Hệ thống giám sát và cảnh báo sử dụng cảm biến và camera trong gia đình

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LÊ VĂN KHANH HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ CẢNH BÁO SỬ DỤNG CẢM BIẾN VÀ CAMERA TRONG GIA ĐÌNH Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Quản lý hệ thống thông tin Mã số: Chuyên ngành đào tạo thí điểm LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHÀNH QUẢN LÝ CNTT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐINH VĂN DŨNG Hà Nội – 2014 1 DANH MỤC NỘI DUNG DANH MỤC ẢNH 2 DANH MỤC BẢNG BIỂU 2 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 3 CHƯƠNG 2: ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CÁC HỆ THỐNG HIỆN TẠI 5 2.1 Đánh giá các hệ thống hiện tại 5 2.1.1 Hệ thống giám sát của FPT 5 2.1.2 Hệ thống giám sát của VNPT 6 2.1.3 Hệ thống giám sát của Viettel 7 2.2 Các nhược điểm chung của các hệ thống hiện tại 8 CHƯƠNG 3: CÁC CƠ SỞ LÍ THUYẾT 9 3.1 Tổng quan về hệ thống giám sát cho gia đình 9 3.2 Giới thiệu về camera trong hệ thống giám sát và cảnh báo 9 3.2.1 Định nghĩa 9 3.2.2 Phân loại 9 3.3.2.1 Phân loại theo kĩ thuật hình ảnh 9 3.3.2.2 Phân loại theo kĩ thuật đường truyền 10 3.3.2.3 Phân loại theo tính năng sử dụng 11 3.2.3 Các thông số cơ bản của camera 12 3.3 Kỹ thuật phân tích hình ảnh trong giám sát và cảnh báo 15 3.2.1 Phát hiện và bám đối tượng chuyển động: 16 3.2.2 Nhận dạng đối tượng, vật thể 18 3.3.2.1 Nhận dạng khói bằng camera 19 3.3.2.2 Nhận dạng lửa bằng camera 20 3.3.2.3 Nhận dạng con người bằng camera 21 3.4 Sử dụng cảm biến trong hệ thống giám sát và cảnh báo 22 CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH ĐỀ XUẤT CỦA HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHO GIA ĐÌNH DÙNG CAMERA VÀ CẢM BIẾN 24 4.1 Bài toán và mô hình chung của hệ thống 24 4.2.1 Hệ thống giám sát và cảnh báo cho gia đình 24 4.2.2 Mô hình hệ thống đề xuất 26 4.1.2.1 Mô hình hệ thống giám sát và cảnh báo cơ bản 26 4.1.2.2 Mô hình hệ thống giám sát và cảnh báo chuyên nghiệp 30 4.2 Lựa chọn camera cho dịch vụ giám sát và cảnh báo 33 4.3 Thiết kế kiến trúc phần mềm 36 4.4 Mô hình thương mại hóa hệ thống 37 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 39 5.1 Kết luận 39 5.2 Hướng phát triển của đề tài 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 2 DANH MỤC ẢNH Hình 2-1: FPT Cloud Camera 5 Hình 2-2: Cài đặt camera cho dịch vu MegaCamera 6 Hình 3-1: Dome Camera 11 Hình 3-2: Box camera 12 Hình 3-1: Bảng góc quan sát của camera 14 Hình 3-3: Các thông số liên quan đến tiêu cự của camera 15 Hình 3-4: Mô hình áp dụng xử lý ảnh trong giám sát và cảnh báo 16 Hình 3-5: Mô hình phát hiện chuyển động 18 Hình 3-6: Mô hình nhận dạng trong xử lý ảnh 18 Hình 3-7: Sơ đồ tổng quát một hệ nhận dạng 19 Hình 3-8: Phát hiện khói bằng camera 20 Hình 3-9: Phát hiện lửa bằng camera 20 Hình 3-10: Mô hình áp dụng phát hiện người bằng camera 21 Hình 3-11: Mô hình áp dụng nhận biết người bằng camera 22 Hình 3-12: Cảm biến chuyển động 22 Hình 3-13: Cảm biến từ 23 Hình 3-14: Cảm biến vùng 23 Hình 3-15: Cảm biến khói 23 Hình 3-16: Cảm biến khói 23 Hình 4-1: Mô hình hệ thống giám sát thông thường 24 Hình 4-2: Mô hình hệ thống cảm biến 25 Hình 4-3: Mô hình hệ thống giám sát và cảnh báo cơ bản 27 Hình 4-4: Quy trình xử lí cảnh báo 29 Hình 4-5: Mô hình sử dụng đầu ghi hình 31 Hình 4-6: Ghi hình sử dụng máy tính 32 Hình 4-7: Hệ thống ghi hình trên máy chủ dịch vụ 33 Hình 4-8: Camera của Panasonic 34 Hình 4-9: Nền tảng ứng dụng mở của camera Axis 36 Hình 4-10: Thiết kế tổng thể phần mềm quản lý thông tin giám sát và cảnh báo 37 Hình 4-11: Mô hình cung cấp dịch vụ 38 Hình 4-12: Mô hình cung câp dịch vụ 38 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Các đặc điểm của dịch vụ Cloud Camera 6 Bảng 2-2: Các đặc điểm của dịch vụ MegaCamera 7 Bảng 2-3: Bảng gói dịch vụ IP Camera của Viettel 7 Bảng 3-1: Bảng góc quan sát của camera…………………………………………… 15 3 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Lý do chọn đề tài Ngày nay cùng với sự nâng cao chất lượng cuộc sống thì một nhu cầu đảm bảo sự an toàn của mỗi tổ chức cũng như gia đình càng trở nên cấp thiết. Trong cuộc sống hàng ngày mỗi gia đình phải đối mặt với rất nhiều rủi ro như: cháy nổ, đột nhập, song song đó là sự gia tăng của các loại hình tội phạm đang diễn biến ngày càng phức tạp, các vụ hỏa hoạn ngày càng gia tăng, chủ yếu do bất cẩn trong sinh hoạt, làm việc và các sự cố về điện. Con người ngày càng áp dụng nhiều phương pháp để giảm thiểu các thiệt hại từ các nguy cơ này từ giai đoạn xây dựng, giám sát và cảnh báo. Nếu như trước đây chỉ là các vụ trộm cắp tài sản nhỏ thì hiện nay chúng đã tổ chức và thực hiện với quy mô rất lớn. Một đặc điểm chung là các hành vi này đang được thực hiện ngày càng tinh vi, táo bạo, liều lĩnh, gây thiệt hại nặng nề về người và tài sản, gây hoang mang cho toàn xã hội. Mục tiêu mà các đối tượng trộm cắp này nhắm đến chủ yếu vẫn là các ngân hàng, tiệm vàng, trung tâm thương mại, cơ quan, nhà máy, khu công nghiệp, biệt thự, nhà riêng…Ngoài ra thì nguy cơ cháy vẫn còn tiềm ẩn đối với bất kỳ công trình nào. Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, con người đã áp dụng một cách hiệu quả trong việc giám sát và cảnh báo các nguy cơ. Ví dụ như các loại cảm biến phát hiện khói, phát hiện cháy, phát hiện rò rỉ ga hay phát hiện chuyển động. Đặc biệt với sự phát triển của công nghệ hình ảnh, con người đã tạo ra camera, giúp việc giám sát bằng hình ảnh được áp dụng mọi nơi, từ cơ quan, doanh nghiệp, trường học, gia đình đến trên phương tiện di chuyển và những nơi công cộng. Công nghệ của camera đã phát triển hơn 50 năm, từ những camera tương tự đễn camera IP và hình ảnh được cải thiện với chất lượng cao. Ngoài ra với sự phát triển của Internet thì việc giám sát bằng camera qua mạng Internet đã giúp việc giám sát cảnh báo hiệu quả hơn, mọi lúc mọi nơi. Một trong những dịch vụ phát triển mạnh mẽ trong thời gian gần đây là dịch vụ giám sát và cảnh báo thông qua Internet. Đặc biệt với sự phổ thông của điện thoại thông mình thì việc cảnh báo cho người dùng thông qua điện thoại thông mình càng hiệu quả hơn bao giờ hết. Tại các nước phát triển, việc giám sát hình ảnh bằng camera đã được triển khai rộng khắp từ nhiều năm. Tại Việt Nam, camera cũng bắt đầu được triển khai nhưng vẫn còn hạn chế, theo đánh giá thì Việt Nam mới triển khai được 5%, do vậy thị trường camera giám sát vẫn rất lớn. Từ năm 2010, một số nhà cung cấp đã triển khai các dịch vụ giám sát hình ảnh bằng camera bằng Internet đến các doanh nghiệp, tổ chức lẫn hộ gia đình như dịch vụ Megavnn của VNPT, dịch vụ IP Camera của Viettel hay dịch vu Camera Cloud của FPT. Tuy nhiên, vì còn nhiều hạn chế nên các dịch vụ trên chưa phổ biến. Việc tìm hiểu các ưu nhược điểm của các dịch vụ hiện tại và nhu cầu của khách hàng có vai trò quan trọng trong việc mở rộng dịch vụ giám sát và cảnh báo sử dụng camera và cảm biến. 1.2 Phạm vi nghiên cứu và hướng tiếp cận Đề tài nghiên cứu và đưa ra một mô hình của hệ thống giám sát và cảnh báo sử dụng camera và cảm biến cho đối tượng sử dụng là hộ gia đình cho thị trường Việt Nam. Vì những hạn chế về thời gian cũng như khả năng thu thập thông tin thị trương, các yếu tố đánh giá sẽ được xem xét lại ở bước tiếp theo. Đề tài cũng không đi theo hướng xây dựng một hệ thống hoàn thiện về chức năng mà sẽ nghiên cứu để đề xuất 4 một hệ thống phù hợp với nhu cầu của hộ gia đình. Như vậy hệ thống sẽ phải cân nhắc cả yếu tố chức năng của hệ thống cũng như chi phí triển khai và duy trì hệ thống. Ngoài ra thì một yếu tố cũng có tầm quan trọng ảnh hưởng đến kiến trúc của hệ thống đó là ai sẽ là người cung cấp dịch vụ cho người sử dụng và chi phí họ cần để triển khai và duy trì hệ thống. Một câu hỏi đặt ra là tại sao lại là đối tượng hộ gia đình mà không phải đối tượng khác, vì các đối tượng khác có nhu cầu với việc giám sát và cảnh báo không hề nhỏ, thậm chí còn lớn hơn đối tượng gia đình. Câu trả lời rất đơn giản là không có sự hạn chế đặc biệt nào. Tuy nhiên vì với mỗi đối tượng nhu cầu cũng như chức năng của hệ thống giám sát và cảnh báo hoàn toàn khách nhau. Ví dụ với đối tượng là các doanh nghiệp hoặc chính phủ, ngoài việc yêu cầu cao về hình ảnh giám sát, cảm biến thì khả năng hoạt động liên tục và khả năng lưu trữ trong thời gian dài là những yếu tố bắt buộc đối với những đối tượng này. Mô hình hệ thống đề xuất được xây dựng dựa trên những phân tích về nhu cầu của thị trường và các dịch vụ hiện tại. Bằng việc phân tích các nhược điểm gây ra sự hạn chế của sự mở rộng của dịch vụ sẽ giúp hệ thống được đề xuất tránh được những điều tương tự. Ngoài ra đề tài cũng không đi theo hướng nghiên cứu mà theo hướng ứng dụng. Các kĩ thuật cảnh báo sẽ không phải là trọng tâm của luận văn mà yếu tố nhu cầu người dùng và mô hình kinh doanh là yếu tố được phân tích. 1.3 Nội dung và cấu trúc luận văn Với nội dung là trình bày hệ thống giám sát và cảnh báo dùng camera và cảm biến cho đối tượng hộ gia đình cho thị trường Việt Nam, luận văn được trình bày theo cấu trúc sau:  Chương 1: Giới thiệu Nội dung của chương này là trình bày về lí do chọn đề tài. Thông qua đó luận văn trình bày rõ nhu cầu thực tiến của hệ thống giám sát và cảnh báo sử dụng camera và cảm biến cho đối tượng hộ gia đình.  Chương 2: Ưu và nhược điểm của các hệ thống hiện tại Nội dung của chương này là nghiên cứu các hệ thống giám sát và cảnh báo của một số nhà cung cấp như Viettel, FPT và VNPT.  Chương 3: Các cơ sở lý thuyết Chương này trình bày một số vấn đề kỹ thuật và các cơ sở lý thuyết như phương pháp phát hiện chuyển động, phát hiện con người, các giao thức truyền cảnh báo.  Chương 4: Mô hình đề xuất hệ thống giám sát và cảnh báo sử dụng camera và cảm biến. Chương này mô tả chi tiết hệ thống đề xuất và mô hình để thương mại hóa thành dịch vụ trong tương lai.  Chương 5: Kết luận và hướng phát triển Chương này sẽ tóm tắt kết quả và những điểm cần cải thiện của quá trình thực hiện luận văn. Ngoài hướng phát triển của đề tài cũng được xem xét sau khi đã thực hiện xong đề tài.  Phụ lục A: Tài liệu tham khảo 5 CHƯƠNG 2: ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CÁC HỆ THỐNG HIỆN TẠI 2.1 Đánh giá các hệ thống hiện tại Đánh giá được nhu cầu đối với dịch vụ giám sát và cảnh báo, rất nhiều công ty đã đầu tư vào lĩnh vực cung cấp thiết bị và dịch vụ giám sát an ninh. Ta có thể dễ dàng tìm được các nhà cung cấp, phân phối các thiết bị an ninh từ lớn tới nhỏ. Đặc biệt một số nhà cung cấp ADSL cũng nhìn thấy tiềm năng của dịch vụ giám sát và cảnh báo này cộng với lợi thế về việc cung cấp dịch vụ ADSL nên họ đã triển khai dịch vụ giám sát và cảnh báo trên nền tảng Internet từ rất sớm. Tuy nhiên mỗi hệ thống đang có những nhược điểm khiến các dịch vụ này hạn chế trong việc triển khai dịch vụ tới nhiều khách hàng. Việc phân tích ưu nhược điểm của mỗi dịch vụ sẽ góp phần hiểu rõ những vấn đề này để giúp đề xuất hệ thống hợp lý hơn đối với khách hàng. 2.1.1 Hệ thống giám sát của FPT Hệ thống giám sát và cảnh báo được FPT giới thiệu năm 2012 với tên dịch vụ là “Cloud Camera”. Hình 2-1: FPT Cloud Camera Dịch vụ Cloud Camera là dịch vụ quan sát bằng Internet camera (IP Camera) thông qua giải pháp điện toán đám mây. Đối tượng mà dịch vụ hướng tới bao gồm cả khách hàng cá nhân và khách hàng doanh nghiệp. Một số ưu điểm của dịch vụ Cloud Camera là dùng IP camera và cung cấp một số chức năng nổi bật như:  Xem trực tuyến: Người dùng có thể xem trực tuyến camera thông qua internet bằng máy tính, điện thoại thông minh hoặc máy tính bảng  Lưu trữ: hệ thống cho phép ghi dữ liệu của camera trên máy chủ của FPT và có thể xem lại dữ liệu đã được ghi.  Điều khiển PTZ của camera: hệ thống cũng hỗ trợ người dùng điều khiển PTZ của camera, tức là điều khiển thay đổi góc quay của camera.  Số lượng camera: dịch vụ đã thiết kế sẵn số lượng cho một số đối tượng khách hàng (3 camera, 6 camera, 9 camera).  Phần mềm cho người dùng: với lợi thế là một công ty phần mềm, FPT cũng cung cấp người dùng phần mềm truy cập trên cả điện thoại thông mình và máy tính bảng trên cả nền tảng Android và nền tảng iOS. Các phần mềm này rất hữu ích cho người dùng vì tính dễ sử dụng của nó. Để phát triển một dịch vụ thu hút nhiều người dùng thì đây là một yêu cầu bắt buộc cho các hệ thống tương lai. 6  Cảnh báo: ngoài ra dịch vụ cũng cung cấp gửi cảnh báo qua tin nhắn điện thoại hoặc email. Tuy nhiên dịch vụ không miêu tả rõ các loại cảnh báo mà hệ thống hỗ trợ dồng thời cách thức hoạt động của việc phát hiện cảnh báo. Mặc dù có rất nhiều lợi thế nhưng dịch vụ chưa thu hut được nhiều người dùng đối với đối tượng khách hàng cá nhân hộ gia đình vì hai lí do:  Thứ nhất là chi phí dịch vụ hàng tháng cao cho đối tượng khách hàng cá nhân hộ gia đình. Bảng 2-1: Các đặc điểm của dịch vụ Cloud Camera Gói Gói 1 Gói 2 Gói 3 Số lượng camera 3 6 9 Băng thông 25 Mbps 25 Mbps 25 Mbps Phí lắp đặt 1,800,000 đồng 2,500,000 đồng 3,000,000 đồng Phí hàng tháng 1,300,000 đồng 1,800,000 đồng 2,200,000 đồng  Thứ hai là dịch vụ mới tập trung vào chức năng giám sát mà chưa có chức năng cảnh báo hiệu quả. 2.1.2 Hệ thống giám sát của VNPT Một trong những dịch vụ tương đối thành công và phù hợp hơn đối với đối tượng khách hàng cá nhân hộ gia đình là dịch vụ MegaCamera của VNPT. Dịch vụ này được VNPT triển khai từ năm 2010, là một trong những dịch vụ camera giám sát trực tuyến đầu tiên ở Việt Nam. Dịch vụ của VNPT cũng hướng đến cả khách hàng doanh nghiệp như các tổ chức, trường học, các cửa hàng, các công ty bảo vệ lẫn khách hàng cá nhân hộ gia đình. Cũng như dịch vụ Cloud Camera của FPT, dịch vu MegaCamera của VNPT cũng có một số đặc điểm như:  Xem trực tuyến: hệ thống hỗ trợ xem trực tuyến các camera thông qua Internet hoặc 3G  Khả năng ghi hình và lưu trữ: hệ thống cũng hỗ trợ lưu trữ video trên máy chủ của VNPT/VDC trong 2 ngày hoặc lâu hơn tùy theo gói dịch vụ  Phần mềm cho người dùng: hệ thống cũng cung cấp phần mềm cho người dùng trên điện thoại thông minh Ngoài ra thì một trong những chức năng ấn tượng của dịch vụ MegaCamera là khả năng dễ cài đặt và sử dụng. Người dùng không phải tự cấu hình đặc biệt mà chỉ cần cắm camera vào đăng nhập vào tài khoản để sử dụng. Hình 2-2: Cài đặt camera cho dịch vu MegaCamera Tuy nhiên thì cũng như dịch vụ của FPT, dịch vụ MegaCamera của VNPT/VDC cũng mới chỉ tập trung vào chức năng giám sát mà chưa trú trọng đến chức năng cảnh bảo. Với gói dịch vụ này thì người dùng chỉ được cung cấp khả năng giám sát. Tuy nhiên thì dịch vụ MegaCamera của VNPT/VDC có một ưu điểm lớn đó là chi phí hàng tháng mà khách hàng phải bỏ ra tương đối hợp lí: 7 Bảng 2-2: Các đặc điểm của dịch vụ MegaCamera Home 1 Home 2 School 1 School 2 Office 1 Office 2 Office 3 Thuê bao tháng 50,000 80,000 100,000 180 ,000 250,000 350,000 500,000 Số người truy nhập đồng thời tối đa 3 3 20 25 25 35 50 Max FPS (số hình/giây) 20 25 25 25 30 30 30 Ghi hình và lưu trữ theo ngày 2 ngày 3 ngày 3 ngày 4 ngày 5 ngày 6 ngày 8 ngày Truy nhập qua Internet Truy nhập qua Mobile Điều chỉnh Camera (PTZ) Chụp hình Tải video về máy tính Phần mềm Client 2.1.3 Hệ thống giám sát của Viettel Với ưu thế là nhà cung cấp dịch vụ ADSL, các nhà cung cấp thường phát triển dịch vụ giám sát và cảnh báo của riêng mình và Viettel cũng không phải là ngoại lê. Dịch vụ của Viettel mang tên là IP Camera, được cung cấp từ năm 2010. Dịch vụ IP Camera của Viettel cũng cung cấp một số chức năng cơ bản của dịch vụ giám sát như: cho phép người dùng quan sát và điều khiển camera qua Internet hoặc 3G. Dịch vụ cũng cung cấp phần mềm cho người dùng trên máy tính và điện thoại thông minh. Đối tượng khách hàng mà dịch vụ của Viettel hướng tới bao gồm cả khách hàng doanh nghiệp, khách hàng trường học, nhà trẻ, khách hàng cá nhân cửa hàng và hộ gia đình. Với ưu thế là nhà cung cấp dịch vụ ADSL, Viettel đã cung cấp cho khách hàng một số gói trong đó bao gồm cả dịch vụ kết nối ADSL. Bảng 2-3: Bảng gói dịch vụ IP Camera của Viettel Nội dung Cam N Cam E Cam F Phí lắp đặt đường truyền Phí lắp đặt đường truyền tương ứng với các gói Home N+ trọn gói, HomeE+ trọn gói và FTTH Office. Phí lắp đặt Camera (Tại HN/HCM) 500.000/1 Camera Phí mua camera Theo lựa chọn thiết bị của KH Tốc độ đường truyề n, tương tự các gói đường truyền của Viettel. Home N+ (trọn gói) Home E+ (trọn gói) FTTH OFFICE Phí trọn gói bao gồ m đường truyền ADSL và dịch vụ CAMERA 250.000 320.000 1.420.000 8 Nhưng cũng giống như dịch vụ Cloud Camera của FPT và dịch vụ MegaCamera, dịch vụ IP Camera của Viettel mới chỉ tập trung vào chức năng giám sát mà chưa có chức năng cảnh báo. Điều này sẽ khó có thể khiến khách hàng bị thu hút bởi dịch vụ vì với sự phát triển của IP camera thì nếu người dùng tự lắp đặt camera và chỉ một vài cấu hình họ có thể thực hiện chức năng giám sát mà không cần phải trả phí dịch vụ. Ngoài ra một nhược điểm của dịch vụ của Viettel đó là gói cước không có lợi cho khách hàng không sử dụng dịch vụ ADSL của Viettel. 2.2 Các nhược điểm chung của các hệ thống hiện tại Việc các doanh nghiệp phát triển các dịch vụ giám sát và cảnh báo là đáp ứng với nhu cầu của thị trường cả hiện tại lẫn trong thời gian tiếp theo. Thị trường giám sát và an ninh cảnh báo hiện giờ mới ở giai đoạn đầu, việc phát triển hệ thống phù hợp với nhu cầu của thị trường trong nước có ý nghĩa quan trọng và là cơ hội lớn của các nhà cung cấp dịch. Với 3 dịch của các doanh nghiệp đi đầu trong việc cung cấp dịch vụ giám sát và cảnh báo bằng IP camera có rất nhiều ưu điểm chung:  Cung cấp cho người dùng xem hình thông qua Internet và 3G dễ dàng  Cung cấp khả năng ghi hình trên máy chủ  Cung cấp gói dịch vụ bao gồm cả dịch vụ kết nối Internet ADSL Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm trên thì các hệ thống vẫn tồn tại các nhược điểm và chính những nhược điểm này đã hạn chế sự phổ biến của dịch vụ đối với khách hàng đặc biết là với khách hàng hộ cá nhân gia đình. Một số nhược điểm có thể nhận thấy là:  Thứ nhất là vấn đề chi phí, ngoài dịch vụ MegaCamera của VNPT/VDC thì các dịch vụ còn lại có chi phí quá cáo so với khách hàng cá nhân hộ gia đình. Theo như khảo sát sơ bộ thì khách hàng cá nhân hộ gia đình sẽ không có ý định đầu tư nếu phí hàng tháng quá cao. Chi phí hợp lí tương đương hoặc thấp hơn chi phí truyền hình cáp của các hộ gia đình.  Thứ hai là các hệ thống hiện tại chỉ đáp ứng được nhu cầu giám sát mà chưa đáp ứng được nhu cầu cảnh báo. Đặc biệt với đối tượng khách hàng cá nhân hộ gia đình thì chức năng cảnh báo là nhu cầu rất lớn đối với khách hàng. Các nguy cơ cần cảnh báo đối với khách hàng như: nguy cơ đột nhập trái phép, nguy cơ cháy nổ, rò rỉ khí ga. Việc phân tích các nhược điểm này sẽ góp phần cải tiến hoặc tạo ra những hệ thống nhằm cung cấp dịch vụ phù hợp hơn với nhu cầu của khách hàng cá nhân hộ gia đình. Trong luận văn này, hệ thống được đề xuất nhằm giải quyết hai nhược điểm chính này của các hệ thống hiện tại. 9 CHƯƠNG 3: CÁC CƠ SỞ LÍ THUYẾT 3.1 Tổng quan về hệ thống giám sát cho gia đình Một trong những mô hình của hệ thống giám sát mà hiện nay được sử dụng rộng rãi là sự kết hợp của công nghệ hình ảnh với sự phát triển của IP camera và các loại cảm biến. Với sự kết hợp này thì an ninh được đảm bảo chính xác của các cảm biến và đảm bảo được tính trực quan với khả năng của các camera. Nó vừa giúp người dùng điều khiển, giám sát và dùng chính những hình ảnh đó làm bằng chứng hoặc cho việc điều tra tìm ra nguyên nhân của sự vi phạm an ninh. Đặc biệt mỗi loại cảm biến sẽ có từng chức năng cảnh báo riêng biệt và độ chính xác rất cao, trong khi đó với camera thì ngoài việc cung cấp hình ảnh thì hiện nay công nghệ phân tích hình ảnh cũng được áp dụng rất nhiều vào việc phân tích ra những thông tin hữu ích cho việc an ninh giám sát như:  Phát hiện chuyển động bằng hình ảnh  Phát hiện sự có mặt của con người  Nhận diện khuôn mặt, tuổi và giới tính của người Trong phần này, luận văn sẽ trình bày về một số loại cảm biến và công nghệ phân tích hình ảnh thường được sử dụng trong các hệ thống giám sát và cảnh báo. 3.2 Giới thiệu về camera trong hệ thống giám sát và cảnh báo 3.2.1 Định nghĩa Theo một định nghĩa đơn giản nhất thì Camera là một thiết bị ghi hình. Với một chiếc Camera, bạn có thể ghi lại được những hình ảnh trong một khoảng thời gian nào đó, lưu trữ và sau đó bạn xem lại bất cứ khi nào bạn muốn. Với chức năng cơ bản là ghi hình, Camera được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giám sát. Một hệ thống các Camera đặt tại những vị trí thích hợp sẽ cho phép bạn quan sát, theo dõi toàn bộ ngôi nhà, nhà máy, xí nghiệp hay những nơi bạn muốn quan sát, ngay cả khi bạn không có mặt trực tiếp tại đó. 3.2.2 Phân loại Có 3 cách phân loại camera chính:  Phân loại theo kĩ thuật hình ảnh  Phân loại theo đặc điểm đường truyền  Phân loại theo tính năng sử dụng 3.3.2.1 Phân loại theo kĩ thuật hình ảnh Theo kĩ thuật hình ảnh thì camera được phân loại ra thành 3 loại là camera analog, camera CCD (Charge Couple Device) và camera CMOS (complementary metal oxide semiconductor): 1. Camera analog: Camera analoge đã xuất hiện trên thị trường từ khá sớm và trở lên quen thuộc với đa số khách hàng Việt Nam. Loại camera này ghi hình băng từ xử lý tín hiệu analog, xử lý tín hiệu màu vector màu, loại Camera này hiện nay ít dùng. 2. Camera CCD (Charge Couple Device): [...]... giám sát và cảnh báo sẽ loại bỏ được những cảnh báo không cần thiết hoặc không cần quan tâm tới việc đặt lịch cảnh báo 3.4 Sử dụng cảm biến trong hệ thống giám sát và cảnh báo Bên cạnh việc sử camera trong giám sát và cảnh báo thì cảm biến (sensor) là một trong những thiết bị đáng tin tưởng nhất, cho độ chính xác cao nhất và với giá thành hợp lý cho cá nhân hộ gia đình Vấn đề là các cảm biến cần được trong. .. cảnh báo truyền thống như hệ thống cảnh báo sử dụng cảm biến hay hệ thống giám sát sử dụng camera Hai hệ thống này đều không thể thiếu để tạo nên một hệ thống an ninh tối ưu cho người dùng là doanh nghiệp, tổ chức cũng như khách hàng cá nhân hộ gia đình 4.2.1 Hệ thống giám sát và cảnh báo cho gia đình 1 Hệ thống giám sát: Trên thị trường hiện nay, ngoài các dịch vụ giám sát bằng camera IP thông qua mạng... nhân hộ gia đình mà khách hàng chỉ phải bỏ một khoản đầu tư rất là hợp lí Hệ thống giám sát và cảnh bảo được mô tả trong Hình 4-3 dưới đây: 26 Máy chủ dịch vụ Cảnh báo Tải lên ảnh cảnh báo Cảnh báo cho người Xem ảnh cảnh báo Giám sát thời gian thực Địa điểm cần giám sát Người dùng Cảnh báo Ảnh tại thời điểm cảnh báo Dữ liệu streaming Hình 4-3: Mô hình hệ thống giám sát và cảnh báo cơ bản Hệ thống cơ... việc phân tích và tổng kết những nhược điểm của hệ thống giám sát và cảnh báo thông qua mạng Internet của FPT, Viettel và VNPT cùng với việc phân tích ưu và nhược điểm của các hệ thống giám sát bằng camera và hệ thống cảnh báo bằng cảm biến thì mô hình đề xuất của hệ thống giám sát và cảnh báo được đưa ra và đối tượng khách hàng trước tiên đó là khách hàng cá nhân hộ gia đình Dựa vào thống kê nhu cầu... khí ga trong bếp vượt mức cho phép Vì hậu quả do việc rò rỉ khí ga rất lớn nên cảm biến này cũng thường được sử dụng trong hệ thống an ninh của các cá nhân hộ gia đình Hình 3-16: Cảm biến khói 23 CHƯƠNG 4: MÔ HÌNH ĐỀ XUẤT CỦA HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHO GIA ĐÌNH DÙNG CAMERA VÀ CẢM BIẾN 4.1 Bài toán và mô hình chung của hệ thống Chương này sẽ mô tả mô hình chung của hệ thống giám sát và cảnh báo truyền thống. .. gửi thông báo cảnh báo và tải lên ảnh tại thời điểm cảnh báo lên máy chủ dịch vụ o Hủy: bỏ chế độ giám sát và cảnh báo o Đặt lịch: lập lịch cho chế độ giám sát và cảnh báo Cài đặt này cho phép người dùng quyết định thời gian nào trong ngày hay trong tháng sẽ kích hoạt dịch vụ giám sát và cảnh báo cho từng camera Chức năng cảnh báo cho người dùng: Hệ thống sau khi nhận cảnh báo từ nơi giám sát thì sẽ... trong việc cấu hình hệ thống và vận hành hệ thống bới chính họ, những người hầu như không có kinh nghiệm 2 Hệ thống cảnh báo: Đi cùng với hệ thống giám sát bằng camera là hệ thống cảnh báo dùng một số loại cảm biến đã giới thiệu ở phần trước Hệ thống này bao gồm bộ điều khiển, báo động trung tâm và các cảm biến khác nhau Khối báo động trung tâm này kết nối với tất cả các cảm biến và nhận tín hiệu cảnh. .. trợ chức năng giám sát mà nó còn hỗ trợ chức năng cảnh báo như: camera cảnh báo chuyển động, camera cảnh báo người, camera cảnh báo cháy, ….Việc tìm hiểu những kỹ thuật này không những chỉ giúp hiểu rõ sự hoạt động của các chức năng cảnh báo của camera mà còn chuẩn bị cho việc phát triển các chức năng cảnh báo Mô hình sử dụng camera và xử lý ảnh trong giám sát và cảnh báo được thể hiện trong Hình 3-4:... dùng tới camera sẽ giúp sử dụng băng thông hiệu quả hơn Tích hợp camera và cảm biến: Đây là chức năng cho phép camera kết nối với các cảm biến Đầu ra của cảm biến là đầu tín hiệu vào của camera, khi cảm biến phát ra cảnh báo thì cảnh báo sẽ được truyền tới camera, camera sẽ thông báo cảnh báo này tới máy chủ dịch vụ và người dùng Với chức năng này thì ta có thể xem cảnh báo đồng thời với ảnh camera tại... và cân nhắc để có thể thương mại hóa thành dịch vụ cho người dụng:  Mô hình hệ thống giám sát và cảnh báo cơ bản  Mô hình hệ thống giám sát và cảnh báo chuyên nghiệp Mô hình hệ thống giám sát và cảnh báo cơ bản để đáp ứng nhu cầu cơ bản cho những khách hàng cá nhân hộ gia đình còn hệ thống chuyên nghiệp nhằm đáp ứng những khách hàng với nhu cầu cao cấp hơn Theo đánh giá của nghiên cứu thì trong giai . CỦA HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHO GIA ĐÌNH DÙNG CAMERA VÀ CẢM BIẾN 24 4.1 Bài toán và mô hình chung của hệ thống 24 4.2.1 Hệ thống giám sát và cảnh báo cho gia đình 24 4.2.2 Mô hình hệ thống. 4.1.2.1 Mô hình hệ thống giám sát và cảnh báo cơ bản 26 4.1.2.2 Mô hình hệ thống giám sát và cảnh báo chuyên nghiệp 30 4.2 Lựa chọn camera cho dịch vụ giám sát và cảnh báo 33 4.3 Thiết. của hệ thống giám sát và cảnh báo sử dụng camera và cảm biến cho đối tượng hộ gia đình.  Chương 2: Ưu và nhược điểm của các hệ thống hiện tại Nội dung của chương này là nghiên cứu các hệ thống