CN106713871A - 一种基于无线传感器网络的视频监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线传感器网络的视频监控系统，该系统包括有视频采集模块、数据传输模块，所述数据传输模块包括有路由器和协调器，所述系统还包括有控制终端和ZigBee节点，所述路由器包括有ZigBee模块，将视频采集模块采集到的视频数据传输给路由器，路由器再发送给控制终端。通过控制终端，将命令数据发送到ZigBee网络中的协调器上，协调器再根据命令数据类型、目的地址等信息，转发数据到对应的ZigBee节点，ZigBee节点收到信息后，解析命令，控制挂载在该节点下的设备，从而达到了控制网络中设备的目的。

Description

一种基于无线传感器网络的视频监控系统

技术领域

本发明属于安全监控的技术领域，特别涉及通过无线传感器网络实现视频监控的设备。

背景技术

随着芯片技术的发展，芯片性能的快速提升，以芯片性能为基础的数字图像处理技术被广泛应用于各个领域，比如视频监控和图像监控领域。传统的视频监控和图像监控系统一般采用的有线的方式传输图像数据，数据的完整性和实时性得到了保证，但是一些特殊环境存在布线困难，甚至是不允许布线，而且线路的维护费用高；虽然某些应用采用无线的方式传输图像数据，但是应用也受到了诸多的限制，如传输距离短、节点单一、容易受到外界信号干扰、传输的数据安全性低等。

ZigBee无线通信技术因为其在功耗低、数据传输过程中加密，保护数据不被窃取、能容纳的网络节点多、抗干扰能力强等特点，并且一个ZigBee网络的所有设备在完成各自平配置后，只要外界供电就可以完成自动组网等工作，大大降低了后期的维护费用，成为视频监控的一个热点。基于ZigBee技术的视频监控系统含有低功耗、节点多、数据保密等特点，具有广泛的应用和市场前景。

如专利申请201410646828.4公开了一种无线网络视频监控器，本发明的视频监控装置成本较低并且可自动控制多个摄像头进行旋转定位；包括多个摄像模块、显示装置和处理模块，所述多个摄像模块中的每个摄像模块均包括一个摄像头和一个旋转控制器，所述摄像头安装在所述旋转控制器上，其特征在于，还包括ZigBee模块和报警器，所述多个摄像模块中的每个摄像模块内还设置有感应模块，所述摄像头通过ZigBee模块与显示装置电连接；所述旋转控制器通过ZigBee模块与处理模块电连接；所述感应模块通过ZigBee模块分别与处理模块和报警器电连接在一起，所述摄像模块至少设置有四组。然而，该方式虽然采用ZigBee模块进行数据传输，但是由于摄像模块的局限，数据的传输速度并不快，传输效率不高，导致其使用受到很多影响。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于无线传感器网络的视频监控系统，该系统能够通过ZigBee实现视频的无线监控，且数据传输速度快，传输效率高，能够对各种状况进行实时监控。

本发明的另一个目的在于提供一种基于无线传感器网络的视频监控系统，该系统实现方便，简单可靠，能够满足物联网中无线视频监控的需要。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种基于无线传感器网络的视频监控系统，该系统包括有视频采集模块、数据传输模块，所述数据传输模块包括有路由器和协调器，其特征在于所述系统还包括有控制终端和ZigBee节点，所述控制终端发送控制指令，并接收数据传输模块所传送来的数据，所述ZigBee节点连接于终端的视频采集设备，所述路由器包括有ZigBee模块，将视频采集模块采集到的视频数据传输给路由器，路由器再发送给控制终端。通过控制终端，将命令数据发送到ZigBee网络中的协调器上，协调器再根据命令数据类型、目的地址等信息，转发数据到对应的ZigBee节点，ZigBee节点收到信息后，解析命令，控制挂载在该节点下的设备(如图像模块、摄像头模块、温度传感器、电池监控器等)，从而达到了控制网络中设备的目的；同时，网络中的各ZigBee节点将采集到数据发送给协调器，再由协调器转发至个控制终端，供用户查看。

所述控制终端为人们便于使用的终端设备，如智能手机、电脑、笔记本等设备。

所述系统采用ZigBee网络进行数据传输，网络中有三种类型的节点：Coordinator(协调器节点)、Router(路由节点)、End-device(终端节点)。

进一步，所述视频采集模块包括有图像模块、摄像头模块、温度传感器、电池监控器等。

更进一步，所述图像模块是CCD图像传感器，当CCD感光面受到光照时，感光元件会产生电信号反映在模块上，集合芯片上所有感光器件所产生的信号就能构造成一个图像。CCD能够把光线转换成电荷量，后经模数转换(ADC)把电荷量转化至数字信号，把数字图像信号压缩后，存储于采集图像设备的内存中，后将数据传送至微处理器。

所述CCD图像传感器为CCD芯片，所述CCD芯片能够产生576X720的图像，满足图像监控的需要。

更进一步，图像的监控系统要求对图像压缩效率高、传输速度快，为此需要在CCD图像传感器和ZigBee模块之间增加一个嵌入式处理器。所述嵌入式处理器是32位嵌入式微处理器。

更进一步，所述32位嵌入式微处理器采用S3C2440芯片作为系统的嵌入式处理器。

所述CCD图像传感器中主要有三种接口：USB接口、串行接口和JTAG(JointTestActionGroup)调试接口，其中，串行接口采用RS232标准串口，JTAG接口主要用于ZigBee模块的调试、CCD图像传感器的调试。

所述ZigBee模块采用CC2430芯片，其将RF(RadioFrequency，无线射频)模块集成到片上系统(System on Chip，SOC)。

更进一步，所述ZigBee模块至少具有1个串口、1个JTAG接口、1个USB转串口的接口，在ZigBee模块与PC端之间采用串口进行通信，ZigBee与CCD图像传感器之间接入一个S3C2440嵌入式处理器，ZigBee模块与其通信的方式是串口通信，S3C2440嵌入式处理器与CCD图像传感器是USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)通信。

本发明所述的基于无线传感器网络的视频监控系统，通过ZigBee网络及ZigBee模块实现无线视频监控，具有数据传输速度快，传输效率高的特点，能够对各种状况进行实时监控。

而且本发明的实现方便，简单可靠，能够满足物联网中无线视频监控的需要。

附图说明

图1是本发明所实现的结构框图。

图2是本发明所实现CCD图像传感器的结构示意图。

图3是本发明所实现的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照图1所示，为本发明所实现的基于无线传感器网络的视频监控系统，该系统包括有视频采集模块、数据传输模块，所述数据传输模块包括有路由器和协调器，所述系统还包括有控制终端和ZigBee节点，所述控制终端发送控制指令，并接收数据传输模块所传送来的数据，所述ZigBee节点连接于终端的视频采集设备，所述路由器包括有ZigBee模块，将视频采集模块采集到的视频数据传输给路由器，路由器再发送给控制终端。通过控制终端，将命令数据发送到ZigBee网络中的协调器上，协调器再根据命令数据类型、目的地址等信息，转发数据到对应的ZigBee节点，ZigBee节点收到信息后，解析命令，控制挂载在该节点下的设备(如图像模块、摄像头模块、温度传感器、电池监控器等)，从而达到了控制网络中设备的目的；同时，网络中的各ZigBee节点将采集到数据发送给协调器，再由协调器转发至个控制终端，供用户查看。

所述控制终端为人们便于使用的终端设备，如智能手机、电脑、笔记本等设备。在本发明的具体实现中为个人电脑。

本系统采用ZigBee网络进行数据传输，网络中有三种类型的节点：Coordinator(协调器节点)、Router(路由节点)、End-device(终端节点)。

视频采集模块可以包括有图像模块、摄像头模块、温度传感器、电池监控器等。

其中，如图2所示，图像模块是CCD图像传感器，CCD是一种半导体器件，CCD是由很多感光二极管组成，个数通常以百万计。当CCD感光面受到光照时，感光元件会产生电信号反映在模块上，集合芯片上所有感光器件所产生的信号就能构造成一个图像。一个CCD芯片上的像素越多，这个CCD芯片就能提供分辨率越高的图像。CCD能够把光线转换成电荷量，后经模数转换(ADC)把电荷量转化至数字信号，把数字图像信号压缩后，存储于采集图像设备的内存中，后将数据传送至微处理器，借助微处理器的数据计算能力呈现出图像。

通常，CCD图像传感器采用CCD芯片实现，能够产生576X720的图像，满足图像监控的需要。

图像的监控系统要求对图像压缩效率高、传输速度快，为此需要在CCD图像传感器和ZigBee模块之间增加一个嵌入式处理器。所述嵌入式处理器是32位嵌入式微处理器。32位嵌入式微处理器采用S3C2440芯片作为系统的嵌入式处理器。S3C2440是SAMSUNG公司根据ARM920T内核开发出来的32位处理器。这款芯片内存结构米用哈佛结构，支持内存管理单元(MMU)、Advanced Microcontroller Bus Architecture(AMBA)总线等技术，还有16KB的独立的数据缓存和指令缓存，最高工作频率可达400MHz。

CCD图像传感器中主要有三种接口：USB接口、串行接口和JTAG(JointTestActionGroup)调试接口，其中，串行接口采用RS232标准串口，JTAG接口主要用于ZigBee模块的调试、CCD图像传感器的调试。

图3所示，为本发明所具体实时的结构示意图，图中，ZigBee模块采用CC2430芯片，其将RF(RadioFrequency，无线射频)模块集成到片上系统(System on Chip，SOC)。

CC2430芯片特性为：

支持ZigBee2.4GHz频段的RF收发器；

128K字节的片外闪存(FLASH)；

8K的片内RAM；

支持8-14路模数转换(AnalogDataConversion，ADC)；

支持直接内存存取(DirectMemoryAccess，DMA)；

模拟的温度传感器、电源电压检测器和光敏传感器；

高级加密协处理器；

4种工作模式，1个正常模式和3个低功耗模式；

多系统时钟；

支持在线调试。

ZigBee模块至少具有1个串口、1个JTAG接口、1个USB转串口的接口。在ZigBee模块与PC端之间采用串口进行通信。ZigBee与CCD图像传感器之间接入一个S3C2440嵌入式处理器，ZigBee模块与其通信的方式是串口通信，S3C2440嵌入式处理器与CCD图像传感器是USB(UniversalSerialBus，通用串行总线)通信。CCD图像传感器在米集到图像信息后，通过USB通信协议所支持的高速率迅速将数据传输给S3C2440嵌入式处理器进行处理，如图像的恢复，对图像进行切割、打包发送等工作。

CCD图像传感器主要功能是对图像进行采集，然后将图像信息经USB接口发送给S3C2440嵌入式模块。首先，CCD图像传感器上电，CY7C68013A完成对USB通信的相关寄存器配置和AD9923A的配置等，通过SPI(SL、SDI、SCK三线，其中SL是片选线，低电平有效，SDI是数据输入线，SCK是时钟线)通信对AD9923A的寄存器进行配置，让AD9923A输出合适的水平时序、垂直时序、曝光控制时序和电荷清零时序以驱动CCD芯片正常工作；然后芯片等待上位机命令，命令传过来后，解析命令是采集图像命令还是停止图像采集命令，根据命令类型做出相应的操作，若是采集图像命令，CY7C68013A从AD9923A的芯片的D0-D11引脚读出12位的数字信号，D0是数据低位，D11是数据高位，再通过USB发送至S3C2440嵌入式模块；若是停止采集命令，配置AD9923A相应寄存器使得输出禁止。

协调器负责通过串口接收来自PC端的命令，判断该命令是不是本节点命令，若不是，则通过RF模块发送该命令，等待目的节点返回与该命令相关的数据，协调器收到数据后，通过串口发送给PC端。

由此，本发明所述的基于无线传感器网络的视频监控系统，通过ZigBee网络及ZigBee模块实现无线视频监控，具有数据传输速度快，传输效率高的特点，能够对各种状况进行实时监控。而且本发明的实现方便，简单可靠，能够满足物联网中无线视频监控的需要。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于无线传感器网络的视频监控系统，该系统包括有视频采集模块、数据传输模块，所述数据传输模块包括有路由器和协调器，其特征在于所述系统还包括有控制终端和ZigBee节点，所述控制终端发送控制指令，并接收数据传输模块所传送来的数据，所述ZigBee节点连接于终端的视频采集设备，所述路由器包括有ZigBee模块，将视频采集模块采集到的视频数据传输给路由器，路由器再发送给控制终端。

2.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的视频监控系统，其特征在于所述系统采用ZigBee网络进行数据传输，网络中有三种类型的节点：协调器节点、路由节点、终端节点。

3.如权利要求1所述的基于无线传感器网络的视频监控系统，其特征在于所述视频采集模块包括有图像模块、摄像头模块、温度传感器、电池监控器。

4.如权利要求3所述的基于无线传感器网络的视频监控系统，其特征在于所述图像模块是CCD图像传感器，当CCD感光面受到光照时，感光元件会产生电信号反映在模块上，集合芯片上所有感光器件所产生的信号就能构造成一个图像。

5.如权利要求4所述的基于无线传感器网络的视频监控系统，其特征在于所述CCD图像传感器为CCD芯片，所述CCD芯片能够产生576X720的图像，满足图像监控的需要。

6.如权利要求4所述的基于无线传感器网络的视频监控系统，其特征在于在CCD图像传感器和ZigBee模块之间增加一个嵌入式处理器，所述嵌入式处理器是32位嵌入式微处理器。

7.如权利要求6所述的基于无线传感器网络的视频监控系统，其特征在于所述32位嵌入式微处理器采用S3C2440芯片作为系统的嵌入式处理器。

8.如权利要求4所述的基于无线传感器网络的视频监控系统，其特征在于所述CCD图像传感器中主要有三种接口：USB接口、串行接口和JTAG调试接口，其中，串行接口采用RS232标准串口，JTAG接口主要用于ZigBee模块的调试、CCD图像传感器的调试。

9.如权利要求8所述的基于无线传感器网络的视频监控系统，其特征在于所述ZigBee模块采用CC2430芯片，其将RF模块集成到片上系统。

10.如权利要求9所述的基于无线传感器网络的视频监控系统，其特征在于所述ZigBee模块至少具有1个串口、1个JTAG接口、1个USB转串口的接口，在ZigBee模块与PC端之间采用串口进行通信，ZigBee与CCD图像传感器之间接入一个S3C2440嵌入式处理器，ZigBee模块与其通信的方式是串口通信，S3C2440嵌入式处理器与CCD图像传感器是USB通信。