毕业设计论文labview网络摄像监控系统设计.docx
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毕业设计论文labview网络摄像监控系统设计
摘要
随着科学技术的日新月异和人民生活水平的不断提高,安全问题成为全社会共同关注的一件大事,因此人们对安防的要求愈来愈高,完善的安防系统成为未来几年的新趋势。
幸运的是,虚拟仪器技术也正在飞速发展,虚拟仪器(LabVIEW)的出现是测控技术界和测试仪器制造界的一次具有深远意义的“技术革命”。
因此,我们就可以利用虚拟仪器的强大功能来实现智能报警的软件设计。
现在,安防系统越来越来受到人们的重视。
一个好的安防可以在意外情况的发生的时候,及时给工作人员提示,从而减小或防止人们的物质财产的损失。
所以网络摄像监控系统数据库及智能报警的设计就很必要,它不仅可以实现基本的实时视频监控,还具有网络功能,能在不同的计算机上进行监控和操作,而且可以实现智能报警的功能,在检测到异常情况的时候就进行报警。
用虚拟仪器进行研发,增加了软件的人性化和美观性。
所以,网络摄像监控系统数据库及智能报警很有市场前景。
关键字:
LabVIEW虚拟仪器电子地图系统
ABSTRACT
Withthedevelopmentoftechnologyandthecontinuousimprovementofthelevelofpeople’slife,securityissuesbecomeofamajoreventwhichpeoplecareterrifically,sopeoplenowpaymoreandmoreattentiontosecuritysystem,andaperfectsecuritysystemwillbecomethenewcurrentinthenearfuture.Fortunately,thevirtualinstrumentsisdevelopingsharply,theemergenceofvirtualinstruments(LabVIEW)isa"technologyrevolution"whichhasfar-reachingsignificanceinthemonitoringandcontroltechnologiesandtestingequipmentmanufacturingsector.Sowecandesignintelligentalarmsoftwareusingthestrongpowerofthevirtualinstruments.
Nowadays,peoplepaymoreandmoreattentiontosecuritysystem.Agreatsecuritysystemcangivesignalstostaffs,sothatitcandecreaseoravoidlossofmaterialproperty.Thusnetworkcameramonitorsystemdatabaseandintelligentalarmsystemisnecessary,itcannotonlyrealizetheintelligentalarmfunctionbutalsohasnetworkfunction,itcanmonitorandoperateatdifferentcomputer,andalarmintelligently,ifittestsabnormalcircs,italarms.Usingvirtualinstrumentsincreasesthehumanizationandaesthetics.Sonetworkcameramonitorsystemdatabaseandintelligentalarmsystemhasagreatmarketprospects.
Keywords:
LabVIEWvirtualinstrumentintelligentalarmreal-timemonitoring
第一章绪论
1.1课题的提出
网络视频监控系统通过摄像机远程监控现场的动态场景,从而可以实现日常管理和在异常情况发生时做出快速反应,它在诸如电力、邮电、银行、交通、商场、小区等需要信息广泛交流的重要场所具有广阔的应用前景和社会价值。
基于网络的视频监控系统主要包括计算机数字视频监控中的计算机数字视频处理技术、数字视频压缩编码技术、计算机数字视频网络传输技术等。
虚拟仪器技术利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。
自1986年问世以来,世界各国的工程师和科学家们都已将NILabVIEW图形化开发工具用于产品设计周期的各个环节,从而改善了产品质量、缩短了产品投放市场的时间,并提高了产品开发和生产效率。
使用集成化的虚拟仪器环境与现实世界的信号相连,分析数据以获取实用信息,共享信息成果,有助于在较大范围内提高生产效率。
虚拟仪器提供的各种工具能满足我们任何项目需要。
所以通过LabVIEW进行此课题的研究,既方便又实用。
课题的意义
2006年中国网络视频监控业务市场规模达到18.24亿元人民币,预计2007年中国网络视频监控业务市场规模达到26.36亿元人民币,预计2011年达到86.61亿元人民币。
未来5年之内,网络视频监控都将保持约38%的年增长率,会有越来越多的视频监控系统采用完全数字化的技术,特别是在一些行业市场,如交通、城市监控、工业和零售等等。
此外,以数字化视频监控为基础的智能视频监控技术也将获得长足的发展。
所以我们想到了用LabVIEW来编程一个能实现网络摄像监控系统数据库及智能报警功能的程序。
1.3国内外发展状况
市场调查显示,中国视频监视器市场客户认知度为50%,而准备购买视频服务的客户数量也不过50%,一方面中国视频监视器市场正处于快速扩张期,另外一方面说明中国视频监视器市场宣传和推广的力度还不够。
从细分行业来看,视频监控业务主要集中在金融、政府和电信行业,这三大行业占了市场的一半以上,大约58%的份额。
网络视频监控工程主要用途已不单是保安监控,视频会议、远程教学的发展比较迅速。
调查结果显示,用于视频会议的网络视频监控工程比例为70.6%,用于远程教学的比例达到了45.1%。
网络视频监控在远程医疗、家庭看护上的应用比例均为33.3%。
另外,还有一些为电子商务网上演示等用途,比例为11.8%。
从2000年起全球网络摄像终端的市场将从2000年的4200万美元高速增长到2005年的4.21亿美元,年增长速度达到58.6%。
我们相信,视频监控市场的发展将直接影响到全球网络摄像终端市场的规模和增长速度,从2006年开始,全球网络摄像终端的市场年增长速度将达到70%。
到2008年,全球网络摄像终端市场规模将达到20.68亿美元。
所以,本课题研究的这个网络摄像监控系统数据库及智能报警功能的程序很有发展潜力,也有很大的市场前景。
第二章虚拟仪器技术
虚拟仪器的概述
虚拟仪器(virtualinstruments)是基于计算机的仪器。
计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。
粗略地说这种结合有两种方式,一种是将计算机装入仪器,其典型的例子就是所谓智能化的仪器。
随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小,这类仪器功能也越来越强大,目前已经出现含嵌入式系统的仪器。
另一种方式是将仪器装入计算机。
以通用的计算机硬件及操作系统为依托,实现各种仪器功能。
虚拟仪器主要是指这种方式。
下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。
图2-1虚拟仪器方案
虚拟仪器的主要特点有:
1.尽可能采用了通用的硬件,各种仪器的差异主要是软件。
2.可充分发挥计算机的能力,有强大的数据处理功能,可以创造出功能更强的仪器。
3.用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。
虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。
虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。
目前在这一领域内,使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。
虚拟仪器的起源可以追朔到20世纪70年代,那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。
PC机出现以后,仪器级的计算机化成为可能,甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前,NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。
对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。
NI首先提出的专为测试任务设计的PXI硬件平台,已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台,它的开放式构架、灵活性和PC技术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的改革。
由NI发起的PXI系统联盟现已吸引了70家厂商,联盟属下的产品数量也已超过一千种。
PXI作为一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台,内建有高端的定时和触发总线,再配以各类模块化的I/O硬件和相应的测试测量开发软件,您就可以建立完全自定义的测试测量解决方案。
无论是面对简单的数据采集应用,还是高端的混合信号同步采集,借助PXI高性能的硬件平台,您都能应付自如。
这就是虚拟仪器技术带给您的无可比拟的优势。
软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。
使用正确的软件工具并通过调用特定的程序模块,工程师和科学家们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。
NI公司提供的行业标准的图形化编程软件——NILabVIEW,不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接,更能提供强大的数据处理能力,并将分析结果有效地显示给用户。
此外,NI还提供了许多其它交互式的测量工具和系统管理软件工具,例如连接设计与测试的交互式软件SignalExpress、基于ANSI-C语言的LabWindows/CVI、支持微软VisualStudio的MeasurementStudio等等,这些软件均可满足客户对高性能应用的需求。
拥有了功能强大的软件,您就可以在仪器中创建智能性和决策功能,从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。
普通的PC有一些不可避免的弱点。
用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。
目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了VXI标准,这是一种插卡式的仪器。
每一种仪器是一个插卡,为了保证仪器的性能,又采用了较多的硬件,但这些卡式仪器本身都没有面板,其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。
这些卡插入标准的VXI机箱,再与计算机相连,就组成了一个测试系统。
VXI仪器价格昂贵,目前又推出了一种较为便宜的PXI标准仪器。
虚拟仪器研究的另一个问题是各种标准仪器的互连及与计算机的连接。
目前使用较多的是IEEE488或GPIB协议。
未来的仪器也应当是网络化的。
虚拟仪器技术的四大优势:
1.性能高
虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的,所以完全“继承”了以现成即用的PC技术为主导的最新商业技术的优点,包括功能超卓的处理器和文件I/O,使您在数据高速导入磁盘的同时就能实时地进行复杂的分析。
此外,当前正蓬勃发展的一些新兴技术(如多核、PCIExpress等)也成为推动虚拟仪器技术发展的新动力,使其展现出更强大的优势。
2.扩展性强
NI的软硬件工具使得工程师和科学家们不再圈囿于固有的、封闭的技术之中。
得益于NI软件的灵活性,只需更新您的计算机或测量硬件,就能以最少的硬件投资和极少、甚至无需软件上的升级即可改进您的整个现有系统。
在利用最新科技的时候,您可以把它们集成到现有的测量设备,最终以较少的成本加速产品上市的时间。
3.开发时间少
在驱动和应用两个层面上,NI高效的软件构架能与计算机、仪器仪表和通讯方面的最新技术结合在一起。
NI设计这一软件构架的初衷就是为了方便用户操作的同时,还提供了高灵活性和强大的功能,使您轻松地配置、创建、发布、维护和修改高性能、低成本的测量和控制解决方案。
4.出色的集成
虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。
随着产品在功能上不断地趋于复杂,工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求,而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。
NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口,帮助用户轻松地将多个测量设备集成到一个系统之中,减少了任务的复杂性。
2.2LabVIEW特点
1.用于常用测量与自动化应用程序的交互式ExpressVI;应用程序模板与设计模式以创建常用应用程序。
2.内置的编译器可加快执行速度,支持条件断点和自定义探针,自动错误处理。
3.内置的GPIB、VXI、串口和插入式DAQ板的库函数,利用NIDAQ7.0和DAQAssistant完成数据采集任务与自动代码。
4.650多种SCPI仪器驱动程序,利用仪器I/OAssistant完成交互式仪器控制与代码生成。
5.内容丰富的高级分析库,可进行信号处理、统计、曲线拟合以及复杂的分析工作。
6.直观明了的前面板用户界面和流程图式的编程风格,GUI对象的属性设置页面。
7.利用ActiveX、DDE以及TCP/IP进行网络连接和进程通讯,缓冲DataSocket,用Email传送VI数。
8.适用于WindowsNT/9x/3.1、MacOSX、HP-UX、Sun以及Concurrent实时计算机。
9.3D图形控件,增加了模块化和可视化的灵活性。
10.可缩放的前面板,用户可以移植他们的程序而无需手动改变控件的大小。
11.增强了报告的生成,可以快速地建立和打印格式化报表。
12.增强图形,包括Smith和极坐标图,可以以定制图形和动画。
13.基于Web的应用程序开发,便捷连接.NETWeb服务,基于网络的帮助工具及更强的搜索工具。
14.与MathWorks的MATLAB及NI的HiQ的无缝地集成。
15.带有声音与振动、信号处理、DSP等附加工具包。
16.LabVIEW运行于FPGA*上和LabVIEW运行于PalmOS与PocketPCPDA上。
17.对齐网格(AlignmentGrid),子面板(Subpanel)和树形控件,反馈节点和平序结构,自动走线,动态及用户自定义事件。
2.3软件与系统优势
1.直观的图形化环境实现了开发工作的高效率
在LabVIEW图形化开发环境下,无需编写代码文本命令行即可获得强大的开发工具。
在LabVIEW中,您只需要拖放已经开发好的图形控件,就可以轻松快捷地开发出应用程序的用户界面。
然后,再通过组合科学家和工程师们都十分熟悉的框图模块来实现系统的各种函数功能。
2.缜密地集成了上千种仪器和测量设备驱动
LabVIEW能与测量硬件无缝连接,因此您可以快速的使用和配置各种测量设备,从任何的独立测量设备、到插入式数据采集设备、运动控制器、图像采集系统、实时系统、分布式控制和可编程逻辑控制器(PLC)等。
此外,LabVIEW还支持来自几百家仪器供应商的2000多种仪器驱动库。
没有一家厂商能提供如此大范围的、支持硬件和软件集成的测量系统。
3.通过编译使系统性能最优化
在许多应用中,执行速度是关键。
利用一个内置编译器使之生成优化的代码,您的LabVIEW应用程序可将程序速度提高到与编译C语言程序相当的程度。
运用LabVIEW,您能在多种平台上开发出满足最高性能要求的系统,包括:
Windows,Linux,Macintosh,UNIX,或实时操作系统。
4.适用于流程图设计的开发环境
与其他通用的编程语言不同,LabVIEW针对一些应用提供了专门功能,如仿真、测量、控制和自动化应用等,这将加速您系统的开发进程。
无论是内置的分析功能还是与各种I/O设备接口,LabVIEW为工程师和科学家提供快速建立测试和测量,数据采集,嵌入式应用,科学研究和过程监控系统所需要的各种功能。
5.与其它应用程序的开放式连接
利用LabVIEW,您可以通过因特网,ActiveX,DLL,共享库,SQL,TCP/IP,XML,OPC,无线通讯或其它方式和不同的应用程序建立连接。
LabVIEW的开放式连接特性使您能够建立灵活的开放式应用,并与公司内其它应用程序进行通讯。
同时LabVIEW还支持MatlabM脚本及与一些常用程序的直接连接,如Mathematical,ElectronicsWorkbench公司的Multiuse,MathCAD,和TI公司的CodeComposerStudio。
2.4虚拟仪器技术的常用工具包介绍
2.4.1IMAQVISION介绍
IMAQVision是LabVIEW内置的视觉开发工具包,其中包括IMAQVision和VisionBuilder两个组件。
IMAQVision是一个功能强大的函数库,提供了在LabVIEW平台上开发机器视觉系统所需要的各种子程序,例如图像采集、系统校准、图像处理、几何量测量等。
VisionBuilder是一个交互式的机器视觉系统开发环境,可以在系统软件设计的每一步看到输出的中间结果,并可以随时进行修改。
设计完成后能够自动生成LabVIEW程序代码。
NI的IMAQVision软件包为图像处理提供了完整的功能。
它将400多种功能集成到LabVIEW和MeasurementStudio(LabWindows/CVI,VisualC++及VisualBasic)开发环境中。
此外,IMAQVisionBuilder可用于快速浏览、建立模型及测试应用,且无需编程。
NI的OCR软件为LabVIEW与BridgeVIEW开发者提供了字符识别功能,可用于工业检验中读取字母。
通过交互式、可配置的软件或强大的程序库创建应用。
与数据采集和运动控制设备集成。
NI-IMAQ驱动软件使配置和维护更简单。
可从LabVIEW、LabWindows/CVI、C、C++和VisualBasic中调用超过200个函数。
具有可配置、可编程、实时和嵌入式机器视觉的功能。
这个最新版本的图像软件扩充了NI的简单易用的机器视觉和图像处理工具的功能,使得流行的编程语言也能用来作图像处理。
通过IMAQVision6.0,工程师们可以用MeasurementStudio非常容易的创建完整的视觉检测应用程序来迅速并可靠的完成有关测量任务.MeasurementStudio是一个提供各种测量工具的软件包。
所提供的工具包括数据采集,数据分析,数据图形化等.MeasurementStudio支持MicrosoftVisualBasic,VisualC++和ANSI标准C语言。
NationalInstruments视觉软件产品具有机器视觉应用的众多优势。
若想无须编程即可创建、校准并部署一个视觉应用程序,请选择用于自动检测的视觉生成器(VisionBuilderforAutomatedInspection)。
若您的机器视觉应用需要强大的程序库,视觉开发模块可为您缩短的开发周期,节省您的时间和金钱。
IEEE1394接口的NI-IMAQ是一个驱动软件,可用于从火线(Firewire)接口相机采集图像并将其应用到LabVIEW、LabWindows/CVI或MeasurementStudio程序中。
2.4.2数据库介绍
一、LabVIEWSQLToolkit(其又被称作为LabVIEWDatabaseConnectivityToolset)是用于数据库访问的附加工具包,工具包集成了一系列的高级功能模块,这些模块封装了大多数的数据库操作和一些高级的数据库访问功能。
其主要的功能如下:
1.支持MicrosoftActiveXDataObject(ADO)所支持的所有的数据库引擎;
2.支持所有与ODBC或OLEDB兼容的数据库驱动程序;
3.具有高度的可移植性,在任何情况下,用户通过改变DBToolsOpenConnectionVI的输入参数ConnectionString就可以更换数据库;
4.可以将数据库中ColumnValues的数据类型转换为标准LabVIEWDatabaseConnectivityToolset的数据类型,这进一步增强了它的可移植性;
5.与SQL兼容;
6.不使用SQL语句就可以实现数据库记录的查询、添加、修改以及删除等操作;
用户可以使用LabVIEWSQLToolkit在LabVIEW中支持ODBC的本地或远程数据库,例如MicrosoftAccess,MicrosoftSQLSever,SybaseSQLServer以及Oracle等。
二、ODBC简介
ODBC是微软公司开放服务体系结构(WOSA,WindowsOpenServicesArchitecture)中有关数据库的一个组成部分,它建立一组规范,并提供一组对数据库访问的API(应用程序编程接口)。
这些API利用SQL来完成其大部分任务。
ODBC本身也提供了对SQL语言的支持,用户可以直接将SQL语句送给ODBC。
三、LabVIEWSQLToolkit的配置
在使用LabVIEWSQLToolkit工具包之前,首先需要在Windows操作系统中的ODBC数据源中创建一个DSN(datasourcename,数据名)。
LabVIEWSQLToolkit与数据库之间的连接就是建立在DSN基础上的。
DSN的创建步骤如下:
第一步:
在Windows操作系统的控制面板中选择“数据源(ODBC)”,弹出ODBC数据源管理器。
第二步:
单击“系统DSN”选项卡中的“添加…”。
第三步:
在随后出现的“创建新数据源”对话框驱动程序列表中选“MicrosoftAccessDriver(*.mdb)”,并单击“完成”按钮。
第四步:
在随后出现的对话框中的“数据源名”一栏中创建DSN的名称,例如本系统使用的niDB;并利用“选择”按钮选择需要利用LabVIEWSQLToolkit访问的数据库,如niDB.mdb,然后单击“确定”按钮。
这样就完成了DSN的创建。
从此以后,LabVIEWSQLToolkit就可以利用这个DSN访问与之相关联的数据库了。
四、创建数据库表和添加数据
建表和添加数据操作是数据库最基本的功能之一。
本例首先使用DBToolsOpenConnection打开数据库连接,使用DBToolsListTables和DBToolsCreateTableTools判断指定的数据库表是否存在,并据此建立数据库表;然后通过带参数技术的DBToolsCreateParameterizedQuely向数据库添加数据,在其中还利用DBToolsSetParameterValue对其进行参数的设定,使用这种技术的插入操作其效率高于使用DBToolsInsertData;最后使用DBToolsExecuteQuery执行指定查询,并使用DBToolsFreeObject和DBToolsCloseConnection释放资源及断开连接。
LabVIEW是开发虚拟仪器应用软件的高效率工具,利用专门的数据库接口工具包LabVIEWSQLToolkit可以方便的实现Lab
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