基于校园无线局域网络的智能视频监控系统

曾健健，徐静，陈立，左开中

（安徽师范大学数学计算机科学学院，芜湖 241002）

基于校园无线局域网络的智能视频监控系统

曾健健，徐静，陈立，左开中

（安徽师范大学数学计算机科学学院，芜湖 241002）

针对传统有线视频监控系统部署不方便、不能随时随地监控、不能及时报警，只能事后查看监控视频的问题，设计一个基于校园无线网的智能视频监控系统。系统由校园无线网、多个智能移动终端、多个视频监控设备和视频服务器组成。基于校园无线网及控制端软件,可实现视频监控、红外监控实时报警和移动智能终端随时随地实时查询等功能。经过比较完备的系统测试，系统达到预期设计目标。该系统具有易于部署，实时监控，节省存储空间等优点，有很好的实用价值。

视频监控；摄像头；校园无线网；人体红外感应传感器

0 引言

视频监控系统的控制终端多是PC和电视机等，且与监控设备是通过有线方式连接，存在如下不足：一是安装维护较繁琐，存在无法部署地方，导致监控死角，监控信息不全面；二是当发生安全事件时，视频数据能实时采集，但无法实时报警，视频数据量庞大，需要人工事后分析处理，费事费力。本文设计和实现了一种基于校园无线网络的远程视频监控系统。该系统中的视频监控终端可“即插即用”，无需布线，可快速部署于校园内大多数地方，使得监控无死角。同时，借助于高速校园无线网，无需担心大流量视频数据无线传输的费用问题。并且集成有人体红外感应报警功能，解决数据庞大、存储空间浪费问题。

1 系统总体设计方案

基于校园无线局域网络的智能视频监控系统主要由视频监控模块、校园数据服务器组成，如图1所示。其中，视频监控模块主要由微处理器、电源管理模块、人体红外感应传感器、Wi-Fi通信模块、摄像头模块、存储器模块等组成，如图2所示。

基于校园无线局域网络的智能视频监控系统主要由校园无线网、智能移动终端、视频监控模块、校园视频数据服务器组成。

本系统基于校园无线网实现对于特定区域的视频监控，由红外感应传感器感应并启动视频监控模块，并将视频数据经过编码后汇总至校园视频数据服务器。智能移动终端在与视频监控模块、校园视频数据服务器建立起连接之后能够获得监控视频数据，并且能够控制视频监控模块的工作。本系统能够实现智能的实时、分时、高效的远程视频监控,能够让用户随时随地监控。

2 视频监控模块的硬件设计

视频监控模块的微处理器采用STM32，与普通51单片机相比具有更加强大的内核、更大的地址空间、更大的寄存器容量，且可以驱动摄像头模块进行视频数据采集及Wi-Fi通信模块进行视频数据无线传输。下面介绍其余各模块的接口电路。

图1 基于校园无线网络的远程视频监控系统

（1）人体红外感应传感器模块的接口电路

为了简化设计，人体红外感应传感器模块采用的是人体感应模块HC-SR501，其硬件接口电路如图3所示。

图2 视频监控模块

图3 人体感应模块(HC-SR501)

图4 摄像头模块(OV2640)

主要的接口信号连接如下：

上图为人体感应模块(HC-SR501)的硬件接口图，HC-SR501的输出接口OUT与STM32的PB0接口相连接。随着温度的变化，OUT口输出的电压也随之变化。

（2）摄像头模块的接口电路

摄像头模块主要由摄像头ov2640和必要的外部电路组成，其硬件接口电路如上图4所示。

主要的接口信号连接如下：

①OV2640的数据接口D0…D7与STM32的PC0…PC7相连接，用于传递采集到的图片数据信息。

②OV2640的总线接口 SIOC和 SIOD分别与STM32的PB10、PB11相连接，SIOC为SCCB协议中串行时钟线，SIOD为SCCB协议中的串行数据线。通过对这些端口的时序控制实现视频数据的采集和传输。

③OV2640的 3根同步信号线 VSYNC、PCLK、HREF分别同STM32的PB8、PB15、PB16连接，STM32通过检测这3个信号，实现图像采集与图像传感器的输出同步。

（3）Wi-Fi通信模块的接口电路

Wi-Fi通信模块使用的 Wi-Fi芯片是 Marvell8686，其硬件接口电路如图5所示。

图5 Wi-Fi通信模块

主要的接口信号连接如下：

Marvell8686的数据接口 SD_D0…SD_D3与STM32的PC8…PC11相连接，用于将传递采集到的图片数据信息传入Wi-Fi模块并等待发送。

Marvell8686的总线接口SD_CLK和SD_CMD分别与STM32的PC12、PD2相连接，SD_CLK为SDIO协议中串行时钟线，SD_CMD为SDIO协议中的串行数据线。

3 软件设计与实现

根据系统的功能要求以及硬件模块的选择，基于校园无线局域网络的智能视频监控系统软件结构主要分为两个部分：视频监控模块、智能终端的软件设计。

视频监控模块软件主要实现的功能是：人体信息的采集、视频信息的采集及传输和本地报警。视频监控模块工作流程如图6所示。

智能终端软件包括智能手机端和电脑端的App，它们是上位机软件，主要让用户能够方便的获取监控地点的视频数据，其手机端工作流程分别如图7所示。

4 智能视频监控系统实验

图6 视频监控模块工作流程

图7 智能手机端软件工作流程图

智能视频监控系统实验系统由视频监控模块、校园无线网和智能终端组成，其中视频监控模块由摄像头模块、Wi-Fi模块、人体红感应模块、STM32芯片及外围电路组成，如图8所示。

图8 视频监控模块

实验主要目的是测试非法入侵监控功能、视频数据采集功能、视频数据传输功能、查询功能。

首先，人体红外感应传感器模块处于工作状态，摄像头模块处于未工作状态。当人体红外感应传感器模块感应到人体时，便会通知STM32芯片驱使摄像头开始采集图片。当采集到的图片数据足够多时，便压缩后通过Marvell8686传输到校园视频服务器。智能手机端和电脑可以在与视频监控模块或视频服务器建立连接后，通过相应的指令获取视频数据，且可以控制视频监控模块的工作。

5 实验结果与分析

与视频监控模块连入相同局域网的设备通过装入的App便可以接收到摄像头采集的图片。如图9、图10所示。

图9 笔记本电脑端视频图像

图10 智能手机端视频图像

实验结果分析：

上图表明，此系统能够正常工作，基本实现了设计的功能，其中包括：非法入侵的检测、视频数据的传输、智能终端的视频显示等。通过反复测试，此系统的灵敏性较好、系统工作性能稳定，充分表现出此系统随时随地监控的优点。

[1]陈为民,胡向臻.基于智视频监控的安防系统设计[J].江西理工大学学报,2013,34(1)：74-89.

[2]范楷,马忠梅,陈钎棍,韩国超.基于Android的安防视频监控系统[J].单 片机与嵌入式系统应用,2013(10)：64-67.

[3]罗乐.红外传感器数据采集防盗报警器系统设计[J].制造业自动化,2012,09(下)：138-140.

[4]孙冬青.综合智能监控系统概述[J].电视技术.2012(8)：13-15.

[5]崔宇佳，应捷.基于红外传感器和GSM模块的座位管理系统[J].电脑知识与技术,2014,10(10)：2443-2445.

[6]王守红.高校图书馆自习座位管理系统设计[J].大学图书馆学报,2010(2)：38-40.

[7]黄健，罗国平，杜丽君.基于STM32F407平台OV2640驱动程序设计[J].通讯世界,2015(19)：246-247.

[8]王建，梁振涛，郑文斌，刘志军.STM32和OV2640的嵌入式图像采集系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2014(9)：46-48.

[9]熊雪艳,梁光胜,赖程鹏,郝建红.基于OV2640模块的网络视频监控系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2015(12)：23-26.

[10]肖宛昂，苏高民，陆廷，石寅.一种由WiFi智能插座构成的智能家居[J].单片机与嵌入式系统应用，2014(5)：46-47.

Video Surveillance;Camera;Campus Wireless Network;Human Infrared

Intelligent Video Monitoring System Based on Wireless Local Area Networks on Campus

ZENG Jian-jian，XU Jing，CHEN Li，ZUO Kai-zhong
（School of Mathematics&Computer Science,Anhui Normal University,Wuhu 241002）

In the view of the problem that traditional wired monitoring system inconvenient on deployment,lack the function of real-time surveillance and can’t have timely alarm,only afterwards to view surveillance video,designs an intelligent video monitoring system based on the campus wireless network.The system is composed of campus wireless network,a plurality of intelligent mobile terminals,a plurality of video surveillance equipment and video servers.Video surveillance and infrared security real-time alarm and mobile intelligent terminal anytime,anywhere in real-time queries are completed in this system.Demonstrates that the system has achieved goals,and has the advantages of easy deployment,real-time monitoring and save storage space through the relatively complete tests.It has large potential application value.

1007-1423（2016）19-0064-05

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.19.016

2014年地方高校国家级大学生创新创业训练计划项目（No.201410370027）、安徽师范大学2014年本科生优秀毕业论文（设计、创作）培育计划项目（No.pyjh2014186）

曾健健（1993-），男，安徽望江人，本科生，研究方向为物联网技术

徐静（1994-），女，安徽省六安市，本科，研究方向为物联网技术

陈立（1993-），男，安徽六安人，本科，研究方向为软件工程

左开中（1974-），男，安徽宿州人，教授，研究方向为信息安全与隐私保护、物联网技术

2016-04-25

2016-06-25