安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計探討

廣州工商學(xué)院三水校區(qū) 黃 文

安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計探討

廣州工商學(xué)院三水校區(qū) 黃 文

實驗室是用于實驗研究的重要場所，其安全性必須得到保證，傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)已無法滿足實驗室安全管理的要求，智能安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計已經(jīng)被人們關(guān)注。本文闡述了安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的意義，分析了安防監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后從戒區(qū)域、物品安全檢測、目標跟蹤以及行為識別四個方面重點分析了系統(tǒng)功能體系結(jié)構(gòu)設(shè)計，希望能夠為今后的研究提供一定的參考依據(jù)。

實驗室；安防監(jiān)控系統(tǒng)；設(shè)計探討

0 引言

在傳統(tǒng)安防監(jiān)控系統(tǒng)無法滿足日益變化的復(fù)雜環(huán)境的安全監(jiān)控需求的情況下，視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為信息化建設(shè)的具體體現(xiàn)，是保證實驗者生命安全和財產(chǎn)安全的關(guān)鍵措施，在實驗室安全管理中發(fā)揮著重要的作用。

1 安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的意義

1.1 有利于實驗者的實驗開展

實驗室是實驗者進行相關(guān)研究的場所，實驗操作是一個持續(xù)性的過程，具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性的特點，要想獲取理想的實驗結(jié)果，就必須在以往的實驗基礎(chǔ)上不斷對實驗設(shè)計進行完善和優(yōu)化，改進實驗過程中的不合理操作，安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和安裝有利于實驗設(shè)計和操作的優(yōu)化與改進，滿足實驗者實驗開展的需求，進而促進實驗的進程，獲取理想的實驗效果。

1.2 有利于實驗者安全的保證

在進行實驗的過程中，由于實驗存在不確定，因而實驗者的安全也存在很大的不確定，實驗室財產(chǎn)安全也面臨遭受損失的威脅。在實驗室中設(shè)計安裝安防監(jiān)控系統(tǒng)，通過視頻的回放觀看，能夠清晰地記錄并觀測到實驗期間存在的問題，從而予以改進。這樣實驗者的安全將得到保證，實驗室的物品、設(shè)備、器材等財產(chǎn)安全也有安全保障。

2 安防監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計

2.1 總體方案的設(shè)計

安防監(jiān)控系統(tǒng)既包括軟件系統(tǒng)，也包括硬件系統(tǒng)，還包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其構(gòu)成比較復(fù)雜。硬件系統(tǒng)由各種設(shè)備組成，如視頻攝像機、視頻壓縮處理芯片、無線數(shù)據(jù)通信芯片、接受設(shè)備、發(fā)送設(shè)備等；軟件系統(tǒng)如前端攝像機控制系統(tǒng)、視頻圖像處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)、數(shù)據(jù)信息恢復(fù)系統(tǒng)等[1]。

2.2 傳統(tǒng)監(jiān)控平臺的改造方案

隨著很多新情況的出現(xiàn)使得傳統(tǒng)安防系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計已難以滿足實驗室安全監(jiān)控的需要，尤其是在傳統(tǒng)的監(jiān)控平臺中存在同軸電纜傳輸距離有限、應(yīng)用不靈、無法集中管理等缺點，實現(xiàn)對傳統(tǒng)監(jiān)控平臺的改造刻不容緩[2]。以某高校實驗室安防監(jiān)控系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)圖為例，對傳統(tǒng)監(jiān)控平臺提出了3點改造方案：

1)已經(jīng)安裝攝像機，可以采用同軸電纜有效傳輸?shù)木嚯x內(nèi)增加網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器節(jié)點，在利用校園網(wǎng)的前提下，將網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器直接連通道監(jiān)控識別服務(wù)器[3]。

2)沒有安裝攝像機，監(jiān)控節(jié)點有限，直接安裝網(wǎng)絡(luò)攝像機，借助實驗室周圍的校園網(wǎng)絡(luò)節(jié)點直接連通到監(jiān)控器服務(wù)識別器。

3)未能接入校園網(wǎng)，傳輸距離有效范圍內(nèi)，可以增加無線攝像機、無線AP以及校園網(wǎng)絡(luò)的方法連接到監(jiān)控識別服務(wù)器。

3 安防監(jiān)控系統(tǒng)功能體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

實驗室安防監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)功能作用的不同分為6層，分別是數(shù)據(jù)壓縮層、聲音圖像獲取層、數(shù)據(jù)解壓縮層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)層以及功能應(yīng)用層。以某高校實驗室網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控系統(tǒng)為例，在對該系統(tǒng)進行充分地研究之后，完成了智能監(jiān)控系統(tǒng)功能的設(shè)計，詳情如圖1所示。

圖1 某高校實驗室網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控系統(tǒng)

從圖1中可看出，該網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控系統(tǒng)包括常規(guī)功能和智能功能兩個模塊。常規(guī)功能：語音對講、視頻錄像、異常抓圖、系統(tǒng)日志等，智能功能：行為識別、目標跟蹤、物品安全檢測、警戒區(qū)域。本文將重心集中在智能功能的研究上。

3.1 警戒區(qū)域

實驗室安防監(jiān)控系統(tǒng)警戒區(qū)域功能的實現(xiàn)，關(guān)鍵在于對運動目標的跟蹤檢測，運動目標檢測也就是說在監(jiān)控視頻圖像序列中判斷是否有前景目標的運動，若有目標運動，則對該目標進行初始定位并跟蹤檢測。那么，安防監(jiān)控系統(tǒng)中何為警戒區(qū)域呢？所謂警戒區(qū)域指的是系統(tǒng)在監(jiān)控區(qū)域中設(shè)定一個特定區(qū)域，如果有目標進入到該區(qū)域，系統(tǒng)將會自動發(fā)出警報信息進行報警；如果運動目標在境界區(qū)域以外的區(qū)域運動時，警戒區(qū)域的功能將無法發(fā)揮出報警預(yù)報[4]。

3.2 行為識別

行為識別是視覺計算的高層階段，可以簡單地認為是時變數(shù)據(jù)的分類問題，也就是將測試序列與預(yù)先標定的代表典型行為的參與序列進行匹配[5]。安防監(jiān)控系統(tǒng)中，行為識別這一項功能發(fā)揮的關(guān)鍵是怎樣獲取參考行為序列(從學(xué)習(xí)樣本中)。行為識別建立在識別人日常認識的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的規(guī)則知識庫對人體的各部分正常行為已經(jīng)做了標準定義。同過與視頻流中當前幀圖像的對比，計算出異常行為的模糊度，通過對異常行為模糊度的分析，認定行為者的行為是否異常。

3.3 目標跟蹤

目標跟蹤就是對運動目標持續(xù)進行跟蹤的過程。在安防監(jiān)控系統(tǒng)中，目標跟蹤需要在特定的環(huán)境中，選擇唯一能夠表示目標的特征，并在后續(xù)幀中搜索與該特征最匹配的目標位置的過程。目標跟蹤功能的實現(xiàn)，必須要有一個目標設(shè)定，在目標設(shè)定的情況下，監(jiān)控攝像機將會對進入警戒區(qū)域內(nèi)的任何運動目標自動跟蹤，將運動目標的“運動軌跡”全程自動化記錄下來。目標跟蹤功能在實驗室安防監(jiān)控系統(tǒng)中非常實用。

3.4 物品安全檢測

實驗室中各種實驗所需的藥物不少，這些藥物的存在對實驗的成果具有重要的影響，藥品安全不容忽視。實驗室安防監(jiān)控系統(tǒng)物品安全檢測指的是系統(tǒng)可以為實驗室內(nèi)的物品目標進行實時定點的監(jiān)控功能設(shè)置，如果物品目標消失在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)將啟動自動報警系統(tǒng)，保證物品物品目標的安全。

4 結(jié)語

本文針對某高校實驗室安防智能監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，從系統(tǒng)總體的結(jié)構(gòu)設(shè)計出發(fā)，著重分析了警戒區(qū)域、物品安全檢測、目標跟蹤以及行為識別等系統(tǒng)各功能體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計。通過本次研究，了解到安防監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和設(shè)計程序，意識到安防監(jiān)控系統(tǒng)對實驗室安全管理的重要性，在當前網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，智能化的安防監(jiān)控系統(tǒng)將會擁有更加廣闊的市場。

[1]齊廣新．智能小區(qū)安防監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計探討[J]．城市建設(shè)理論研究:電子版,2012,12(7)．

[2]徐勇．網(wǎng)絡(luò)高清安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計探討[J]．科研,2016,12(7)．

[3]陸興．視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計探討[J]．科學(xué)之友,2012,28(6)．

[4]呂延崗,張紅瑞,張軍 等．保障實驗室安防的智能監(jiān)控系統(tǒng)[J]．實驗室研究與探索,2011,30(6)．

[5]陳力．基于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能化安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J]．科技展望,2015,25(31)．

黃文（1986—），男，廣東信宜人，就職廣州工商學(xué)院三水校區(qū)，研究方向：計算機實訓(xùn)室建設(shè)規(guī)劃。