基于zigbee網(wǎng)絡(luò)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究

任沁 王靜 李振鋒

摘 要：zigbee網(wǎng)絡(luò)已在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、醫(yī)療、家居等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。針對目前各單位中由于視頻監(jiān)控點(diǎn)較多而出現(xiàn)需要大量顯示器和人力資源成本的情況，提出了基于zigbee網(wǎng)絡(luò)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)。通過實(shí)時對每個視頻監(jiān)控點(diǎn)是否有人員靠近的情況檢測，利用zigbee網(wǎng)絡(luò)傳輸和串口通信將信息傳送至計算機(jī)將有人員靠近的視頻監(jiān)控點(diǎn)畫面調(diào)到顯示器上顯示。此系統(tǒng)可大幅度減少顯示器數(shù)量以及人力資源成本，有效地節(jié)約開支，具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：實(shí)時；監(jiān)控；zigbee；智能

引言

目前視頻監(jiān)控點(diǎn)較多的單位中普遍使用的視頻監(jiān)控系統(tǒng)大概可分為二類：第一類，使用大量的顯示器將所有視頻監(jiān)控點(diǎn)的畫面全部實(shí)時顯示出來，并且雇傭相對數(shù)量的工作人員進(jìn)行監(jiān)視；第二類，只使用一定數(shù)量的顯示器，并且雇傭少量的工作人員將所有視頻監(jiān)控點(diǎn)的畫面進(jìn)行定時輪流的滾動播放或人為有意識的進(jìn)行切換。第一類視頻監(jiān)控系統(tǒng)雖然有效，但成本較高。第二類視頻監(jiān)控系統(tǒng)雖然成本不高，但不能做到實(shí)時全方位的有效監(jiān)控。文章就基于zigbee網(wǎng)絡(luò)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)如何能有效做到視頻實(shí)時監(jiān)控的同時減少成本的方法展開研究。

1 zigbee簡介

zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的個域網(wǎng)協(xié)議。其特點(diǎn)為：近距離傳輸、復(fù)雜度低、數(shù)據(jù)傳輸速率較低、自組織、功耗較低、節(jié)點(diǎn)容量大、性價比較高。zigbee協(xié)議分為物理層、媒體訪問控制層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等。一個zigbee網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中有且只有一個協(xié)調(diào)器，負(fù)責(zé)分配各個節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址。根據(jù)網(wǎng)狀形、樹狀形和星狀形網(wǎng)絡(luò)其組網(wǎng)方式更是千變?nèi)f化。現(xiàn)在市面上的zigbee模塊集成了處理器（如51單片機(jī)），可用于遠(yuǎn)程控制和自動控制。

2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)分為信息采集，中繼路由，協(xié)調(diào)器串口通信，計算機(jī)處理響應(yīng)四個部分。除計算機(jī)外，其它網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)均使用帶有CC2530芯片的模塊，此芯片集成了增強(qiáng)型51單片機(jī)，可用C語言直接編程。模擬系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)分布如圖1所示。

2.1 信息采集部分

各視頻監(jiān)控點(diǎn)上分布的Bodyscan1至Bodyscan8為系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)中的信息采集部分，其由zigbee模塊連接了一個人體紅外傳感器組成。利用人體紅外傳感器實(shí)時檢測是否有人員靠近的情況，如果有人員靠近，則將此視頻監(jiān)控點(diǎn)的標(biāo)號信息通過zigbee模塊中的無線收發(fā)部分發(fā)送至中繼路由部分。

2.2 中繼路由部分

Relayrouter1至Relayrouter4為系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)中的中繼路由部分。中繼路由部分的主要功能是通過對數(shù)據(jù)信號的重新發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā)，相當(dāng)于對信號進(jìn)行再生或還原處理來延伸網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木嚯x。此系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)中針對距離協(xié)調(diào)器較遠(yuǎn)，信號傳輸不能直接到達(dá)協(xié)調(diào)器的節(jié)點(diǎn)設(shè)置了中繼路由部分，由中繼路由部分繼續(xù)將標(biāo)號信息傳輸至協(xié)調(diào)器（Bodyscan3至Bodyscan8便是這種情況）；如果距離協(xié)調(diào)器距離較近，信息傳輸能夠直接到達(dá)協(xié)調(diào)器的節(jié)點(diǎn)則無需使用中繼路由部分（Bodyscan1和Bodyscan2便是這種情況）。

2.3 協(xié)調(diào)器串口通信部分

zigbee_contrl為系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)中的協(xié)調(diào)器串口通信部分，為無線網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器。其通過zigbee模塊中無線收發(fā)部分接收中繼路由或距離較近節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的標(biāo)號信息，并由單片機(jī)串口通信將標(biāo)號信息傳送至計算機(jī)。

2.4 計算機(jī)處理響應(yīng)部分

PC機(jī)為系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)中的計算機(jī)處理響應(yīng)部分，其作用是通過對串口端接收到的標(biāo)號信息進(jìn)行分析，并將對應(yīng)視頻監(jiān)控點(diǎn)實(shí)時的畫面調(diào)到顯示屏上顯示，方便工作人員監(jiān)視。

3 zigbee網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方式

如圖1所示，基于zigbee網(wǎng)絡(luò)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用的組網(wǎng)方式為樹狀形網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)。其中，zigbee_contrl為唯一的協(xié)調(diào)器，Bodyscan1至Bodyscan8為8個信息采集節(jié)點(diǎn)，Relayrouter1至Relayrouter4為4個中繼路由節(jié)點(diǎn)，共有12個節(jié)點(diǎn)。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

整個系統(tǒng)的任務(wù)有組建網(wǎng)絡(luò)、信息采集、信息傳輸、信息分析處理、響應(yīng)顯示等。其軟件功能設(shè)計實(shí)現(xiàn)思想為系統(tǒng)硬件開啟時組建網(wǎng)絡(luò)，隨后信息采集節(jié)點(diǎn)（Bodyscan1至Bodyscan8）中的人體傳感器實(shí)時檢測到人員靠近時，單片機(jī)則將此節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的視頻實(shí)時監(jiān)控點(diǎn)標(biāo)號信息通過zigbee模塊中的無線收發(fā)部分直接發(fā)送或經(jīng)由中繼路由節(jié)點(diǎn)發(fā)送給協(xié)調(diào)器串口通信zigbee_contrl。協(xié)調(diào)器串口通信zigbee_contrl再將此信息通過串口通信直接發(fā)送至計算機(jī)，計算機(jī)經(jīng)過對標(biāo)號信息的分析后將其對應(yīng)的視頻監(jiān)控點(diǎn)實(shí)時的畫面調(diào)到顯示器上顯示。系統(tǒng)主要軟件功能實(shí)現(xiàn)程序流程圖如圖2所示。

此軟件的應(yīng)用可以做到將有人員靠近的視頻監(jiān)控點(diǎn)實(shí)時的畫面在顯示器上播放，工作人員無需將每個視頻實(shí)時監(jiān)控點(diǎn)的畫面全部顯示出來監(jiān)視，也無可避免因?yàn)轱@示器屏幕顯示不完所有視頻實(shí)時監(jiān)控點(diǎn)的畫面而進(jìn)行當(dāng)前顯示畫面的盲目切換。

5 結(jié)束語

文章提出了基于zigbee網(wǎng)絡(luò)的智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時對各個視頻監(jiān)控點(diǎn)有無人員靠近的情況進(jìn)行檢測，并將有人員靠近的視頻監(jiān)控點(diǎn)實(shí)時的畫面調(diào)到顯示器上顯示，從而減少人力資源成本和硬件資源成本。此系統(tǒng)性價比高、工作穩(wěn)定，應(yīng)用前景非常廣闊。