3511實現(xiàn)音/視頻數(shù)據(jù)的處理，存儲和網絡分發(fā)，及各個硬件電路模塊的協(xié)調工作。存儲模塊和系統(tǒng)模塊為系統(tǒng)提供基本的運行環(huán)境和調試接口，系統(tǒng)使用PCI-SATA接口將采集的音/視頻數(shù)據(jù)及環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)存入本地硬盤存儲器中，可以采用Silicon公司的PCI橋接芯片Sil3114。音/視頻接口模塊實現(xiàn)音/視頻數(shù)據(jù)的采集和輸出，可以采用Techwell公司的TW2815芯片將攝像頭采集的圖像數(shù)據(jù)編碼后傳輸?shù)紿i3511處理器中進行數(shù)據(jù)處理，采用Analog Device公司的ADV7179芯片，Hi3511處理器處理過后的數(shù)據(jù)通過ADV7179芯片編碼后輸出至監(jiān)控顯示終端顯示輸出。系統(tǒng)I/O通信控制模塊包括系統(tǒng)調試RS232接口，控制攝像頭的RS485接口，連接Internet的10/100Mbit/s以太網接口，擴展網絡視頻設備終端功能的USB接口 ， GPRS模塊實現(xiàn)網絡視頻設備終端與GPRS網絡的連接，通過GPRS網絡發(fā)送監(jiān)控環(huán)境報警信息，可以采用西門子公司的西門子mc39i GPRS模塊。射頻收發(fā)天線用于網絡視頻設備終端與無線傳感器網絡的無線通信，1/0控制繼電器實現(xiàn)現(xiàn)場蜂鳴器報警，開關控制等。 安裝在監(jiān)控區(qū)域的結合無線傳感器網絡的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)無線傳感器網絡與視頻監(jiān)控網絡的連接，彌補傳統(tǒng)視頻監(jiān)控網絡的不足。無線傳感器網絡與Internet網絡雙層網絡的結合具有易于安裝維護，系統(tǒng)可靠性高，環(huán)境異常反應迅速，報警及時等特點。其具體實施步驟如下 步驟a:在需要監(jiān)測的環(huán)境內安裝攝像頭和無線傳感器網絡節(jié)點，無線傳感器網絡節(jié)點采用兩節(jié)5號電池供電方式，并定時查詢是否有可加入的無線傳感器網絡。攝像頭與網絡視頻設備終端通過RS485總線及視頻傳輸線連接。 步驟b :打開無線傳感器節(jié)點電源開關，節(jié)點開始周期發(fā)送無線傳感器網絡探測信息，請求加入相關的無線傳感器監(jiān)控網絡。啟動網絡視頻設備終端，通過10/lOOMbit/s以太網口連接Internet,等待來自遠程監(jiān)控中心發(fā)布初始化控制命令。 步驟c :遠程監(jiān)控中心發(fā)布視頻監(jiān)控初始化控制命令，設置網絡視頻設備終端監(jiān)
控參數(shù)。網絡視頻設備終端接收到視頻監(jiān)控初始化控制命令以后，通過RS485總線設定各
個攝像頭的視頻監(jiān)控區(qū)域及循環(huán)掃描順序，并將采集的視頻數(shù)據(jù)存儲在本地硬盤存儲器同
時發(fā)送到遠程監(jiān)控中心進行實時監(jiān)控。 步驟d :遠程監(jiān)控中心發(fā)布無線傳感器網絡初始化控制命令，設置無線傳感器網絡的參數(shù)及各個傳感器節(jié)點的環(huán)境數(shù)據(jù)采集周期和報警門限等參數(shù)。網絡視頻設備終端接收到無線傳感器網絡初始化控制命令后，組建網絡，探測無線傳感器節(jié)點發(fā)布的請求加入網絡信息后，添加該傳感器節(jié)點并進行網絡管理。 步驟e :傳感器節(jié)點以遠程監(jiān)控中心設定的數(shù)據(jù)采集周期定時將采集的環(huán)境信息數(shù)據(jù)發(fā)送至網絡視頻設備終端。數(shù)據(jù)經過網絡視頻設備終端分析處理后，存儲至本地硬盤存儲器并通過Internet傳送到遠程監(jiān)控中心。傳感器節(jié)點在非數(shù)據(jù)采集階段處于睡眠狀態(tài)，達到節(jié)電效果。 步驟f :當采集的環(huán)境信息數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(如超出網絡視頻設備終端設定的報警門限)，該無線傳感器節(jié)點按照程序設定的預警措施，控制外圍電路的開關動作，并將該開關狀態(tài)及采集的環(huán)境信息數(shù)據(jù)發(fā)送到網絡視頻設備終端。網絡視頻設備終端接收到該信息后，控制相應的攝像頭，鎖定報警區(qū)域，將報警區(qū)域的音/視頻信息及傳感器信息傳送至遠程監(jiān)控中心實時監(jiān)控，并存入大型服務器中進行數(shù)據(jù)存儲備份，用于將來的報警信息歷史查詢。同時，在現(xiàn)場采用蜂鳴器實現(xiàn)現(xiàn)場報警并通過GPRS網絡發(fā)送報警信號到手機用戶。網絡視頻設備終端收到遠程監(jiān)控中心或收機用戶的報警解除命令后解除報警。
權利要求
一種結合無線傳感器網絡的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括安裝在監(jiān)控環(huán)境中的多個無線傳感器監(jiān)測節(jié)點、一個或多個攝像頭、網絡視頻設備終端、大型服務器和帶有智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的遠程監(jiān)控中心。其中，所述網絡視頻設備終端通過無線通信方式與分布在監(jiān)控環(huán)境中的多個無線傳感器節(jié)點連接，組建和管理無線傳感器網絡；通過RS485總線與安裝在監(jiān)測環(huán)境中的攝像頭控制云臺連接，控制攝像頭動作。網絡視頻設備終端通過以太網接口連接到Internet，將無線傳感器網絡感知和采集的環(huán)境數(shù)據(jù)和攝像頭采集的音/視頻數(shù)據(jù)進行分析和處理后存儲到本地硬盤存儲器及大型服務器中，并在環(huán)境發(fā)生異常變化時將報警信息通過GPRS網絡發(fā)送到用戶手機上。遠程監(jiān)控中心通過Internet連接網絡視頻設備終端，實現(xiàn)對該系統(tǒng)的智能管理。
2. 根據(jù)權利要求1所述的結合無線傳感器網絡的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述無線傳感器監(jiān)測節(jié)點包括以下子模塊1) 無線傳感器模塊由一塊系統(tǒng)級芯片構成，內嵌有微處理器，具有數(shù)據(jù)處理和控制各硬件模塊協(xié)調工作的功能；R0M/RAM存儲器，為微處理器提供數(shù)據(jù)存儲器和指令存儲器，存儲Zigbee通信協(xié)議棧；能量管理模塊，使得微處理器可以進入不同程度的睡眠狀態(tài)，節(jié)約能量。2) 電源管理模塊，為各個硬件電路模塊提供電源。3) EEPR0M，具有存儲程序代碼的功能。4) 時鐘模塊，為無線傳感器模塊提供晶振，復位電路包括看門狗復位電路，RS232串口通信模塊用作調試接口 ，射頻收發(fā)天線用于實現(xiàn)無線傳感器網絡的無線通信。5) 傳感器模塊，具有感知環(huán)境進行數(shù)據(jù)信息采集的功能，不同的傳感器模塊可以采集不同的環(huán)境信息數(shù)據(jù)，例如溫度傳感器采集傳感器周圍的溫度信息，濕度傳感器采集傳感器周圍的濕度信息等。6) I/O控制模塊，用于無線傳感器模塊對外圍設備的開關信號控制，如開啟或關閉濕度調節(jié)器等。
3. 根據(jù)權利要求1所述的結合無線傳感器網絡的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述網絡視頻設備終端包括以下子模塊1) 微控制器模塊，由具有音/視頻數(shù)據(jù)處理及控制各硬件模塊協(xié)調工作功能的微控制器和具有組建，管理Zigbee無線傳感器網絡功能的系統(tǒng)級芯片構成；兩個微控制器通過串口連接。2) 存儲模塊，包括Flash、DDR2，用于為微處理器提供數(shù)據(jù)存儲器和指令存儲器，PCI-SATA接口連接硬盤存儲器，作為本地存儲設備，負責存儲監(jiān)控系統(tǒng)采集的音/視頻數(shù)據(jù)和環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)。3) 系統(tǒng)模塊，包括JTAG接口和RS232接口 ，用于程序的燒寫和調試，復位電路包括一塊看門狗復位電路，電源管理模塊為各個模塊提供不同的電源電壓，實時時鐘電路為系統(tǒng)提供實時時鐘。4) 音/視頻接口模塊，包括音/視頻的輸入/輸出，攝像頭采集的音/視頻數(shù)據(jù)通過視頻輸入傳輸?shù)轿⒖刂破髂K進行分析和處理；也可以將存儲的音/視頻數(shù)據(jù)通過視頻輸出接口傳輸?shù)斤@示設備。5) I/O控制及通信接口模塊，包括I/O控制模塊和通信接口 。 I/O控制模塊連接繼電器等開關設備，實現(xiàn)外圍電路的開關控制功能；GPRS模塊連接網絡視頻設備終端和GPRS 網絡，當監(jiān)控環(huán)境發(fā)生異常變化時，網絡視頻設備終端通過GPRS模塊發(fā)送報警信息至到客 戶手機終端，實現(xiàn)實時報警功能；10/100Mbit/s以太網網絡接口模塊使網絡視頻設備終端 具有通過有線接入Internet的功能，同時USB模塊允許網絡視頻設備終端通過EVDO實現(xiàn) Internet的無線接入，USB模塊也可以接入其他設備擴展網絡視頻設備終端的功能；RS485 總線用于網絡視頻設備終端實現(xiàn)對攝像頭的云臺控制；射頻收發(fā)天線實現(xiàn)無線傳感器網絡 的無線通信。
4. 根據(jù)權利要求1所述的結合無線傳感器網絡的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述遠 程監(jiān)控中心帶有視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括視頻監(jiān)控控制模塊、網絡視頻設備終端配 置模塊、無線傳感器網絡配置模塊和幫助模塊。視頻監(jiān)控控制模塊用于顯示當前已注冊設 備的視頻信息，并完成客戶端與網絡視頻設備終端之間的交互工作；網絡視頻設備終端配 置模塊用于完成網絡視頻設備終端主要參數(shù)的配置工作；無線傳感器網絡配置模塊用于組 建和管理無線傳感器網絡，完成無線傳感器網絡的參數(shù)配置工作；幫助模塊用于顯示本系 統(tǒng)的版權、版本號、技術疑問聯(lián)系方式信息。
5. 根據(jù)權利要求1所述的結合無線傳感器網絡的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述大 型服務器具有強大的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和網絡數(shù)據(jù)訪問功能，使其可以存儲網絡視頻設備終 端通過Internet傳輸?shù)沫h(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時提供遠程監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)訪問功能，實現(xiàn)歷史 數(shù)據(jù)查詢。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結合無線傳感器網絡的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)將無線傳感器網絡與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相結合，包括可任意放置的具有感知和采集環(huán)境信息數(shù)據(jù)功能的無線傳感器網絡節(jié)點、安裝在監(jiān)測環(huán)境的一個或多個攝像頭、實現(xiàn)組建和管理無線傳感器網絡，控制攝像頭監(jiān)控動作并進行音/視頻數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)木W絡視頻設備終端，與該網絡視頻設備終端通過Internet網絡連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的大型服務器以及帶有智能監(jiān)控管理系統(tǒng)的遠程監(jiān)控中心。該系統(tǒng)將無線傳感器網絡應用在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，實現(xiàn)無線傳感器網絡與Internet網絡相結合的雙層網絡結構。該系統(tǒng)具有應用環(huán)境廣泛，易安裝維護，系統(tǒng)可靠性高，環(huán)境異常反應迅速，報警及時等特點。
文檔編號H04W84/18GK101753993SQ200910155788
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權日2009年12月18日
發(fā)明者劉志強, 金向東 申請人:浙江大學