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數(shù)字視頻局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
【摘要】 本文主要結(jié)合傳統(tǒng)的閉路電視監(jiān)控技術(shù)和當前視頻技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展情況，介紹一種簡單而實用數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。 【關(guān)鍵詞】視頻 監(jiān)控 網(wǎng)絡(luò)一。概述
監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在，對于傳統(tǒng)的閉路電視監(jiān)控可以說是日臻完美，而且近年來發(fā)展勢頭特別猛，全社會的各個領(lǐng)域幾乎都能找到閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用實例。但隨著時間的推移，傳統(tǒng)的模擬閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)也逐漸顯現(xiàn)出其不可避免的局限性，如傳輸距離不可能很遠、無法遠程監(jiān)視、布線工程量大等，特別是和現(xiàn)在全社會的數(shù)字化趨勢形成矛盾。而計算機監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)點恰好克服了模擬閉路電視的局限性，如網(wǎng)絡(luò)傳輸視頻流、傳輸距離遠、布線不重復(fù)、抗干擾能力強、查詢方便等。
本監(jiān)控系統(tǒng)，因為只包括視頻部分，因而稱之為簡單多媒體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。它是傳統(tǒng)的模擬圖象監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)代計算機信息技術(shù)的有機結(jié)合，它是集中了數(shù)字視頻技術(shù)，尤其是數(shù)字圖像處理及局域網(wǎng)傳輸視頻的新一代監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是將視頻信號和控制信號實現(xiàn)局域網(wǎng)傳輸。這樣以滿足在局域網(wǎng)中的各個站點都能接收到實時圖像，并能根據(jù)其所授權(quán)限及優(yōu)先級別進行控制。因為它既有模擬部分又有數(shù)字部分，因而即實用、經(jīng)濟又可靠。
二。本系統(tǒng)的特點
A. 穩(wěn)定性：本系統(tǒng)不是純粹采用數(shù)字視頻、而是模擬和數(shù)字的結(jié)合。因而具有高度的穩(wěn) 定 性和可靠性。
B.靈活性：便于實現(xiàn)整個系統(tǒng)的模塊化管理，將視頻模塊、云臺鏡頭控制模塊、局域網(wǎng)傳輸模塊等模塊通過計算機集中管理，大大減少了工作難度。
C.信息智能化：單一傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)因其通用性差，不易擴展，不能網(wǎng)絡(luò)化等致命缺點，勢必會被歷史淘汰。而基于局域網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)建立起以計算機為中心的監(jiān)控平臺，為信息化的管理奠定了堅實的基礎(chǔ)。以計算機為控制中心，通過系統(tǒng)軟件實現(xiàn)控制界面的可視化及控制環(huán)境的數(shù)字視頻化，可以方便地實現(xiàn)靈活機動的智能化控制
三。本系統(tǒng)設(shè)計方案
A.視頻模擬處理部分
視頻模擬處理部分包括攝像機、鏡頭、云臺、解碼器、畫面分割器、視頻切換矩陣、鍵盤、監(jiān)視器、長延時錄象機等傳統(tǒng)閉路電視監(jiān)控設(shè)備。
視頻鏡頭包括帶云臺控制的鏡頭和不帶云臺的固定鏡頭。鏡頭的伸縮、拉長和云臺的移動由解碼器控制。
畫面分割器主要起著視頻轉(zhuǎn)換作用，它可以將對多個攝象機送來的視頻信號進行特定形式的組合，重新形成一路視頻信號送出去。當然也可以將錄象機的視頻信號回放。
視頻切換矩陣主要實現(xiàn)對視頻的分配與全矩陣切換功能。采用差分放大使得視頻干擾降低到最小程度。另外，它還通過鍵盤實現(xiàn)對云臺和鏡頭的控制。也可以直接采用計算機通過串口進行控制，其控制的速度達到毫秒級。切換板提供了16*5視頻切換矩陣和擴展的接口。通過切換板之間簡單的并聯(lián)就可以很方便的擴展輸入輸出路數(shù)，擴展后也不影響開關(guān)的控制速度。切換矩陣的輸入也可以直接與攝像機的輸出相連，切換板的輸出可以直接與監(jiān)視器相連。視頻信號不經(jīng)調(diào)制，直接進行切換，使得工程安裝更加快捷方便。視頻切換矩陣是采用可以進行二次開發(fā)功能的矩陣。
B.通信部分
模擬部分提供了RS-485的通信接口，這是與解碼器的接口，它具有通信速度高，抗干擾能力強的特點。通信板上設(shè)有硬件發(fā)送和接收緩沖區(qū)可以保證通信線路上數(shù)據(jù)的可靠性，不會因為擁擠而丟失數(shù)據(jù)。高速的通信速度，合理的緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)及高效率的編碼方式，使得單一一條總線上可以并入多個系統(tǒng)，而不至于通信線路顯得過分擁擠。由于總線上只限于控制指令的傳輸，所以對線路的要求不高。因此，采用這種簡便易行的串行總線結(jié)構(gòu)是最為現(xiàn)實可行的方法。
視頻切換矩陣內(nèi)帶一個轉(zhuǎn)換卡，它將RS-485轉(zhuǎn)換為RS-232,從而為計算機進一步通過切換矩陣控制解碼器創(chuàng)造條件。
C.視頻數(shù)字處理部分
1.運行平臺：
�。�1）、硬件：主控計算機（兼服務(wù)器）為賽揚466以上CPU、64M以上內(nèi)存、16M以上顯存、10G以上硬盤。
�。�2）、軟件：
操作系統(tǒng)軟件
主控計算機為WINDOWS NT SERVER4.0;
接收工作站為Windows95/98.
數(shù)字視頻軟件：
視頻監(jiān)控軟件（包括圖像切換、云臺/鏡頭控制）；
視頻服務(wù)和接收軟件（包括視頻控制和局域網(wǎng)傳輸）。
2.視頻采集壓縮卡
視頻采集壓縮卡可以完成對視頻的實時采集、數(shù)模轉(zhuǎn)換、壓縮存儲，然后由計算機直接處理。這樣通過軟件就可以實現(xiàn)對視頻的分屏顯示，動態(tài)儲存，實時捕捉，資料查詢等功能。本系統(tǒng)中把數(shù)字化處理單元的視頻壓縮等交由視頻采集壓縮卡處理，即由硬件處理。我們采用市面上比較流行且適合網(wǎng)絡(luò)傳輸同時性能價格比較高的AV-8 MPEG-1實時采集壓縮卡。它是基于功能強大的VideoFLOW技術(shù)，高性能的圖象壓縮處理器（ICC）和運動補償處理器（MEC）作為核心部件，壓縮處理能力高達每秒70億次操作，即使對快速運動的畫面也能達到理想的效果。更重要的是這種卡提供了相應(yīng)的API函數(shù)，從而為我們進行二次開發(fā)提供了基礎(chǔ)和方便。
數(shù)字視頻局域網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下：
其中#1、#2、#3為帶云臺的鏡頭。其它為固定鏡頭。實際系統(tǒng)中，讀者可以自行加減個數(shù)。但要注意用相應(yīng)的畫面分割器和交換距陣、解碼器的匹配。
四。本系統(tǒng)的實現(xiàn)部分
本系統(tǒng)中攝像機和鏡頭、云臺、防護罩、監(jiān)視器等傳統(tǒng)部分的產(chǎn)品基本上可以任選，但還是應(yīng)當選用性價比高的產(chǎn)品。
本系統(tǒng)中畫面分割器選用高清晰度彩色十六畫面分割器，自動圖象切換，切換時間可選，具有圖象凍結(jié)功能。視頻切換距陣采用成都科力的MJ516視頻切換距陣，它輸入路數(shù)為16路，輸出路數(shù)為5路。它具有中文字符、時鐘疊加、系統(tǒng)開機時間查詢、內(nèi)置漢字庫等強大功能。關(guān)鍵是它提供相關(guān)協(xié)議以供二次開發(fā)。
本系統(tǒng)軟件部分主要是利用視頻采集卡提供的API函數(shù)和視頻交換距陣提供的通信協(xié)議編制出服務(wù)軟件和接收軟件，其中視頻信號是單向，控制信號是雙向的。即通過局域網(wǎng)可以發(fā)布控制命令。
五。結(jié)論
本文闡述了如何在現(xiàn)今技術(shù)條件下，組裝成一個既經(jīng)濟又可靠、又超前兼容的監(jiān)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)適合于在局域網(wǎng)（10/100M）上傳輸時實數(shù)字視頻圖象。是一種簡單的多媒體監(jiān)控系統(tǒng)（只包括視頻部分）。相信，隨著計算機技術(shù)、視頻技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控也必然前景廣闊。
作者通信地址：武漢水利電力大學電力系電子學教研室。（郵編：430072）。柴雅靜。
電話：027-87882212-2292（o）
ā 027-88070795（h） 參考文獻楊磊。閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)。機械工業(yè)出版社。1999. David Bennett著。徐軍等譯。VC++5開發(fā)人員指南。機械工業(yè)出版社。1999.黎洪松。數(shù)字視頻技術(shù)及其應(yīng)用。清華大學出版社。1997.玉琢。多媒體技術(shù)。清華大學出版社。1999.
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