物聯網網絡視頻監控系統的制作方法

物聯網網絡視頻監控系統的制作方法
【專利摘要】一種物聯網網絡視頻監控系統，包括：若干個無線自組網、每個自組網包括若干節點、每個節點設置有視頻數據采集模塊、以及與所述數據采集模塊相連接的無線通信模塊，所述系統還包括對自組網采集的數據進行處理的網絡監控模塊；所述視頻數據采集模塊具有屈折力的透鏡僅為三個：從物方到像方依次為：焦距為f1第一凸透鏡，焦距為f2的第二雙凹透鏡，焦距為f3的第三凹凸透鏡，用于承接圖像的圖像傳感器，f1/f2的比值為-0.2到-1.5，f1/f3的比值為0.45到1.33，第一凸透鏡和第二雙凹透鏡之間的距離d1為2-8mm。
【專利說明】物聯網網絡視頻監控系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及物聯網【技術領域】，具體涉及一種基于物聯網的網絡視頻監控系統。
[0002]【背景技術】視頻監控系統廣泛應用于生產生活的各個領域，現有技術中專利文獻CN1469560A公開了一種基于寬帶網絡和純軟件實現的寬帶數字視頻監控網絡系統。本發明提供的寬帶數字視頻監控網絡系統包括:一個寬帶網絡，一個監控服務器，一個或多個監控主機和一個或多個監控終端。該系統利用視頻技術將模擬數據數字化，并通過寬帶I P網絡進行傳輸，應用各種數據傳輸技術和視頻處理技術，在實現和模擬視頻矩陣完全一致的功能的同時，將視頻矩陣網絡擴展到整個寬帶網絡，此外該系統還利用開放的視頻矩陣監控協議以利于和其它系統兼容。本系統成本低，容易與其它系統兼容，維護和升級都比較簡便，監控終端可在網絡系統內部靈活分布，并能接收多路視頻流，顯示多路分割畫面。
[0003]專利文獻CN1612176A公開了一種無線網絡視頻監控系統及方法。該系統包括一網絡服務器、一視頻服務器、一無線網絡、一數據庫、多個監控端計算機、多個攝像機。網絡服務器用于根據存儲于數據庫的用戶信息判斷接收的用戶名及密碼是否正確，如果用戶名及密碼正確則獲取一系統主界面。視頻服務器用于按照無線連接請求連接相應的攝像機，接收來自攝像機的無線視頻信號并轉化成視頻信號，將視頻信號轉化成特定格式的視頻數據，傳送視頻數據至監控端計算機。監控端計算機安裝有一視頻播放器，通過該視頻播放器可在視頻窗口播放視頻數據。利用本發明的系統及方法，可提供網絡的行動性并節省成本。
[0004]專利文獻CN2606936U公開了一種帶有無線報警器的網絡數字視頻監控系統，接有報警探頭、攝像機、監控主機、局域網交換機、無線報警器和U P S電源，監控主機分別與報警探頭、攝像機和U P S電源連接，無線報警器與交流220 V電源連接并通過局域網內的交換機與報警主機連接。無線報警器還通過中國移動G PRS網絡與若干部手機連接。監控現場的監控主機定時(可調)向無線報警器發送狀態幀，無線報警器通過網絡收到狀態幀后自動進行判別，當確認發生異常時，則通過G P R S通信通道向系統指定的值班人員手機發送短信息或報警實時圖像，并且具體到那一路發生報警。
[0005]但是在現有技術中網絡視頻監控系統普遍存在著結構不夠合理，提供的視頻信息不夠清晰等諸多的不足與缺陷。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在于:解決現有技術中的不足與缺陷，提供一種新型的基于物聯網的網絡視頻監控系統，該系統結構合理，可靠性高，能夠提供清晰的全方位的監控視頻信息。具體技術方案如下:
[0007]一種物聯網網絡視頻監控系統，包括:若干個無線自組網、每個自組網包括若干節點、每個節點設置有視頻數據采集模塊、以及與所述數據采集模塊相連接的無線通信模塊，所述系統還包括對自組網采集的數據進行處理的網絡監控模塊；
[0008]其特征在于:所述視頻數據采集模塊具有屈折力的透鏡僅為三個:從物方到像方依次為:焦距為fl第一凸透鏡，焦距為f2的第二雙凹透鏡，焦距為f3的第三凹凸透鏡，用于承接圖像的圖像傳感器，fl/f2的比值為-0.2到-1.5，fl/f3的比值為0.45到1.33，第一凸透鏡和第二雙凹透鏡之間的距離dl為2-8mm。
[0009]所述第三凹凸透鏡的表面上設置有二元光學結構，用于進一步消除成像像差。
[0010]所述網絡監控模塊包含依次連接的若干網關(200 )、信息采集終端(300 )、服務器(400)與遠程終端(500)
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的網絡視頻監控系統結構圖；
[0012]圖2本發明的攝像頭的結構示意圖。
[0013]圖3是圖2所述的攝像頭的剖視圖。
[0014]圖4是本發明視頻監控系統的節點分族示意圖。
【具體實施方式】
[0015]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0016]如圖1所示，本發明所述物聯網網絡視頻監控系統，設置有若干無線自組網100來對應監控不同的環境區域；每個無線自組網100通過網關200定期發送數據至信息采集終端300，由信息采集終端300匯總并上傳本區域的監測數據至服務器400存儲；用戶可通過遠程終端500訪問服務器400，查詢所有區域的實時或歷史環境數據。
[0017]配合參見圖1，每個無線自組網100包含的若干節點110，是整個物聯網網絡視頻監控系統最基礎的環節。以下介紹所述無線自組網100的節點110硬件:
[0018]每個節點110設置有用于環境參數采集的視頻數據采集模塊，以及無線通信模塊，其通過數字式、模數轉換式、開關量式等各種接口與所述視頻數據采集模塊連接。
[0019]所述無線通信模塊是通用化設計，僅需要更換傳感器不同的所述視頻數據采集模塊。
[0020]所述無線通信模塊30設置有射頻傳輸模塊及功率放大模塊，既能將本節點110中視頻數據采集模塊采集的環境數據直接發送給網關200，還能作為路由器，中繼其他節點110的傳輸數據，以此構成含該若干節點110的所述無線自組網100結構。
[0021]優選TI公司的CC2430型片上系統射頻傳輸芯片及CC2591型功率放大芯片來實現，使無線通信模塊30工作在2.4GHz的通信頻率下，保證通訊的質量和安全。在空曠區域，點對點的有效傳輸距離可以達到800米。
[0022]為了更適用于野外布置，還配備含5w太陽能電池和2000mAh鋰電池的電源模塊，與所述視頻數據采集模塊和無線通信模塊分別連接并供電。
[0023]以下介紹所述無線自組網100的節點110軟件:
[0024]與上述節點110的硬件相匹配，開發了基于TinyOS操作系統的節點110底層軟件中，適應環境監控需求的應用程序及路由協議，對節點110的數據采集、通訊路由和能源分配進行管理，控制采集的數據在節點110之間、節點110與網關200之間的傳輸。
[0025]基于TinyOS系統的組件化架構，本發明將每個節點110的傳感器等硬件資源，分別映射成一個或多個易于操作的硬件抽象組件；其作為系統最底層的組件，直接對硬件資源進行操作，但向上層組件屏蔽了具體硬件，僅提供相應的接口方便上層組件調用，因而，使整個系統具有良好的可移植性。
[0026]多個功能相對應的下層組件可連接形成上一層更大的組件。上層組件與下層組件之間設置雙向的接口，上層組件以命令(co_and)形式調用下層組件，而下層組件通過事件(event)形式向上層組件進行反饋。
[0027]最上層的組件是用戶編寫的高層軟件組件，其通過配置文件連接并調用組件庫中多個下層組件，實現整個節點110中如路由建立、數據傳輸等各種應用程序的功能。
[0028]所述高層軟件組件與所述硬件抽象組件之間還連接有合成硬件組件，其作為接口轉換或用于不同數據格式的轉換，實現高于硬件抽象組件的功能，例如，在所述無線通信模塊中設置有用于“位”與“字節”轉換的合成硬件組件，其將數據以字節為單位與上層組件交互，以位為單位與下層組件進行交互。
[0029]由于環境監控的節點110眾多、覆蓋范圍廣，而每個節點110的能量有限，其能量消耗又與頻率和傳送距離都是正相關的。因此，如何合理地使用無線自組網100中各個節點110的有限能量，使得整個網絡保持連通性的時間更長，成為衡量該網絡中路由性能的一個重要指標。而若某些節點110因為能量耗盡而停止工作時，所述無線自組網100的拓撲結構會發生改變，節點110的路由設置需要能夠適應這種動態變化。
[0030]針對上述環境監控的特點與通信需求，所述無線自組網100的網絡層，需要能根據每個節點110獲得的局部信息，來決策并優化全局行為，而進行路由生成與路由選擇。另夕卜，由于節點110間存在冗余信息，路由協議的設計通常需要兼顧數據融合功能，在傳輸路徑的中間節點110上，對轉發的數據進行數據融合，減少傳送的信息量，從而節約能耗。
[0031]如圖4所示，以下介紹本發明中，基于層次化設計的兩種路由機制。
[0032]其中，基于分簇的層次性路由，設置有周期性的簇建立階段和穩定的數據傳輸階段，穩定的數據傳輸階段要遠大于分簇建立階段以減小分簇帶來的能量開銷。
[0033]在分簇建立階段，相鄰的若干節點110之間動態地自動形成簇120，其中每個節點110等概率地隨機稱為簇首121。在數據傳輸階段，簇120內其他節點110把數據發送給簇首121，由簇首121進行數據融合并把結果發送給匯聚點，所述匯聚點可以是網關200或其他簇120中用于中繼的節點110。
[0034]由于簇首121需要完成數據融合、與匯聚點通信等工作，簇首121的能量消耗非常高，各節點110需要等概率地擔任簇首121，使網絡中所有節點110能夠比較均衡地消耗能量，有利于延長整個網絡的生存期。可見，分層利于網絡的擴展性，數據融合能夠減少通信量。
[0035]為了及時應對突發事件，在簇首121選取后，簇首121把絕對閾值和相對閾值兩個參數廣播給簇120內其他節點110。每個節點110持續地采集環境數據，當采集的數據第一次大于絕對閾值時，節點Iio將其記錄下來，同時發送給簇首121 ;在以后的時間內，該節點110只有在其采集的數據大于絕對閾值，而且與前一次記錄結果之差大于相對閾值時，才對數據進行記錄并發送給簇首121。因此，對于突發事件能夠及時響應；對于持續發生的突發事件，相鄰兩次數據之差不大于閾值時，無需不斷地發送數據，減少了通信流量。
[0036]以下進一步介紹本發明所述物聯網網絡視頻監控系統中的其他部分:
[0037]如圖1所示，每個所述無線自組網100將其下所屬各節點110采集的環境數據通過網關200，以串口、USB 口等傳統通訊方式，與所述信息采集終端300連接。
[0038]所述信息采集終端300，包含基于.NET、Windows的計算機301 (PC)，或基于PXA270、WINCE的移動設備302，通過對應設置采集程序，對所述環境數據進行臨時存儲和查詢，并在用戶指定操作或規定時長下，以有線或無線方式上傳至服務器400。
[0039]采用因特網B/S架構的所述服務器400,通過設置基于Web Services技術的輸入模塊401，將所述信息采集終端300發送的數據存入數據庫402 (SQL Server)中，并對外提供WEB服務器功能。
[0040]遠程終端500包含與因特網連通的計算機終端501(PC)，或通過GPRS等方式上網的手機、PDA等移動終端502 ;用戶通過該遠程終端500上設置的WEB瀏覽器，對服務器400上的數據進行訪問。所述服務器400中對應設置有處理計算機終端501 (PC)及移動終端502請求的服務程序403。
[0041]所述計算機終端501 (PO上采用AJAX、FLASH技術實現富客戶端，如對應不同監測區域查詢其中特定節點110實時采集的環境監測數據，或是對歷史監測數據進行統計管理等。在所述移動終端502上應用J2ME，從而可在大部分移動終端502設備上操作，獲取與計算機終端501類似的信息。
[0042]綜上所述，本發明所述物聯網網絡視頻監控系統中，每個節點110的視頻數據采集模塊分別監測不同的環境數據；由節點110的底層軟件進行通訊、路由和能源分配的管理，控制通用設計的無線通信模塊30，將本節點110采集的環境數據發送至中繼的節點110或網關200，構成所述無線自組網100的結構。
[0043]每個無線自組網100通過網關200定期發送數據至信息采集終端300，由信息采集終端300匯總并上傳本區域的監測數據至服務器400存儲。用戶可通過遠程聯網的計算機終端501或移動終端502等訪問服務器400，查詢所有監測區域的實時及歷史環境數據，方便進行統計分析等后續數據處理工作。
[0044]因此，本發明將無線自組網技術與互聯網技術相結合，實現了對環境分區域的采集、匯總、存儲、篩選和分析直至終端顯示和處理的完整監控，以此可獲得精確的區域環境參數，為環境保護和環境治理提供科學的依據。
[0045]所述視頻數據采集模塊，具有如下結構特征:
[0046]圖2所示，為本發明的一種【具體實施方式】。具有設置于鏡頭座10內部非球面鏡頭組，攝像頭20，攝像頭連接于電路板40上，便于將所拍攝的圖像信息及時準確地傳送到電路板40上的控制電路中。
[0047]該非球面鏡頭組，其前后由兩個高精度非球面透鏡11、13組成:前透鏡11和后透鏡13(圖2所示)，兩個非球面前透鏡11和后透鏡13的凹面部分都向內設置，中間配備有與前透鏡11和后透鏡13相適應的凹面透鏡12，凹面透鏡12的前凹面與前透鏡11的投射弧度對應，且凹面透鏡12的后凹面與后透鏡13的投射弧度對應，這種非球面透鏡的設置使得透鏡之間的聚焦間距可以變得很小，由此可大大縮短鏡頭組的長度，使整個攝像頭的體積可以非常小。
[0048]所述前透鏡11的焦距為Π，凹面透鏡12的焦距為f2，后透鏡的焦距為f3，則Π/f2的比值為-0.2到-1.5，fl/f3的比值為0.45到1.33，透鏡11和透鏡12之間的距離dl為 2_8mm。[0049]優選在透鏡13的表面上設置有二元光學結構，用于進一步消除成像像差。
[0050]本發明采用的成像透鏡光學系統為三透鏡光學系統，與二透鏡光學系統相比其消像差能力顯著提高，實踐表面具有本發明上述結構參數的攝像頭易于實現小型化，同時成像質量較高。
[0051]圖3所示，非球面鏡頭組中，其前透鏡11的表面弧度大于后透鏡13的表面弧度，以便于拍攝具有比較寬視角的圖像，同時將該圖像非常準確地反映到鏡頭組背后的攝像頭上。
[0052]上述的非球面鏡頭組，其前面的非球面透鏡上設置有集成紅外低通濾光膜14，以具有適當的濾光效果，保證所拍攝的動態圖像質量。
[0053]所述的能拍攝彩色清晰圖像的微型攝像頭，其基座由金屬片和柔性材料構成，金屬片構成支撐架，柔性材料填充支撐架，并形成對金屬片和鏡頭組的保護。
[0054]圖2所示的攝像頭20為CMOS光電攝像頭，能夠成24位真彩動態圖像。所拍攝的物品或景物通過透鏡孔30、前透鏡11、凹面透鏡12、后透鏡13反映到攝像頭20上，被拍攝下來。
[0055]攝像頭攝像頭還包括一封裝外殼，信號處理模塊、傳感器元件埋設在封裝外殼內。電容設有至少兩個片狀極板，兩個片狀極板分別埋設在封裝外殼內。因為片狀極板埋設在封裝外殼內，封裝外殼面積相對較大，因此允許兩個片狀極板具有較大的面積，進而允許電容具有較大的電容量。物聯網攝像頭物聯網攝像頭設有一固定裝置，固定裝置可以是黏膠、磁鐵、鎖扣等，具體形式可根據實際工作環境進行選取。
[0056]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。
【權利要求】
1.一種物聯網網絡視頻監控系統，包括:若干個無線自組網、每個自組網包括若干節點、每個節點設置有視頻數據采集模塊、以及與所述數據采集模塊相連接的無線通信模塊，所述系統還包括對自組網采集的數據進行處理的網絡監控模塊； 其特征在于:所述視頻數據采集模塊具有屈折力的透鏡僅為三個:從物方到像方依次為:焦距為fl第一凸透鏡，焦距為f2的第二雙凹透鏡，焦距為f3的第三凹凸透鏡，用于承接圖像的圖像傳感器，fl/f2的比值為-0.2到-1.5，fl/f3的比值為0.45到1.33，第一凸透鏡和第二雙凹透鏡之間的距離dl為2-8mm。
2.如權利要求1所述的視頻監控系統，所述第三凹凸透鏡的表面上設置有二元光學結構，用于進一步消除成像像差。
3.如權利要求1所述的視頻監控系統，所述網絡監控模塊包含依次連接的若干網關(200),信息采集終端(300)、服務器(400)與遠程終端(500)。
【文檔編號】H04N5/225GK103813130SQ201210452640
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月13日 優先權日:2012年11月13日
【發明者】耿振民 申請人:無錫華御信息技術有限公司