物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

引言

計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)是建立在自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的控制器的功能，同時(shí)通過(guò)輔助部件（如輸入輸出接口檢測(cè)裝置和執(zhí)行裝置等）實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的監(jiān)測(cè)與控制。

物聯(lián)網(wǎng)主要是包括人與物，物與物之間的聯(lián)系，即在任何時(shí)間，任何地點(diǎn)，任何物品間，都可以進(jìn)行通信，也就是隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)人與人（包括PC或非PC），人與物，物與物之間的交互。

在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，互聯(lián)網(wǎng)仍是物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ),利用智能終端來(lái)感知信息，之后傳送數(shù)據(jù)給面向行業(yè)或者客戶服務(wù)和應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)“物物相連”

1計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的對(duì)比分析

1.1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)

一般地，一個(gè)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為核心部分，由計(jì)算機(jī)（含可視化的人機(jī)界面）、輸入輸出裝置、檢測(cè)、變送機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。其組織結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1中,傳感器等監(jiān)測(cè)裝置將被監(jiān)控對(duì)象中的物理參量如溫度、壓力）轉(zhuǎn)換為代表實(shí)際物理參量的電量（如電壓、電流），之后電量經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)字量；計(jì)算機(jī)以數(shù)字、圖形或曲線的方式將監(jiān)測(cè)信息展示出來(lái)供操作人員或計(jì)算機(jī)中的默認(rèn)處理程序處理和決策；控制信息作為處理和決策的產(chǎn)出，通過(guò)輸出裝置傳送給執(zhí)行裝置，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的控制過(guò)程。

1.2物聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)

通信業(yè)界將物聯(lián)網(wǎng)從下到上分為三層:感知層、傳送層（網(wǎng)絡(luò)層）和應(yīng)用層，圖2所示給出了物聯(lián)網(wǎng)的3個(gè)層次。

感知層負(fù)責(zé)識(shí)別物體，采集信息，由各種傳感器以及短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，如傳感器、二維碼標(biāo)簽、RFID標(biāo)簽和讀寫器、GPS等感知終端；

傳輸層通過(guò)接入單元匯聚感知層數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送給現(xiàn)有的有線、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，并最終將數(shù)據(jù)傳入互聯(lián)網(wǎng)；

應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶(包括人、組織和其他系統(tǒng))的接口，與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理和處理等物聯(lián)網(wǎng)智能應(yīng)用。應(yīng)用程的應(yīng)用使用中間件封裝的各種功能來(lái)分析處理的感知數(shù)據(jù)位用戶提供特定服務(wù)。中間件主要以獨(dú)立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序的形式存在。

在應(yīng)用層以下，同一層次上的不同技術(shù)互為補(bǔ)充，適用于不同實(shí)際環(huán)境；不同層次的不同技術(shù)之間，下層技術(shù)為上層數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)源，上層技術(shù)對(duì)下層技術(shù)傳輸控制信息，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的閉環(huán)數(shù)據(jù)流的傳輸和處理。

1.3兩種技術(shù)在架構(gòu)方面的對(duì)比分析

兩種技術(shù)都具有負(fù)責(zé)感知、傳送、處理信息功能的模塊或?qū)哟?；同時(shí)在數(shù)據(jù)流方面，數(shù)據(jù)都通過(guò)感知或監(jiān)測(cè)被監(jiān)測(cè)對(duì)象和被感知對(duì)象來(lái)獲取，并傳送到以計(jì)算機(jī)為核心的控制部分或數(shù)據(jù)處理部件。這種在模塊部署、功能和數(shù)據(jù)流處理方面的相似性，決定了兩種技術(shù)的天然聯(lián)系。

而兩種技術(shù)在各個(gè)模塊或?qū)哟蝺?nèi)部設(shè)備的種類、復(fù)雜程度、工作原理等方面的區(qū)別，不是本小節(jié)討論的重點(diǎn)。

2工作原理。

2.1計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理可歸納為以下四個(gè)過(guò)程：

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和輸入：利用傳感器等監(jiān)測(cè)裝置實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)被控對(duì)象的相應(yīng)物理狀態(tài)，并將該信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的電信號(hào)，傳送給控制中心；

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和控制決策：操作人員或計(jì)算機(jī)設(shè)置的默認(rèn)處理程序通過(guò)分析以數(shù)字、圖形或曲線的方式展現(xiàn)的被控對(duì)象的信息來(lái)做出控制決策；

實(shí)時(shí)控制輸出和任務(wù)執(zhí)行：輸出裝置將控制信息以電信號(hào)的形式傳送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)控制任務(wù)的執(zhí)行;

實(shí)時(shí)反饋控制的執(zhí)行狀態(tài)：可以通過(guò)感應(yīng)執(zhí)行狀態(tài)的傳感器收集或由執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接反饋執(zhí)行狀態(tài)信息，并通過(guò)輸入裝置傳送給計(jì)算機(jī)主機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制執(zhí)行的狀態(tài)反饋。

2.2物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行原理

物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)行過(guò)程也可以分為以下四個(gè)過(guò)程:

物品屬性的標(biāo)識(shí)。用標(biāo)簽存儲(chǔ)物品的靜態(tài)屬性，使用傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)物品的動(dòng)態(tài)屬性；

物品屬性信息的預(yù)處理。獲得物品的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)屬性后，進(jìn)行存儲(chǔ)，讀取和信息轉(zhuǎn)換等預(yù)處理；

物品屬性信息的傳送。首先將網(wǎng)絡(luò)層收集的數(shù)據(jù)傳送到智能匯聚網(wǎng)關(guān)，通過(guò)匯聚網(wǎng)關(guān)接入到物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層中,運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)層廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)途徑，將物品的屬性信息傳送到物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層；

應(yīng)用層的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)底層感知層及被感知層的管理。在應(yīng)用層完成物品之間相互通信和信息共享的相關(guān)計(jì)算，并封裝成各種應(yīng)用供用戶使用。

2.3兩種技術(shù)在工作原理方面對(duì)比分析

兩種技術(shù)的運(yùn)行過(guò)程都涉及到信息的獲取、傳送、處理等三個(gè)過(guò)程，通過(guò)特定的方式對(duì)待監(jiān)控對(duì)象和物品屬性進(jìn)行量化，并將量化后的標(biāo)識(shí)信息和屬性數(shù)據(jù)通過(guò)具體的裝置或技術(shù)傳送給應(yīng)用部分以供處理。

但是，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)更像是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的一個(gè)小元件，小功能，同時(shí)，計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)中主要是被監(jiān)控對(duì)象、計(jì)算機(jī)之間的監(jiān)控和被監(jiān)控關(guān)系，有主次之分；而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中是物體與物體之間的信息交換和通信關(guān)系，主次關(guān)系的概念減弱了。

從以上分析可知，信息的獲取、傳送、處理等三個(gè)過(guò)程的相似性增加了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)監(jiān)控的可能性；二者的不同點(diǎn)，拓展了計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用方向。

3物聯(lián)網(wǎng)在計(jì)算機(jī)監(jiān)控中的應(yīng)用

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和運(yùn)用，安防監(jiān)控中的視頻監(jiān)控也更智能化。海量的監(jiān)控探頭和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)不能完全依靠人工分析和監(jiān)控，而物聯(lián)網(wǎng)可以把待識(shí)別物體與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，更好、更快的監(jiān)控和管理這些數(shù)據(jù)，自動(dòng)的分析和抽取視頻源中的信息。

圖3所示是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的3G遠(yuǎn)程集中監(jiān)控管理系統(tǒng)架構(gòu)圖。

該架構(gòu)圖中，感知層的圖像采集模塊通過(guò)各種攝像機(jī)、傳感器等捕獲監(jiān)視場(chǎng)景的圖像，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層中的IP網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將圖像和視頻數(shù)據(jù)傳輸給應(yīng)用層模塊，如監(jiān)控主機(jī)和管理主機(jī)等。

應(yīng)用層模塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、目標(biāo)分類識(shí)別等視頻智 能分析；之后由決策報(bào)警模塊根據(jù)視頻圖像分析的結(jié)果和預(yù) 定的報(bào)警規(guī)則，完成啟動(dòng)報(bào)警的判斷與決策，在報(bào)警的同時(shí) 實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的錄像，同時(shí)對(duì)云臺(tái)或攝像機(jī)等進(jìn)行反饋控制。

4 結(jié) 語(yǔ)

兩種技術(shù)都涉及到信息的獲取、傳送、處理等三個(gè)過(guò)程, 都通過(guò)特定的方式對(duì)待監(jiān)控對(duì)象和物品屬性進(jìn)行量化，并將 量化后的標(biāo)識(shí)信息和屬性數(shù)據(jù)通過(guò)具體的裝置或技術(shù)傳送給 應(yīng)用部分以供處理。

同時(shí)傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)側(cè)重于傳感器收集數(shù)據(jù)、有線 傳輸、計(jì)算機(jī)和人的參與；而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更側(cè)重物物相連的智 能化交互。兩種技術(shù)的這些聯(lián)系和區(qū)別增加了計(jì)算機(jī)監(jiān)控技 術(shù)從傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控應(yīng)用拓展到物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的可能性。

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