通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和485總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能可視對(duì)講監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為適應(yīng)智能建筑的發(fā)展，設(shè)計(jì)了一套智能可視對(duì)講監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將可視對(duì)講部分、視頻監(jiān)控部分和門(mén)禁一卡通部分的數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控終端，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)組成部分的統(tǒng)一控制，同時(shí)也大大降低了施工安裝、布線(xiàn)的成本。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的軟硬件調(diào)式，運(yùn)行結(jié)果令人滿(mǎn)意。

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(duì)居住地的安全問(wèn)題也越來(lái)越重視。為了適應(yīng)現(xiàn)代化建筑的安全要求，人們開(kāi)發(fā)了一些安全監(jiān)控系統(tǒng)，如門(mén)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(dú)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(jí)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(jì)算機(jī)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(xiàn)了對(duì)這些子系統(tǒng)的統(tǒng)一控制，也大大降低了施工安裝、布線(xiàn)的成本。

二、系統(tǒng)的組成

智能可視對(duì)講監(jiān)控系統(tǒng)主要包括可視對(duì)講部分、門(mén)禁一卡通部分和視頻監(jiān)控三部分組成?？梢晫?duì)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(shí)別和對(duì)話(huà)的通道。門(mén)禁一卡通部分則是為了方便用戶(hù)而設(shè)立的，特別是當(dāng)用戶(hù)出人具有多個(gè)安防系統(tǒng)時(shí)，一卡通系統(tǒng)將為用戶(hù)帶來(lái)非常大的方便。視頻監(jiān)控部分主要是用于監(jiān)控用戶(hù)周?chē)那闆r，包括兩部分，一部分是可視對(duì)講的視頻監(jiān)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(jiān)控的場(chǎng)所等。

三部分通過(guò)計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由兩套完全獨(dú)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(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

系統(tǒng)采用了兩套獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，第一套是基于485總線(xiàn)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)?；?85總線(xiàn)半雙工網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)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(shù)據(jù)交換的速度要求也不是很高而且實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，故采用了這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

通信采用點(diǎn)對(duì)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(rèn)。被呼叫的用戶(hù)終端收到信息后，立即發(fā)送確認(rèn)信息給分層器，分層器收到以后，給門(mén)口終端發(fā)送確認(rèn)信息。門(mén)口終端收到分層器的確認(rèn)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(duì)話(huà)。

系統(tǒng)采用了分層器來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)信息幀的目的是為了防止當(dāng)掛接在485總線(xiàn)上的用戶(hù)太多時(shí)出現(xiàn)超負(fù)荷而導(dǎo)致死機(jī)現(xiàn)象。信息的幀結(jié)構(gòu)由5個(gè)字節(jié)組成，第一個(gè)字節(jié)記錄層信息，第二個(gè)字節(jié)記錄用戶(hù)終端號(hào)信息，第三和第四個(gè)字節(jié)為校驗(yàn)和，第五個(gè)字節(jié)為控制標(biāo)志，在這個(gè)字節(jié)中的前3位保留，后5位為標(biāo)志位，即同步標(biāo)志1、同步標(biāo)志2、確認(rèn)標(biāo)志1、確認(rèn)標(biāo)志2和錯(cuò)誤標(biāo)志。門(mén)口終端在發(fā)送的同時(shí)置位SYS1=1，分層器轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，置位SYS2=1。同樣用戶(hù)確認(rèn)時(shí)置位ACK=1，分層器確認(rèn)時(shí)置位ACK2=1。當(dāng)出錯(cuò)時(shí)系統(tǒng)置位ERR=1，以便進(jìn)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(duì)視頻數(shù)據(jù)（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(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(mén)口終端，其硬件的組成原理如圖3所示。

當(dāng)門(mén)口終端檢測(cè)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(hào)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(hào)，但只有被呼叫的層會(huì)處理收到的信息，經(jīng)CPU處理后轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的用戶(hù)終端。

2、軟件實(shí)現(xiàn)

在軟件設(shè)計(jì)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(xiàn)程的軟件設(shè)計(jì)方法，系統(tǒng)對(duì)連接的每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)共采用了6個(gè)線(xiàn)程，即網(wǎng)絡(luò)監(jiān)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(hào)、門(mén)禁一卡通等記錄信息）檢測(cè)線(xiàn)程，如圖4所示。

監(jiān)控終端線(xiàn)程的啟動(dòng)由門(mén)口終端所觸發(fā)。當(dāng)門(mén)口終端檢測(cè)到按鍵按下時(shí)，立即向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送廣播命令;當(dāng)監(jiān)控終端監(jiān)聽(tīng)到廣播消息后，啟動(dòng)接受線(xiàn)程，開(kāi)始接受視頻數(shù)據(jù)流，并且相應(yīng)啟動(dòng)顯示線(xiàn)程和圖像保存線(xiàn)程。

對(duì)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(dāng)確認(rèn)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(jiān)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(jiān)控終端，以便啟動(dòng)監(jiān)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(dāng)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(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)。

4 結(jié)束語(yǔ)

智能可視對(duì)講監(jiān)控系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)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(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(duì)講部分、視頻監(jiān)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(diào)試運(yùn)行良好。當(dāng)然系統(tǒng)還有待于進(jìn)一步完善和擴(kuò)充，如安防系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制等，未來(lái)產(chǎn)品的方向?qū)?huì)朝著更加完善、更加智能化和自動(dòng)化方面發(fā)展，如圖像的自動(dòng)識(shí)別、更先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程控制等。