无线传感网在嵌入式数字视频检测监控系统中的应用研究.pdf

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1、无线传感网在嵌入式数字视频检测监控系统中的应用研究牛星震(天津丁业大学信息与通信-L程学院，天津300160)[摘要]以无线传感器网络技术和数字视频检测监控技术为核心，初步研究了一种新型的、实时性强的、基于嵌入式的森林旅游资源火情检测监控系统。系统将传感节点遍撒指定区域，再将传感节点采集的视频信号数据传送至监控中心，为快速发现森林火情提供智能保障。[关键词]数字图像；无线传感网；无线传感节点1．前言无线传感器网络的研究最初是由美国军方提出的。美国国防预先研究计划局(DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，DARPA)于2001年在“网

2、络嵌入式软件技术”(NetworkEmbeddedSoftwareTechnology，NEST)项目的支持下，资助加州伯克力大学开发了名为“SmartDust”(智能灰尘)或“Mote”的无线传感器开发系统，从那时期起到现在，DARPA每年都投入几千力．美元进行无线传感器网络技术的预研。2002年8月初，美国国家科学基金委(NSF)、DARPA、航空航天局(NASA)等12个重要研究机构在加州伯克利大学联合召开了“未来传感系统”国家研讨会，旨在探讨未来传感器系统及其在工程应用中的前沿发展方向。会议讨论认为，无线传感器网络的实现及其传感数据的传输、分析及决策技术的研究同

3、基于微机械、纳米技术的新型传感技术一样，代表着未来传感器研究的前沿方向，并且对于战场信息感知、国土安全与反恐战争、结构健康监测等工程应用领域具有极其霞要的研究意义。国内在无线传感器网络领域的研究也已经在很多研究所和高校展开。2．检测监控系统实现方案本文采用嵌入式ARMLinux操作系统，它最显著的特点就是体积小、使用GCS以及源代码开放。系统采用无线传感网络技术进行数据传输，利用网络节点组成一个现场的无线传感节点局域网，通过无线网络摄像机和无线AP将实时数据传送至监控终端。所有的终端用户都可以进行协同监控和管理。一个基于ARM的无线网络检测监控系统结构如图l所示(图中只

4、给出一个监控终端，实际中会有多个监控终端同时工作)。整个检测监控系统的设置具有如下特点：(1)硬件结构简单：(2)数据通过由无线传感器组成的无线局域网传输，传送速度快，l司时传送数据量相对也较大；(3)系统所占面积小，性价比高；(4)可靠性强，并有一定的可扩展能力；(5)远程的监控终端只需通过IE浏览器就能够直接对设备进行检测，降低远程客户端的软件和硬件要求；(6)视频信息的传输比较流畅，信号失真度小。图1基于ARM的检测监控系统2．1系统结构框图2．1．1系统结构简介数字视频榆测监控系统主要有嵌入式处理模块、模拟视频解码模块、电源模块、接口模块，以及GPRS无线数据传

5、输模块和监控中心组成。其中，嵌入式处理模块主要由控制芯片、FLASH、SDRAM等组成；模拟视频解码模块主要由A／D转换芯片、音视频编码芯片和SDRAM组成；无线数据传输模块主要由无线数据收发芯片和UIM组成。2．1．2系统结构框图图2所示为数字视频检测监控系统结构框图。作者简介：牛星震，男，天津人，本科．研究方向：电子信息科学与技术。一58一圈2数字视频系统结构框图3．无线传感器网络的设计3．1无线传感器网络概述随着微机电系统(Micro-Electro．MechanismSystem，MEMS)、片上系统(SOC，SystemonChip)、无线通信和低功耗嵌入式技

6、术的快速发展，无线传感器网络(WirelessSensorNetworks，WSN)走进了我们的视野，无线传感器网络的突出特点就是低功耗、低成本、易于部署、分布式和白组织。节点能够自组成网，多跳中继路由通信，抗损毁性强。采集到的数据通过无线传感器网络发送，数据精度高，实时性强，占用存储空间少。无线传感器网络由以太网(Inter)部分、网关(Gate)部分、路由节点部分和传感器节点部分组成。其中以太网(Inter)部分主要负责网关数据的接收和发送；网关部分主要负责路由节点和传感器节点的数据的接收和发送，这些数据是由上一层的指令发出的，数据传送到以太网(Inter)；路由节

7、点的主要功能是作为一种中介，或者也可以说是沟通的桥梁，用来实现网关节点和传感器节点之间的通信，当然传感器节点的数据信息也可以直接传送至网关：传感器节点完成数据的采集，针对本森林烟气、火光检测监控系统来说，它主要负责对烟气、火光信息数据的采集。图3所示显示了整个网络拓扑组成。圈3无线传感器网络拓扑无线传感器网络是一种伞新的信息获取平台，能够实时监测和采集森林旅游资源中网络分布区域内的各种检测对象(烟气、火光)的信息，并将这些收集到得烟气、火光信息发送到网关节点，以实现复杂的指定范围内目标检测与跟踪，具有快速展开、抗毁性强等特点，应用前景广阔