Xây dựng hệ thống camera cảnh báo giám sát

- TRẦN DANH TÙNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG CAMERA CẢNH BÁO GIÁM SÁT Chuyên ngành : Công nghệ thông tin LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT.
- Kết quả nghiên cứu trong luận văn này chƣa từng đƣợc công bố tại bất kỳ công trình nào khác.
- Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu.
- Phƣơng pháp nghiên cứu.
- Một số giải pháp đối sánh hình ảnh.
- Giải pháp kiến trúc hệ thống.
- Giải pháp phát hiện sự kiện bất thƣờng.
- 38 CHƢƠNG III: PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG.
- Thiết kế cơ sở dữ liệu hệ thống.
- Đánh giá hệ thống đã cài đặt.
- Đánh giá hiệu quả cảnh báo.
- 61 7 DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Mô hình hệ thống camera analog (theo cticomvn.com.
- 13 Hình 2: Mô hình hệ thống camera IP (theo cticomvn.com.
- 23 Hình 4: Mô hình kiến trúc hệ thống camera cảnh báo giám sát.
- 28 Hình 5: Mô hình hệ thống live transcoder.
- 32 Hình 7: Ảnh vùng mẫu giám sát.
- 33 Hình 8: Ảnh sau resize (kích thƣớc 256x256.
- 34 Hình 9: Ảnh sau khi chuyển đổi sang ảnh đa mức xám.
- 34 Hình 10: Các tác nhân của hệ thống.
- 40 Hình 12: Biểu đồ use case quản trị hệ thống.
- 41 Hình 13: Biểu đồ use case module cảnh báo giám sát.
- 46 Hình 15: Biểu đồ trình tự chức năng cập nhật vùng mẫu giám sát.
- 46 Hình 16: Biểu đồ trình tự chức năng tự động cảnh báo.
- 48 Hình 18: Giao diện quản lý camera.
- 53 Hình 20: Giao diện chi tiết màn hình chi tiết camera giám sát.
- 54 Hình 21: Giao diện quản lý nhóm camera.
- 55 Hình 22: Màn hình giám sát trực tiếp camera.
- 57 Hình 24: Màn hình cảnh báo giám sát.
- 58 Hình 25: Chi tiết email cảnh báo.
- 59 Hình 27: Quản lý hình ảnh/video camera.
- Hơn nữa, do nhu cầu ngày càng cao trong đời sống xã hội, ngày nay, có rất nhiều doanh nghiệp, tổ chức, thậm chí là các hộ gia đình đều có nhu cầu lớn về việc đầu tƣ 1 hệ thống camera giám sát thông minh để đảm bảo an toàn cho việc sản xuất, kinh doanh và cuộc sống thƣờng nhật.
- Bên cạnh đó, việc xây dựng một hệ thống camera cảnh báo giám sát, cho phép tích hợp nhiều sự kiện cảnh báo với hình thức cảnh báo đa dạng sẽ giúp ngƣời dùng xử lý kịp thời trong các tình huống xấu xảy ra đồng thời đáp ứng đƣợc nhu cầu tối ƣu chi phí đầu tƣ cho ngƣời sử dụng cũng là một yêu cầu cấp thiết.
- Cùng với việc chú trọng vào xu hƣớng nghiên cứu xây dựng các thuật toán xử lý hình ảnh với độ chính xác ngày càng cao, đồng thời cải tiến sự thông minh/linh hoạt và tăng khả năng thích nghi của hệ thống dựa trên các giải thuật học máy nhằm mục đích cải thiện mẫu và tăng tính chính xác cảnh báo cho hệ thống, đây đƣợc xem là tiền đề quan trọng cho việc làm chủ công nghệ và tích hợp các giải pháp cảnh báo hữu ích hơn nhƣ cảnh báo các nguy cơ cháy nổ dựa trên cảm biến… nhằm ứng dụng sâu rộng hơn vào các lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội.
- Do vậy, việc đầu tƣ xây dựng 1 hệ thống camera giám sát thông minh, đảm bảo các yêu cầu giám sát và cảnh báo là hết sức cần thiết.
- Hệ thống không những giúp nâng cao chất lƣợng quản lý giám sát trong các tổng kho mà còn có ý nghĩa lớn trong đời sống xã hội.
- Nếu làm tốt điều này, sẽ tạo ra những cơ hội lớn cho Viettel trong việc triển khai các hệ thống camera giám sát an ninh thực sự hữu ích.
- Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng hệ thống camera cảnh báo giám sát phục vụ cho việc đảm bảo an toàn cho mục tiêu cần đƣợc giám sát/bảo vệ, nhằm mục đích hỗ trợ nghiệp vụ quản lý, giám sát, bảo vệ tại các tổng kho trong tập đoàn, giúp phát hiện sớm và xử lý nhanh các sự cố tại các tổng kho, đảm bảo an toàn và bảo vệ lợi ích của tập đoàn, đồng thời tiết kiệm nhân lực và nâng cao chất lƣợng giám sát, bảo vệ tại các tổng kho của Viettel.
- Luận văn đề cập đến vấn đề giải quyết bài toán cảnh báo giám sát nhằm khắc phục những tồn tại trong hoạt động giám sát và đảm bảo an ninh tại tổng kho của Viettel, ngoài ra hệ thống cần tự động đƣa ra đƣợc các cảnh báo kịp thời và chính xác cho ngƣời phụ trách nhằm giảm thiểu đƣợc nhân lực và các rủi ro thiệt hại cho các hoạt động sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp.
- Hệ thống cần xây dựng sẽ giải quyết 2 vấn đề lớn là quản lý giám sát và cảnh báo cho ngƣời dùng khi có sự kiện bất thƣờng.
- Quản lý giám sát camera: Xem hình ảnh quan sát qua giao diện web, điều khiển lên xuống, trái, phải, thu nhỏ, phóng to tín hiệu camera, ghi và xem lại hình ảnh/video từ camera quan sát.
- Quản lý camera cơ bản: thêm, sửa, xóa, kích hoạt trạng thái hoạt động của camera.
- Quản lý ngƣời dùng hệ thống: Quản lý cơ bản ngƣời dùng hệ thống: thêm, sửa, xóa, phân quyền quản lý cho ngƣời dùng hệ thống.
- Quản lý lƣu trữ dự phòng: Quản lý tài nguyên lƣu trữ của hệ thống: thêm, sửa, xóa vùng nhớ lƣu trữ, cấu hình dung lƣợng lƣu trữ tối đa cho mỗi camera… hỗ trợ lập lịch ghi hình ghi hình camera: đặt chế độ ghi hình định kỳ/không định kỳ, đặt lịch ghi lại video.
- Cảnh báo khi phát hiện sự kiện bất thƣờng: Quản lý cảnh báo giám sát khi phát hiện các sự kiện bất thƣờng tại vùng giám sát nhƣ: thêm/mất đối tƣợng, phát hiện đối tƣợng lạ tại vùng giám sát…với các tùy biến phƣơng thức cảnh báo qua email, sms, cảnh báo trên màn hình giám sát trực tiếp.
- 10  Ngoài ra hệ thống cũng cần đảm bảo các yêu cầu phi chức năng và an toàn bảo mật nhƣ sau: o Camera phải cung cấp hình ảnh quan sát tốt và cảnh báo đƣợc các điều kiện môi trƣờng, thời tiết không thuận lợi o Chất lƣợng tín hiệu camera thu đƣợc từ hệ thống tốt, đảm bảo dễ dàng theo dõi và giám sát.
- o Hiệu năng tốt: hỗ trợ nhiều ngƣời dùng có thể truy cập đồng thời và sử dụng các tính năng của hệ thống (bảo đảm truy cập nhanh, liên tục).
- o Dễ cài đặt, thay đổi o Có khả năng bảo mật cao o Hệ thống dễ dàng sử dụng, thân thiện ngƣời dùng.
- o Hỗ trợ đa nền tảng: Cho phép xem, điều khiển camera giám sát trên các thiết bị di động nhƣ smartphone, tablet.
- (Đảm bảo hiển thị cảnh báo trên màn hình giám sát trên màn hình thiết bị di động) o Phƣơng thức cảnh báo đa dạng: qua SMS, Email, thông báo trên màn hình camera giám sát trên hệ thống.
- o Đảm bảo an toàn dữ liệu, ổn định trong quá trình vận hành hệ thống o Sao lƣu thƣờng xuyên: Thực hiện việc sao lƣu dữ liệu định kỳ, hạn chế những mất mát khi hệ thống gặp sự cố.
- o Thiết bị dự phòng: bao gồm các công nghệ RAID, clustering cho hệ thống máy tính.
- Mỗi cán bộ tham gia hệ thống sau khi đƣợc cấp account và mật khẩu sẽ thực hiện đổi mật khẩu theo chức năng có sẵn của hệ thống và tự quản lý mật khẩu của mình.
- o Phân quyền quản lý theo cấp quản lý cho từng ngƣời dùng khác nhau.
- Ví dụ : Nhân viên bảo vệ chỉ đƣợc xem màn hình camera trong khu vực mình quản lý.
- Thủ trƣởng kho có thể xem toàn bộ màn hình camera giám sát trong khu vực kho của mình.
- Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Luận văn đề cập đến việc cài đặt các hệ thống camera giám sát, hỗ trợ các phƣơng thức điều khiển giám sát và có khả năng phát hiện các sự kiện bất thƣờng, lƣu lại thông tin (dƣới dạng hình ảnh/video) đồng thời gửi cảnh báo (cảnh báo trên màn hình giám sát/ qua email/SMS) đến cho những ngƣời liên quan để kịp thời xử lý, nhằm giảm thiểu tối đa thiệt hại cho doanh nghiệp, đồng thời hỗ trợ khả năng tích hợp nhiều loại camera giám sát khác nhau nhằm tối ƣu chi phí đầu tƣ cho doanh nghiệp.
- Đối tƣợng nghiên cứu thử nghiệm bài toán hỗ trợ giám sát tại tổng kho của Viettel – là nơi tập kết của nhiều loại hàng hóa giá trị của doanh nghiệp.
- Phƣơng pháp nghiên cứu Tiếp cận các phƣơng pháp đối sánh hình ảnh, kết hợp với phƣơng pháp xây dựng lại mẫu thời gian thực để tìm ra sự khác biệt giữa tín hiệu vùng mẫu và thực trạng của vùng giám sát, từ đó phát hiện và cảnh báo các sự kiện bất thƣờng tại vùng giám sát.
- Tiếp cận các kỹ thuật, công nghệ tích hợp và điều khiển camera và nền tảng ứng dụng web làm cơ sở cho việc xây dựng ứng dụng đảm bảo khả năng giám sát tiện ích, dễ sử dụng, có thể tích hợp đƣợc nhiều thiết bị khác nhau nhằm giải quyết bài toán tối ƣu chi phí và nhu cầu giám sát thời gian thực và sử dụng các phƣơng pháp phân tích thiết kế hệ thống và các kỹ thuật xây dựng ứng dụng trên nền web để phát triển hệ thống.
- Bố cục luận văn Luận văn đƣợc chia ra làm 5 chƣơng cụ thể nhƣ sau: Chƣơng 1 - Tổng quan cơ sở lý thuyết: bao gồm lý thuyết về một số phƣơng pháp đối sánh hình ảnh, tìm hiểu về một số loại camera, cách thiết lập hệ thống camera trong thực tế, các phƣơng thức cấu hình, điều khiển camera… làm nền tảng cho việc xây dựng mô hình hệ thống và xây dựng giải pháp chi tiết nhằm giải quyết bài toán.
- Chƣơng 2 – Giải pháp đề xuất: bao gồm các đề xuất giải pháp kiến trúc hệ thống, giải pháp phát hiện sự kiện bất thƣờng, giải pháp cải thiện độ chính xác cảnh báo, đồng thời diễn giải chi tiết các bƣớc thực hiện để giải quyết bài toán thực tế, làm cơ sở cho việc phân tích và thiết kế hệ thống tại chƣơng 3.
- Chƣơng 3 – Phân tích thiết kế hệ thống: Chƣơng này mô tả nghiệp vụ, trình bày chi tiết các ca sử dụng chính của hệ thống, biểu đồ use case, mô hình liên kết thực thể.
- Chƣơng 4 – Cài đặt và thử nghiệm: Từ các kết quả phân tích thiết kế hệ thống ở chƣơng 3, tác giả xây dựng thực nghiệm hệ thống cảnh báo giám sát.
- Chƣơng này bao gồm thông tin về cài đặt chƣơng trình, kết quả thực nghiệm và các kết quả đánh giá: đánh giá độ chính xác cảnh báo, đánh giá hệ thống đã cài đặt Chƣơng 5 – Kết luận: Tóm tắt kết quả đạt đƣợc, những tồn tại và hƣớng phát triển của đề tài.
- Camera Analog (tín hiệu camera là tín hiệu tƣơng tự.
- Camera IP (tín hiệu camera là tín hiệu số.
- Mô hình hệ thống camera analog Hình 1: Mô hình hệ thống camera analog (theo cticomvn.com) Trong đó.
- Tín hiệu ảnh nhận đƣợc từ camera là tín hiệu tƣơng tự, đƣợc truyền từ camera analog, qua đƣờng cáp đồng trục tới đầu ghi hình kỹ thuật số (DVR).
- 14 + Mỗi camera analog đƣợc cấp nguồn điện tại chỗ hoặc cấp nguồn bằng cáp tín hiệu đồng trục RG59 có kèm theo cáp nguồn.
- Đầu ghi hình kỹ thuật số DVR có chức năng chuyển đổi tín hiệu tƣơng tự sang dạng tín hiệu số, sau đó đƣợc nén lại và ghi vào ổ cứng để xem lại khi có nhu cầu.
- Hiện nay, các đầu ghi hình thƣờng đƣợc tích hợp thêm các tính năng thông minh nhƣ: ghi hình theo lịch đặt trƣớc, cảnh báo chuyển động, phóng to, thu nhỏ hình ảnh bằng phƣơng pháp ảnh số.
- Màn hình hiển thị đƣợc đầu nối trực tiếp với DVR để hiển thị hình ảnh từ DVR hoặc có thể xem qua mạng IP bằng máy tính nếu DVR đƣợc đấu nối tới mạng IP qua cổng RJ45 Ethernet, nếu mạng nội bộ đƣợc kết nối internet, ta có thể xem đƣợc hình ảnh từ xa thông qua mạng internet.
- Khi truyền hình ảnh qua mạng internet, tín hiệu hình ảnh (video) của tất cả các camera có đấu nối tới một DVR sẽ đƣợc truyền trên một luồng video (1 địa chỉ IP), điều này sẽ giúp tiết kiệm khá nhiều chi phí.
- Mô hình hệ thống camera IP Hình 2: Mô hình hệ thống camera IP (theo cticomvn.com) 15 + Từng camera sẽ chuyển đổi hình ảnh thu đƣợc sang dạng tín hiệu số tại chính camera đó.
- Việc xử lý hình ảnh nhƣ nén ảnh, tích hợp các tính năng cảnh báo chuyển động… cũng đƣợc thực hiện bên trong camera IP, tín hiệu số đƣợc truyền qua mạng IP theo tiêu chuẩn Ethernet bằng cáp mạng CAT6.
- Nguồn điện cho camera IP đƣợc cung cấp tại chỗ hoặc qua cáp mạng CAT5 bằng bộ chuyển đổi POE (Power Over Ethernet.
- Các camera IP thƣờng đƣợc quản lý bằng phần mềm quản lý hình ảnh đƣợc cài đặt tại máy tính (máy chủ quản lý hình ảnh) giúp quan sát và quản lý hình ảnh thu nhận đƣợc từ các camera nhƣ xem, ghi hoặc phát lại…Những phần mềm này thƣờng đƣợc bán kèm theo camera của hãng sản xuất, hoặc có thể mua từ những hãng chuyên phát triển phần mềm quản lý hình ảnh cho công nghệ camera IP.
- +Tín hiệu camera IP đƣợc truyền qua mạng internet giống nhƣ DVR, tuy nhiên mỗi camera IP sẽ truyền một luồng dữ liệu hình ảnh riêng và có địa chỉ IP riêng.
- Khi xem qua mạng internet, ta có thể xem hình ảnh của một camera (nhận và truyền hình ảnh của 1 camera) hoặc có thể xem hình ảnh của nhiều camera trên cùng một màn hình thông qua phần mềm quản lý hình ảnh.
- Đánh giá + Về chi phí: Với những mô hình giám sát có quy mô từ 4 camera trở lên, hệ thống camera giám sát analog sẽ có chi phí thấp hơn đối với hệ thống lắp đặt camera IP, hơn nữa giá của một camera IP có cùng chất lƣợng với camera analog cũng đắt hơn đáng kể.
- Ngoài ra, các camera analog thƣờng có thêm các tính năng nhƣ ống kính tùy chỉnh tiêu cự, chống lóa, hồng ngoại có 16 khoảng cách quan sát xa…và thƣờng có giá rẻ hơn nhiều so với 1 camera IP có cùng tính năng kỹ thuật.
- Về chất lượng: camera IP hơn hẳn camera Analog về chất lƣợng hình ảnh và khả năng truyền dẫn không dây.
- Camera analog không thể có đƣợc độ phân giải hình ảnh lớn hơn độ phân giải của tivi, chỉ cỡ khoảng 0.4 megapixel, trong khi đó, camera IP hiện nay đã đạt tới độ phân giải full HD 1080p, lớn hơn nhiều lần camera Analog.
- Về khả năng bảo mật: Với những hệ thống camera hoạt động theo phƣơng thức không dây, camera IP cũng tốt hơn về tính bảo mật và không bị can nhiễu bởi môi trƣờng xung quanh.
- Về lắp đặt hệ thống: về nguồn điện cung cấp cho thiết bị camera: cả 2 loại camera này đều tƣơng đƣơng nhau về công sức bỏ ra khi lắp đặt.
- Về thiết lập, cấu hình hệ thống: lắp đặt hệ thống camera analog đơn giản hơn - chỉ cần cắm cáp tín hiệu vào bộ DVR là hoạt động.
- Với camera IP, ta phải gán địa chỉ IP, mở port cho router… sẽ gây tốn thời gian hơn so với camera analog.
- Về khả năng hoạt động theo phương thức không dây: Hệ thống camera analog không dây (truyền bằng sóng) hoạt động không đƣợc tốt vì: dễ bị can nhiễu từ môi trƣờng xung quanh (các thiết bị điện, điện thoại di động…) làm cho hình ảnh thu đƣợc không có chất lƣợng tốt.
- Hệ thống camera ip không dây có chất lƣợng tốt nhờ việc các tín hiệu số không bị ảnh hƣởng bởi các thiết bị điện xung quanh, đồng thời, các IP camera sử dụng chuẩn truyền dẫn không dây 802.11x cũng có khả năng bảo mật cao hơn camera Analog.
- Kết luận: Nhƣ vậy, tuy có những bất lợi về mặt chi phí nhƣng hệ thống camera IP sẽ phù hợp hơn với yêu cầu bài toán cảnh báo giám sát đƣợc đề cập trong nội dung luận văn.

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt