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基于網(wǎng)絡(luò)的智能可視對講監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

郭丙華 2010/01/20

一、引言

  隨著人民生活水平的提高和智能建筑的興起,人們對居住地的安全問題也越來越重視。為了適應(yīng)現(xiàn)代化建筑的安全要求,人們開發(fā)了一些安全監(jiān)控系 統(tǒng),如門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)等等。采用的技術(shù)主要是數(shù)字音頻處理技術(shù)、視頻處理技術(shù)和控制信息處理技術(shù),而且三部分的處理和傳遞都是獨立分開的,這就加大了產(chǎn)品的總體成本,特別是施工安裝、布線的成本,而且也給產(chǎn)品的技術(shù)升級帶來了很大的難度。在此,我們采用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù),并融合計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和電子技術(shù),將這三部分聯(lián)成一個整體,利用網(wǎng)絡(luò)將信息傳送到各個用戶終端和管理終端,從而實現(xiàn)了對這些子系統(tǒng)的統(tǒng)一控制,也大大降低了施工安裝、布線的成本。

二、系統(tǒng)的組成

  智能可視對講監(jiān)控系統(tǒng)主要包括可視對講部分、門禁一卡通部分和視頻監(jiān)控三部分組成?梢晫χv部分主要是為來訪者、用戶終端和管理終端提供一個識別和對話的通道。門禁一卡通部分則是為了方便用戶而設(shè)立的,特別是當用戶出人具有多個安防系統(tǒng)時,一卡通系統(tǒng)將為用戶帶來非常大的方便。視頻監(jiān)控部分主要是用于監(jiān)控用戶周圍的情況,包括兩部分,一部分是可視對講的視頻監(jiān)視,另一部分是用戶周圍的公共場合如走廊、電梯和其他需要監(jiān)控的場所等。

  三部分通過計算機網(wǎng)絡(luò)連成一個整體,組成一個完整的產(chǎn)品。整個計算機網(wǎng)絡(luò)是由兩套完全獨立的網(wǎng)絡(luò)組成,一套是以太網(wǎng),一套是基于485總線的半雙工通信網(wǎng)絡(luò),其結(jié)構(gòu)如圖1所示。100Mbps以太網(wǎng)主要是用于傳輸實時的視頻流數(shù)據(jù)和控制信息以及其他信息,基于485總線的通信網(wǎng)絡(luò)則用于連接門口終端與用戶終端。


三、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

  系統(tǒng)采用了兩套獨立的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),第一套是基于485總線半雙工網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),第二套是基于以太網(wǎng)的局域網(wǎng);485總線半雙工網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用以連接門口終端、分層器和用戶終端,這主要是從成本上考慮。由于這三部分交換的信息比較少,數(shù)據(jù)交換的速度要求也不是很高而且實現(xiàn)比較簡單,故采用了這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

  通信采用點對多點方式。通信方式如圖2所示。


  由門口終端發(fā)送一幀信息給分層器,分層器接收到以后,被呼叫的分層器將信息分發(fā)給本層所有的用戶終端,并等待用戶終端的確認。被呼叫的用戶終端收到信息后,立即發(fā)送確認信息給分層器,分層器收到以后,給門口終端發(fā)送確認信息。門口終端收到分層器的確認后,打開攝像頭和音頻麥克風(fēng),此時雙方可以進行對話。

  系統(tǒng)采用了分層器來轉(zhuǎn)發(fā)信息幀的目的是為了防止當掛接在485總線上的用戶太多時出現(xiàn)超負荷而導(dǎo)致死機現(xiàn)象。信息的幀結(jié)構(gòu)由5個字節(jié)組成,第一個字節(jié)記錄層信息,第二個字節(jié)記錄用戶終端號信息,第三和第四個字節(jié)為校驗和,第五個字節(jié)為控制標志,在這個字節(jié)中的前3位保留,后5位為標志位,即同步標志1、同步標志2、確認標志1、確認標志2和錯誤標志。門口終端在發(fā)送的同時置位SYS1=1,分層器轉(zhuǎn)發(fā)時,置位SYS2=1。同樣用戶確認時置位ACK=1,分層器確認時置位ACK2=1。當出錯時系統(tǒng)置位ERR=1,以便進行相應(yīng)的處理。

  第二套網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是基于以太網(wǎng)的局域網(wǎng),主要完成監(jiān)控系統(tǒng)的通信功能,如圖1所示。該系統(tǒng)采用RTP協(xié)議對視頻數(shù)據(jù)(采用H.26 1編碼)進行封裝,利用H.22 5建議來打包和傳送這些信息流(視頻流和其他的控制信息流),用RTCP協(xié)議來保證服務(wù)的質(zhì)量。

四、系統(tǒng)硬件和軟件

  1、系統(tǒng)硬件

  在這里我們主要給出比較復(fù)雜的門口終端,其硬件的組成原理如圖3所示。


  當門口終端檢測到有鍵按下時,按鍵信息被合成幀格式并通過485總線發(fā)送到分層器上。同時門口終端的攝像頭被門口終端的按鍵所啟動,其視頻信號被采樣并送到DSP芯片進行壓縮。壓縮后的視頻流按照RTP和H.225協(xié)議打包,最后通過以太網(wǎng)端口發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。

  連接在485總線上的所有分層器都會接收到門口終端發(fā)來的信號,但只有被呼叫的層會處理收到的信息,經(jīng)CPU處理后轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的用戶終端。

  2、軟件實現(xiàn)

  在軟件設(shè)計方面包括兩部分,一部分是監(jiān)控終端的監(jiān)控軟件,另一部分是各便件的底層軟件。監(jiān)控終端采用了多線程的軟件設(shè)計方法,系統(tǒng)對連接的每一個監(jiān)控點共采用了6個線程,即網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽線程、發(fā)送線程、接受線程、H.26 3圖像解碼顯示線程、圖像保存線程和記錄信息(門口終端的撥號、門禁一卡通等記錄信息)檢測線程,如圖4所示。


  監(jiān)控終端線程的啟動由門口終端所觸發(fā)。當門口終端檢測到按鍵按下時,立即向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送廣播命令;當監(jiān)控終端監(jiān)聽到廣播消息后,啟動接受線程,開始接受視頻數(shù)據(jù)流,并且相應(yīng)啟動顯示線程和圖像保存線程。

  對于底層軟件,主要是門口終端的控制軟件,其工作流程如圖5所示。門口終端上電后,先進行初始化工作,然后開始掃描按鍵和一卡通信息,當確認有變化時,微處理器CPU l先給分層器發(fā)送一幀信息,并且監(jiān)聽分層器的反饋信息,同時啟動DSP通過網(wǎng)絡(luò)端口發(fā)送廣播消息給監(jiān)控終端,以便啟動監(jiān)控終端的接受線程接受視頻流和訪問信息或一卡通信息。當時間超過l min或終止鍵按下時,雙方終止通信,門口終端與監(jiān)控終端之間由CPU1觸發(fā)DSP中斷,使其停止發(fā)送視頻流數(shù)據(jù)。


五、結(jié)束語

  智能可視對講監(jiān)控系統(tǒng)是集計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)于一體的高技術(shù)產(chǎn)品,是現(xiàn)代智能樓宇建筑不可缺少的一部分。本系統(tǒng)采用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將可視對講部分、視頻監(jiān)控部分和門禁一卡通部分連接成一個完整的產(chǎn)品,經(jīng)過調(diào)試運行良好。當然系統(tǒng)還有待于進一步完善和擴充,如安防系統(tǒng)、遠程控制等,未來產(chǎn)品的方向?qū)油晟啤⒏又悄芑妥詣踊矫姘l(fā)展,如圖像的自動識別、更先進的無線遠程控制等。

安防科技



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