一、概述

　　近年来，随着计算机、自动控制和通信技术的发展，人们的工作方式已经发生了深刻改变，极大地提高了企业的生产效率，为社会创造了巨大的财富。但是对于大幅度提高个人和家庭生活水平的作用却十分有限，传统的家居方式并没有因为信息时代的来临而发生很大变化。进入二十一世纪，社会信息化的进程在逐步深入，人们对家居环境的舒适性、便利性和安全性方面都有了更高的要求。如何有效地在家居环境中组建一个智能的家庭信息网络，并通过它对家电设备进行集中或异地的智能化控制与管理，而且能够与外界进行信息交流，并为人们提供实时家居环境的各类信息，开发集网络化、智能化、数字化于一体的新型住宅成为研究热点。这些研究开创了一个新的领域：智能家居系统。

　　美国麻省理工学院最初将智能家居定义为具有适应性、预测性的职能服务系统。实现的目标是“将家庭中各种与信息相关的通讯设备、家用电器和保安装置通过家庭总线技术连接到一个家庭智能化的系统上，进行集中的或异地的监视、控制家庭中各项工作，并保持着家庭设施与住宅环境的和谐与协调”。

　　目前的“智能家居"(smart home)，又称智能住宅。它利用先进的计算机技术、嵌入式系统技术、网络通讯技术和传感器技术等，将家中的各种设备(照明系统、环境控制系统、安防系统、智能家电等)有机的连接到一起，实现信息设备、通信设备、娱乐设备、家用电器、自动化设备、照明设备、监控设备以及水、电、气表等设备和家庭求助报警设备的互联和管理，以及数据和多媒体信息共享的系统。将各种与家庭生活工作相关的子系统有机结合在～起组成一个舒适的环境，从而在最大程度上给用户提供高效、便利、舒适与安全的居住环境和工作环境。

　　二、智能家居在视频监控系统的应用

　　2.1系统需求分析

　　视频监控系统是家居安防系统中非常重要的组成部分，而与普通安防系统相比，在家居系统这个特殊的环境中，视频监控系统有着它特殊的限制：

　　1)视频采集端数字化

　　目前视频采集设备主要分为模拟视频采集和数字视频采集两类。前者技术发展非常成熟、性能稳定，并在实际工程应用中得到广泛应用，特别是在大、中型视频监控工程中应用广泛;后者是以计算机图像技术为基础，对计算机进行视频处理提供了良好的平台，并解决了模拟视频的弊端的技术。

　　一传统的模拟采集系统只适用于小范围的传输，模拟视频信号的传输工具主要是同轴电缆，而同轴电缆传输模拟视频信号的距离不大于1Km，双绞线的距离更短。而数字视频监控可以利用网络实现远距离高质量信号传输，不但克服了模拟视频系统只能在本地进行监控的局限性，传输信号理论上还可以做到无衰减，可大幅度提高图像品质和稳定性。

　　■传统的模拟采集系统获得的视频信号一般是提供给管理人员查看和留档的，无法进行自动化的处理。而数字视频则是以视频帧为基础，可以利用计算机图像处理技术，对其进行处理，以获得有价值的信息。

　　●模拟采集系统的扩展能力差。对于已经建好的系统，如要增加新的监控点，往往是牵一发而动全身，涉及到重新设计、部署设备等。新的设备也很难添加到原有的系统之中。

　　一模拟采集系统无法形成有效的报警机制。在模拟监控系统中，由于很难利用计算机自动处理技术，大多采用人眼监控机制，难免出现疏漏。

　　在智能家居环境中，视频采集数字化使用编码压缩和开放式协议，使监控系统与安防系统中其他子系统间实现无缝连接，并在统一的操作平台上实现管理与控制，使系统得到了集成，使用户能够进行远程监控的同时，通过图像处理技术获得更多有用的信息。

　　2)数据传输无线化

　　在智能家居环境中，摄像头的位置经常要根据需要进行移动，为了保证采集端的灵活性，摄像头不能直接与PC机相连，而是利用嵌入式技术将摄像头、处理器和操作系统紧密捆绑。嵌入式硬件系统是功能专一、专门设计的独立设备，不受通用计算机系统中其他软硬件的影响，性能上更稳定，且便于安装、维护，最后通过网络与服务器进行通信。

　　在传输介质的选择方面要遵循通信成本低、使用便利等要求。如果采用有线通信，不仅布线麻烦，成本较高，还可能影响家居环境的美观，而且功能升级不便;而采用无线传输则具有移动灵活、升级方便等优点。目前市场上流行的无线方式包括红外线、蓝牙、802.1lb等。如果采用红外方案，对方向性要求较高，无障碍物阻挡，并且距离近，一般通信距离为10米以内，速率低下;蓝牙技术尽管传输速率大，频率高，但是价格过高，若在家庭中均采用蓝牙设备，会很大程度的增加开发成本;而采用802.1 lbll2】在具有很多优点：首先，价格低廉，通过无线布网省略了布线的麻烦，节省了人力物力，降低了开发成本，并且不会破环家居布局;另外，无线通信方式受地理环境因素制约较小，适应性好;同时，家庭无线局域网具有扩展性好的优点，在WLAN增加一个节点，无需像有线网络

　　那样重新布线，只需将新增设备和无线设备建立连接即可;最后，无线传输数据非常灵活，几乎可以随时随地的传输数据。

　　采用无线介质传输尽管有众多的优势，但也存在着无线数据信号抗干扰性差、容易发生数据丢失、错误、传输距离短等情况。所以无线的传输方式只适合信息的室内传输，如果需要远程访问，则应该通过有线网络访问服务器端(即PC机)来进行家居视频监控，这种采用无线与有线相结合的系统解决方案比较好的弥补了单独使用有线或无线网络进行传输的不足。

　　3)整体设备低成本

　　对于普通家庭来说，视频监控和处理工作只能用普通的PC机和一般通用的数字摄像头来完成，而家用电脑存储设备的容量极其有限，并且作为安防系统往往所需要了解的并不是具体的图像，而是图像所包含的内容信息。为了在控制成本的同时并包存下最有效的信息，在服务器端引入入侵检测和运动目标跟踪模块，运用图像处理技术在海量的视频帧中获得有价值的信息。

　　2.2系统整体架构设计

　　一般的数字视频监控系统架构采用客户机/服务器模式，.服务器端包括摄像头、视频采集卡、视频服务器(负责编码与解码)、转发服务器等，视频服务器将采集处理得到的视频流保存在转发服务器。客户端通过网络访问转发服务器，获得实时现场监视图像。而一般的转发服务器都是与监控设备捆绑在一起，称为视频前端，其存储容量和处理能力都受到了很大的限制。如图2.1所示：

　　本文根据现有流媒体技术、无线网络技术和代理服务器技术的发展情况，提出了一种新的数字视频监控系统架构，使监控系统具有更高的移动性和通用性，进一步完善了视频监控系统的功能。这种监控系统增加了监控中心(家用电脑)作为中转服务器，视频前端将采集处理得到的音视频流采用标准码流传到监控中心。监控中心在对现场实时监控的同时，通过图像处理技术进行入侵检测，对可疑入侵进行报警，并保留影像证据以最有效的利用存储空间。客户端可以通过Intemet网络在任何地方观看实时现场图像。视频前端通过无线移动网络(80211b)与监控中心连接，客户端通过Internet访问监控中心。该架构拓展了前端和客户端的移动性，只要有网络，就可以在任何地方对现场进行监控。整个监控系统构建在无线局域网(WLAN)与Intemet网络之上，主要组成部分包括摄像头、视频服务器、无线网卡和监控中心(家用电脑)。系统蜘l图2-2所示：

　　圈2-2数字视频监控系统架构

　　各部分功能说明如下：

　　·摄像头：采集监控现场数据，通过USB口传输给嵌入式处理器处理。

　　·视频服务器(安装无线网卡)：对采集到的数据进行解码或编码处理，并通过无线网络将处理好的数据输出到监控中心。

　　·监控中心：利用图像检测技术对传输来的数据进行分析、识别，当发现入侵时智能提醒小区保安和崩户。