基于ARM的智能小区远程视频监控系统

代治国，李兴霞

（佳木斯大学 黑龙江 佳木斯 154007）

随着嵌入式技术和计算机网络技术的飞速发展，人们对生活和居住环境的要求越来越高，安全舒适、便捷智能化和自动化为理想目标。特别是对家居的安全要求越来越重视，常规技术是图像获取后进行记录分析再做决策，缺乏时效性，这种技术产品已不能满足当前的应用需求。本系统是将用户3G手机和小区监控联合起来进行设计，用户通过随身携带的3G手机能及时获取家庭入侵者的图像，采用了智能视频识别技术，在事件发生之前能识别和判断出可疑的行为[1]，并将图像通过3G无线系统实时传输到用户手机上，同时通过内部网络传输到监控中心，从而实现小区远程监控智能化、快速化的实时监控目的。本系统采用ARM11作为控制芯片，与远程用户采用3G无线技术的通信方式，与小区监控中心采用内部局域网的通信方式，本文提出了基于ARM的智能小区远程视频监控系统，并对该系统进行了设计。

1 总体设计

基于ARM的智能小区远程视频监控系统设计的核心部分是利用嵌入式系统进行实时监控，该系统是把有线通信方式和无线通信方式集成于嵌入式系统当中[2]，用户通过智能3G手机查看家中入侵者的图像并保存；实现3G手机用户能随时随地便捷的使用手机进行视频监控的功能。该系统带有触摸式液晶显示屏，管理员通过液晶显示屏设定系统所需要的各项参数，管理员可以现场设置访问权限，登记被授权用户数据信息和关键点视频数据的现场恢复和查看操作功能。

每户都有一个基于ARM的视频监控器，通过小区内部局域网连入监控中心，同时，每户的单片机通过3G无线网络与用户连接。嵌入式监控终端设备，用于采集室内现场图像数据的设备，将设备安装在室内，设备根据室内采集到的视频流的改变，来决定是否要启用该系统；当有入侵者时启用该系统，否者，监控中心是不能查看用户室内视频的。因此，当有入侵者时，通过3G网络进行图像的实时传输，同时通过内部局域网将入侵者的图像传入监控中心。系统总体设计结构如图1所示。

图1 系统总体设计结构Fig.1 Overall design of the system structure

2 硬件设计

2.1 嵌入式微处理器

本系统选用32位RISC微处理器S3C6410嵌入式系统控制芯片，该芯片采用64/32位内部总线结构，包括多格式编解码器、硬件加速器、视频处理器等在内的丰富硬件资源，支持TFT24BitLCD显示屏，显示输出接口支持RGB接口，显示器可以接收来自Carema，FrameBuffer和其他模块的图像数据，可以对不同的图像进行Overlay操作，并输出到不同的接口[3]，比如LCD。硬件结构如图2所示。

图2 硬件结构Fig.2 Block diagram of hardware

2.2 以太网控制模块

S3C6410搭载 DM9000网卡芯片，10/100Mbps以太网口，RJ45接口，把DM9000模块与s3c6410连接，进行DM9000模块的初始化并获取网卡的参数，驱动模块加载时，通过net_dev（）函数对网络模块初始化，再通过指针函数hader（）建立硬件数据帧头信息，通过接口函数完成数据包发送，其设计框图如图3所示。

数据包接受产生一个中断信号[4]，当网络驱动程序收到中断信号后调用接收程序来处理数据包的接收，通过sc_buff（）函数读取收到的数据，传送到网络上层应用软件进行处理。

图3 DM9000驱动设计Fig.3 Driver design of DM9000

2.3 无线模块

本系统设计视频数据传输部分采用的是3G无线网络传输，因此，这里选用的是3G模块。3G模块的主要功能是将要传输的视频数据通过无线信道发送到基站。选用的是中兴的3G模块作为无线网络传输模块。具有语音、短信和高速数据业务等功能，可以广泛应用于高速数据传输、实时监控、实时图像等领域。

配合MC8630C无线传输模块，通过AT命令对数据进行UDP打包，将视频包数据发送到3G网络上，然后再通过3G模块将视频数据无线传输到目的智能手机终端处。

3 图像传输网络设计

3.1 boa服务器移植

本系统在设计中选用了Boa Web服务器，并进行移植。下载Boa服务器源代码boa-0.94.13.tar.gz，并将其解缩在/boa src/目录下[5]。

3.2 移植视频服务器

3.3 Socket网络编程

发送端绑定一个端口，用于传输视频，程序启动后通过Linux的socket编程与上位机接收端建立TCP/IP连接，并开放端口等待接收端的连接，双方建立通信信道后开始发送视频数据流到客户端。主要步骤为：

3.4 图像传输的软件实现

本系统采用基于TCP/IP协议的Socket网络编程来实现远程通信的，当程序初始化完成以后，系统一直处于循环等待状态。当当前帧与缓存帧像素灰度值差值超过一个给定α值时，则认为有入侵物存在，这时程序从本地硬盘或者FLASH中得到图像数据，然后通过一定的格式发送到给客户端。本系统视频编解码采用的是动态JPEG（M一JPEG）标准，这种标准经过实际测试，发现512 MHz的主流智能手机能达到 5～8 fps的帧率（带宽 320～512 kbps），而 624 MHz的主流智能手机更可达到 8～12 fps的帧率（带宽 512～768 kbps），均能很好地满足视频监控的需求[6]。程序流程图如图4所示。

图4 程序流程图Fig.4 Flow chart of the program

4 结 论

本系统基于ARM11内核的S3C6410作为核心处理器，采用USB摄像头实现数据采集，通过图像帧数的改变，判断是否有入侵者。本系统网络接入有两种方式一种是采用3 G无线网络方式实现图像信息的传送；手机终端设备无需安装任何播放器或插件，能使用手机内置的播放器，直接进行观看。另一种是基于以太网有线网络方式传输图像数据信息；3 G无线工作方式实现手机用户对现场发生情况进行掌握。而网络用户也可以获取入侵者的图像。

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