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关于嵌入式技术的工厂安防监控系统的设计研究摘要：我国工程规模随着经济的发展也在不断的扩大，现代工厂对于安防监控系统的需求越来越越大。传统工厂所安装的安防监控由于硬件设施的老化及监控功能的单一、系统平台运营的落后等种种问题已经不能够满足现代企业工厂的需求。因此，本文在嵌入式技术的基础之上，对于工厂安防监控系统进行了设计。对嵌入式技术的工厂安防系统整体计划设置方案，并完成了相关的硬件与软件平台的搭建，利用系统搭建的软硬件设备完成了对于工厂安防监控驱动工程的相关开发。并在软硬达建平台安装完成的基础之上，对整个的安防系统进行了功能性的监测，以保证工厂在安防系统方面的安全与可靠性。关键词：安防监控，动态目标检测，平台搭建目 录摘要1第一章 绪论11.1研究背景及意义11.2国内安防监控发展21.3视频监控技术发展2第二章 安防监控系统设计32.1系统整体设计方案32.2系统需求分析3第三章 硬件与硬件设计43.1硬件平台选择43.2 软件平台选择43.3系统硬件设计4第四章 安防监控监测5结论6参考文献7第1章 绪论1.1研究背景及意义安防监控对于工厂的安全保护作用越来越重要，现代化的工厂之中必须有与之发展相匹配的高科技安防监控系统。但对我国现在的制造业进行安防监控系统的调查研究发现，我国制造业工业区内的安防监控系统都较为简单，且设施相对简陋与落后，只有极少数的工厂在安防监控方面做到较为完备。他们的大多数工厂区内部都只安装了简单的视频监控摄像头，而且大部分的视频监控也仍然延续了传统的模拟相机监控模式，所采集到的视频信息和图像清晰度效果较差，当出现安防漏洞时对于问题的归因调查取证较难。我国的企业工厂与外资企业工厂相比，安防系统设置落后且漏洞较大，应用水平也较为低下。国内企业工厂对于安防系统的投入力度较低且发展较晚，整体的安防布置和后期的维护工作不够到位，不能够满足日常所需的安防需求。大多数的工业厂区内，虽然安装了简单的摄像监控，却忽视了自身对于安防的需求差异问题。在发电厂的工业区内部主要的安防摄像机除了具有一般的安防功能之外，还要具有防尘抗暴的能力，能够抵御较强的电磁干扰，才能够在发电场较大的电磁干扰和尘埃爆破的可能性下更好的对，园区安保进行监控；而在于一些特殊的工业厂区内部则要求摄像头要能够在更低照度下工作。我国工厂内部，对于各自行业内不同的安防监控需求的认识不足，相应的安防设备的选择也就出现了很大的问题。我国的工程企业不应该只驻足于简单的视频监控和防盗的预警系统配备上，而是要建立起集门禁，停车管理、一卡通设置等全方位综合式的安防监控系统。利用嵌入式的技术改变传统监控之中模拟电视画面，将数据存储于录像带等数字硬盘之上的视频数据传输系统，而是不断的利用网络和云储备等技术，让安防监控朝向更加智能化的方向发展。用一种全新的方式解决我国现代工厂的安防监控问题，为工厂安装更加便利高效低成本的安防监控装置。嵌入式安防系统能够自动将工厂内部的局域网进行连接，监控工作时间内工厂的整体运行状况，并将具体的事实信息通过无线电网络直接传输给相关的安防监控管理人员，在工厂夜间停工阶段实时监控工厂内部是否有人闯入，利用嵌入工厂内部的动态目标监测程序对入侵的目标进行相貌图样的采集，并自动的报警播放报警音乐。1.2国内安防监控发展相对于国外安防监控的不断完善，我国安防监控行业的发展起步较慢。我国在安防监控方面主要学习外国先进的安防技术，并引入国外的安防监控设备。但可喜的是，我国现在安防监控的相关企业已由原来的寥寥几家增长到了现在的近4万多家安防监控企业。我国较为有名的安防监控企业大华、大利、海康威视等行业的发展，也增加了我国安防监控企业相关的从业人员，并提供了大量的就业岗位，且安防监控方面创造的国内GDP产值也迅速提升，每年平均增长幅度超过了30%。我国在安防监控领域的发展过程当中，视频监控制造厂商主要分布于经济较为发达的，北上广，江浙津等地区，其中广东地区在安防监控领域的制造厂数量占全国的七成以上。国内安防监控品牌的是中国市场占有率已经超过了80%，但是在我国高端市场以及海外市场安防监控方面，我国国产的安防监控设备仍然处于较为弱势地位。我国现阶段在视频监控领域的设备主要分为两种。一种是基于IP网络数据传输的网络摄像机，另一种则是利用嵌入式处理芯片的网络视频服务器。这两种视频监控系统在进行图像数据的传输过程当中都会进行数字化的压缩处理。利用、等方式，处理图像数据，并通过IP传送给所需的服务器。1.3视频监控技术发展视频监控技术由于主流设备和技术的发展，主要分为了三个不同的阶段。在视频技术视频监控技术发展的第一个阶段，主要的还是运用了传统的模拟闭路电视的监控模式，用摄像头对监控信息进行图像的采集，并将所采集到的图像数据显示到显示屏中。用模拟的方式对信号进行整个的采集传输与储存，在传输的过程当中会受到距离的限制，这直接影响到画质的清晰度和采集的实现可能性。传统的视频监控技术安装成本较高，没有对图像处理的软件监控技术。当视频监控技术发展到第二个阶段时，则利用了模拟数字监控的技术之中的半模拟半数字的监控技术运营，在整个传输的过程之中仍然采用了传统的模拟视频的方式，这种视频的监控技术在安装的成本以及后期的运营方面花费仍然居高不下，没有在最初阶段的视频监控模式的基础之上取得新的突破与发展。第三代的视频监控技术则采用了ip视频监控，不仅在摄像机的内部加入了互联网的服务器，而且提供了网络接口，支持各种视频格式的数据，并可在经过授权的情况之下便捷的与客户端相互连接。去掉了铺设视频电缆的花费，利用无线网络连接的方式，将视频监控摄像头连接到计算机上，且不再需要专门的设备对监控系统进行监控，而是用服务器和软件取而代之。这使得监控的实现更加的方便，廉价，且同一摄像头可连接多重监控计算机，一台计算机也可以添加多个监控的摄像头更加方便监控技术的实现。第2章 安防监控系统设计2.1系统整体设计方案为了提高工厂园区内部的安防监控力度，提高厂区安全。本文利用嵌入式技术对工厂的安防监控系统提出了整体设计方案。利用软硬件两部分，将系统整体框架分为了三个相互联动的部分。在系统整体框架之中，摄像头的采集前端为第一监控阶段，而包括脚本文件，应用程序，驱动程序，根文件系统，内核文件，动态目标监测，嵌入式web服务器和视频服务器在内的，监测系统为第二阶段。网页端的监控与个人电脑客户端监控和手机端监控为第三监控阶段。这一整套的监控系统包括了分为了摄像头的前端采集、嵌入式的终端处理以及最后的工厂客户端实时监控三部分。摄像头的采集前端主要与嵌入式处理终端相互连接的方式，将在工厂内部采集的实时视频数据信息传送给嵌入式处理终端进行数据处理。而嵌入式处理终端则利用了微处理器和处理系统的软硬件技术核心，对所接收的事实数据信息进行接收并根据用户的相关需求进行。系统数据建构利用内部文件的裁剪，以及根文件系统的数据建构，自动加载摄像头驱动。连接网络驱动和声卡驱动，并与运行的视频服务器通过摄像头基于的视频数据采集，将摄像头收集到的数据视频图片进行压缩处理之后，传递到web服务器中，最后通过服务器将接收数据利用无线网络传递给所需监控客户端。摄像头能够通过对于图像的帧图像序列处理，自动获取在工厂休息时间内内出现运动目标时，及时的碰触相关预警报警系统，对盗窃行为进行及时的监控和警报。客户端的监控主要由手机、个人电脑及网页客户端组成。手机和个人电脑通过连接监控内的局域网，用固定的ip地址和端口号获取处理器中的视频数据，而网页端则主要通过绑定动态域名对工厂的安防监控进行远程监控。2.2系统需求分析我国安防监控的发展过程当中，系统终端的成本，实用性以及是否便于携带等方面的问题直接影响到我国安防领域能否快速的发展。这三方面的问题也是此次设计当中必须考虑到的十分重要的因素。本系统的安装设置利用视频网络代替了传统的闭路电视的监控，随着监控的发展，紧跟安防监控无线化，智能化和ip化的发展方向，大大的削减了安防监控设置过程当中线路铺设的巨额花费，减少了施工的费用，并不断的提高数据传输过程当中视频和图像的清晰程度，增加了安防监控的实用性。目前我国安防监控系统大多采用了较为传统的视频数据压缩传递方式，但是这种利用比压缩编码方式进行压缩的过程之中，算法十分复杂，且对于芯片和编码的要求较高。只有运用十分专业的图像处理芯片，才能够维持正常的安防监控运行，这就间接的增加了对于安防监控装置的成本。本系统利用的格式压缩算法可以及时的对于图像的清晰度进行设置，并且及时压缩帧数，位对芯片进行过多的硬件要求。虽然在实时性和压缩效率上，较传统的压缩方式较慢，但是在成本上进行了极大的削减，且也能够保证基本的安防监控需求。系统终端利用视频监控，可以让用户选择不同的浏览模式，只要输入相应的浏览地址就可以实时获取数据信息，利用手机电脑等网络终端进行监控，更好的实现了异地监控，增加了监控的便携性。第3章 硬件与硬件设计3.1硬件平台选择在软硬件平台进行选择的时候，要注重为处理器的处理新功能。要根据工厂内部的实际需求，选择相应的处理器系统。且安防监控的设备与嵌入式微处理器都属于消耗品，必须要重视处理器芯片的性能与耗能。而开发工具能够，直接影响到嵌入式系统项目开发的整体进度，因此本系统选用架构处理器作为硬件开发平台，搭配和，该处理器的主频为，最高频率达到，内部配置逻辑调试，基本满足对于软硬件的一切需求。根据系统硬件平台选择的几个重要的参考因素，最终选用星公司开发的微处理器作为系统的硬件平台。3.2 软件平台选择在对系统的软件平台进行选择时，要注意到嵌入式的系统最根本的，是以单片机和微处理器为依托的。它是在这两者的基础之上，对于数据资源进行裁剪和特定的功能操作，因此软件系统的选择要注重其功能性。利用系统这种设计免费但是完全开放的操作系统不仅节约成本，而且保证了操作的可靠性。且由于在嵌入的过程之中，由于客户端之间平台的差异性，利用该操作系统的源代码公开性大大的方便了移植花费的时间，极大的缩短了整个项目的运行周期，更加有利于安防监控系统的广泛应用。因此操作系统作为软件平台具有极大的商业操作优势3.3系统硬件设计本系统硬件框架主要涉及到嵌入式处理器，电源模块和音频处理模块等进行本系统具体设计如下：图1 系统硬件框架主要利用了嵌入式微处理器组合成系统的及系统电路和电源电路、复位电路等外围电路。在USB接口方面，主要利用芯片中集成了控制器，可支持和SB两种模式，本套系统中接口主要用于连接无线网卡模块。每个串行接口中含有一个波特率接收器、波特率发送器和一个控制单元，波特率可通过修改系统时钟进行调节，最高可达。3.4系统的软件设计系统的软件设计在选定了操作系统，还需要对交叉编译环境的建立，以及系统及根文件系统的构建进行程序的开发。利用引导程序的配置对监控系统之中传输的内核文件进行安防监控所需要的裁剪与移植。为下一步的监控转移与驱动程序提供系统性技术支持。本系统所使用的版本为.1.，不仅支持嵌入式系统的引导，而且还支持旧、等嵌入式操作系统口。项目的开发目标就是尽可能支持更多的操作系统和处理器，整个启动流程如下图所示：图1 启动流程图第4章 安防监控监测本系统利用视频服务器把多个图像数据系统传输到不同的手机、电脑和网页的客户端中。利用ip协议的网络通过网络数据的摄像头将图像传输给支持插件的如火狐、等网页浏览器中。在整个视频传输的设计之中，利用模块化将相应的功能进行组件式划分，其具体的功能组件如下图所示：图2 组件图在利用组件进行接口的外部供应时，函数初始化组件的功能主要存储数据打开视频这两个方面，其具体的步骤如图所示：图3 组件初始化流程在利用视频服务器进行的安防监控的过程之中，无论是运行数据的采集和客户端设计，还是后台软件设计图像数据压缩的过程，都需要利用网络传输的方式在不同的平台之上进行，客户端软件的实现。结论本文介绍了国内外的安防监控现状，对我国现代的网络化安防监控发展趋势进行了归纳和总结，并指出了我国工程现在在安防监控方面所存在的技术方面的不足。在本次的安防系统设计过程当中，利用了视频采集技术，相片压缩算法和无线电通讯等多项技术，实时监控工厂内部的日间和夜间的工厂安全，并及时的进行防盗预警，极大的提高了工厂的安全性。在本次设计之后，还提供了检测，保证系统的安全稳定运行。本次实验经过多次软件调试，但是仍然受到个人能力以及场景和实验条件等限制，在系统设计的细节部分还存在着瑕疵。在图片信息处理的过程当中，由于处理器的主频次较低，处理速度跟不上，前摄像头的设置，没有达到市面普遍的高清要求，软件设计过程当中软件界面程序过为复杂，没有进