基于无线网络的分布式监视系统设计方法

技术领域

本发明涉及监视系统设计方法，尤其涉及一种基于无线网络的分布式远/近程监视系统设计方法。 

背景技术

联合国科教文组织规定，当一个国家60岁(含)以上的人口比例达到10％时，该国家即进入老龄化社会行列。按此标准，中国十年前便已经进入了“老年型”国家。2009年中国人口普查结果显示，中国60岁(含)以上的老年人口达到1.67亿人，占我国总人口的12.5％。2013年底，山东省统计报告指出，山东省60岁(含)以上老年人口突破1700万，占总人数的近17％，预计到2050年，这一比例将达到34.97％。中国正在跑步进入老龄化社会，老龄化速度和程度超乎我们的想象。国家卫计委最新报告还指出，中国家庭数量达4.3亿户，平均每家庭规模为3.02人，家庭规模日益小型化，三代同堂已不多见。著名电视节目《非诚勿扰》统计也表明，大部分年青女性愿意和公婆住得很近，但不愿意同住。以上种种情况产生的主要原因是国民文化素质的提高，自由意识的觉醒，女性包括农村妇女经济独立愿望增强，生活设施与服务完善，医疗保健意识提高，应该说是社会进步的体现，但这一方面造成独居老人比例逐渐升高，另一方面造成少年儿童无人照看。而与此不相适应的是，社会各方仍未做好应对准备，老人和少年儿童方便、可靠、全面监护问题没有得到很好解决。如何使老人和少年儿童避免危险处境，是当前急需解决的问题。 

除人员现场看护外，视频监视系统是了解老人和少年儿童活动状态、避免危险发生的一种有效手段。随着微电子、信息技术的快速发展，视频监视系统已经开始普及，视频监视系统已经逐渐从公共场所逐渐走向家庭。面向老人和少年儿童监护的监视系统的主要目的是监护人随时能够通过监视系统了解老人和少年儿童的活动状态，以避免危险情况发生，减轻挂念与担心产生的焦虑情绪，说得简单点就是解决“看一看”的问题。老人和少年儿童需要监视的环境多在居住的单元房内，两、三居室单元房最多，装修时一般不考虑监视方面的布线，所以对监视系统在技术指标要求上有鲜明的特点：一是视频传输的实时性要好，通信可靠性要高；作用距离要远，监护人不管在那里，想看时马上就能看到；安装简单，不对现有装饰产生破坏；需要多个监视传感器，数量一般为3～6个；有一定保密要求，防止非法之徒利用；监视活动不需老人和少年儿童配合，监护人可独立进行。二是对存储性能要求不高，每路监视图像时间5秒左右即可；分辨率要求不高，能分清有无异常情况出现即可。 

目前监视系统主要采用三种实现方式。 

(1)第一种方式：该类系统包括单个视频传感器和单个专用显示终端。视频传感器与显示终端之间的视频传输采用无线WiFi方式。 

这种类型的监视系统具有架设方便的优势。其存在的不足之处主要有：①视频传感器只能架设在某个房间，无法对被监护人实施多房间、全局监护；②视频传输距离近，监视距离有限；③显示终端专用设计，经济成本高。 

(2)第二种方式：该类系统主要包括单个或多个视频传感器、专用监视服务器(控制中心)、显示终端。在监视现场架设一个或多个视频传感器，通过专用调制解调技术(为使作用距离远采用433MHz工作频率)向监视服务器(控制中心)传输监视信息，监视服务器(控制中心)再通过Internet网络向监护人显示终端显示监视信息，显示终端可采用台式PC机、平板电脑或手机。 

这种类型的监视系统具有架设方便、监视范围大、监视距离远的优势。其存在的不足之处主要有：①调制解调发射频率要经过无线电管理委员会的审核批准；②家庭需安装Internet网络；③监视服务器(控制中心)专用设计，经济成本高。 

(3)第三种方式：该类系统包括单个专用视频传感器和显示终端，其中，视频传感器安装有SIM卡，该视频传感器通过商用移动通信网络向监护人显示终端传输监视信息。 

这种类型的监视系统具有架设方便、监视距离远的优势。其存在的不足之处主要有：①视频传感器只能架设在某个房间，无法对多个房间实施监视；②视频传感器专用设计，经济成本高。 

综上所述，现有的监视系统存在监视范围广时不能远距离传输，传输距离远时需申请无线电频率或依赖Internet网络的问题，且多存在架设不方便及成本高的问题。如何提高现有监视系统的性能，以实现监视范围大、传输距离远、成本低廉、性能稳定可靠，安装使用方便、能够推广普及的目标，是当前监视系统急需解决的问题。 

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明公开了一种基于无线网络的分布式监视系统设计方法。在该方法中，监视系统由数量可选的单个或多个视频传感器、被监护人移动通信终端、监护人移动通信终端组成。被监护人移动通信终端和监护人移动通信终端分别安装有移动通信终端APP(Application，移动应用程序)软件。视频传感器和被监护人移动通信终端自带无线局域网功能，视频传感器的监视信息通过无线局域网传输给被监护人移动通信终端，被监护人移动通信终端经商用移动通信网络(如移动、联通、电信等)向监护人移动通信终端传输监视信息。本发明中所述的无线局域网功能可基于802.11系列标准协议的WiFi技术、蓝牙等 技术实现。为了便于说明本发明的技术特征，这里仅以WiFi技术为例，对于本领域内的普通技术人员而言，关于其它一些众所周知无线局域网技术情况，这里不再进行详细阐述。本发明所述的移动通信终端是指具有移动通信功能的终端，如手机。本发明的系统组成示意图如图1所示，有两种工作模式供选择。第一工作模式是视频传感器被叫启动模式。工作过程是：监护人希望观察被监护人状况时，通过移动通信终端APP软件向被监护人移动通信终端发起监视信息传输请求。被监护人移动通信终端通过APP软件接收监护人的呼叫请求信号，并判断是否向监护人移动通信终端发送监视信息；如果被监护人在规定时间内接通移动通信终端，则进入通话模式，如被监护人在规定时间内未接通移动通信终端，则被监护人移动通信终端验证监护人身份，如果身份验证未通过，则被监护人移动通信终端挂机；如果身份验证通过，则被监护人移动通信终端按地址顺序循环启动分布在各个房间的监视器，下载并存储监视信息，通过商用移动通信网络按地址顺序向监护人移动通信终端发送视频传感器的监视信息。其工作过程如图2所示。第二种工作模式是视频传感器自主发送模式。工作过程是：每个视频传感器按设置的地址顺序周期性向被监护人移动通信终端发送监视信息，被监护人移动通信终端保存各个视频传感器最近的监视信息，通常情况下每路5秒的监视信息即可满足监视需求；监护人希望观察被监护人状况时，通过移动通信终端APP软件向被监护人移动通信终端发起监视信息传输请求；被监护人移动通信终端通过APP软件接收监护人的呼叫请求信号，并判断是否向监护人移动通信终端发送监视信息。如果被监护人在规定时间内接通移动通信终端，则进入通话模式，如被监护人在规定时间内未接通移动通信终端，则被监护人移动通信终端验证监护人身份；如果身份验证未通过，则被监护人移动通信终端挂机；如果身份验证通过，则被监护人移动通信终端通过商用移动通信网络按设置的地址顺序向监护人移动通信终端发送各视频传感器的监视信息。其工作过程如图3所示。在本发明中，所述的规定时间通常小于商用移动通信手机振铃保持时间，典型值为20秒至30秒；在本发明中，各视频传感器的监视信息，可以是图片信息，也可以是视频信息。 

本发明是通过如下技术措施来达到上述目的： 

①分布式无线视频传感器 

为了扩大对被监护人的监视范围，本发明将多个视频传感器分别架设在被监护人活动的重要区域或房间。在本发明中的各视频传感器采用WiFi技术传送监视信息，架设方便，增强了安装布置的灵活性。 

②视频传感器与被监护人移动通信终端组成WiFi局域网 

在本发明中，被监护人移动通信终端通过WiFi技术接收各视频传感器的监视信息，即被 监护人移动通信终端与架设的视频传感器组成了WiFi局域网，被监护人移动通信终端作为现场无线局域网AP接入点(热点)。不需要研制专用的监视服务器，监视服务器功能由被监护人移动通信终端来担任，降低了系统成本。 

③基于商用移动通信网络的监视信息传输方式 

为了实现远距离监视信息传输，扩大监视距离，同时避免对有线网络(Internet网络或专用有线网络)的依赖，本发明通过成熟稳定的商用移动通信网络(如移动、联通、电信等)，将被监护人移动通信终端接收到的监视信息传输至监护人移动通信终端。随着商用移动通信技术的无缝覆盖，现有的移动通信网络完全能够满足对老人和少年儿童活动状态监视信息的传输要求。现场监视服务器采用商用移动通信终端，不需研制专用设备，降低了系统研制成本。 

④监护人主动发起监视信息传输请求 

在本发明中，监视行为可由监护人随时主动发起，不需被监护人配合，占用商业通信网络时间短，监视能力强。 

⑤移动通信终端APP软件 

在本发明中，监护人移动通信终端安装监护人APP软件，被监护人移动通信终端安装被监护人APP软件。被监护人移动通信终端的APP软件中，设置有监护人身份识别模块。监护人移动通信终端通过APP软件主动发起监视信息传输请求；被监护人移动通信终端的APP软件首先进行身份识别，确认监护人身份后，才启动监视信息传输程序；否则，转为标准移动通信终端工作模式，只进行话音通信。 

监护人身份标识在被监护人移动通信终端设定，可通过来电号码比对识别，也可通过密码或短信识别。 

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果： 

①经济成本低。在本发明中，监视系统由视频传感器、被监护人移动通信终端、监护人移动通信终端组成，无需专用监视服务器(控制中心)和专用显示终端，二者分别用被监护人和监护人的移动通信终端来担任。监视信息远距离传输不依赖于有线网络(Internet网络或专用有线网络)，节约了有线网络资源成本开销，弥补了有线网络覆盖范围不如无线网络的不足。仅需花费移动通信终端无线流量资费，且仅在监护人主动发起监视信息传输请求后接收监视信息时才消耗移动通信终端无线流量，与现有技术相比，大幅降低了系统成本，便于推广普及，家庭经济负担小。随着移动通信速率的提高及资费标准的降低，本发明所公开的监视系统的经济成本优势将更加突显。 

②架设方便，监视范围大。WiFi作用距离可达30至50米，所以视频传感器和被监护人 移动通信终端可以放在房间的任何位置，也不需要重新布线，二者的功耗比较小，采用电池就可以长期供电。 

③监视距离远 

本发明通过已覆盖全面的、成熟的商用移动通信网络(移动、联能被、电信等)，传输监视信息，不需要任何有线网络，监视信息的传输不受距离的限制。 

④操控简单 

本发明中，监护人主动发起监视信息传输请求，监视活动不需老人和少年儿童配合，监护人可独立进行。 

⑤对系统存储容量要求低 

在本发明中，每路监视图像存储5秒左右即可；图像分辨率达到分清被监护人的活动状态有无异常情况即可。因而对监视系统的存储容量要求不高。 

附图说明

图1是本发明公开的监视系统组成示意图。 

图2是本发明公开的监视系统第一种工作模式(视频传感器被叫启动模式)工作过程示意图。 

图3是本发明公开的监视系统第二种工作模式(视频传感器自主发送模式)工作过程示意图。 

图4是本发明公开的监护人移动通信终端APP软件流程图。 

图5是本发明公开的第一种工作模式(视频传感器被叫启动模式)被监护人移动通信终端APP软件流程图。 

图6是本发明公开的第二种工作模式(视频传感器自主发送模式)被监护人移动通信终端APP软件流程图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。 

实施例一 

一种基于无线网络的分布式监视系统设计方法，采用视频传感器被叫启动工作模式。在该方法中，监视系统由视频传感器(多个)、被监护人移动通信终端、监护人移动通信终端组成。 

该监视系统通过以下措施实施。 

①多个视频传感器分别架设在被监护人活动的重要区域或房间，以增加对被监护人的监视范围。各视频传感器包含WiFi模块，采用无线WiFi技术传输监视信息。被监护人移动通 信终端与架设的视频传感器组成了无线WiFi局域网。各视频传感器默认设置为WiFi待机状态，接收到被监护人移动通信终端指令后，转为WiFi发射状态并向被监护人移动通信终端发送监视信息。 

②被监护人移动通信终端担任监视服务器功能，默认情况下处于WiFi待机状态。 

③监护人希望观察被监护人状况时，通过APP软件向被监护人移动通信终端发起呼叫信号，被监护人移动通信终端保持振铃并按设置的地址顺序循环启动分布在各个房间的监视器，下载并存储各个视频传感器最近5秒的监视信息。如被监护人在规定时间内接通移动通信终端，进入通话模式，如被监护人在规定时间内未接通移动通信终端，被监护人移动通信终端停止振铃并自动接通，进行身份验证，身份验证通过后，按设置的地址顺序通过商用移动通信网络(移动、联通、电信)发送监视信息，被监护人移动通信终端发送完毕或监护人移动通信终端挂机时停止发送。 

④在本发明中，监护人主动发起监视信息传输请求，监视行为由监护人随时主动发起，不需被监护人配合。 

⑤在本发明中，监护人移动通信终端安装监护人APP软件，被监护人移动通信终端安装被监护人APP软件。监护人移动通信终端APP软件的流程图如图4所示。监护人主动发起监视信息传输请求，呼叫被监护人移动通信终端，如果被监护人移动通信终端在规定时间内摘机，则转入通话模式，否则，被监护人移动通信终端身份识别模块识别监护人身份，身份验证通过后，监护人移动通信终端通过移动通信无线网络接收并显示被监护人移动通信终端存储的监视信息，监视信息传输完毕后，移动通信终端挂断，结束本次视频传输。 

⑥被监护人移动通信终端APP软件的流程图如图5所示。被监护人移动通信终端开启WiFi功能，当接收到监护人的呼叫请求信号后，如果在规定的振铃时间内摘机，则转入通话模式，否则，转入验证监护人身份功能；如果身份验证没有通过，则被监护人移动通信终端挂机，否则，转入监视信息传输流程；被监护人移动通信终端按设置的地址顺序依次激活各视频传感器，接收并通过无线移动通信网络向监护人移动通信终端发送监视信息，所有视频传感器的监视信息传输完毕后，被监护人移动通信终端挂断，结束本次监视信息传输。 

⑦在被监护人移动通信终端中设置有监护人身份识别模块。可通过来电号码比对识别，也可通过密码或短信识别。 

实施例二 

一种基于无线网络的分布式监视系统设计方法，采用视频传感器自主发送工作模式。在该方法中，监视系统由视频传感器(多个)、被监护人移动通信终端、监护人移动通信终端组成。 

该监视系统通过以下措施实施。 

①多个视频传感器分别架设在被监护人活动的重要区域或房间，以增加对被监护人的监视范围。各视频传感器具有WiFi模块，采用无线WiFi技术传输监视信息。各视频传感器默认设置为WiFi发射状态，按地址顺序周期性向被监护人移动通信终端发送监视信息。 

②被监护人移动通信终端与架设的视频传感器组成了WiFi局域网。被监护人移动通信终端完成监视服务器功能，被监护人移动通信终端的WiFi模块默认为接收状态，按设置的地址顺序依次接收各视频传感器的监视信息，并保存各个视频传感器最近5秒的监视信息。 

③监护人希望观察被监护人状况时，通过APP软件向被监护人移动通信终端发起呼叫信号，如被监护人30秒内接通移动通信终端，进入正常通话状态，如被监护人30秒内未接通移动通信终端，被监护人移动通信终端停止振铃并自动接通，进行身份验证，身份验证通过后，按地址顺序通过商用移动通信网络(移动、联通、电信)向监护人移动通信终端发送已存储监视信息，被监护人移动通信终端发送完毕或监护人移动通信终端挂机时停止发送。 

④在本发明中，监护人主动发起监视信息传输请求，监视行为由监护人随时主动发起，不需被监护人配合。 

⑤在本发明中，监护人移动通信终端安装监护人APP软件，被监护人移动通信终端安装被监护人APP软件。 

⑥监护人移动通信终端APP软件的流程图如图4所示。监护人主动发起监视信息传输请求，呼叫被监护人移动通信终端，如果被监护人在规定时间内摘机，则转入通话模式，否则，被监护人移动通信终端身份识别模块识别监护人身份，身份验证通过后，监护人移动通信终端通过移动通信无线网络接收并显示被监护人移动通信终端存储的监视信息，监视信息传输完毕后，移动通信终端挂断，结束本次监视信息传输。 

⑦被监护人移动通信终端APP软件的流程图如图6所示。被监护人移动通信终端开启WiFi功能，按照设置的地址顺序依次周期性接收并存储各视频传感器最近的监视信息；当接收到监护人的呼叫请求信号后，如果在规定的振铃时间内摘机，则转入通话模式，否则，转入验证监护人身份功能；如果身份验证没有通过，则被监护人移动通信终端挂机，否则，转入监视信息传输流程；被监护人移动通信终端通过商用移动通信网络向监护人移动通信终端依次传输各视频传感器最近的监视信息；所有视频传感器的监视信息传输完毕后，被监护人移动通信终端挂断，结束本次监视信息传输。 

⑧在被监护人移动通信终端中设置有监护人身份识别模块。可通过来电号码比对识别，也可通过密码或短信识别。