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 thơng tin Mã số: Chun ngành đào tạo thí điểm LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHÀNH QUẢN LÝ CNTT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐINH VĂN DŨNG Hà Nội – 2014 DANH MỤC NỘI DUNG DANH MỤC ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU CHƢƠNG 2: ƢU VÀ NHƢỢC ĐIỂM CÁC HỆ THỐNG HIỆN TẠI .5 2.1 Đánh giá hệ thống 2.1.1 Hệ thống giám sát FPT 2.1.2 Hệ thống giám sát VNPT 2.1.3 Hệ thống giám sát Viettel 2.2 Các nhƣợc điểm chung hệ thống CHƢƠNG 3: CÁC CƠ SỞ LÍ THUYẾT 3.1 Tổng quan hệ thống giám sát cho gia đình 3.2 Giới thiệu camera hệ thống giám sát cảnh báo 3.2.1 Định nghĩa 3.2.2 Phân loại 3.3.2.1 Phân loại theo kĩ thuật hình ảnh 3.3.2.2 Phân loại theo kĩ thuật đƣờng truyền 10 3.3.2.3 Phân loại theo tính sử dụng 11 3.2.3 Các thông số camera 12 3.3 Kỹ thuật phân tích hình ảnh giám sát cảnh báo 15 3.2.1 Phát bám đối tƣợng chuyển động: 16 3.2.2 Nhận dạng đối tƣợng, vật thể 18 3.3.2.1 Nhận dạng khói camera 19 3.3.2.2 Nhận dạng lửa camera 20 3.3.2.3 Nhận dạng ngƣời camera 21 3.4 Sử dụng cảm biến hệ thống giám sát cảnh báo 22 CHƢƠNG 4: MƠ HÌNH ĐỀ XUẤT CỦA HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHO GIA ĐÌNH DÙNG CAMERA VÀ CẢM BIẾN 24 4.1 Bài tốn mơ hình chung hệ thống 24 4.2.1 Hệ thống giám sát cảnh báo cho gia đình 24 4.2.2 Mơ hình hệ thống đề xuất 26 4.1.2.1 Mơ hình hệ thống giám sát cảnh báo 26 4.1.2.2 Mơ hình hệ thống giám sát cảnh báo chuyên nghiệp 30 4.2 Lựa chọn camera cho dịch vụ giám sát cảnh báo 33 4.3 Thiết kế kiến trúc phần mềm 36 4.4 Mơ hình thƣơng mại hóa hệ thống 37 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 39 5.1 Kết luận 39 5.2 Hƣớng phát triển đề tài 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 DANH MỤC ẢNH Hình 2-1: FPT Cloud Camera Hình 2-2: Cài đặt camera cho dịch vu MegaCamera Hình 3-1: Dome Camera 11 Hình 3-2: Box camera 12 Hình 3-1: Bảng góc quan sát camera 14 Hình 3-3: Các thơng số liên quan đến tiêu cự camera 15 Hình 3-4: Mơ hình áp dụng xử lý ảnh giám sát cảnh báo 16 Hình 3-5: Mơ hình phát chuyển động 18 Hình 3-6: Mơ hình nhận dạng xử lý ảnh 18 Hình 3-7: Sơ đồ tổng quát hệ nhận dạng 19 Hình 3-8: Phát khói camera 20 Hình 3-9: Phát lửa camera 20 Hình 3-10: Mơ hình áp dụng phát ngƣời camera 21 Hình 3-11: Mơ hình áp dụng nhận biết ngƣời 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: Mơ hình hệ thống giám sát thông thƣờng 24 Hình 4-2: Mơ hình hệ thống cảm biến 25 Hình 4-3: Mơ hình hệ thống giám sát cảnh báo 27 Hình 4-4: Quy trình xử lí cảnh báo 29 Hình 4-5: Mơ hình sử dụng đầu ghi hình 31 Hình 4-6: Ghi hình sử dụng máy tính 32 Hình 4-7: Hệ thống ghi hình máy chủ dịch vụ 33 Hình 4-8: Camera Panasonic 34 Hình 4-9: Nền tảng ứng dụng mở camera Axis 36 Hình 4-10: Thiết kế tổng thể phần mềm quản lý thông tin giám sát cảnh báo .37 Hình 4-11: Mơ hình cung cấp dịch vụ 38 Hình 4-12: Mơ hình cung câp dịch vụ 38 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2-1: Các đặc điểm dịch vụ Cloud Camera Bảng 2-2: Các đặc điểm dịch vụ MegaCamera Bảng 2-3: Bảng gói dịch vụ IP Camera Viettel Bảng 3-1: Bảng góc quan sát camera…………………………………………… 15 CHƢƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Lý chọn đề tài Ngày với nâng cao chất lƣợng sống nhu cầu đảm bảo an toàn tổ chức nhƣ gia đình trở nên cấp thiết Trong sống hàng ngày gia đình phải đối mặt với nhiều rủi ro nhƣ: cháy nổ, đột nhập, song song gia tăng loại hình tội phạm diễn biến ngày phức tạp, vụ hỏa hoạn ngày gia tăng, chủ yếu bất cẩn sinh hoạt, làm việc cố điện Con ngƣời ngày áp dụng nhiều phƣơng pháp để giảm thiểu thiệt hại từ nguy từ giai đoạn xây dựng, giám sát cảnh báo Nếu nhƣ trƣớc vụ trộm cắp tài sản nhỏ chúng tổ chức thực với quy mô lớn Một đặc điểm chung hành vi đƣợc thực ngày tinh vi, táo bạo, liều lĩnh, gây thiệt hại nặng nề ngƣời tài sản, gây hoang mang cho toàn xã hội Mục tiêu mà đối tƣợng trộm cắp nhắm đến chủ yếu ngân hàng, tiệm vàng, trung tâm thƣơng mại, quan, nhà máy, khu cơng nghiệp, biệt thự, nhà riêng…Ngồi nguy cháy cịn tiềm ẩn cơng trình Với phát triển khoa học kĩ thuật, ngƣời áp dụng cách hiệu việc giám sát cảnh báo nguy Ví dụ nhƣ loại cảm biến phát khói, phát cháy, phát rò rỉ ga hay phát chuyển động Đặc biệt với phát triển cơng nghệ hình ảnh, ngƣời tạo camera, giúp việc giám sát hình ảnh đƣợc áp dụng nơi, từ quan, doanh nghiệp, trƣờng học, gia đình đến phƣơng tiện di chuyển nơi công cộng Công nghệ camera phát triển 50 năm, từ camera tƣơng tự đễn camera IP hình ảnh đƣợc cải thiện với chất lƣợng cao Ngồi với phát triển Internet việc giám sát camera qua mạng Internet giúp việc giám sát cảnh báo hiệu hơn, lúc nơi Một dịch vụ phát triển mạnh mẽ thời gian gần dịch vụ giám sát cảnh báo thông qua Internet Đặc biệt với phổ thơng điện thoại thơng việc cảnh báo cho ngƣời dùng thơng qua điện thoại thơng hiệu hết Tại nƣớc phát triển, việc giám sát hình ảnh camera đƣợc triển khai rộng khắp từ nhiều năm Tại Việt Nam, camera bắt đầu đƣợc triển khai nhƣng cịn hạn chế, theo đánh giá Việt Nam triển khai đƣợc 5%, thị trƣờng camera giám sát lớn Từ năm 2010, số nhà cung cấp triển khai dịch vụ giám sát hình ảnh camera Internet đến doanh nghiệp, tổ chức lẫn hộ gia đình nhƣ dịch vụ Megavnn VNPT, dịch vụ IP Camera Viettel hay dịch vu Camera Cloud FPT Tuy nhiên, cịn nhiều hạn chế nên dịch vụ chƣa phổ biến Việc tìm hiểu ƣu nhƣợc điểm dịch vụ nhu cầu khách hàng có vai trò quan trọng việc mở rộng dịch vụ giám sát cảnh báo sử dụng camera cảm biến 1.2 Phạm vi nghiên cứu hƣớng tiếp cận Đề tài nghiên cứu đƣa mơ hình hệ thống giám sát cảnh báo sử dụng camera cảm biến cho đối tƣợng sử dụng hộ gia đình cho thị trƣờng Việt Nam Vì hạn chế thời gian nhƣ khả thu thập thông tin thị trƣơng, yếu tố đánh giá đƣợc xem xét lại bƣớc Đề tài không theo hƣớng xây dựng hệ thống hoàn thiện chức mà nghiên cứu để đề xuất hệ thống phù hợp với nhu cầu hộ gia đình Nhƣ hệ thống phải cân nhắc yếu tố chức hệ thống nhƣ chi phí triển khai trì hệ thống Ngồi yếu tố có tầm quan trọng ảnh hƣởng đến kiến trúc hệ thống ngƣời cung cấp dịch vụ cho ngƣời sử dụng chi phí họ cần để triển khai trì hệ thống Một câu hỏi đặt lại đối tƣợng hộ gia đình mà khơng phải đối tƣợng khác, đối tƣợng khác có nhu cầu với việc giám sát cảnh báo khơng nhỏ, chí cịn lớn đối tƣợng gia đình Câu trả lời đơn giản khơng có hạn chế đặc biệt Tuy nhiên với đối tƣợng nhu cầu nhƣ chức hệ thống giám sát cảnh báo hồn tồn khách Ví dụ với đối tƣợng doanh nghiệp phủ, ngồi việc yêu cầu cao hình ảnh giám sát, cảm biến khả hoạt động liên tục khả lƣu trữ thời gian dài yếu tố bắt buộc đối tƣợng Mô hình hệ thống đề xuất đƣợc xây dựng dựa phân tích nhu cầu thị trƣờng dịch vụ Bằng việc phân tích nhƣợc điểm gây hạn chế mở rộng dịch vụ giúp hệ thống đƣợc đề xuất tránh đƣợc điều tƣơng tự Ngoài đề tài không theo hƣớng nghiên cứu mà theo hƣớng ứng dụng Các kĩ thuật cảnh báo trọng tâm luận văn mà yếu tố nhu cầu ngƣời dùng mơ hình kinh doanh yếu tố đƣợc phân tích 1.3 Nội dung cấu trúc luận văn Với nội dung trình bày hệ thống giám sát cảnh báo dùng camera cảm biến cho đối tƣợng hộ gia đình cho thị trƣờng Việt Nam, luận văn đƣợc trình bày theo cấu trúc sau:  Chƣơng 1: Giới thiệu Nội dung chƣơng trình bày lí chọn đề tài Thơng qua luận văn trình bày rõ nhu cầu thực tiến hệ thống giám sát cảnh báo sử dụng camera cảm biến cho đối tƣợng hộ gia đình  Chƣơng 2: Ƣu nhƣợc điểm hệ thống Nội dung chƣơng nghiên cứu hệ thống giám sát cảnh báo số nhà cung cấp nhƣ Viettel, FPT VNPT  Chƣơng 3: Các sở lý thuyết Chƣơng trình bày số vấn đề kỹ thuật sở lý thuyết nhƣ phƣơng pháp phát chuyển động, phát ngƣời, giao thức truyền cảnh báo  Chƣơng 4: Mơ hình đề xuất hệ thống giám sát cảnh báo sử dụng camera cảm biến Chƣơng mô tả chi tiết hệ thống đề xuất mơ hình để thƣơng mại hóa thành dịch vụ tƣơng lai  Chƣơng 5: Kết luận hƣớng phát triển Chƣơng tóm tắt kết điểm cần cải thiện trình thực luận văn Ngồi hƣớng phát triển đề tài đƣợc xem xét sau thực xong đề tài  Phụ lục A: Tài liệu tham khảo CHƢƠNG 2: ƢU VÀ NHƢỢC ĐIỂM CÁC HỆ THỐNG HIỆN TẠI 2.1 Đánh giá hệ thống Đánh giá đƣợc nhu cầu dịch vụ giám sát cảnh báo, nhiều công ty đầu tƣ vào lĩnh vực cung cấp thiết bị dịch vụ giám sát an ninh Ta dễ dàng tìm đƣợc nhà cung cấp, phân phối thiết bị an ninh từ lớn tới nhỏ Đặc biệt số nhà cung cấp ADSL nhìn thấy tiềm dịch vụ giám sát cảnh báo cộng với lợi việc cung cấp dịch vụ ADSL nên họ triển khai dịch vụ giám sát cảnh báo tảng Internet từ sớm Tuy nhiên hệ thống có nhƣợc điểm khiến dịch vụ hạn chế việc triển khai dịch vụ tới nhiều khách hàng Việc phân tích ƣu nhƣợc điểm dịch vụ góp phần hiểu rõ vấn đề để giúp đề xuất hệ thống hợp lý khách hàng 2.1.1 Hệ thống giám sát FPT Hệ thống giám sát cảnh báo đƣợc FPT giới thiệu năm 2012 với tên dịch vụ “Cloud Camera” Hình 2-1: FPT Cloud Camera Dịch vụ Cloud Camera dịch vụ quan sát Internet camera (IP Camera) thông qua giải pháp điện toán đám mây Đối tƣợng mà dịch vụ hƣớng tới bao gồm khách hàng cá nhân khách hàng doanh nghiệp Một số ƣu điểm dịch vụ Cloud Camera dùng IP camera cung cấp số chức bật nhƣ:  Xem trực tuyến: Ngƣời dùng xem trực tuyến camera thơng qua internet máy tính, điện thoại thơng minh máy tính bảng  Lƣu trữ: hệ thống cho phép ghi liệu camera máy chủ FPT xem lại liệu đƣợc ghi  Điều khiển PTZ camera: hệ thống hỗ trợ ngƣời dùng điều khiển PTZ camera, tức điều khiển thay đổi góc quay camera  Số lƣợng camera: dịch vụ thiết kế sẵn số lƣợng cho số đối tƣợng khách hàng (3 camera, camera, camera)  Phần mềm cho ngƣời dùng: với lợi công ty phần mềm, FPT cung cấp ngƣời dùng phần mềm truy cập điện thoại thơng máy tính bảng tảng Android tảng iOS Các phần mềm hữu ích cho ngƣời dùng tính dễ sử dụng Để phát triển dịch vụ thu hút nhiều ngƣời dùng yêu cầu bắt buộc cho hệ thống tƣơng lai  Cảnh báo: dịch vụ cung cấp gửi cảnh báo qua tin nhắn điện thoại email Tuy nhiên dịch vụ không miêu tả rõ loại cảnh báo mà hệ thống hỗ trợ dồng thời cách thức hoạt động việc phát cảnh báo Mặc dù có nhiều lợi nhƣng dịch vụ chƣa thu hut đƣợc nhiều ngƣời dùng đối tƣợng khách hàng cá nhân hộ gia đình hai lí do:  Thứ chi phí dịch vụ hàng tháng cao cho đối tƣợng khách hàng cá nhân hộ gia đình Bảng 2-1: Các đặc điểm dịch vụ Cloud Camera Gói Số lƣợng camera Băng thơng Phí lắp đặt Phí hàng tháng  Thứ hai dịch vụ tập trung vào chức giám sát mà chƣa có chức cảnh báo hiệu 2.1.2 Hệ thống giám sát VNPT Một dịch vụ tƣơng đối thành công phù hợp đối tƣợng khách hàng cá nhân hộ gia đình dịch vụ MegaCamera VNPT Dịch vụ đƣợc VNPT triển khai từ năm 2010, dịch vụ camera giám sát trực tuyến Việt Nam Dịch vụ VNPT hƣớng đến khách hàng doanh nghiệp nhƣ tổ chức, trƣờng học, cửa hàng, công ty bảo vệ lẫn khách hàng cá nhân hộ gia đình Cũng nhƣ dịch vụ Cloud Camera FPT, dịch vu MegaCamera VNPT có số đặc điểm nhƣ:  Xem trực tuyến: hệ thống hỗ trợ xem trực tuyến camera thông qua Internet 3G  Khả ghi hình lƣu trữ: hệ thống hỗ trợ lƣu trữ video máy chủ VNPT/VDC ngày lâu tùy theo gói dịch vụ  Phần mềm cho ngƣời dùng: hệ thống cung cấp phần mềm cho ngƣời dùng điện thoại thơng minh Ngồi chức ấn tƣợng dịch vụ MegaCamera khả dễ cài đặt sử dụng Ngƣời dùng tự cấu hình đặc biệt mà cần cắm camera vào đăng nhập vào tài khoản để sử dụng Hình 2-2: Cài đặt camera cho dịch vu MegaCamera Tuy nhiên nhƣ dịch vụ FPT, dịch vụ MegaCamera VNPT/VDC tập trung vào chức giám sát mà chƣa trú trọng đến chức cảnh bảo Với gói dịch vụ ngƣời dùng đƣợc cung cấp khả giám sát Tuy nhiên dịch vụ MegaCamera VNPT/VDC có ƣu điểm lớn chi phí hàng tháng mà khách hàng phải bỏ tƣơng đối hợp lí: Bảng 2-2: Các đặc điểm dịch vụ MegaCamera Thuê bao tháng Số ngƣời truy nhập đồng thời tối đa Max FPS (số hình/giây) Ghi hình lƣu trữ theo ngày Truy nhập qua Internet Truy nhập qua Mobile Điều chỉnh Camera (PTZ) Chụp hình Tải video máy tính Phần mềm Client 2.1.3 Hệ thống giám sát Viettel Với ƣu nhà cung cấp dịch vụ ADSL, nhà cung cấp thƣờng phát triển dịch vụ giám sát cảnh báo riêng Viettel khơng phải ngoại lê Dịch vụ Viettel mang tên IP Camera, đƣợc cung cấp từ năm 2010 Dịch vụ IP Camera Viettel cung cấp số chức dịch vụ giám sát nhƣ: cho phép ngƣời dùng quan sát điều khiển camera qua Internet 3G Dịch vụ cung cấp phần mềm cho ngƣời dùng máy tính điện thoại thơng minh Đối tƣợng khách hàng mà dịch vụ Viettel hƣớng tới bao gồm khách hàng doanh nghiệp, khách hàng trƣờng học, nhà trẻ, khách hàng cá nhân cửa hàng hộ gia đình Với ƣu nhà cung cấp dịch vụ ADSL, Viettel cung cấp cho khách hàng số gói bao gồm dịch vụ kết nối ADSL Bảng 2-3: Bảng gói dịch vụ IP Camera Viettel Nội dung Phí lắp đặt đƣờng truyền Phí lắp đặt Camera (Tại HN/HCM) Phí mua camera Tốc độ đƣờng truyền, tƣơng tự gói đƣờng truyền Viettel Phí trọn gói bao gồm đƣờng truyền ADSL dịch vụ CAMERA Nhƣng giống nhƣ dịch vụ Cloud Camera FPT dịch vụ MegaCamera, dịch vụ IP Camera Viettel tập trung vào chức giám sát mà chƣa có chức cảnh báo Điều khó khiến khách hàng bị thu hút dịch vụ với phát triển IP camera ngƣời dùng tự lắp đặt camera vài cấu hình họ thực chức giám sát mà khơng cần phải trả phí dịch vụ Ngồi nhƣợc điểm dịch vụ Viettel gói cƣớc khơng có lợi cho khách hàng khơng sử dụng dịch vụ ADSL Viettel 2.2 Các nhƣợc điểm chung hệ thống Việc doanh nghiệp phát triển dịch vụ giám sát cảnh báo đáp ứng với nhu cầu thị trƣờng lẫn thời gian Thị trƣờng giám sát an ninh cảnh báo giai đoạn đầu, việc phát triển hệ thống phù hợp với nhu cầu thị trƣờng nƣớc có ý nghĩa quan trọng hội lớn nhà cung cấp dịch Với dịch doanh nghiệp đầu việc cung cấp dịch vụ giám sát cảnh báo IP camera có nhiều ƣu điểm chung:  Cung cấp cho ngƣời dùng xem hình thơng qua Internet 3G dễ dàng  Cung cấp khả ghi hình máy chủ  Cung cấp gói dịch vụ bao gồm dịch vụ kết nối Internet ADSL Tuy nhiên, bên cạnh ƣu điểm hệ thống tồn nhƣợc điểm nhƣợc điểm hạn chế phổ biến dịch vụ khách hàng đặc biết với khách hàng hộ cá nhân gia đình Một số nhƣợc điểm nhận thấy là:  Thứ vấn đề chi phí, ngồi dịch vụ MegaCamera VNPT/VDC dịch vụ cịn lại có chi phí q cáo so với khách hàng cá nhân hộ gia đình Theo nhƣ khảo sát sơ khách hàng cá nhân hộ gia đình khơng có ý định đầu tƣ phí hàng tháng q cao Chi phí hợp lí tƣơng đƣơng thấp chi phí truyền hình cáp hộ gia đình  Thứ hai hệ thống đáp ứng đƣợc nhu cầu giám sát mà chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu cảnh báo Đặc biệt với đối tƣợng khách hàng cá nhân hộ gia đình chức cảnh báo nhu cầu lớn khách hàng Các nguy cần cảnh báo khách hàng nhƣ: nguy đột nhập trái phép, nguy cháy nổ, rị rỉ khí ga Việc phân tích nhƣợc điểm góp phần cải tiến tạo hệ thống nhằm cung cấp dịch vụ phù hợp với nhu cầu khách hàng cá nhân hộ gia đình Trong luận văn này, hệ thống đƣợc đề xuất nhằm giải hai nhƣợc điểm hệ thống Máy chủ dịch vụ Cảnh báo Tải lên ảnh cảnh báo Xem ảnh Cảnh báo cảnh báo cho ngƣời Giám sát thời gian thực Địa điểm cần giám sát Cảnh báo Ảnh thời điểm cảnh báo Dữ liệu streaming Hình 4-3: Mơ hình hệ thống giám sát cảnh báo Hệ thống có chức nhƣ sau:  Giám sát thời gian thực: Hệ thống cho phép thực chức giám sát thời gian thực thông qua mạng Internet 3G dễ dàng thông qua thiết bị nhƣ máy tính, máy tính bảng điện thoại Việc giám sát thời gian thực thiết bị ngƣời dùng thơng qua trình duyệt dịch vụ cung cấp ứng dụng cho khách hàng Việc thực giám sát thời gian thực khác với dịch vụ FPT, Viettel hay VNPT Với dịch vụ máy chủ dịch vụ ghi lại hình lên máy chủ ngƣời dùng xem video máy chủ khơng phải trực tiếp từ camera Với quy trình nhƣ nhà cung cấp dịch vụ phải bỏ nhiều chi phí để đảm bảo băng thơng Chính lí mà nhà cung cấp dịch vụ nhà cung cấp dịch vụ ADSL nên họ có khả cung cấp dịch vụ Nhƣng với đề xuất việc 27 giám sát thực trực tiếp từ ngƣời dùng tới camera giúp sử dụng băng thơng hiệu  Tích hợp camera cảm biến: Đây chức cho phép camera kết nối với cảm biến Đầu cảm biến đầu tín hiệu vào camera, cảm biến phát cảnh báo cảnh báo đƣợc truyền tới camera, camera thông báo cảnh báo tới máy chủ dịch vụ ngƣời dùng Với chức ta xem cảnh báo đồng thời với ảnh camera thời điểm xảy cảnh báo Điều giúp ích cho ngƣời dùng việc đánh giá trạng cảnh báo, xem cảnh báo thật hay cảnh báo giả  Quản lí cảnh báo: Vì với đại đa số khách hàng khơng xem lại video ghi lại từ camera mà chủ yếu họ xem lại để xem kiện Theo hệ thống đề xuất máy chủ lƣu ảnh từ camera có kiện cảnh báo Khi có cảnh báo từ camera từ cảm biến ảnh thời điểm đƣợc tải lên máy chủ sau có tin nhắn cảnh báo đƣợc gửi lên máy chủ trƣớc Hệ thống cho phép ngƣời dùng xem thơng tin cảnh báo lịch sử cảnh báo hệ thống theo thời gian camera loại cảnh báo  Chức cảnh báo camera: Hiện thị trƣờng nhiều loại camera đƣợc tích hợp khả phát chuyển động, phát xuất ngƣời nhƣ: camera Panasonic, Sony Axis Đây vấn đề đƣợc cân nhắc hình thành giải pháp Đây ƣu điểm camera loại với camera thông thƣờng Với chức hệ thống giám sát hệ thống cảm biến truyền thống đƣợc tích hơp với Các loại cảm biến nhƣ cảm biến phát đột nhập, cảm biến khói đƣợc cài đặt để gửi cảnh báo tới camera thay hộp cảnh báo trung tâm  Cài đặt/kích hoạt/hủy/đặt lịch cho chế độ cảnh báo: Chức cho phép ngƣời dùng cài đặt chi tiết cho chế độ cảnh báo: o Cài đặt: ngƣời dùng cài đặt vùng cần giám sát cảnh báo cho camera để đảm báo quyền riêng tƣ Với chức số loại camera hỗ trợ Việc chọn loại camera cho dịch vụ đƣợc trình bày chi tiết phần o Kích hoạt: kích hoạt dịch vụ giám sát cảnh báo, tức chức gửi thông báo cảnh báo tải lên ảnh thời điểm cảnh báo lên máy chủ dịch vụ o Hủy: bỏ chế độ giám sát cảnh báo o Đặt lịch: lập lịch cho chế độ giám sát cảnh báo Cài đặt cho phép ngƣời dùng định thời gian ngày hay tháng kích hoạt dịch vụ giám sát cảnh báo cho camera  Chức cảnh báo cho ngƣời dùng: Hệ thống sau nhận cảnh báo từ nơi giám sát gửi thơng tin cảnh báo cho khách hàng Tùy theo lựa chọn khách hàng việc thơng báo thực thơng qua số phƣơng thức sau: o Cảnh báo thông qua email o Cảnh báo thông qua tin nhắn tới ứng dụng Client ngƣời dùng o Cảnh báo thông qua tin nhắn SMS o Cảnh báo thơng qua gọi Ngồi hệ thống phát cảnh báo chỗ nhƣ: loa, cịi hay đèn nháy 28  Quản lí thông tin ngƣời dùng liệu: Một chức hệ thống phải đảm bảo bảo mật thông tin ngƣời dùng ảnh từ camera Đây yếu tố khiến nhiều khách hàng e ngại sử dụng dịch vụ giám sát cảnh báo Dịch vụ phải chứng minh đƣợc tính an toàn bảo mật hệ thống để chống lại đột nhập trái phép vào thông tin ngƣời dùng Với hệ thống nhà cung cấp dịch vụ tốn chi phí triển khai khơng cần thiết bị ghi hình hay lƣu trữ q lớn máy chủ dịch vụ Đồng thời có liệu cảnh báo đƣợc lƣu trữ máy chủ việc giám sát thời gian thực đƣợc thực trực tiếp từ thiết bị kết nối khách hàng tới camera nên nhà cung cấp dịch vụ khơng cần tốn q nhiều chi phí cho việc đảm bảo băng thông cho hệ thống Chức cảnh báo hệ thống đƣợc thiết kế theo mơ hình hƣớng kiện Sơ đồ Hình 4-4 thể bƣớc từ hệ thống phát cảnh báo đến cảnh báo đƣợc xác nhận kết thúc: Camera gửi cảnh báo tới máy chủ dịch vụ Hệ thống phát cố cần cảnh báo FTP Hệ thống gửi cảnh báo tới khách hàng Ngƣời dùng truy cập máy chủ để xem thông tin chi tiết cảnh báo Khách hàng nhận cảnh báo Ngƣời dụng kiểm tra thực tế xem camera thời gian thực Ngƣời dùng xác nhận cảnh báo Hệ thống cập nhật thơng tin cảnh báo Hình 4-4: Quy trình xử lí cảnh báo 29 Với mơ hình đề xuất khắc phục đƣợc nhƣợc điểm dịch vụ mà nhà cung cấp nhƣ Viettel, FPT VNPT cung cấp, đồng thời giúp việc sử dụng bảo trì hệ thống giám sát cảnh báo trở nên dễ dàng với ngƣời dùng, dịch vụ hƣớng tới ngƣời dùng, cung cấp ngƣời dùng cần khơng phải thiết bị, hệ thống làm Tuy nhiên điểm yếu mơ hình khơng có chức ghi hình, lƣu trữ ngƣời dùng xem lại thời điểm bất thƣờng Đây chức hệ thống giám sát camera truyền thống Chức có ích với số đối tƣợng khách hàng cá nhân hộ gia đình Mặc dù ngƣời dùng cảm thấy thích thu với chức ghi hình thành video xem lại Chính mà sau đề xuất mơ hình hệ thống giám sát cảnh báo cở bản, mơ hình giám sát cảnh báo chun nghiệp đƣợc đề xuất nhằm thỏa mãn yêu cầu khách hàng 4.1.2.2 Mơ hình hệ thống giám sát cảnh báo chuyên nghiệp Dựa theo nghiên cứu thị trƣờng có số khách hàng có nhu cầu giám sát cảnh báo mức cao hơn:  Khách hàng yêu cầu có chức ghi hình thời gian dài để xem lại có vấn đề xảy ra, khơng có hình ảnh thời điểm có cảnh báo Có khách hàng u cầu ghi hình đƣợc thực thiết bị khách hàng Trong có khách hàng u cầu ghi hình lên máy chủ dịch vụ  Có số khách hàng yêu cầu dịch vụ hỗ trợ giám sát từ xa khách hàng vắng thời gian định Với nhu cầu thứ hai ngƣời cung cấp dịch vụ đóng vai trị nhƣ khách hàng, thay khách hàng để giám sát xử lí tình có cảnh báo từ hệ thống Chức tùy thuộc vào chiến lƣợc nhà cung cấp dịch vụ có ý định triển khai hay khơng, khơng phải vấn đề kỹ thuật mà chiến lƣợc kinh doanh Để phát triển hệ thống hỗ trợ u cầu thứ có hai mơ hình cung cấp khả ghi hình:  Ghi hình thiết bị khách hàng  Ghi hình máy chủ dịch vụ Mơ hình hệ thống với chức ghi hình thiết bị khách hàng đƣợc mơ tả Hình 4-5 dƣới đây: 30 Máy chủ dịch vụ Cảnh báo Tải lên ảnh cảnh báo Xem ảnh Cảnh báo cảnh báo cho ngƣời Giám sát thời gian thực Đầu ghi hình Địa điểm cần giám sát Hình 4-5: Mơ hình sử dụng đầu ghi hình Với hệ thống khách hàng phải đầu tƣ thêm đầu ghi hình phải tìm hiểu cách sử dụng đầu ghi hình Nếu với khách hàng khơng thƣờng xun ghi lại hình nhƣng đơi khách hàng muốn ghi hình khoảng thời gian định đầu ghi hình khơng đƣợc tận dụng hết chức Với trƣờng hợp khách hàng thay đầu ghi hình máy tính gia đình Với phần mềm kèm khách hàng dễ dàng ghi hình xem lại thơng qua máy tính Để tối ƣu cho việc ghi hình khách hàng trang bị thêm card ghi hình để hỗ trợ cho việc ghi hình từ camera giám sát 31 Máy chủ dịch vụ Cảnh báo Giám sát thời gian thực Máy tính Địa điểm cần giám sát Hình 4-6: Ghi hình sử dụng máy tính Tuy nhiên với hai phƣơng án khách hàng phải quản lí thiết bị mình: phần mềm ghi hình đầu ghi hình Việc bảo trì để trì hoạt động phần mềm thiết bị gây khó khăn cho ngƣời dùng mà khơng có hiểu biết sâu kĩ thuật Một phƣơng án cho ngƣời dùng muốn lƣu trữ mà việc việc lƣu trữ đƣợc thực máy chủ dịch vụ khách hàng muốn xem lại hình ảnh thời gian gần Chức giống nhƣ chức hệ thống Viettel, FPT hay VNPT: 32 Máy chủ dịch vụ Đầu ghi hình Tải lên ảnh cảnh báo Cảnh báo Xem ảnh Cảnh báo cảnh báo cho ngƣời Giám sát thời gian thực Ngƣời dùng Địa điểm cần giám sát Cảnh báo Ảnh thời điểm cảnh báo Dữ liệu streaming Dữ liệu streaming đƣợc ghi lại lên máy chủ dịch vụ Hình 4-7: Hệ thống ghi hình máy chủ dịch vụ 4.2 Lựa chọn camera cho dịch vụ giám sát cảnh báo Hiện thị trƣờng co nhiều loại camera từ sản phẩm hãng tiếng uy tín thị trƣờng với nhiều kinh nghiệm lĩnh vực camera giám sát nhƣ: Axis, Pelco, Panasonic, BOSCH, HoneyWell hay sản phẩm hãng phát triển nhƣ: Vivotek, Vantech, … với giá thành khách nhau, dao động từ dƣới triệu đồng tới 10 triệu đồng 33 Việc lựa chọn loại camera dùng dịch vụ giám sát cảnh báo có vai trị định tới thành cơng hay thất bại việc triển khai dịch vụ Một số tiêu chí cần cân nhắc lựa chọn camera:  Chi phí: Đây yếu tố cần cân nhắc, phải tính tốn đƣợc chi phí mà ngƣời dùng phải bỏ (ngƣời dùng mua camera) nhà cung cấp dịch vụ phải bỏ (trong trƣờng hợp nhà cung cấp dịch vụ cung cấp cho khách hàng camera)  Chức giám sát: chức phải cân nhắc đến chất lƣợng  Chức cảnh báo: số loại camera có khả phát ảnh của, định dạng streaming hỗ trợ (MPEG, H264,vvv) loại cảnh báo nhƣ: cảnh báo chuyển động, cảnh báo ngƣời Và dịch vụ đƣợc thiết kế nhằm khai thác lợi loại camera Có thể kể đến camera Panasonic Axis Các loại camera có khả phát chuyển động, phát ngƣời truyền tải cảnh báo ảnh lên địa máy định trƣớc  Tích hợp với cảm biến: chức cho phép tích hợp camera cảm biến Đầu cảm biến làm đầu vào camerra camera sinh cảnh báo cho ngƣời dùng Chức đƣợc hỗ trợ mạnh mẽ  Khả mở rộng chức cảnh báo: số camera có khả hỗ trợ nhà phát triển phát triển ứng dùng cài đặt ứng dụng camera Do việc lựa chọn loại camera cho phép nhà cung cấp dịch vụ mở rộng hệ thống giám sát cảnh báo tùy theo phát triển nhu cầu khách hàng, ví dụ phát triển ứng dụng hỗ trợ ngƣời già camera để hội thoại với ngƣời thân điện thoại, ứng dụng giám sát hoạt động trẻ em, … Qua việc xem xét tiêu chí camera Panasonic cho nhiều lợi để triển khai dịch vụ Panasonic có dịng camera BL phù hợp với dịch vụ giám sát cảnh báo gia đình Những loại camera nhỏ gọn, chất lƣợng hình ảnh tốt chi phí hợp lí Có thể kể đến số loại camera thuộc dòng nhƣ: VP164W, VT164, VP104W, VP104, VP101 VP164W VP104 BL-C101 VP164 Hình 4-8: Camera Panasonic 34 Một số thông số bật dòng camera nhƣ:    Chất lƣợng hình ảnh cao, lên tới độ phân giải 1280x720 điểm ảnh Hỗ trợ chuẩn nén H264/JPEG Hỗ trợ âm hai chiều theo chuẩn G.726/G.711, tích hợp mic loa bên camera   Hỗ trợ cấp nguồn bằng104W PoE nguồn thông thƣờng Tích hợp kết nối khơng dây cho loại VP164W VP104W  Tích hợp cảm biến phát ngƣời phát cảnh báo sau gửi thơng tin cảnh báo máy kết nối  Chức phát mặt truyền hình ảnh phát máy kết nối Nó phát tín hiệu cảnh báo  Chức phát chuyển động phát cảnh báo sau gửi máy kết nối phát tín hiệu cho hệ thống khách ví dụ hệ thống cảm biến  Hỗ trợ với hệ thống cảm biến cách cung cấp tín hiệu vào tín hiệu phát cảnh báo gửi tín hiệu cảnh báo nhận tín hiệu cảnh báo từ bên ngồi (ví dụ cảm biến khói, cảm biến chuyển động)  Hoạt động điều kiện ánh sáng yếu (hỗ trợ từ 2lux)  Hỗ trợ xem hình điện thoại thơng thơng qua mạng 3G với hình ảnh mƣợt nhờ cơng nghệ nén tối ƣu  Cung cấp phần mềm ghi hình máy tính đơn giản nhƣng vấn hiệu quả, dễ dùng khơng địi hỏi ngƣời có kiến thức chun mơn  Hỗ trợ cài đặt vùng riêng tƣ, ngƣời dùng vùng mù camera nhằm đảm báo quyền riêng tƣ cần thiết Nhƣ với chức hồn tồn phát triển hệ thống giám sát cảnh báo Nó phù hợp với mơ hình đề xuất trình bày phần trƣớc Mặc dù Panasonic cung cấp SDK đầy đủ để hiển thị cải thiện nhƣng ta chƣa sửa đổi camera theo ý ta sản phầm mã nguồn mở Chỉ phía Panasonic thay đổi cách cập nhật phần mềm khác Với mơ hình đề xuất việc hỗ trợ nhiều loại cảnh báo ƣu so với dịch vụ khác Trong loại camera camera Axis hỗ trợ việc phát triển chức cảnh báo tùy biến Để hỗ trợ đƣợc chức yếu tố quan trọng tảng camera mở cho phép bên thứ phát triển phần mềm cài đặt camera Axis: 35 Phát hành vi Nhận dạng Ứng dụng phát triển bới bên thứ Hình 4-9: Nền tảng ứng dụng mở camera Axis Với tảng ứng dụng mở nên có kho ứng dụng có sẵn cho dịng camera Axis, nhà cung cấp dịch vụ cân nhắc phát triển mua ứng dụng cài sẵn cho ngƣời dùng Đây lợi lớn dòng camera Axis ứng dụng giám sát cảnh báo cho khách hàng cá nhân hộ gia đình nhƣ mở rộng sang lĩnh vực giám sát khác 4.3 Thiết kế kiến trúc phần mềm Trong phạm vi luận văn tập trung vào phân tích tính khả thi phƣơng án thơng qua phân tích nhu cầu thị trƣờng nhƣ ƣu nhƣợc điểm dịch vụ để đƣa phƣơng án khả thi Chính bƣớc dự án thiết kế phát triển hệ thống Trong luận văn không vào chi tiết thiết kế mà mô tả thiết kế tổng thể hệ thống để có nhìn khái qt hệ thống để tiếp tục triển khai bƣớc Hình 4-10 thể thiết kế tổng thể ứng dụng máy chủ dịch vụ: 36 Giao diện web hệ thống Quản lý liệu cảnh báo Quản lý thông tin giám sát cảnh báo Giao diện tƣơng tác với camera Ứng dụng ngƣời Cơ sở liệu (e.g MySQL) Hình 4-10: Thiết kế tổng thể phần mềm quản lý thông tin giám sát cảnh báo Đây thiết kế sơ ứng dụng chạy máy chủ với hai nhiệm vụ kết nối với camera khách hàng thƣờng trực để cung cấp thơng tin camera cho ngƣời dùng để thực chức giám sát trực tuyến thứ hai xử lý thơng tin có cảnh báo Trong thiết kế mơ-đun có chức riêng:  Giao diện tƣơng tác với camera: mô đun cung cấp API để gửi nhận liệu liên quan đến tƣơng tác với camera nhƣ liệu cảnh báo, gửi nhận ảnh cảnh báo Vì với loại camera có giao diện tƣơng tác khác nên phải có giao diện riêng cho loại  Giao diện đọc ghi sở liệu (CSDL): thông tin ngƣời dùng, camera, liệu cảnh báo đƣợc lƣu CSDL  Quản lý thông tin giám sát cảnh báo: mô đun xử lý liệu cảnh báo nhƣ: lƣu liệu cảnh báo ảnh váo CSDL, gửi thông tin cảnh báo tới ngƣời dùng phƣơng thức khác mà ngƣời dùng đăng ký  Giao diện web hệ thống: giao diện web hệ thống ngƣời dùng truy cập hệ thống địa máy chủ thay ứng dùng ngƣời dùng cài đặt điện thoại máy tính 4.4 Mơ hình thƣơng mại hóa hệ thống Với mơ hình hệ thống giám sát cảnh báo có số lựa chọn để tiến hành thƣơng mại hóa Thứ nhà phát triển phát triển hệ thống sau triển khai dịch vụ bán hệ thống cho bên cung cấp dịch vụ Bên cung cấp dịch vụ cung cấp dịch vụ cho khách hàng cá thể hộ gia đình với hình thức nhƣ khách hàng bỏ chi phí ban đầu phí dịch vụ ban đầu Mơ hình đƣợc diễn tả hình 4-11 37 Nhà phát triển hệ thống Khách hàng A Khách hàng B … Khách hàng C Hình 4-11: Mơ hình cung cấp dịch vụ Ngồi mơ hình mơ hình khác cần cân nhắc mơ hình có tham gia phát triển nhà cung cấp camera nhƣ Panasonic hay Axis Với mơ hình hệ thống nên định chọn hỗ trợ camera nhà cung cấp định Lúc nhà cung cấp camera tham gia vào cung cấp dịch vụ tới khách hàng nhà cung cấp dịch vụ họ cung cấp dịch vụ cho khách hàng Lợi ích mà nhà cung cấp camera họ cung cấp camera với doanh số cao thông qua dịch vụ Với mơ hình khách hàng có lợi nhà cung cấp có ƣu đãi họ tham gia vào cung cấp dịch vụ Sơ đồ mơ hình đƣợc miêu tả Hình 4-12: Nhà phát triển hệ Phát triển bảo trì Nhà phát triển hệ thống Khách hàng A Khách hàng B … Khách hàng C Hình 4-12: Mơ hình cung câp dịch vụ 38 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận Qua việc nghiên cứu triển khai đề tài “Hệ thống giám sát cảnh báo sử dụng camera cảm biến gia đình”, tơi thu đƣợc số kết sau đây:  Thứ trình nghiên cứu tìm hiểu đƣợc dịch vụ giám sát cảnh báo mà số nhà cung cấp dịch vụ triển khai thời điểm đồng thời đƣa đƣợc ƣu nhƣợc điểm dịch vụ  Thứ hài qua nghiên cứu nhu cầu ngƣời dùng tìm yêu cầu ngƣời dùng không chức giám sát mà chức cảnh báo chức mà ngƣời dùng mong muốn Mặc dù ngƣời dùng mong muốn chức cảnh báo nhƣng họ không sẵn sàng bỏ chi phí dịch vụ cho tháng cao Điều yếu tố quan trọng việc đƣa hệ thống đề xuất để vừa thỏa mãn nhu cầu khách hàng vừa đảm bảo vấn đề chi phí dịch vụ hợp lý  Thứ ba thông qua việc nghiên cứu hệ thống nhà cung cấp, ƣu nhƣợc điểm hệ thống nhu cầu thực tế khách hàng với tìm hiểu cơng nghệ liên quan đến hệ thống giám sát sử dụng camera, đề tài đƣa đƣợc mơ hình đề xuất hệ thống giám sát cảnh báo cho khách hàng cá nhân hộ gia đình Hệ thống đề xuất giúp giải vấn đề tồn hệ thống Ngoài đề tài nghiên cứu đƣa hƣớng để thƣơng mại hóa hệ thống thông qua nhà cung cấp dịch vụ cho ngƣời dùng với mơ hình khách Nhƣng kết với kiến thức tích lũy trình nghiên cứu tiền đề cho việc phát triển hoàn thiện hệ thống giám sát cảnh báo gia đình đồng thời tiến hành thƣơng mại hóa hệ thống thành dịch vụ nhằm cung cấp dịch vụ hữu ích cho ngƣời dùng cá nhân hộ gia đình với chi phí hợp lý 5.2 Hƣớng phát triển đề tài Hiện đề tài dừng mức nghiên cứu đƣa mơ hình thiết kế tổng thể mơ hình cung cấp dịch vụ hệ thống giám sát cảnh báo sử dụng camera cảm biến cho khách hàng cá nhân hộ gia đình Trong tƣơng lai đề tài cần nghiên cứu phát triển theo hƣớng sau:  Thứ cần nghiên cứu kỹ toán kinh tế phát triển thƣơng mại hóa hệ thống Ví dụ nhƣ chi phí để phát triển hệ thống báo nhiêu, kinh phí để triển khai máy chủ thiết bị khác báo nhiêu, chi phí khách hàng cần bỏ ban đầu lắp đặt hệ thống chi phí hàng tháng báo nhiêu Cần mơ chi phí nhƣ lợi nhuận, thời gian thu hồi vốn nhà đầu tƣ phát triển cung cấp dịch vụ  Thứ hai tiến hành thiết kế chi tiết hệ thống phát triển hệ thống để giải vấn đề phát sinh liên quan đến kỹ thuật 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] [5] [6] http://cloudcamera.vn/Home/PageDetails/Cloud-Camera/35 http://dichvuviettel.com/KH-doanh-nghiep/Giai-phap-CNTT/IP-Camera.html http://camera.vnn.vn/vdco/dich-vu-megacamera.htm http://www.imsresearch.com/research-area/Security_and_Fire http://security.panasonic.com/pss/security/library/developer.html http://www.axis.com/products/video/camera/ 40 ... chung hệ thống Chƣơng mơ tả mơ hình chung hệ thống giám sát cảnh báo truyền thống nhƣ hệ thống cảnh báo sử dụng cảm biến hay hệ thống giám sát sử dụng camera Hai hệ thống thiếu để tạo nên hệ thống. .. ngƣời dụng:   Mơ hình hệ thống giám sát cảnh báo Mơ hình hệ thống giám sát cảnh báo chun nghiệp Mơ hình hệ thống giám sát cảnh báo để đáp ứng nhu cầu cho khách hàng cá nhân hộ gia đình cịn hệ thống. .. hình hệ thống vận hành hệ thống bới họ, ngƣời hầu nhƣ khơng có kinh nghiệm Hệ thống cảnh báo: Đi với hệ thống giám sát camera hệ thống cảnh báo dùng số loại cảm biến giới thiệu phần trƣớc Hệ thống