本發(fā)明涉及一種視頻監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控方法，尤其是一種適用于一種煤礦井下使用的基于wifi的井下智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控方法，屬于視頻監(jiān)控領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

攝像頭又稱為電腦相機(jī)、電腦眼、電子眼等，是一種視頻輸入設(shè)備，被廣泛的運(yùn)用于視頻會(huì)議，遠(yuǎn)程醫(yī)療及實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面。一般的攝像頭都是固定設(shè)置在區(qū)域內(nèi)，無法移動(dòng)。大多數(shù)情況下監(jiān)控大范圍場(chǎng)景以及動(dòng)態(tài)場(chǎng)景需要使用多個(gè)攝像頭，這就使得攝像頭的數(shù)量增加，導(dǎo)致成本較高；而且一般攝像頭的布置會(huì)產(chǎn)生盲區(qū)的問題。

我國大多數(shù)煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，煤礦井下封閉區(qū)域，特別是磚瓦、木板、水泥等封閉或有其他提示、警示的封閉區(qū)域(此區(qū)域一般為報(bào)廢或者潛在空氣不安全區(qū)域)，一般是不不允許人員進(jìn)來。因?yàn)槭芫赂叨认拗?，井下單攝像頭監(jiān)控范圍有限，井下無人值守區(qū)范圍很大，要想實(shí)現(xiàn)全范圍的監(jiān)控，需要布置多個(gè)攝像頭。智能移動(dòng)攝像頭是保證該區(qū)域安全的重要措施，一方面可解決布置多個(gè)攝像頭的問題；另一方面又解決一般的攝像頭布置會(huì)產(chǎn)生監(jiān)控盲區(qū)的問題。

中國專利申請(qǐng)?zhí)枮閏n201510739137.3的移動(dòng)攝像頭，包括底座以及其下方的移動(dòng)裝置和上方的轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤連接有驅(qū)動(dòng)裝置和換向模塊，換向模塊上連接攝像頭，驅(qū)動(dòng)裝置和換向模塊共同連接有控制器。它提供一種能自由移動(dòng)，多角度翻轉(zhuǎn)，方便采集現(xiàn)場(chǎng)信息的移動(dòng)攝像頭。但其攝像頭存在轉(zhuǎn)動(dòng)角度較小，難以調(diào)節(jié)的缺陷，容易導(dǎo)致攝像頭不能看到全方位的視野。專利申請(qǐng)?zhí)枮閏n201610665521.8的萬向旋轉(zhuǎn)攝像頭，包括外殼、安裝在外殼上的攝像頭固定組件以及攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)組件，攝像頭固定組件包括攝像頭蓋以及安裝在攝像頭蓋中的攝像頭本體，攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)組件套設(shè)在攝像頭蓋上并與外殼連接，攝像頭蓋與攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)組件為過盈的球面配合。其特點(diǎn)在于占用空間小、成本低、易于旋轉(zhuǎn)。專利申請(qǐng)?zhí)枮閏n201310380230.0的智能監(jiān)控?cái)z像頭，其特征在于，包括攝像模塊、存儲(chǔ)模塊、控制模塊和感應(yīng)模塊?？刂颇K上連接有wifi接口或者網(wǎng)絡(luò)接口，感應(yīng)模塊包括音頻傳感器、生物傳感器和光線傳感器?；谏鲜鲋匾哪K，該攝像頭能夠自動(dòng)檢測(cè)周邊環(huán)境并進(jìn)行監(jiān)控拍攝，拍攝效果好，安全可靠。

而針對(duì)礦井下攝像頭的智能移動(dòng)研究尚存在如下問題：第一，當(dāng)前的移動(dòng)攝像頭是一種主動(dòng)的移動(dòng)方式，一直處于移動(dòng)狀態(tài)，難以實(shí)現(xiàn)智能地跟隨移動(dòng)目標(biāo)移動(dòng)。第二，現(xiàn)有的智能監(jiān)控?cái)z像頭能夠自動(dòng)檢測(cè)周邊環(huán)境并進(jìn)行監(jiān)控拍攝，但受井下高度限制，井下單攝像頭監(jiān)控范圍有限，這勢(shì)必導(dǎo)致需要布置多個(gè)攝像頭進(jìn)行監(jiān)控解決監(jiān)控盲區(qū)的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、監(jiān)測(cè)效果好、無需多個(gè)攝像頭、避免了監(jiān)控盲區(qū)的基于wifi的井下智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控方法。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的基于wifi的井下智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，包括井上監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)通信模塊和井下目標(biāo)監(jiān)測(cè)模塊，井上監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)通信模塊和井下目標(biāo)監(jiān)測(cè)模塊之間通過網(wǎng)絡(luò)相互連接；

所述井上監(jiān)控模塊包括相互連接的監(jiān)控服務(wù)器和pc機(jī)；

所述數(shù)據(jù)通信模塊包括無線路由器和裝有英特爾5300agn無線網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)；

所述井下目標(biāo)監(jiān)測(cè)模塊包括移動(dòng)裝置和設(shè)置在移動(dòng)裝置上的攝像頭；

所述移動(dòng)裝置包括設(shè)置在巷道頂板上的移動(dòng)軌道，所述移動(dòng)軌道的長度與巷道長度一致，攝像頭通過移動(dòng)滑輪與移動(dòng)軌道活動(dòng)連接，所述攝像頭是具備紅外和圖像識(shí)別功能的可旋轉(zhuǎn)攝像頭；其中數(shù)據(jù)通信模塊的無線路由器設(shè)置在井下目標(biāo)監(jiān)測(cè)模塊區(qū)域，數(shù)據(jù)通信模塊的計(jì)算機(jī)通過無線網(wǎng)絡(luò)與攝像頭相連接，并可以控制攝像頭轉(zhuǎn)動(dòng)并在移動(dòng)軌道上移動(dòng)，攝像頭通過無線網(wǎng)絡(luò)最終于與井上監(jiān)控模塊相連接。

所述裝有英特爾5300agn無線網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)作為接收信道狀態(tài)信息的工具。

使用上述基于wifi的井下智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控方法，包括如下步驟：

步驟1.布置在井下的無線路由器對(duì)周圍區(qū)域廣播wifi信號(hào)，同時(shí)設(shè)置在wifi信號(hào)廣播區(qū)域內(nèi)的計(jì)算機(jī)利用無線網(wǎng)卡接收wifi信號(hào)，并分析接收到的wifi信號(hào)中的csi數(shù)據(jù)，利用csi數(shù)據(jù)的wifi檢測(cè)算法得到檢測(cè)信號(hào)，從而判斷wifi信號(hào)廣播區(qū)域內(nèi)是否存在移動(dòng)物體；

步驟2.當(dāng)計(jì)算機(jī)判斷wifi信號(hào)廣播區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)移動(dòng)物體時(shí)，數(shù)據(jù)通信模塊把檢測(cè)信號(hào)傳遞給監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)檢測(cè)信號(hào)與預(yù)設(shè)控制信息匹配從而控制攝像頭開啟，攝像頭開啟后采集視頻數(shù)據(jù)，并將視頻數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到井上監(jiān)控模塊中進(jìn)行分析；

步驟3.監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)攝像頭采集到的視頻數(shù)據(jù)分析出移動(dòng)物體的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度，監(jiān)控服務(wù)器控制攝像頭在移動(dòng)裝置的輔助下保持與移動(dòng)物體同步的速度和方向進(jìn)行移動(dòng)，并采集移動(dòng)物體的視頻信息，在視頻采集的同時(shí)將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到井上監(jiān)控模塊中存儲(chǔ)起來；當(dāng)計(jì)算機(jī)判斷wifi信號(hào)廣播區(qū)域內(nèi)沒有移動(dòng)物體時(shí)，則移動(dòng)裝置控制移動(dòng)滑輪將攝像頭復(fù)位，并進(jìn)入休眠狀態(tài)。

判斷wifi信號(hào)廣播區(qū)域內(nèi)是否存在移動(dòng)物體的方法：對(duì)計(jì)算機(jī)接收的wifi信號(hào)的通道信息狀態(tài)進(jìn)行分析，利用加權(quán)平均法對(duì)通道狀態(tài)信息進(jìn)行預(yù)處理；以時(shí)間窗口k構(gòu)建通道狀態(tài)信息協(xié)方差矩陣；計(jì)算協(xié)方差矩陣特征值；利用支持向量機(jī)對(duì)得到的特征值進(jìn)行分類，獲得無靜止?fàn)顟B(tài)和移動(dòng)狀態(tài)兩種分類。

監(jiān)控服務(wù)器端向移動(dòng)裝置和攝像頭發(fā)送移動(dòng)和開啟的控制方法：

步驟1.根據(jù)數(shù)據(jù)通信模塊傳遞的檢測(cè)信號(hào)，監(jiān)控服務(wù)器把監(jiān)測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)；

步驟2.監(jiān)控服務(wù)器控制攝像頭開啟并進(jìn)行圖像識(shí)別，包含移動(dòng)目標(biāo)偵測(cè)算法，從而獲取移動(dòng)目標(biāo)的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度；

步驟3.攝像頭把獲取的移動(dòng)目標(biāo)信息傳輸給監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)該信息通過移動(dòng)裝置控制移動(dòng)滑輪的移動(dòng)方向和速度；

步驟4.連接移動(dòng)裝置上的移動(dòng)滑輪拉動(dòng)攝像頭保持與移動(dòng)物體同步的速度和方向移動(dòng)；

步驟5.攝像頭在移動(dòng)過程中對(duì)移動(dòng)物體進(jìn)行視頻采集，并將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到井上監(jiān)控模塊中存儲(chǔ)起來。

有益效果：由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.本申請(qǐng)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，充分利用了現(xiàn)有的無線局域網(wǎng)設(shè)備，降低了設(shè)備的成本，安裝部署的費(fèi)用，易于普及；

2.本申請(qǐng)無需人體攜帶任何有源設(shè)備、電子標(biāo)簽等，進(jìn)一步降低了監(jiān)測(cè)的成本，在礦井下封閉區(qū)域是否有人員誤闖的監(jiān)測(cè)具有一定的應(yīng)用價(jià)值；

3.利用信道狀態(tài)信息作為監(jiān)測(cè)移動(dòng)目標(biāo)的物理量，具有穩(wěn)定、可靠、精度高的優(yōu)點(diǎn)；

4.在特定移動(dòng)裝置上安置旋轉(zhuǎn)攝像頭，在有效減少解決當(dāng)前井下高度限制和井下單攝像頭監(jiān)控范圍有限從而產(chǎn)生監(jiān)控盲區(qū)的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的基于wifi的井下智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的基于wifi的井下智能視頻監(jiān)控方法示意圖。

圖中：1-移動(dòng)裝置，2-移動(dòng)滑輪，3-攝像頭，4-無線路由器，5-計(jì)算機(jī)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的描述：

如圖1所示，本發(fā)明的基于wifi的井下智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)，包括井上監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)通信模塊和井下目標(biāo)監(jiān)測(cè)模塊，井上監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)通信模塊和井下目標(biāo)監(jiān)測(cè)模塊之間通過網(wǎng)絡(luò)相互連接；

所述井上監(jiān)控模塊包括相互連接的監(jiān)控服務(wù)器和pc機(jī)；所述數(shù)據(jù)通信模塊包括無線路由器4和裝有英特爾5300agn無線網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)5，所述裝有英特爾5300agn無線網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)作為接收信道狀態(tài)信息的工具；所述井下目標(biāo)監(jiān)測(cè)模塊包括移動(dòng)裝置1和設(shè)置在移動(dòng)裝置1上的攝像頭3；所述移動(dòng)裝置1包括設(shè)置在巷道頂板上的移動(dòng)軌道2，所述移動(dòng)軌道2的長度與巷道長度一致，攝像頭3通過移動(dòng)滑輪2與移動(dòng)軌道活動(dòng)連接，所述攝像頭3是具備紅外和圖像識(shí)別功能的可旋轉(zhuǎn)攝像頭；其中數(shù)據(jù)通信模塊的無線路由器4設(shè)置在井下目標(biāo)監(jiān)測(cè)模塊區(qū)域，數(shù)據(jù)通信模塊的計(jì)算機(jī)5通過無線網(wǎng)絡(luò)與攝像頭3相連接，并可以控制攝像頭3轉(zhuǎn)動(dòng)并在移動(dòng)軌道上移動(dòng)，攝像頭3通過無線網(wǎng)絡(luò)最終于與井上監(jiān)控模塊相連接。

井上監(jiān)控模塊作用：用于在煤礦井上工作點(diǎn)對(duì)井下環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，接收通過數(shù)據(jù)通信模塊傳來的檢測(cè)信號(hào)，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理并將處理后的數(shù)據(jù)結(jié)果提供給井下目標(biāo)監(jiān)測(cè)模塊，對(duì)移動(dòng)裝置1以及攝像頭3做出正確的操作指示。此外，井上監(jiān)控模塊應(yīng)具有數(shù)據(jù)管理功能，保存管理歷史數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)通信模塊作用：用于井上監(jiān)控模塊與井下目標(biāo)監(jiān)測(cè)模塊之間數(shù)據(jù)的處理、傳輸。布置在井下的無線路由器4對(duì)周圍區(qū)域廣播wifi信號(hào)，同時(shí)設(shè)置在wifi信號(hào)廣播區(qū)域內(nèi)的計(jì)算機(jī)5利用無線網(wǎng)卡接收wifi信號(hào)，并分析接收到的wifi信號(hào)中的csi數(shù)據(jù)，csi的wifi檢測(cè)算法檢測(cè)信號(hào)，從而判斷wifi廣播區(qū)域內(nèi)是否有移動(dòng)物體。所述數(shù)據(jù)通信模塊通過局域網(wǎng)，將獲取檢測(cè)信號(hào)送入井上監(jiān)控模塊的監(jiān)控服務(wù)器；

井下目標(biāo)監(jiān)測(cè)模塊作用：采用攝像頭智能移動(dòng)算法，對(duì)井上監(jiān)控模塊所傳輸?shù)目刂菩畔⒆鞒鱿鄳?yīng)的操作。當(dāng)計(jì)算機(jī)5判斷wifi信號(hào)廣播區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)移動(dòng)物體時(shí)，監(jiān)控服務(wù)器將獲取到的監(jiān)測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)控制攝像頭3開啟，攝像頭3開始采集視頻數(shù)據(jù)。攝像頭3開啟圖像識(shí)別功能后利用移動(dòng)目標(biāo)偵測(cè)算法，能夠獲取移動(dòng)物體的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度，并將移動(dòng)信息傳送給監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控服務(wù)器控制移動(dòng)裝置1帶動(dòng)移動(dòng)滑輪2上的攝像頭3跟隨移動(dòng)目標(biāo)移動(dòng)，攝像頭采集移動(dòng)目標(biāo)信息，并將信息傳輸給井上監(jiān)控模塊。

如圖2所示，一種使用基于wifi的井下智能視頻監(jiān)控方法，步驟如下：

步驟1.布置在井下的無線路由器4對(duì)周圍區(qū)域廣播wifi信號(hào)，同時(shí)設(shè)置在wifi信號(hào)廣播區(qū)域內(nèi)的計(jì)算機(jī)5利用無線網(wǎng)卡接收wifi信號(hào)，并分析接收到的wifi信號(hào)中的csi數(shù)據(jù)，利用csi數(shù)據(jù)的wifi檢測(cè)算法得到檢測(cè)信號(hào)，從而判斷wifi信號(hào)廣播區(qū)域內(nèi)是否存在移動(dòng)物體；判斷wifi信號(hào)廣播區(qū)域內(nèi)是否存在移動(dòng)物體的方法為：對(duì)計(jì)算機(jī)5接收的wifi信號(hào)的通道信息狀態(tài)進(jìn)行分析，利用加權(quán)平均法對(duì)通道狀態(tài)信息進(jìn)行預(yù)處理；以時(shí)間窗口k構(gòu)建通道狀態(tài)信息協(xié)方差矩陣；計(jì)算協(xié)方差矩陣特征值；利用支持向量機(jī)對(duì)得到的特征值進(jìn)行分類，一類為無靜止?fàn)顟B(tài)，一類為移動(dòng)狀態(tài)；

步驟2.當(dāng)計(jì)算機(jī)5判斷wifi信號(hào)廣播區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)移動(dòng)物體時(shí)，數(shù)據(jù)通信模塊把檢測(cè)信號(hào)傳遞給監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)檢測(cè)信號(hào)與預(yù)設(shè)控制信息匹配從而控制攝像頭開啟，攝像頭3開啟后采集視頻數(shù)據(jù)，并將視頻數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到井上監(jiān)控模塊中進(jìn)行分析；

步驟3.監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)攝像頭3采集到的視頻數(shù)據(jù)分析出移動(dòng)物體的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度，監(jiān)控服務(wù)器控制攝像頭3在移動(dòng)裝置1的輔助下利用移動(dòng)滑輪2保持與移動(dòng)物體同步的速度和方向進(jìn)行移動(dòng)，并采集移動(dòng)物體的視頻信息，在視頻采集的同時(shí)將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到井上監(jiān)控模塊中存儲(chǔ)起來；當(dāng)計(jì)算機(jī)5判斷wifi信號(hào)廣播區(qū)域內(nèi)沒有移動(dòng)物體時(shí)，則移動(dòng)裝置1控制移動(dòng)滑輪2將攝像頭3復(fù)位，并進(jìn)入休眠狀態(tài)。

在監(jiān)測(cè)過程中，數(shù)據(jù)通信模塊通過局域網(wǎng)，將獲取檢測(cè)信號(hào)送入井上監(jiān)控模塊的監(jiān)控服務(wù)器；井上監(jiān)控模塊把檢測(cè)信息轉(zhuǎn)化為控制信息并將其發(fā)送給井下目標(biāo)監(jiān)測(cè)模塊，以控制移動(dòng)裝置的移動(dòng)和攝像頭開啟圖像識(shí)別功能。

當(dāng)監(jiān)測(cè)有人員出現(xiàn)后，攝像頭3利用移動(dòng)目標(biāo)偵測(cè)算法，在特定的軌道上移動(dòng)尋找目標(biāo)并進(jìn)行監(jiān)控。解決當(dāng)前井下高度限制和井下單攝像頭監(jiān)控范圍有限，以及一般攝像頭布置會(huì)產(chǎn)生監(jiān)控盲區(qū)的問題。

若wifi廣播區(qū)域內(nèi)有物體移動(dòng)信號(hào)，監(jiān)控服務(wù)器控制攝像頭3開啟圖像識(shí)別功能后，利用移動(dòng)目標(biāo)偵測(cè)算法在特定的軌道上移動(dòng)尋找目標(biāo)并進(jìn)行監(jiān)控。所述移動(dòng)目標(biāo)偵測(cè)算法，能夠獲取當(dāng)前時(shí)段移動(dòng)目標(biāo)的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度。

所述基于csi的wifi檢測(cè)算法：使用了商用的5300agn的無線網(wǎng)卡計(jì)算機(jī)5采集通道狀態(tài)信息；利用加權(quán)平均法對(duì)通道狀態(tài)信息進(jìn)行預(yù)處理；以時(shí)間窗口k構(gòu)建通道狀態(tài)信息協(xié)方差矩陣；計(jì)算協(xié)方差矩陣特征值；利用支持向量機(jī)對(duì)得到的特征值進(jìn)行分類，一類為無靜止?fàn)顟B(tài)，一類為移動(dòng)狀態(tài)。

所述wifi檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)的過程，根據(jù)數(shù)據(jù)通信模塊發(fā)送的檢測(cè)信號(hào)，井上監(jiān)控模塊的監(jiān)控服務(wù)器將監(jiān)測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)，監(jiān)控服務(wù)器端向移動(dòng)裝置1和攝像頭3發(fā)送移動(dòng)和開啟的控制信息。

所述攝像頭3智能移動(dòng)算法包括以下步驟：

步驟1.根據(jù)數(shù)據(jù)通信模塊傳遞的檢測(cè)信號(hào)，監(jiān)控服務(wù)器把監(jiān)測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)；

步驟2.移動(dòng)監(jiān)測(cè)目標(biāo)過程：所述監(jiān)測(cè)過程按照以下步驟進(jìn)行：

步驟2.1.監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)控制信號(hào)控制攝像頭3開啟圖像識(shí)別功能，所述圖像識(shí)別功能包含移動(dòng)目標(biāo)偵測(cè)算法，能夠獲取移動(dòng)目標(biāo)的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度；

步驟2.2.攝像頭把獲取的移動(dòng)目標(biāo)信息傳輸給監(jiān)控服務(wù)器，監(jiān)控服務(wù)器根據(jù)該信息控制移動(dòng)裝置1的移動(dòng)方向和速度；

步驟2.3.監(jiān)控服務(wù)器控制移動(dòng)裝置1移動(dòng)，所述移動(dòng)裝置1下方有移動(dòng)滑輪2；

步驟2.4.連接移動(dòng)裝置1上的移動(dòng)滑輪2拉動(dòng)攝像頭3，使攝像頭3可以保持與移動(dòng)物體同步的速度和方向進(jìn)行移動(dòng)；

步驟3.攝像頭3對(duì)移動(dòng)物體進(jìn)行視頻采集，在視頻采集的同時(shí)將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到井上監(jiān)控模塊中存儲(chǔ)起來。