基于MCU和總線技術(shù)實現(xiàn)數(shù)字圖像監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計

作者：方璐；王剛

1.引言

信息社會，科技發(fā)展日新月異。隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，電力發(fā)電、水文勘測、電視中繼轉(zhuǎn)播等很多場合都存在多設(shè)備、多參量的遠程監(jiān)控問題。數(shù)字圖像遠程集中監(jiān)控系統(tǒng)是結(jié)合先進的計算機網(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)可采用以多點控制系統(tǒng)（MCU）為匯接中心，采用輻射形式與各監(jiān)控點連接，通過MCU對各監(jiān)控點的圖像、語音、數(shù)據(jù)進行處理，實施監(jiān)控。整個系統(tǒng)組網(wǎng)方式的優(yōu)點是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，連接靈活，擴容迅速。但該監(jiān)控系統(tǒng)需要一個安全性好，可靠性高，穩(wěn)定性強，能傳輸多媒體信息，有較強伸縮性，并符合國際標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信平臺。因此，對網(wǎng)絡(luò)主要有三點要求。

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，要求實施多媒體監(jiān)控并且要求網(wǎng)絡(luò)支持系統(tǒng)便于擴展和升級。

3.工作原理

數(shù)字圖像遠程監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)用戶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以內(nèi)圖像監(jiān)控，可采用PSIN專線、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以上的帶寬線路用于傳輸各種信號。傳輸方式有：基于物理傳輸網(wǎng)的E1傳輸方式、高速光纖、無線微波、超五類以上的雙絞線以及租用公網(wǎng)2M線路等方式。

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

監(jiān)控中心于各個分控中心可敬多點控制器，通過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進入畫面處理器。在其分割后輸出多路視頻信號送至電視墻或管理臺。視頻切換即畫面處理設(shè)備將終端的攝像頭采集到的圖像按一定的時間間隔，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行編碼、壓縮，經(jīng)DDN/ISDN/E1/MW等線路至多點控制器（MCU）。MCU類似一個小型的交換機，它可提供多個端口供各子監(jiān)控單元的多種監(jiān)控信號接入，并按照一定的算法對音頻流、視頻流、數(shù)據(jù)流進行處理。MCU將這些信號經(jīng)矩陣切換送至上級監(jiān)控中心、數(shù)據(jù)采集處理機、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)采集處理機將由MCU送來的信號進行解碼并發(fā)布到LAN上。監(jiān)控中心或子監(jiān)控中心可實現(xiàn)與本地MIS網(wǎng)或其他網(wǎng)絡(luò)的友好連接。本地MIS用戶可經(jīng)權(quán)限識別通過視頻服務(wù)器訪問監(jiān)控系統(tǒng)采集到的視頻信號。視頻服務(wù)器主要作用是視頻點播（VOD），同時實現(xiàn)網(wǎng)上用戶視頻訪問管理和視頻接入調(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，通過模塊化的設(shè)計實現(xiàn)多臺處理機協(xié)同工作。用戶可通過網(wǎng)絡(luò)，點播視頻服務(wù)器上的視頻節(jié)目。通常情況下，可選擇適用于一個小型或中型規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的視頻服務(wù)器，其用戶數(shù)目在0~50或50~1000之間。視頻服務(wù)器響應(yīng)用戶的點播，將視頻節(jié)目以視頻流的方式傳送到各個工作站的計算機。這樣各個工作站可進行瀏覽、發(fā)送命令（如：令攝像機左轉(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行解碼， 再經(jīng)MCU切換、光纖等傳輸線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送至云臺， 指揮攝像機工作， 這樣就實現(xiàn)了遠程監(jiān)控。

4.結(jié)語

數(shù)字圖像遠程集中監(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，確保無縫通信，解決視頻、音頻、數(shù)字等信號在網(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)以及視頻點播技術(shù)的發(fā)展與成熟，它將得到廣泛應(yīng)用。

審核編輯：湯梓紅