基于物联网的监控设备智能控制方法

周 旭

（南方电网超高压输电公司曲靖局，云南 曲靖 655000）

1 监控设备智能控制方法的设计

1.1 对监控设备运行状态的识别

物联网是新一代信息网络技术的高度集成和综合运用，是新一轮产业革命的重要方向和推动力量，对于培育新的经济增长点、推动产业结构转型升级、提升社会管理和公共服务的效率和水平具有重要意义。发展物联网必须遵循产业发展规律，正确处理好市场与政府、全局与局部、创新与合作、发展与安全的关系。要按照“需求牵引、重点跨越、支撑发展、引领未来”的原则，着力突破核心芯片、智能传感器等一批核心关键技术。物联网把分布在数千米范围内的不同物理位置的计算机设备连在一起，以一种新的方式相互联结，形成人与物、物与物之间的互动，实现信息化、智能控制的网络。物联网是基于互联网的一种网络扩展，兼具互联网应用的特性，能够提供个性化和私有化服务。监控设备以视频监控技术、图像识别技术、采集数据智能分析技术为核心，其前端设备和后端设备是主要组成部分，前端设备能把光学图像信号转变为电信号；后端主要是由多功能解码器、服务器、路由器、交换机等组成。监控设备具有机动灵活、成本低、可靠性高、质量轻、操作简单等优点。伴随互联网的崛起，移动通信技术的融合发展，创新2.0时代的智慧城市已经是当下信息化城市发展的高级形态，监控系统越来越多地应用在与人们日常生活、工作生产环境紧密相关的场所，视频监控网络覆盖更加广泛，形成了全天候的监控网络。监控设备给人们的生活和工作带来了极大的便利，但要想获得监控区域内清晰的实时监控图像，实现24小时不间断监控，监控设备需要长时间处于运行状态，并且需要多个电子设备协同运作，经常处于运行状态的监控设备消耗功率过大[1]，监控设备是单位时间内所做的功的主要损耗者。为了进一步降低设备整体功率的损耗，可通过应用嵌入式无线技术，采用基于嵌入式技术的网络化视频监控系统降低设备运维成本。嵌入式无线网络视频监控系统将前端一体化、图像数字化、网络无线化、系统集成化等特性融为一体，具有布控范围广、成本低、组网便捷、功能完善等优势，可以满足小型监控系统需求。通过运用意法半导体32位系列微控制器芯片，监控设备能够在不同的运行状态下保障硬件设备处于稳定良好的工作状态，在网络连接失败时，辅助单片机将进入待机状态，当设备与网络能够正常连接时，可立即唤醒主机板开始工作，有助于降低系统功耗。但就目前情况而言，在现有的监控设备控制方法中，控制指令响应延迟时间过长，无法对设备实施全面、实时监控和智能控制，因此，对基于物联网的监控设备智能控制方法进行深入研究确有必要。智能设备运行状态有三种：关机、开机、休眠，不同的运行状态功率也不同，在监控设备智能控制时，可运用电流无线传感器对监控设备运行状态进行识别，将其安装在监控设备计算机两侧，以串联形式接入监控设备计算机系统，如此一来，即便主电源或备用电源出现异常现象，如监控设备由于绝缘损坏、电路年久失修、疏忽大意、操作失误及设备安装不合格等造成短路故障，电流无线传感器也能实时感知、采集和上传节点分布区域内监测对象的各种信息，准确采集监控现场数据。在无线传感技术参数设定过程中，应充分考虑监控设备智能控制的需求，包括扫描周期时间、扫描速度、扫描范围等[2]。

1.2 基于物联网的监控设备控制数据通信

在对设备运行状态进行动态监控时，产生的运行数据应第一时间传输到系统板或PLC控制主站上，通过处理分析各项数据，生成控制信号，将控制指令传送至设备上，并借助现代信息技术手段对数据等信息资源进行优化整合，为满足实时监控系统对数据通信的实时性要求，保证数据传输的实时性和可靠性，可应用物联网技术高质量完成数据通信的任务，建立通信连接方法，构成通信网络。将无线传感器、负责指挥控制各部件工作的系统板以及监控设备通过无线网络传输技术与网间连接器相连接[3]，创建一个新的网络连接，将通信协议规定监控设备作为主机，无线传感器、系统板作为从机，并按照数据编排格式实现对控制数据的传输，数据编排格式如表1所示。

表1 基于物联网的控制数据通信格式

基于物联网的监控设备的智能控制数据通信格式采用SmallFormFactor校验，以便于通信中传送与接收方对数据完整性的检查，保障数据传输的高效性、稳定性。传输过程中遭受破坏的帧数据不会被接收以及应答成功。在应用这种方式时，隔一段时间后系统板会向无线传感器发出请求消息，对监控设备运行状态进行自动调取。系统板采用异步套接字方式创建一个Socket连接，用它建立与其他机器的连接，调用函数bind来绑定监听端口，发出控制指令，根据控制需求和监控设备运行状态确定控制指令，将其发送到监控设备上。采用该方式能够有效避免通信方法在尝试访问套接字或者读写数据时阻塞对套接字的访问，从而进一步增强监控设备控制数据传输的效率[4]。

1.3 应用智能感应控制器

在智能控制器的学习库中输入监控环境图像，将监控环境图像中的某一识别度高的物体作为监控目标，通过视觉模式识别技术实现自动分析处理，监控目标一旦与监控环境图像不相符时，说明当前监控环境存在异常，需要监控设备进入非休眠状态；而当监控目标与智能控制器学习库中载入的监控环境图像一致时，说明监控环境处于良好状态，监控设备可暂时停止监控。当监控异常时，此时控制器会通过自相关编解码对控制程序进行切换，将控制指令发送至接收端，使监控设备运行状态处于开机监控状态，每一次控制循环结束后，对以上控制程序再重新执行一遍，从而实现监控设备智能控制[5]。

2 实验论证分析

选择指定区域的监控设备作为实验对象，经过统计，该区域监控设备数量有二十台，图像尺寸的宽度是4.23 cm，高度是2.45 cm，输入电源电压为110～220 V，记录到监控频率为150 Hz。在该区域监控设备开机运行过程中，整机运行的功率是120 W，图像水平像素数为1 920个，垂直像素数为1 080个；当监控设备处于休眠状态时，整机运行的功率为65 W，图像水平像素数和垂直像素数均为720个，记录到的单位时间内监控的次数为56.5个。实验对采用基于物联网的监控设备智能控制方法与传统方法进行比较，对这一区域的监控设备进行控制。在实验时，采用基于物联网的监控设备智能控制方法与传统方法在实践过程中采用的操作系统均为日常使用的计算机操作系统新的一代版本Windows2010，硬盘容量为8GB。在实验准备阶段，要求20台监控设备都要进入开机运行状态，经过24小时后，利用高精度电流传感器对监控设备运行状态进行准确识别。在实验时，应用无线传感器网络技术收集到的数据为1 000个，其中在关机状态下的监控设备有125台，在休眠状态下的监控设备有462台，处于正常开机状态的监控设备有413台[6]。

利用专业软件对智能控制方法和传统方法延迟时间进行分析，通过比较基于物联网的监控设备智能控制方法和传统方法延迟时间，对监控设备智能控制方法的可操作性进行验证，具体实验结果如表2所示。

表2 基于物联网的监控设备智能控制方法和传统方法控制延迟时间对比（s）

基于物联网的监控设备智能控制方法在智能化控制方面呈现了一定的灵活性和扩展性，随着物联网这种新型技术的应用，不仅促进了自动化控制与管理，还大大提升了监控设备控制数据通信效率，减少控制通信的数据传输时间，保证了通信的顺利进行，全面提高了控制响应整体效率。以上数据表明，基于物联网技术的监控设备智能控制方法，在设备控制响应方面发挥了重要作用，不仅实现了实时控制，还达到了良好的应用效果，因此，与传统方法相比较，基于物联网的监控设备智能控制方法更有助于提高监控的效果、让监控更有智慧，实现数字视频监控系统的智能化[7]。

3 结束语

物联网产业具有产业链长、涉及多个产业群的特点，其应用范围几乎覆盖了各行各业，通过物联网可以将所有设备联接在一起，形成一个完整的系统，方便人们的工作生活，提高人们的生活水平和工作质效。物联网的发展是世界科学技术发展的新成果，是各国关注的焦点。将物联网技术用于监控设备智能控制中，能够提升监控设备控制数据通信效率，优化控制指令快速响应功能，可以解决控制延迟高的问题。在提高控制效率的同时，降低监控设备功耗，使监控设备能源损耗有计划、有步骤地得到控制，对实现节能降耗具有现实意义。■