關(guān)于無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)的論文
無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系是網(wǎng)絡(luò)管理層的核心,在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維體系中起著至關(guān)重要的作用和意義。以下是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理到的關(guān)于無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)的論文,歡迎大家前來閱讀。
關(guān)于無線網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)的論文一:
智能視頻監(jiān)控是一種高端的視頻監(jiān)控應(yīng)用,它能夠識(shí)別不同的物體,發(fā)現(xiàn)監(jiān)控畫面中的異常情況,并能夠以最快和最佳的方式發(fā)出警報(bào)和提供有用信息,從而能夠更加有效的協(xié)助安全人員處理危機(jī),這其中最需要防范的就是人為的惡意侵犯(如盜竊、搶劫等),這些都對(duì)人們的正常生活造成了不良影響,我們認(rèn)為設(shè)計(jì)出了一套智能家庭安防系統(tǒng)是非常必要的。智能視頻監(jiān)控具有廣闊的市場前景,可應(yīng)用于交通管理、安全防護(hù)、實(shí)時(shí)監(jiān)控等領(lǐng)域[1]。
嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)具有便攜、低功耗、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛等獨(dú)特優(yōu)勢。TI公司所推出的基于達(dá)芬奇技術(shù)的芯片TMS320DM6446為各種網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)字視頻編解碼應(yīng)用提供片上系統(tǒng)硬件平臺(tái),是一款功能強(qiáng)大的嵌入式數(shù)字多媒體處理器[2]。結(jié)合現(xiàn)有的藍(lán)牙、Wifi、3G無線通信技術(shù)對(duì)視頻圖像高清采集、傳輸,進(jìn)而監(jiān)控和識(shí)別不同種類的物體,能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場中的異常情況。本文將嵌入式技術(shù)、無線通信技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)框架相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)探頭與人,探頭與報(bào)警系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng),將家庭火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)及對(duì)室內(nèi)經(jīng)行實(shí)時(shí)監(jiān)控防止盜竊案件的發(fā)生。
1 系統(tǒng)總體框架
系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)以物聯(lián)網(wǎng)[3]三層設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ):感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。
系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。主要包括前端采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊(感知層),無線傳輸模塊(傳輸層),終端監(jiān)控模塊(應(yīng)用層)。
(1)感知層
前端采集模塊實(shí)現(xiàn)的主要功能是從要監(jiān)控的現(xiàn)場采集信息主要是視頻信息;該模塊中另外部分是進(jìn)行控制,這涉及到另外的控制設(shè)備,此模塊支持不同同的壓縮比的圖像大小。
數(shù)據(jù)處理模塊的功能是將前端設(shè)備采集來的信息進(jìn)行相應(yīng)地處理(如將信息轉(zhuǎn)碼處理)并儲(chǔ)存處理后的信息,待終端需要時(shí)再進(jìn)行傳送。
(2)傳輸層
通過感知層將室內(nèi)的信息,通過處理器,經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⒎?wù)器端,進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。利用2G無線網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)如藍(lán)牙、Wifi建立局域網(wǎng),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)短距離的傳輸,可應(yīng)用到小區(qū)監(jiān)控。利用3G無線網(wǎng)絡(luò)建立廣域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)的傳輸。這樣可以實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的搭建,這樣可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與手機(jī)端(應(yīng)用層)數(shù)據(jù)的傳輸和信息的交互。
(3)應(yīng)用層
應(yīng)用層使用Android平臺(tái)進(jìn)行開發(fā),Android[4]是Google最新推出的手機(jī)開發(fā)平臺(tái),用戶可以下載Android開發(fā)包在其自己的PC機(jī)上進(jìn)行開發(fā)。且是完全免費(fèi)下載。我們開發(fā)的應(yīng)用軟件可以實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端與客戶端的雙向通行,將室內(nèi)信息展示給用戶及對(duì)服務(wù)器端進(jìn)行設(shè)置。
2 硬件與軟件設(shè)計(jì)
2.1 硬件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì),系統(tǒng)由多個(gè)模塊組成,根據(jù)功能的不同主要有系統(tǒng)模塊、視頻輸入輸出模塊、存儲(chǔ)模塊、10/l00M自適應(yīng)以太網(wǎng)物理層電路模塊、藍(lán)牙、Wifi、3G無線路由模塊、手機(jī)視頻播放模塊,硬件總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示:
系統(tǒng)模塊的核心芯片為TMS320DM 6446,TMS320DM6446是TI公司推出的高集成度視頻處理芯片(以下簡稱DM6446)[5],DM6446基于達(dá)芬奇技術(shù),包括ARM核與DSP核。由于DM6446是ARM和DSP雙核結(jié)構(gòu)SOC(SystemOnChip)芯片,對(duì)芯片與外界的交互是通過ARM端的Linux和相關(guān)驅(qū)動(dòng)與應(yīng)用程序來管理,DSP端只處理相應(yīng)的算法。DaVinci技術(shù)主要通過共享存儲(chǔ)器和部分外設(shè)的方式巧妙地解決了兩個(gè)內(nèi)核間資源的分配、共享以及通信的問題。系統(tǒng)包含一個(gè)ARM子系統(tǒng)、一個(gè)DSP子系統(tǒng)和一個(gè)視頻處理子系統(tǒng)VPSS,同時(shí)還帶有一個(gè)圖像協(xié)處理器VICP和各種豐富外設(shè),如圖3.
視頻輸入輸出模塊:DaVinci視頻輸入部分主要由TVP5146組成,TVP5146是一款高質(zhì)量、單芯片數(shù)字視頻解碼器,完成A/D[7]。TVP5146還能將NTSC、PAL、SECAM模擬視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為YCbCr格式視頻信號(hào)。TMS320DM6446通過I2C總線訪問TVP5146的內(nèi)部寄存器。
存儲(chǔ)模塊:TMS320DM6446內(nèi)部集成了DDR2總線控制器,并設(shè)計(jì)有DDR2使用的32位字長的數(shù)據(jù)總線。DDR2控制信號(hào)有行地址和列地址鎖存信號(hào)、寫鎖存信號(hào)、數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)、數(shù)據(jù)掩碼信號(hào)等[8]。
以太網(wǎng)模塊:TMs320DM6446內(nèi)核中包含以太網(wǎng)媒體訪問控制器(EMAC)和物理層數(shù)據(jù)輸入輸出管理模塊(MDIO)。EMAC模塊用以支持相同網(wǎng)絡(luò)間不同主機(jī)的數(shù)據(jù)流傳遞,用于控制系統(tǒng)與物理層(PHY)之間的數(shù)據(jù)包流,它由ARM核控制;這里選用Intel的LXT971ALE單芯片以太網(wǎng)物理收發(fā)器。
無線路由模塊:本設(shè)計(jì)采用大唐公司的MR-900W無線3G路由器。MR-900W為高速WCDMA3G路由器,工作在中國聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)下,具有高速上網(wǎng)與高速視頻、數(shù)據(jù)傳輸能力。
手機(jī)播放模塊:基于Android系統(tǒng)手機(jī),集成了藍(lán)牙、Wifi、3G無線網(wǎng)絡(luò)。
2.2 軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包含三部分內(nèi)容,一是嵌入式Linux系統(tǒng)平臺(tái)的搭建以及主要設(shè)備驅(qū)動(dòng)代碼的編寫與調(diào)試;二是對(duì)視頻編解碼引擎CodecEngine的編譯和使用,以及H.264編解碼算法的設(shè)計(jì)和移植;三是使用Java語言GUI,實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控圖像的播放。 (1)系統(tǒng)搭建與驅(qū)動(dòng)代碼編寫
第一部分嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的搭建主要是通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)Linux內(nèi)核經(jīng)過裁減、重新編譯、配置以及燒寫啟動(dòng)代碼Bootloader的方式實(shí)現(xiàn)的;驅(qū)動(dòng)代碼的編寫則采用匯編和C混合編程的方法。驅(qū)動(dòng)程序主要包括:視頻采集驅(qū)動(dòng),即攝像頭獲取原始視頻數(shù)據(jù),圖4為視屏采集流程圖;以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng):藍(lán)牙、Wifi、3G模塊驅(qū)動(dòng)。
(2)編解碼引擎(CodecEngine)
在視頻編解碼部分,需要使用DaVinci開發(fā)框架的CodecEngine技術(shù)[9]。CodecEngine技術(shù)概念是一套API,用于運(yùn)行TMS320數(shù)字信號(hào)處理器算法標(biāo)準(zhǔn)(xDAIS)算法,同時(shí)也提供了與xnM兼容的VISA(video,Imaging,speech,audio)接口,通常以庫的形式發(fā)布。
(3)H.264視頻編解碼
H.264是最新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),與以前的算法不同的是它采用了很多先進(jìn)的技術(shù),其中包括:視頻高壓縮技術(shù),標(biāo)量量化技術(shù)等,采用H.264視頻處理算法對(duì)采集視頻進(jìn)行處理,并對(duì)視頻算法進(jìn)行中的代碼、結(jié)構(gòu)以及編譯器進(jìn)行了相關(guān)的優(yōu)化,從而提高了圖像質(zhì)量和監(jiān)控系統(tǒng)的性能[10]。
(4)手機(jī)播放器
開發(fā)環(huán)境Eclipse,使用Java語言,利用ADI開發(fā)套件,進(jìn)行視頻播放器開發(fā)。此款軟件還可以根據(jù)用戶的需求即調(diào)用具體時(shí)間、時(shí)間段內(nèi)的視屏。
3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
攝像頭以每秒25幀采集視頻,分辨率為720X480。系統(tǒng)硬件上電啟動(dòng)完成后,先ARM控制攝像頭采集視頻,然后通知前端進(jìn)行預(yù)處理,之后發(fā)送到DSP中實(shí)現(xiàn)H.264編碼,將編碼后的信息存儲(chǔ)在信息服務(wù)器,通過藍(lán)牙、Wifi、3G,進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。打開手機(jī)端的播放器,將啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收、H.264解碼及顯示的線程。圖5為采集到并在手機(jī)上播放的視屏。
4 結(jié)語
針對(duì)智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的要求,在達(dá)芬奇DM6446平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)無線視頻智能監(jiān)控系統(tǒng),以物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)框架為基礎(chǔ),提出了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案與軟件工作流程,并對(duì)硬件平臺(tái)及軟件應(yīng)用進(jìn)行了實(shí)現(xiàn),最后對(duì)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)進(jìn)行測試,測試結(jié)果表明系統(tǒng)滿足監(jiān)控的要求。
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一、概述
當(dāng)前無線網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和發(fā)展越發(fā)廣泛,特別是在我國已經(jīng)使用了3G牌照,這樣因?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)具備很好的機(jī)動(dòng)性,從而能夠應(yīng)對(duì)很多突發(fā)性事件,也成為了視頻監(jiān)控系統(tǒng)中一個(gè)新的熱點(diǎn)發(fā)展行業(yè)。這種監(jiān)控系統(tǒng)主要是講計(jì)算機(jī)、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)和視頻編碼技術(shù)相統(tǒng)一,可以將不同領(lǐng)域的信息傳送給監(jiān)控中心,并且自動(dòng)進(jìn)行保存,更加方便日后的查找。
在無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)中,組成部分包括數(shù)據(jù)處理、監(jiān)控和Web服務(wù)器,以及傳輸卡。無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)服務(wù)器和音視頻的監(jiān)控設(shè)備連接起來,也為每一個(gè)音視頻設(shè)備分配IP,使得數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼的處理,并將處理后的數(shù)據(jù)利用一些傳輸設(shè)備傳送給監(jiān)控服務(wù)器。Web服務(wù)器一般是用來為用戶提供視頻監(jiān)控瀏覽服務(wù)的。傳輸卡則是用來對(duì)其所在的固定環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控,包括溫濕度等,如果發(fā)現(xiàn)異常則會(huì)報(bào)警,從而通過監(jiān)控服務(wù)器報(bào)告給管理員進(jìn)行及時(shí)處理。
二、無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢
在沒有無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的過去,視頻監(jiān)控只能用電纜與光纖對(duì)圖像進(jìn)行傳輸,它們被硬件連接著,造成不好的局面,使用了無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)后,視頻圖像的傳輸變得更加的靈活和方便了。無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢:(1)總體成本較低。尤其是對(duì)于距離比較遠(yuǎn)的地域更加合適,在很多的情況下,由于地域環(huán)境的不同,使得用戶受到了很多限制,例如在山地、港口或者是比較開闊的地域等等,這些地理環(huán)境較為特殊,對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的布線帶來的極大的困難,導(dǎo)致施工期較長,有些地方根本不能夠?qū)崿F(xiàn)。使用了無線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式就完全解決了這些限制,安裝時(shí)間段,易于維護(hù),而且擴(kuò)充能力也很強(qiáng)。更為便利的條件是維護(hù)花費(fèi)較小,基本上都是由無線網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商免費(fèi)維護(hù)。(2)特性優(yōu)勢。無線網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)較為靈活,具有即插即用的便利特點(diǎn)。需要安裝一個(gè)新的監(jiān)控點(diǎn)時(shí),管理員可以直接將其接入已有網(wǎng)絡(luò),不用任何更新的設(shè)備,非??焖?,就這樣簡便地達(dá)到了遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。
三、無線網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的應(yīng)用實(shí)例
(1)查詢應(yīng)答式。這種無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用過程是,當(dāng)終端有視頻查詢要求時(shí),通過Web服務(wù)器向監(jiān)控服務(wù)器發(fā)送信號(hào),經(jīng)過驗(yàn)證身份,確認(rèn)是否回應(yīng)視頻連接或是回復(fù)錯(cuò)誤碼。之后數(shù)據(jù)處理服務(wù)器接到監(jiān)控服務(wù)器請(qǐng)求,并進(jìn)行確認(rèn)身份,這時(shí)無線網(wǎng)絡(luò)將進(jìn)行指定位置的視頻設(shè)備連接。最后一步,視頻數(shù)據(jù)將通過視頻監(jiān)控設(shè)備到數(shù)據(jù)服務(wù)器,再進(jìn)行編碼處理后傳到監(jiān)控服務(wù)器中,再經(jīng)過處理請(qǐng)求和解碼后發(fā)給Web服務(wù)器,最終將被發(fā)送到用戶端的機(jī)器上。(2)自動(dòng)報(bào)警。這種無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控的工作過程是,把監(jiān)控的傳輸卡放到一個(gè)確定的位置或者實(shí)物上,通過其感應(yīng)芯片實(shí)現(xiàn)觸發(fā)報(bào)警的功能,并發(fā)出一定的警報(bào)信息到監(jiān)控服務(wù)器,由其報(bào)給管理員終端。之后,管理員對(duì)監(jiān)控服務(wù)器進(jìn)行訪問,等待著監(jiān)控服務(wù)器對(duì)其進(jìn)行認(rèn)證,如果通過身份驗(yàn)證后,無線網(wǎng)絡(luò)就可以幫助查找數(shù)據(jù)服務(wù)器,通過此次身份驗(yàn)證后,視頻數(shù)據(jù)就會(huì)通過數(shù)據(jù)處理和監(jiān)控兩個(gè)服務(wù)器,先經(jīng)過數(shù)據(jù)處理服務(wù)器的數(shù)據(jù)編碼,然后將其傳送到監(jiān)控服務(wù)器上,監(jiān)控服務(wù)器再將已經(jīng)處理好的原始視頻數(shù)據(jù)傳送到管理員的終端機(jī)器上。這兩種無線傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于住戶小區(qū)、運(yùn)輸交通和水利等領(lǐng)域都比較實(shí)用,而且安裝方便,對(duì)于監(jiān)控點(diǎn)的增減可以靈活調(diào)節(jié)。
四、結(jié)束語
無線網(wǎng)絡(luò)傳輸也是出于剛剛起步的階段,占有的市場份額還很低,但是從它的發(fā)展趨勢來看,無線網(wǎng)絡(luò)傳輸在視頻監(jiān)控中的應(yīng)用,不會(huì)只單純的應(yīng)用于高端用戶,并將會(huì)被應(yīng)用于各種大中小型企業(yè)用戶,或者是個(gè)人家庭用戶。在不斷的發(fā)展和應(yīng)用過程中,無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)也將會(huì)變的更加數(shù)字化和智能化,與其它視頻監(jiān)控技術(shù)一樣,在視頻監(jiān)控中有著必然的發(fā)展趨勢和前景。