基于ZigBee的无线视频监控系统的设计.pdf

基于?!的无线视频监控系统的设计樊冰,周雪芳杭州电子科技大学通信工程学院杭州#%&摘要提出了一种基于?咭!的无线视频监控系统的设计方案,重,点阐述了该系统的总体结 构和各个组成部分的软硬件设计。该系统在传统 的()网络的基础上引入了?!技术,具有成本低、功耗低、配+灵活、及盖范围广的特点,应用前景广阔。关扭词?,视频监控,网络.?/0 123?4 5.6?7080/?904?/:;.9?12/05 5 0 10/?29?0/?/4?/,2/砂0 正姗?址 0?9;,助砂0,#?&.94 2 93?耐.?7 0。丽俪/.”9 2.70/?砂犯?04 0脚.7,9,.俪900 19,2.;.900 0/9.,钾9?2 9 7衍9,),2.?.?/9,)2 4!2.70/()/(304,9,.;.9 ,2 4 2 9 4?.9?.2.50 9,50 详附40/.9?0/,/石5 0浦到阳石0/2/7衍7 0 4 2罗2 4 22/7,2.2/?丫曰04 7.?!,6?7 080/?9 0 4?/,9 0浅引言现有的视频监控系统,多采用有线技术进行网络组建,这类方案的特点是扩展性差,布线繁琐,尤其是在野外环境、需全方位监测等场合很难得到应用。相对而言无线方案比较灵活,避免了重新布线的麻烦,网络的基础设施不再需要掩埋在地下或隐藏在墙里,并可以适应移动或者变化的需要。而现有一些无线通信产品价格偏高,导致无线通信技术在视频监控中的应用停滞不前。近年来随着无线通信、电子技术的发展,使得发展低成本、低功耗、小体积、短距离通信的多功能传感器成为可能,?!技术的出现就解决了这些问题。?!无线网络具有低功耗、低成本和短延时等优势,被列为当今世界发展最快,市场前景最广阔的十大最新技术之一。本文介绍的基于?!网络的无线视频监控系统,不仅具有灵活可靠的特点,而且与()网络互联,大大拓宽了网络覆盖范围。?!技术简介?!是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术,主要适合于自动控制、传感、监控和远程控制等领域,可以嵌人各种设备中,同时支持地理定位功能。?!联盟在制定?!标准时,采用了(&%巧作为其物理层和媒体挑人层规范。在其基础之上,?!联盟制定了数据链路层、网络层3和应用编程接口)(规范,并负责高层应用、测试和市场推广等方面的工作。?!技术的主要特点有?低功耗?!#模块的整体功耗非常低,其发射功率仅为%&。据估算,!#设备仅靠(节标准)号 电池就可以维持长达个月一(年左右的使用时间。+成本低?!#数据传输速率低,协议简单,所以大大降低了成本。,时延短?通信时延和从休眠状态激活 的时延都很短,新的%随动设备搜索时延为#%.,休眠激活的时延是.,活动设备信道接人的时延为.。.网络容量大?一个星型结构的!#网络最多可以容纳()/个从设备和%个主设备,一个区域内最多可以同时存在%0 0个独立而且互相重叠覆盖的!#网络。1可靠?!#在物理层采用直接序列扩频233 3和频率捷变45技术,有强的抗干扰和多径能力6在758层采取了碰撞避免策略837刀85,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专门时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。9安全?!#提供了基于循环冗余校验:8;8一%(?的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。无线视频监控系统的总体结构%功能分析本系统集无线红外传感、自动摄像、无线网络、传输等功能为一体,提供一个()0五 的信道,适合于无线传输静态或准静态的7=一/的图像和语音。系统结构灵活,在节点数不大于理论的)个节点数量上几乎可以任意配置,用户可根据需要在无线通信距离允许范围内合理地布置各终端与网络协调点。系统应具有很强的网管功能,可方便地通过 网络实现对系统的配置、监控、测试和软件远端下载等。(结构组成设计的无线视频监控系统的总体结构如图%所示,主要由三种节点设备组成?网络终端、网络协调器、!#网关,组网方式通常为综合树状星型网。图%基于!少 无线视频监控系统的总体结构(%网络终端网络终端是该网络产品的末稍节点,通常安装在需要监控的地点,主要功能有?:红外感应唤醒?节点设备在所监视的范围内感受到了较强的红外线辐射,根据事先设定的规则即自动唤醒本节点设备,并准备拍摄和传输数据。:(自动摄像?设备进人正常工作状态后,可根据要求进行拍摄,延时的长度以及拍照的次数可由用户自行设定。:远程唤醒?用户可通过登陆网络服务器控制远端节点的启动,并完成摄像、数据传输等功能。(网络协调器网络协调器能够协调其覆盖的节点传输信号,传输路由是按事先设定的路由规则自动进行 的,主要功能如下?:协调所覆盖范围内的节点6%(管理链路状态信息#认证设备身份等。#()石!网关()?!网关可将使用不 同的格式、通信协议或结构的()网络和?!网络连接起来。主要功能如下5 协议转换进行?!协议与)()协议转换。地址处理每一个与网关建立连接的?!设备都将与网关中的一个端口绑定在一起,并可通过网关的地址和端口号来唯一地标识该?!设备,地址映射可使用静态或动态映射两种方法。#网络管理如用户认证、查看某节点状态信息的查看、配置和启动等。系统设计系统各个组成部分的具体设计如下。网络终端设计的网络终端的原理框图如图所示。无线视频监控系统的网络终端可分为?必 终端和视频终端两部分。其中?!终端主要包括随机存储器 82/70 .80珍、多点控制单元88?4 00/94 05 5 4/?9 和?!无线收发模块。视频终端由红外感应器、)、红外发光管、外置摄像头、视频接口和视频压缩组成,与?!终端通过串行总线相连。其工作过程为?网络终端平时处于休眠状态,在配置许可的情况下,由红外感应器感应红外线,启动红外发光二极管或者远程控制唤醒终端节 点,启动摄像功能6+将图像通过视频 接口进行7=一/压缩6,通过串行总线到!#无线收发模块发送,并通过网络协调点逐个发往网关。8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 87 红红外感应器器器器器器器器8 8 8 !#收发器器视视频压缩缩图(无线视频监控系统网络终端节点的原理框图/(网络协调器网络协调器的硬件原理框图类似图(中的!#终端模块,由以7、多点控制单元78和!#无线收发模块组成。因没有直接参与传感器的操作,硬件相对简单一些。软件较网络终端中的!#终端模块复杂些,主要表现在它要对所覆盖范围内的终端节点和其它网络协调器进行路由管理和数 据转发。节点在收到一个数据包时,先查看其源与目的758地址,然后根据其 自身保存的路 由信息表进行转发。因此网络协调器对;57与=;7要求较大。/网关网关在无线视频监控系统中起着很重要的作用,用于连接 和!#网络。!#网关的硬件部分主要由网络协调器模块、3#串口转换器和服务器组成。协调器与服务器之间是通过3#接口相连接的。其中网关的服务器主要完成 和!#协议的转换%和管理工作。服务器的管理作用体现在?各节点的状态的查看,即在网络建立时,服务器将获取各节点的状态:有效与无效6+网络拓扑结构的查看,服务器 自动获取每个网络协调器的路由信息表,并经过适当的转换变成网络拓扑图6,配置启动功能?在网络拓扑图上,点击相应 的节点即可自动完成该节点的配置启动功能。)结语无线组网通信是当今工业控制、计算机应用、家庭自动化等方面技术发展 的一个热点。将无线网络技术应用于监控系统,不但可以提供更大的灵活性、流动性,并且节省了花在综合布线上的费用和精力,已成为势不可挡的趋势。本文设计的视频监控系统,结合了 技术和!#技术的优点,既真正实现了低成本、低功耗的无线视频传输,又具有网络覆盖面广的优势。相信通过对系统的不断完善,一个功能完善的基于!#技术的视频系统将在环境监测、智能家居、工业制造、过程控制等场合得到推广和应用。参考文献汇%周怡颐,凌志浩,吴勤勤石砂犯无线通信技术及其应用 探讨【自动化仪表,(0 0),(:?%一【(傅坷,方勇基于(%少技术的无线防盗系统的实现方案【遥侧遥控,(0 0,(?:%!;!=哪&!石衍 ,=!,8&!朋 即_七 0人!伪刊民茂:8_80(!=!日 加!=!。,坛,%8 (0 0作者简介樊冰,女,%通信。周雪芳,女,%年生,杭州电子科技大学通信工程学院讲师,硕 士,主要研究方向为多媒体网络通信与无线年生,杭州电子科技大学通信工程学院讲师,硕 士,主要研究方向为传感器 网络。%/