智能家居监控系统设计方案

　　目前多数家居监控方案主要采用网络摄像头作为监控终端设备， 用户可通过Web浏览器随时随地的监控家中状况， 这给用户带来了巨大的便捷。但是， 由于它连续不间断的监控， 缺点也是显而易见。首先是对存储设备容量有巨大的要求， 由于被迫记录了大量的非必要视频， 存储空间被严重浪费。面对这个问题， 智能化成为对数字视频监控系统的又一个主要要求。本文提出的方案是一种基于事件触发的机制， 系统可以实现智能控制并只保存发生异常时的视频文件。这种设计能有效节省系统存储开支、灵活控制监控设备， 为用户提供很大方便。在基于事件触发机制的方案设计中， 主要有针对软、硬件的两种设计方向。

　　其一是软件主导的触发方案， 这种方式可以参考motion开源软件项目的设计思路， 其原理是对采集到的jpeg图片进行比对， 当差异超过规定阈值则触发相应动作。motion是一个运行在Linux操作系统环境下的应用软件， 它最大的特点就是能够探测采集到画面有效部分的变化， 也就是说， 能够监测到运动。当画面有变化时， motion将以一定的频率采集jpeg文件， 并将其压缩为视频文件自动保存。

　　这种软件的实现机制依托实时的数据分析，对系统的处理和运算能力要求较高， 因此， 在实际使用中会有一些限制， 但是， 随着处理器运算能力的提高， 作为监控系统的智能化发展方向，将会有很好的发展前景。

　　其二是硬件主导的触发方案， 本设计使用的便是这种方式。本系统采用红外传感器来探测异常， 同时整合了烟雾传感器来监控火灾， 当监控范围内出现异常时便触发中断， 并由中断处理程序启动视频采集和火灾报警等功能。采集到的视频和资料将保存在外部存储设备上。而门禁系统中的报警开关， 则可在用户刷卡回到家中后， 自动关闭监控功能。

　　2.2 数字压缩单元

　　本系统采用MPEG-4视频编码器来对视频图像进行压缩编码， 并利用FFmpeg视频处理工具来实现。H.264算法具有很高的编码效率， 在相同的重建图像质量下， 能够比H.263节约50%左右的码率。H.264的码流结构网络适应性强， 同时增加了差错恢复能力， 能够很好地适应IP和无线网络。可以说， H.264是目前压缩率最高的视频压缩标准， 并已在数字监控系统中得到应用。

　　本系统的设计主要是针对家居监控应用， 家庭中的大部分都采用ADSL等设备接入网络。由于会受到上行带宽的限制， 故导致在进行网络视频监控时视频信号传输不流畅， 影响监控效果。

　　针对这种情况， 通过对MPEG系列压缩算法的核心进行分析， 发现其采用了I帧、P帧和B帧的模式， 其中I帧是关键帧， P帧是前向预测帧， B帧是后向预测帧。译码器收到一个I帧， 可无条件立刻解码； 而当译码器收到P帧或B帧， 则必须先译码前面的P帧或I帧， 然后才能进行译码。这样， P帧对于I帧的依赖就形成了很大的延时。之后， 借鉴相关技术来对MPEG算法进行优化， 便可以通过对GOP （Group Of Picture） 这一值进行设置来缩短I帧产生的间隔。这样， 在以后的扩展中， 就可以利用带宽实时检测技术动态的设置GOP， 从而最大限度地利用带宽进行视频传输。

　　2.3 嵌入式web服务器模块

　　嵌入式Web系统提供有一种经济实用的互联网嵌入式接入方案， 故可为管理、控制和监测多种设备提供一个很好的途径。由于嵌入式设备中的资源有限， 只能选择轻量级的Web Server （如：thttpd、boa等）， 考虑到应用的广泛性， 本系统也选择了boa服务器。作为与用户交互的主要方式，Web page力求简洁， 并可提供很多的功能接口。

　　这些功能接口基本可以分为两种类型， 一种是触发动作功能， 主要利用button触发实现现场图片的采集等动作的操作。另一种是文件交互功能，这种功能的实现相对比较复杂， 它不只需要button触发， 还需要一些文本域作为用户配置的传递机制。动态Web交互功能主要通过form窗体来实现， 当用户点击功能接口， 浏览器将窗体内容通过http协议传输给服务器后， 服务器再根据form中的action字段来调用相应的CGI文件。在经过CGI的一系列URL解析动作后， 即可得到对应参数， 系统根据得到的参数调用相应的功能函数，最终实现用户对动态页面的操作功能。

　　本系统在文件交互功能Web页设计中采用了iframe嵌入CGI文件的方式， CGI代码同时担负读写文件和页面显示两个功能。这种实