基于網(wǎng)絡(luò )的智能可視對講監控系統設計
郭丙華 2010/01/20
一、引言
隨著(zhù)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(wèn)題也越來(lái)越重視。為了適應現代化建筑的安全要求，人們開(kāi)發(fā)了一些安全監控系 統，如門(mén)禁系統、視頻監控系統、一卡通系統等等。采用的技術(shù)主要是數字音頻處理技術(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(kāi)的，這就加大了產(chǎn)品的總體成本，特別是施工安裝、布線(xiàn)的成本，而且也給產(chǎn)品的技術(shù)升級帶來(lái)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(dòng)控制技術(shù)和電子技術(shù)，將這三部分聯(lián)成一個(gè)整體，利用網(wǎng)絡(luò )將信息傳送到各個(gè)用戶(hù)終端和管理終端，從而實(shí)現了對這些子系統的統一控制，也大大降低了施工安裝、布線(xiàn)的成本。
二、系統的組成
智能可視對講監控系統主要包括可視對講部分、門(mén)禁一卡通部分和視頻監控三部分組成。可視對講部分主要是為來(lái)訪(fǎng)者、用戶(hù)終端和管理終端提供一個(gè)識別和對話(huà)的通道。門(mén)禁一卡通部分則是為了方便用戶(hù)而設立的，特別是當用戶(hù)出人具有多個(gè)安防系統時(shí)，一卡通系統將為用戶(hù)帶來(lái)非常大的方便。視頻監控部分主要是用于監控用戶(hù)周?chē)那闆r，包括兩部分，一部分是可視對講的視頻監視，另一部分是用戶(hù)周?chē)墓矆?chǎng)合如走廊、電梯和其他需要監控的場(chǎng)所等。
三部分通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )連成一個(gè)整體，組成一個(gè)完整的產(chǎn)品。整個(gè)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(xiàn)的半雙工通信網(wǎng)絡(luò )，其結構如圖1所示。100Mbps以太網(wǎng)主要是用于傳輸實(shí)時(shí)的視頻流數據和控制信息以及其他信息，基于485總線(xiàn)的通信網(wǎng)絡(luò )則用于連接門(mén)口終端與用戶(hù)終端。
三、計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)
系統采用了兩套獨立的網(wǎng)絡(luò )系統，第一套是基于485總線(xiàn)半雙工網(wǎng)絡(luò )系統，第二套是基于以太網(wǎng)的局域網(wǎng)。基于485總線(xiàn)半雙工網(wǎng)絡(luò )系統用以連接門(mén)口終端、分層器和用戶(hù)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，數據交換的速度要求也不是很高而且實(shí)現比較簡(jiǎn)單，故采用了這種網(wǎng)絡(luò )系統。
通信采用點(diǎn)對多點(diǎn)方式。通信方式如圖2所示。
由門(mén)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(hù)終端，并等待用戶(hù)終端的確認。被呼叫的用戶(hù)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(mén)口終端發(fā)送確認信息。門(mén)口終端收到分層器的確認后，打開(kāi)攝像頭和音頻麥克風(fēng)，此時(shí)雙方可以進(jìn)行對話(huà)。
系統采用了分層器來(lái)轉發(fā)信息幀的目的是為了防止當掛接在485總線(xiàn)上的用戶(hù)太多時(shí)出現超負荷而導致死機現象。信息的幀結構由5個(gè)字節組成，第一個(gè)字節記錄層信息，第二個(gè)字節記錄用戶(hù)終端號信息，第三和第四個(gè)字節為校驗和，第五個(gè)字節為控制標志，在這個(gè)字節中的前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(mén)口終端在發(fā)送的同時(shí)置位SYS1=1，分層器轉發(fā)時(shí)，置位SYS2=1。同樣用戶(hù)確認時(shí)置位ACK=1，分層器確認時(shí)置位ACK2=1。當出錯時(shí)系統置位ERR=1，以便進(jìn)行相應的處理。
第二套網(wǎng)絡(luò )系統是基于以太網(wǎng)的局域網(wǎng)，主要完成監控系統的通信功能，如圖1所示。該系統采用RTP協(xié)議對視頻數據（采用H.26 1編碼）進(jìn)行封裝，利用H.22 5建議來(lái)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(lái)保證服務(wù)的質(zhì)量。
四、系統硬件和軟件
1、系統硬件
在這里我們主要給出比較復雜的門(mén)口終端，其硬件的組成原理如圖3所示。
當門(mén)口終端檢測到有鍵按下時(shí)，按鍵信息被合成幀格式并通過(guò)485總線(xiàn)發(fā)送到分層器上。同時(shí)門(mén)口終端的攝像頭被門(mén)口終端的按鍵所啟動(dòng)，其視頻信號被采樣并送到DSP芯片進(jìn)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(guò)以太網(wǎng)端口發(fā)送到網(wǎng)絡(luò )上。
連接在485總線(xiàn)上的所有分層器都會(huì )接收到門(mén)口終端發(fā)來(lái)的信號，但只有被呼叫的層會(huì )處理收到的信息，經(jīng)CPU處理后轉發(fā)到相應的用戶(hù)終端。
2、軟件實(shí)現
在軟件設計方面包括兩部分，一部分是監控終端的監控軟件，另一部分是各便件的底層軟件。監控終端采用了多線(xiàn)程的軟件設計方法，系統對連接的每一個(gè)監控點(diǎn)共采用了6個(gè)線(xiàn)程，即網(wǎng)絡(luò )監聽(tīng)線(xiàn)程、發(fā)送線(xiàn)程、接受線(xiàn)程、H.26 3圖像解碼顯示線(xiàn)程、圖像保存線(xiàn)程和記錄信息（門(mén)口終端的撥號、門(mén)禁一卡通等記錄信息）檢測線(xiàn)程，如圖4所示。
監控終端線(xiàn)程的啟動(dòng)由門(mén)口終端所觸發(fā)。當門(mén)口終端檢測到按鍵按下時(shí)，立即向網(wǎng)絡(luò )發(fā)送廣播命令;當監控終端監聽(tīng)到廣播消息后，啟動(dòng)接受線(xiàn)程，開(kāi)始接受視頻數據流，并且相應啟動(dòng)顯示線(xiàn)程和圖像保存線(xiàn)程。
對于底層軟件，主要是門(mén)口終端的控制軟件，其工作流程如圖5所示。門(mén)口終端上電后，先進(jìn)行初始化工作，然后開(kāi)始掃描按鍵和一卡通信息，當確認有變化時(shí)，微處理器CPU l先給分層器發(fā)送一幀信息，并且監聽(tīng)分層器的反饋信息，同時(shí)啟動(dòng)DSP通過(guò)網(wǎng)絡(luò )端口發(fā)送廣播消息給監控終端，以便啟動(dòng)監控終端的接受線(xiàn)程接受視頻流和訪(fǎng)問(wèn)信息或一卡通信息。當時(shí)間超過(guò)l min或終止鍵按下時(shí)，雙方終止通信，門(mén)口終端與監控終端之間由CPU1觸發(fā)DSP中斷，使其停止發(fā)送視頻流數據。
五、結束語(yǔ)
智能可視對講監控系統是集計算機技術(shù)、自動(dòng)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，是現代智能樓宇建筑不可缺少的一部分。本系統采用了網(wǎng)絡(luò )技術(shù)將可視對講部分、視頻監控部分和門(mén)禁一卡通部分連接成一個(gè)完整的產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)調試運行良好。當然系統還有待于進(jìn)一步完善和擴充，如安防系統、遠程控制等，未來(lái)產(chǎn)品的方向將會(huì )朝著(zhù)更加完善、更加智能化和自動(dòng)化方面發(fā)展，如圖像的自動(dòng)識別、更先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)遠程控制等。
安防科技
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