基于FPGA的宽窄一体化无线网络监控系统设计开题报告

1、1.目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1设计的背景、目的和意义

随着信息技术的发展，人们生活质量的普遍提高以及各个领域的需要，监控系统在我们的生活中变得越来越常见。监控系统是系统中应用最多的系统之一，现在市面上较为适合的工地监控系统是手持式视频通信设备，视频监控现在是主流。 从最早模拟监控到前些年火热数字监控再到现在方兴未艾网络视频监控，发生了翻天覆地变化。从技术角度出发，视频监控系统发展划分为第一代模拟视频监控系统(CCTV)，到第二代基于"PC 多媒体卡"数字视频监控系统(DVR)，到第三代完全基于IP网络视频监控系统(IPVS)。

由于信息技术革命不断前进，有线的监控系统在很多方面都受到了较大的限制，对资源的浪费相对较大，很难满足当今人们对高品质、高性能产品的需求，因而近几年来无线监控系统发展十分的迅猛，它不仅成本相对较低，对资源也得到了合理的利用。一般而言，现有的无线远程监控系统，大都符合"控制中心-监测站"的构建模式。控制中心是整个系统运作的核心，负责收集各监测站上传的监测信息，发送各种操作命令以控制监测站的行业。监测站被布放于远离控制中心的各监测点处，负责完成信息的采集和响应控制中心发出的控制命令。控制中心可用普通微机、工作站或工控机实现，软件开发可靠基于现有的Windows或Unix操作系统。监测站的设计实现可根据不同的应用目的和应用环境，采用特定的技术形式，比如单片机、DSP或者Intel X86系列的微处理器等。无线远程监控系统的组网方式也很灵活，可利用现有的无线通信网，如GSM/GPRS网络，CDMA移动网络等，也可单独搭建专门的无线局域网。虽然说无线监控系统具备了很多的优点，但是只要是产品，一旦它被运用在生活和其它领域中，加上人们普遍的追求精益求精的欲望，它所隐藏的缺点就会渐渐暴露出来。宽带无线网络的摄像监控系统也不列外，它不仅具有较大的功耗，也存在长时间无特殊意义图像等缺点。为了解决现有的宽带无线网络摄像监控系统存在的问题，此次设计一个基于FPGA宽窄一体化无线网络监控系统来弥补之前无线网络监控系统的缺陷。宽窄一体无线网络监控系统是宽带无线网络与窄带无线网络结合而成的复合网络，它具有端口扩展性强，低功耗等优点。

1.2国内外研究现状分析

目前，在国内外市场上，主要推出的是数字控制的模拟视频监控和数字视监控两类产品。数字控制的模拟视频监控已经非常成熟、性能稳定，并且在实际 程应用中得到广泛的支持，特别在大、中型视频监控中占很大比重;而数字视频监控系统是新兴起的以计算机技术和图像视频压缩为核心的视频监控。该系统解决了模拟视频监控系统的部分弊端，但仍需进-步完善和发展。

随着近年来“平安城市”、"平安校园” 等安防项目在全国范围的开展和深入,机场、地铁以及景区等用户对于视频监控覆盖范围、监控点数以及网络传输I/O等要求的不断提升,网络监控正成为中国视频监控市场炙手可热的拉动因素。网络监控设备厂商的视频监控整体解决案,正受到越来越多用户的了解和认可,整个系统趋向平台化、智能化。很多互联网企业已开始涉足此类视频监控系统的开发。在国内大型的视频监控项目中,更是出现了视频监控系统中除后端显示设备之外,全部设备IP化的发展趋势。

随着当今5G网络和WLAN等互联网和信息技术的快速发展，社会群众也越发重视安全防范体系。在此种背景下，网络视频监控系统也在快速地进行优化、升级和完善。而网络视频监控系统在今后的发展也会得到更有效、更全面的推动，全国各地区也将部署更大规模的网络视频监控系统，其覆盖范围将会由行业用户拓展到个人用户，突破环境的限制，网络视频监控也将会在个人用户上得到普及，数字家庭网络在未来会给人们的生活带来巨大变化，让人们的生活更丰富、更便捷。

1、2.研究(设计)的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1 基本内容

现有的宽带无线网络的摄像监控系统具有功耗大，长时间无特殊意义图像等缺点。针对上述问题，设计宽带无线网络与窄带线网络结合的复合网络，建立智慧低功耗的无线网络监控系统。基于FPGA宽窄一体化无线网络监控系统具有端口扩展性强，低功耗等优点。

技术方案：

（1）窄带红外线监控唤醒摄像头

相比于现有的宽带无线网络摄像监控系统，宽窄一体无线网络监控系统具有端口扩展性强，功耗低等优点。当视频监控中10分钟内无画面变化时，视频监控进入休眠状态，在摄像头感应到470MHZ频段的红外线时，视频监控被唤醒，从而进行图像采集。这样就很大程度上降低了监控系统的功耗。

（2）摄像头进行视频采集、压缩并上传

当摄像头采集完图像后，由于视频所占空间相对较大，需要对采集的视频进行压缩处理，然后上传到网络上进行存储，管理者可以自行登录上网对视频进行查看和保存。需要注意的是，采用的摄像头是无线的，可以进行二次开发的，本次设计使用的是能够连接WIFI的视频监控摄像头。

2.2拟采用的技术方案及措施

本设计以FPGA为控制核心，设计一种宽窄一体化无线网络监控系统，通过窄带红外监控模块输出的数据，来启动视频模块进行工作，在该过程中，若红外没有被触发，则输出数据为低电平0，否则为高电平1触发摄像头开始工作，而摄像头处于工作状态时，高电平不产生任何的行为。通过摄像头采集的数据进行压缩，然后上传到网络上供管理者查看储存。最终达到低功耗的无线网络视频监控功能。流程框图如图1所示。

整体结构框图 图1