基于计算机网络的智能可视对讲监控系统设计

随着人民生活水平的提高和智能建筑的兴起,人们对居住地的安全问题也越来越重视。为了适应现代化建筑的安全要求,人们开发了一些安全监控系统,如门禁系统、视频监控系统、一卡通系统等等。

    引 言 

    随着人民生活水平的提高和智能建筑的兴起,人们对居住地的安全问题也越来越重视。为了适应现代化建筑的安全要求,人们开发了一些安全监控系统,如门禁系统、视频监控系统、一卡通系统等等。采用的技术主要是音频处理技术、视频处理技术和控制信息处理技术,而且三部分的处理和传递都是独立分开的,这就加大了产品的总体成本,特别是施工安装、布线的成本,而且也给产品的技术升级带来了很大的难度。在此,我们采用了网络技术,并融合计算机技术、自动控制技术和电子技术,将这三部分联成一个整体,利用网络将信息传送到各个用户终端和管理终端,从而实现了对这些子系统的统一控制,也大大降低了施工安装、布线的成本。 
  
    1 智能可视对讲监控系统的组成 

    智能可视对讲监控系统主要包括可视对讲部分、门禁一卡通部分和视频监控三部分组成。可视对讲部分主要是为来访者、用户终端和管理终端提供一个识别和对话的通道。门禁一卡通部分则是为了方便用户而设立的,特别是当用户出入具有多个安防系统时,一卡通系统将为用户带来非常大的方便。视频监控部分主要是用于监控用户周围的情况,包括两部分,一部分是可视对讲的视频监视,另一部分是用户周围的公共场合如走廊、电梯和其他需要监控的场所等。三部分通过计算机网络连成一个整体,组成一个完整的产品。整个计算机网络是由两套完全独立的网络组成,一套是以太网,一套是基于485总线的半双工通信网络,其结构如图1所示。lOOMbps以太网主要是用于传输实时的视频流数据和控制信息以及其他信息,基于485总线的通信网络则用于连接门口终端与用户终端。 


图1 系统组成结构图

    2 计算机网络技术 

    系统采用了两套独立的网络系统,第一套是基于485总线半双工网络系统,第二套是基于以太网的局域网。 

    基于485总线半双工网络系统用以连接门口终端、分层器和用户终端,这主要是从成本上考虑。由于这三部分交换的信息比较少,数据交换的速度要求也不是很高而且实现比较简单,故采用了这种网络系统,通信采用点对多点方式。通信方式如图2所示。


图2 485总线通信方式

    由门口终端发送一帧信息给分层器,分层器接收到以后,被呼叫的分层器将信息分发给本层所有的用户终端,并等待用户终端的确认。被呼叫的用户终端收到信息后,立即发送确认信息给分层器,分层器收到以后,给门口终端发送确认信息。门口终端收到分层器的确认后,打开摄像头和音频麦克风,此时双方可以进行对话。 

    系统采用了分层器来转发信息帧的目的是为了防止当挂接在485总线上的用户太多时出现超负荷而导致死机现象。

    信息的帧结构由5个字节组成,第一个字节记录层信息,第二个字节记录用户终端号信息,第三和第四个字节为校验和,第五个字节为控制标志,在这个字节中的 位保留,后5位为标志位,即同步标志l、同步标志2、确认标志l、确认标志2和错误标志。门口终端在发送的同时置位SYSI=1,分层器转发时,置位SYS2=1。同样用户确认时置位ACK=1,分层器确认时置位ACK2=1。当出错时系统置位ERR=l,以便进行相应的处理。 

    第二套网络系统是基于以太网的局域网,主要完成监控系统的通信功能,如图l所示。该系统采用RTP协议对视频数据(采用H.261编码)进行封装,利用H.225建议来打包和传送这些信息流(视频流和其他的控制信息流),用RTCP协议来保证服务的质量。 

    3 智能可视对讲监控系统硬件和软件

    3.1 智能可视对讲监控系统硬件 

    在这里我们主要给出比较复杂的门口终端,其硬件的组成原理如图3所示。 


图3 门口终端的硬件组成原理图

    当门口终端检测到有键按下时,按键信息被合成帧格式并通过485总线发送到分层器上。同时门口终端的并通过485总线发送到分层器上。同时门口终采样并送到DSP芯片进行压缩。压缩后的视频流按照RTP和H.225协议打包,最后通过以太网端口发送到网络上。 

    连接在485总线上的所有分层器都会接收到门口终端发来的信号,但只有被呼ⅡU的层会处理收到的信息,经CPU处理后转发到相应的用户终端。 

  3.2 软件实现 

    在软件设计方面包括两部分,一部分是监控终端的监控软件,另一部分是各便件的底层软件。监控终端采用了多线程的软件设计方法,系统对连接的每一个监控点共采用了6个线程,即网络监听线程、发送线程、接受线程、H.263图像解码显示线程、图像保存线程和记录信息(门口终端的拨号、门禁一卡通等记录信息)检测线程,如图4所示。


图4 监控终端的多线程机制

    监控终端线程的启动由门口终端所触发。当门口终端检测到按键按下时,立即向网络发送广播命令;当监控终端监听到广播消息后,启动接受线程,开始接受视频数据流,并且相应启动显示线程和图像保存线程。 

    对于底层软件,主要是门口终端的控制软件,其工作流程如图5所示。门口终端上电后,先进行初始化工作,然后开始扫描按键和一卡通信息,当确认有变化时,微处理器CPUI先给分层器发送一帧信息,并且监听分层器的反馈信息,同时启动DSP通过网络端口发送广播消息给监控终端,以便启动监控终端的接受线程接受视频流和访问信息或一卡通信息。当时间超过Imin或终止键按下时,双方终止通信,门口终端与监控终端之间由CPUI触发DSP中断,使其停止发送视频流数据。


图5 门口终端工作流程图

    4 结束语

    智能可视对讲监控系统是集计算机技术、自动控制技术、网络技术、电子技术于一体的高技术产品,是现代智能楼宇建筑不可缺少的一部分。本系统采用了网络技术将可视对讲部分、视频监控部分和门禁一卡通部分连接成一个完整的产品,经过调试运行良好。当然系统还有待于进一步完善和扩充,如安防系统、远程控制等,未来产品的方向将会朝着更加完善、更加智能化和自动化方面发展,如图像的自动识别、更先进的无线远程控制等。

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    2019-12-25 来源:网络整理 浏览:72 次

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