基于MCU和總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1.引言

信息社會(huì)，科技發(fā)展日新月異。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，電力發(fā)電、水文勘測(cè)、電視中繼轉(zhuǎn)播等很多場(chǎng)合都存在多設(shè)備、多參量的遠(yuǎn)程監(jiān)控問(wèn)題。數(shù)字圖像遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)是結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、通信技術(shù)適應(yīng)電信、電力、銀行、交通、水利以及公安等行業(yè)用戶(hù)多樣化需求的數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)方案。

2.組網(wǎng)方式

該系統(tǒng)可采用以多點(diǎn)控制系統(tǒng)（MCU）為匯接中心，采用輻射形式與各監(jiān)控點(diǎn)連接，通過(guò)MCU對(duì)各監(jiān)控點(diǎn)的圖像、語(yǔ)音、數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)施監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)組網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，連接靈活，擴(kuò)容迅速。但該監(jiān)控系統(tǒng)需要一個(gè)安全性好，可靠性高，穩(wěn)定性強(qiáng)，能傳輸多媒體信息，有較強(qiáng)伸縮性，并符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)。因此，對(duì)網(wǎng)絡(luò)主要有三點(diǎn)要求。

求網(wǎng)絡(luò)有較大的帶寬，較高的信源壓縮比。

網(wǎng)絡(luò)時(shí)延小，誤碼率低。

為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的交互性和靈活性的發(fā)展趨勢(shì)，要求實(shí)施多媒體監(jiān)控并且要求網(wǎng)絡(luò)支持系統(tǒng)便于擴(kuò)展和升級(jí)。

3.工作原理

數(shù)字圖像遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)用戶(hù)的不同需求可分為低速率系統(tǒng)、高速率系統(tǒng)。低速率系統(tǒng)可提供6B以?xún)?nèi)圖像監(jiān)控，可采用PSIN專(zhuān)線(xiàn)、ISDN、B-ISDN以及DDN方式。高速率系統(tǒng)可保證6B~30B的圖像監(jiān)控，但需要用2M以上的帶寬線(xiàn)路用于傳輸各種信號(hào)。傳輸方式有：基于物理傳輸網(wǎng)的E1傳輸方式、高速光纖、無(wú)線(xiàn)微波、超五類(lèi)以上的雙絞線(xiàn)以及租用公網(wǎng)2M線(xiàn)路等方式。

如圖1所示，煙感、通風(fēng)等探測(cè)器將采集到的模擬信號(hào)傳到A/D轉(zhuǎn)換器，經(jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)由RS232或RS485傳送到圖像編碼傳輸器。

監(jiān)控中心于各個(gè)分控中心可敬多點(diǎn)控制器，通過(guò)DDN/ISDN/E1/MW等傳輸方式連接解編碼器。中心編解碼器輸出的視頻信號(hào)進(jìn)入畫(huà)面處理器。在其分割后輸出多路視頻信號(hào)送至電視墻或管理臺(tái)。視頻切換即畫(huà)面處理設(shè)備將終端的攝像頭采集到的圖像按一定的時(shí)間間隔，分別傳輸?shù)綀D像編碼傳輸設(shè)備。該設(shè)備將圖形按照一定的算法進(jìn)行編碼、壓縮，經(jīng)DDN/ISDN/E1/MW等線(xiàn)路至多點(diǎn)控制器（MCU）。MCU類(lèi)似一個(gè)小型的交換機(jī)，它可提供多個(gè)端口供各子監(jiān)控單元的多種監(jiān)控信號(hào)接入，并按照一定的算法對(duì)音頻流、視頻流、數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理。MCU將這些信號(hào)經(jīng)矩陣切換送至上級(jí)監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)采集處理機(jī)、閉路電視或經(jīng)編解碼器至CRT。

LAN可采用Ethernet或FDDI等形式組網(wǎng)。數(shù)據(jù)采集處理機(jī)將由MCU送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行解碼并發(fā)布到LAN上。監(jiān)控中心或子監(jiān)控中心可實(shí)現(xiàn)與本地MIS網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)的友好連接。本地MIS用戶(hù)可經(jīng)權(quán)限識(shí)別通過(guò)視頻服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)監(jiān)控系統(tǒng)采集到的視頻信號(hào)。視頻服務(wù)器主要作用是視頻點(diǎn)播（VOD），同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上用戶(hù)視頻訪(fǎng)問(wèn)管理和視頻接入調(diào)配管理。本系統(tǒng)中視頻服務(wù)器負(fù)責(zé)全網(wǎng)的智能化信息處理工作，通過(guò)模塊化的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)處理機(jī)協(xié)同工作。用戶(hù)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，點(diǎn)播視頻服務(wù)器上的視頻節(jié)目。通常情況下，可選擇適用于一個(gè)小型或中型規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的視頻服務(wù)器，其用戶(hù)數(shù)目在0~50或50~1000之間。視頻服務(wù)器響應(yīng)用戶(hù)的點(diǎn)播，將視頻節(jié)目以視頻流的方式傳送到各個(gè)工作站的計(jì)算機(jī)。這樣各個(gè)工作站可進(jìn)行瀏覽、發(fā)送命令（如：令攝像機(jī)左轉(zhuǎn)50度，垂直下降2厘米） 等。該命令由軟件編譯， 在LAN上傳輸送至解編碼器進(jìn)行解碼， 再經(jīng)MCU切換、光纖等傳輸線(xiàn)路送至圖像編碼傳輸設(shè)備。該設(shè)備將命令解釋成控制信號(hào)送至云臺(tái)， 指揮攝像機(jī)工作， 這樣就實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控。

4.結(jié)語(yǔ)

數(shù)字圖像遠(yuǎn)程集中監(jiān)控系統(tǒng)是一種全新的監(jiān)控系統(tǒng)，它打破了傳統(tǒng)的閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的局限，可協(xié)調(diào)不同設(shè)備的需求，確保無(wú)縫通信，解決視頻、音頻、數(shù)字等信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸。這種新興的交互式多媒體監(jiān)控系統(tǒng)將逐步滲透到生產(chǎn)、生活的方方面面。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)以及視頻點(diǎn)播技術(shù)的發(fā)展與成熟，它將得到廣泛應(yīng)用。

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