專利名稱：基于嵌入式安全web服務(wù)器的家庭網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)安全和嵌入式領(lǐng)域，特別是涉及一種利用USB攝像頭作為前端采集設(shè)備的基于嵌入式安全web服務(wù)器的家庭網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)網(wǎng)站上檢索已有的"嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)"相關(guān)專利，比如發(fā)明專利"嵌入式IP網(wǎng)絡(luò)智能攝像機(jī)"(專利號(hào)03129829. x)，其結(jié)構(gòu)是由攝像機(jī)、智能云臺(tái)和具有嵌入式系統(tǒng)的電路板組成，通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)距離傳輸視頻信號(hào)及控制信號(hào)。還有發(fā)明專利申請(qǐng)"嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)"(專利申請(qǐng)?zhí)?00610086567.0)等相關(guān)專利申請(qǐng)，也提出了類似的解決方案。以上所述專利在原理上可行，但在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用等方面還存在著一些不足和局限。
首先，目前的網(wǎng)絡(luò).攝像機(jī)或是嵌入式網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)都普遍采用一體化機(jī)的形式，或者就是外接傳統(tǒng)的攝像機(jī)作為前端圖像采集設(shè)備。也就是說采用傳統(tǒng)的攝像機(jī)采集模擬信號(hào)傳送給嵌入式系統(tǒng)，由嵌入式系統(tǒng)負(fù)責(zé)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并進(jìn)行壓縮。這種做法增加了嵌入式系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，提高了系統(tǒng)成本，同時(shí)使嵌入式系統(tǒng)的體積變得龐大。
其次，以往的專利和產(chǎn)品都沒有考慮到網(wǎng)絡(luò)安全的問題。在網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的今天，安全問題越來越受到人們的關(guān)注。網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展給我們帶來更多方便的同時(shí)，也帶來了一些安全隱患。網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男畔r(shí)時(shí)刻刻面臨著被竊取、篡改等危險(xiǎn)。針對(duì)嵌入式網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品也是如此。保證用戶信息的安全性是個(gè)不容忽視的方面。
除此以外，在安全越來越受到關(guān)注的今天，家庭安全監(jiān)控是個(gè)迫切需要發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域。針對(duì)普及家用的目標(biāo)，要想在家庭用戶中得到廣泛推廣，價(jià)廉物美是關(guān)鍵。也就是說價(jià)格要盡可能的低，性能要盡可能的好，功能又要盡可能的多。目前市面上的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)很多，但多為內(nèi)嵌鏡頭的一體化機(jī)，而且價(jià)格較昂貴， 一般從幾千到幾萬不等，并不適合在家用方面推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一個(gè)能夠滿足小規(guī)模家用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控需要的嵌入式系統(tǒng)。它追求的是性價(jià)比的一個(gè)綜合，在滿足功能的前提下盡可能的降低成本。同時(shí)，功能上也需要做到最大化。它成本低廉，適合大眾消費(fèi)，而且體積小巧、操作簡(jiǎn)便，同時(shí)性能優(yōu)良，功能齊全，使用安全，無須擔(dān)心信息外泄。具體如下
1. 只要將USB攝像頭插上電路板盒，將電路板通過網(wǎng)線與網(wǎng)絡(luò)相連后接通電源，即可在網(wǎng)絡(luò)的任何地方逋過標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控。
2. 系統(tǒng)內(nèi)嵌安全Web服務(wù)器，通過Web服務(wù)器登錄可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，如設(shè)置系統(tǒng)的IP地址或是發(fā)生異常時(shí)將圖像發(fā)送至的電子郵件或FTP地址。所謂安全Web服務(wù)器，即是指Web服務(wù)器采用安全套接層(SSL， Secure SocketLayer)協(xié)議，即網(wǎng)絡(luò)上服務(wù)器與瀏覽器間的任何信息都通過加密的方式交換，而不用擔(dān)心信息被竊取或篡改。
3. 可設(shè)置系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，即前后兩幅圖像有差異時(shí)自動(dòng)將圖像發(fā)送至電子郵件或FTP。
4. 可以設(shè)置系統(tǒng)定時(shí)將圖像發(fā)送至Email或FTP。
5. 可設(shè)置用戶權(quán)限，只有Internet授權(quán)用戶才可以觀看監(jiān)控圖像，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。
為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
前端圖像采集使用普通USB攝像頭，通過USB接口與電路板相連。USB攝像頭負(fù)責(zé)'將采集到的模擬圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式并壓縮處理后輸出。電路板上集成有嵌入式ARM微處理器，存儲(chǔ)芯片NAND FLASH、 SDRAM，以及以太網(wǎng)控制器芯片，完成系統(tǒng)的控制和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)裙δ艿恼{(diào)度。系統(tǒng)內(nèi)嵌嵌入式Linux操作系統(tǒng)，并在Linux上運(yùn)行嵌入式Web服務(wù)器，使授權(quán)用戶可以通過瀏覽器遠(yuǎn)程對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和進(jìn)行圖像監(jiān)控。用戶可通過Web設(shè)置定時(shí)接收?qǐng)D像的Email或FTP地址并開啟相應(yīng)服務(wù)，也可設(shè)置系統(tǒng)監(jiān)控畫面出現(xiàn)異常時(shí)智能自動(dòng)發(fā)送圖像功能。此外，將Web服務(wù)器通過安全套接層協(xié)議實(shí)現(xiàn)為安全的服務(wù)器，也就是服務(wù)器與瀏覽器間的通信都通過加密的方式，這樣可以確保信息交換的安全性，保證用戶信息不外泄。
系統(tǒng)連接好上電后，嵌入式Linux自動(dòng)被引導(dǎo)運(yùn)行，圖像采集程序開始工作，不停的將USB攝像頭輸出的數(shù)字圖像信息讀取到內(nèi)存。同時(shí)Web服務(wù)器等待網(wǎng)絡(luò)上瀏覽器的連接。用戶無論在何時(shí)何地只要通過網(wǎng)絡(luò)在瀏覽器中輸入監(jiān)控系統(tǒng)的IP地址，通過驗(yàn)證即可與服務(wù)器連接，通過服務(wù)器實(shí)時(shí)監(jiān)控或是設(shè)置功能等。
本發(fā)明的有益效果是成本低廉，適于在大眾消費(fèi)領(lǐng)域推廣；體積小巧.-操作簡(jiǎn)便，只要插上攝像頭和阿絡(luò)通電即可通過網(wǎng)絡(luò)在瀏覽器中輸入IP地址實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控；性能優(yōu)良，功能齊全，可實(shí)時(shí)監(jiān)控、定時(shí)發(fā)送圖像，并具有智能異常報(bào)告功能；web使用安全，信息加密傳輸，無須擔(dān)心信息的竊取和篡改。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的嵌入式家庭網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明屬于網(wǎng)絡(luò)數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，由普通USB攝像頭獲取圖像信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，再通過嵌入式系統(tǒng)在Internet上傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
參見圖1所示的本發(fā)明的基于嵌入式安全web服務(wù)器的家庭網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明的監(jiān)控系統(tǒng)主要包括兩大部分
監(jiān)控前端設(shè)備，采用實(shí)時(shí)攝取監(jiān)控范圍內(nèi)圖像的USB攝像頭，用于獲取模擬圖像信號(hào)并轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式，再進(jìn)行壓縮處理后輸出；
電路板盒，內(nèi)置PCB電路板，板上主要集成有嵌入式ARM微處理器、NANDFLASH存儲(chǔ)器、SDRAM隨機(jī)存儲(chǔ)器、以太網(wǎng)控制器芯片等。同時(shí)電路板上留有USB接口用來插入U(xiǎn)SB攝像頭；網(wǎng)絡(luò)接口用于插入網(wǎng)線連入網(wǎng)絡(luò)；電源線插頭用于提供電源。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步詳述
本發(fā)明基于嵌入式安全Web服務(wù)器的家庭網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的外部結(jié)構(gòu)如圖1所示。
在前端圖像采集設(shè)備上沒有采用普遍采用的集成或外接傳統(tǒng)攝像機(jī)，而是使用了 USB攝像頭作為前端圖像采集設(shè)備。
USB攝像頭內(nèi)部從功能上講包括三部分圖像傳感器+DSP處理+USB接口芯片，在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，有的廠家把這三塊合成一塊芯片，比如simplus系列的spca561，但多數(shù)廠家是用兩塊芯片做的，圖像傳感器一塊，處理和傳輸一塊芯片。在國(guó)內(nèi)最流行的是由中芯微開發(fā)的Z-Star系列。其內(nèi)置了硬件JPEG壓縮引擎技術(shù)，輸出為JPEG圖像格式。選擇普通USB攝像頭作為前端圖像采集與處理設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)主要有
1)它的低廉的價(jià)格及普及性，像鼠標(biāo)鍵盤一樣幾乎成為家庭PC機(jī)的必備附件。使用它作為圖像采集設(shè)備， 一來可以降低嵌入式系統(tǒng)的成本，二來也可以
讓USB攝像頭在家庭中得到充分利用。
2) 隨著USB攝像頭各方面性能的不斷提高，包括元件像素、幀率、成像距離、圖像處理能力等，現(xiàn)在的USB攝像頭己經(jīng)基本上能達(dá)到網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的總體要求。
3) 它集成了圖像轉(zhuǎn)換和壓縮功能，這樣就減少了后端嵌入式系統(tǒng)的部分功能，減小了嵌入式系統(tǒng)的體積，同時(shí)大大降低了系統(tǒng)的成本。
所述后端電路板盒中的嵌入式系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖參見圖2。其主要部件包括嵌入式微處理器、NAND Flash存儲(chǔ)器、SDRAM隨機(jī)存儲(chǔ)器和以太網(wǎng)控制器芯片等。
下面對(duì)嵌入式系統(tǒng)中的主要部件及作用進(jìn)行說明
嵌入式微處理器選#嵌入式ARM微處理器S3C2410。它是三星公司推出的針對(duì)嵌入式應(yīng)用的16/32位嵌入式處理器內(nèi)置了 ARM公司設(shè)計(jì)的16/32位ARM920T處理器內(nèi)核，.最高主頻可達(dá)203MHz，并集成了一系列系^外圍設(shè)備，比如USB設(shè)備接口、 MMU等，大大減少了整個(gè)系統(tǒng)的成本，消除了為系統(tǒng)配置額外器件的必要。S3C2410處理器以其低廉的價(jià)格、豐富的外設(shè)資源在PDA、數(shù)字多媒體播放等方面有著很廣泛的應(yīng)用。
Flash存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)系統(tǒng)軟件，比如引導(dǎo)程序Bootloader、嵌入式操作系統(tǒng)、根文件系統(tǒng)等等。目前市場(chǎng)上兩種主要的Flash為NOR和NAND。 NOR的特點(diǎn)是程序可以直接在其中運(yùn)行，但價(jià)格較高，且擦寫性能不如NAND。由于S3C2410支持從NAND Flash存儲(chǔ)器啟動(dòng)，因此我們選擇NAND作為Flash存儲(chǔ)器。同時(shí)將Bootloader存放在Flash中S3C2410復(fù)位時(shí)取第一條指令的地址0x00000000處。將程序燒寫到Flash存儲(chǔ)器需要使用特定的燒寫工具。
SDRAM隨機(jī)存儲(chǔ)器提供系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的數(shù)據(jù)空間。系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，嵌入式Linux系統(tǒng)和根文件系統(tǒng)被從Flash存儲(chǔ)器中拷貝到SDRAM中運(yùn)行。
網(wǎng)絡(luò)接口部分主要完成系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接入功能。由于S3C2410芯片沒有集成以太網(wǎng)控制器，可以選擇一個(gè)10/100Mbps自適應(yīng)以太網(wǎng)控制器，如AX88796，其內(nèi)部集成有10/100Mbps自適應(yīng)的物理層收發(fā)器和8Kx 16位的SRAM，再將其與濾波器相連便可完成網(wǎng)絡(luò)接入功能。
嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的靈魂，它的出現(xiàn)大大提高了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的效率，減少了系統(tǒng)開發(fā)的總工作量，同時(shí)提高了嵌入式應(yīng)用軟件的可移植性。在本發(fā)明中選擇嵌入式Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)。嵌入式Linux(EmbeddedLinux)是指對(duì)標(biāo)準(zhǔn)Linux經(jīng)過小型化裁剪處理之后，能夠固化在容量只有幾KB或者幾MB的存儲(chǔ)器芯片或者單片機(jī)中，適合于特定嵌入式應(yīng)用場(chǎng)合的專用Linux操作系統(tǒng)。它支持TCP/IP、 HTTP、 SMTP、 FTP、 ARP、 PPP等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。在嵌入式Limix平臺(tái)上，開發(fā)Web服務(wù)器等軟件，完成系統(tǒng)的各種功能。
本發(fā)明充分利用了家庭常備硬件設(shè)備USB攝像頭，又應(yīng)用嵌入式ARM微處理器S3C2410的集成USB主、從設(shè)備接口特性，方便地將兩者連接到一起。當(dāng)電路板盒的電源接頭后，自動(dòng)運(yùn)行引導(dǎo)程序Bootloader，進(jìn)而引導(dǎo)操作系統(tǒng)運(yùn)行。在操作系統(tǒng)管理下，USB攝像頭不停地采集圖像轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式并壓縮。服務(wù)器程序運(yùn)行等待網(wǎng)絡(luò)上瀏覽器的連接。用戶在瀏覽器中輸入監(jiān)控系統(tǒng)的IP地址后連接到Web服務(wù)器，通過web界面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的設(shè)置。同時(shí)可通過服務(wù)器加載帶有Applet的頁面實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控。用戶在網(wǎng)絡(luò)上與Web服務(wù)器間的任何通信都通過加密的方式傳輸，這樣即使信息被竊取也無法獲得其原始內(nèi)容，充分保證了用戶信息的安全性。-
上述實(shí)施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種基于嵌入式安全web服務(wù)器的家庭網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，主要由USB攝像頭和具有嵌入式系統(tǒng)的PCB電路板組成，其中電路板上主要包括，嵌入式ARM微處理器，SDRAM隨機(jī)存儲(chǔ)器，NAND FLASH存儲(chǔ)器和網(wǎng)絡(luò)接口芯片等。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于嵌入式安全web服務(wù)器的家庭監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是采用嵌入式ARM微處理器S3C2410和嵌入式Linux操作系統(tǒng)，極大的減小了體積和降低了成本。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于嵌入式安全web服務(wù)器的家庭監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是采用普通USB攝像頭作為前端圖像采集設(shè)備，通過USB接口與電路板相連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式安全web服務(wù)器的家庭監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是操作簡(jiǎn)便，用戶通過網(wǎng)絡(luò)使用標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器即可進(jìn)行監(jiān)控，無需在客戶端額外安裝任何軟件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于嵌入式安全web服務(wù)器的家庭監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是安全web服務(wù)器內(nèi)嵌于嵌入式系統(tǒng)，客戶端瀏覽器與服務(wù)器間的通信信息通過加密的方式在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，可充分保證用戶信息的安全性。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式安全web服務(wù)器的家庭監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是可設(shè)置成定時(shí)或監(jiān)控畫面有異常時(shí)將圖像自動(dòng)通過EMAIL或FTP發(fā)送給客戶。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于嵌入式安全web服務(wù)器的家庭網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)，其前端圖像采集使用普通USB攝像頭，通過USB接口與電路板相連。電路板上集成有嵌入式ARM微處理器S3C2410，存儲(chǔ)芯片NAND FLASH、SDRAM，以及網(wǎng)絡(luò)接口芯片，完成對(duì)圖像的處理和傳輸。只要將其接入網(wǎng)絡(luò)并接通電源，客戶端就可在任何時(shí)刻任何地方通過標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器進(jìn)行監(jiān)控和對(duì)系統(tǒng)功能等設(shè)置，還可通過嵌入式安全web服務(wù)器設(shè)置EMAIL或FTP定時(shí)或有圖像異常時(shí)自動(dòng)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送圖像。所謂安全是指瀏覽器與服務(wù)器之間的通信通過加密的方式在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，可充分保證用戶信息的安全。該發(fā)明具有體積小、成本低、安全性高、操作簡(jiǎn)便、即插即用等特點(diǎn)，適合于家庭室內(nèi)防盜等小規(guī)模監(jiān)控場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H04N7/18GK101534421SQ20081005046
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日
發(fā)明者華 黃 申請(qǐng)人:華 黃