多媒体远程联动智能监控终端的设计

作者：黄河清 重庆渝高教育信息中心   时间：2009-10-12  来源:电子产品世界

　　引言

　　随着社会的发展与技术的进步，安全与监控的需求呈现出爆发式的增长。目前的监控技术手段多样，但大部分集中于模拟方式，如红外、烟雾、温度感应监控，这些手段只能产生现场简单声光报警。另外模拟音视频监控装置需要复杂布线，并且设备种类多、总体成本高，无法实现任意点对点的音视频通信，缺乏智能化监控机制。

　　在现实的安全监控应用中，当前的模拟或数字监控系统暴露出功能单一，离散度高，信息交互困难，大部分局限于现场报警，而缺乏远程联动。而随着监控、沟通需求层次的提高，当前的各种监控手段无法满足人们的多模式、智能化、可远程联动的监控并集成多媒体通信的新需求。

　　本项目构造一种多媒体远程联动智能监控系统，目的在于为小区、企业、仓库、机关等单位和重要场所提供智能化、多模式的统一管理、报警联动、远程控制、音视频多媒体信息交互等集高端安全监控、通信及娱乐于一体的统一平台。本系统的部署可极大提升整区监控能力、管理服务水平，并具有各项费用(如水、电、气)代收及广告推送等增值服务功能。

　　系统架构

　　多媒体远程联动智能监控系统包括多个智能监控终端设备、1个多媒体服务后台，以及配合交互的第三方资源，如移动手机、互联网、公共安全平台以及SP平台。

　　该多媒体远程联动智能监控系统配置图如图1所示。



　　智能监控终端：实现管理、接收现场报警信号，并通过GSM移动网络联动到用户手机，同时保存、发送报警信息到多媒体服务后台通知小区值班人员;反之，接收用户远程命令及服务后台的参数下发，调整设备工作于正确的模式下面;另外，智能监控终端之间及与服务后台之间可以实现任意点对点音视频通信。

　　多媒体服务后台：接收智能监控终端的报警信号，实现对小区内所有智能监控终端的管理、地址映射参数下发及软件在线升级服务，同时提供多媒体娱乐信息点播及公告通知、广告信息的广播推送;必要时，可以根据预置的地址信息把报警信息联动到公共安全平台(如110、119)。

　　第三方资源：接收远程报警联动信息，用户移动手机还可对智能监控终端进行远程设置。

　　在以上各组成部分中，系统的关键设备为多媒体服务后台和智能监控终端。多媒体服务后台采用PC机部署，软件采用C/S模式进行设计，描述语言采用Delphi。智能监控终端的设计与实现是整个系统的核心部分，本项目采用Davinci平台进行设计与实现，下面对该部分进行详细描述。

　　硬件平台设计

　　德州仪器(TI)公司针对视频应用领域推出达芬奇(Davinci)数字视频技术平台，这是针对数字视频优化的基于DSP的系统解决方案，由4个基本单元组成：处理器、软件、开发工具套件和支持(见图2)。



　　根据Davinci体系结构及系统设备的功能需求，对智能监控终端的视频处理模块硬件系统设计目标是实现视频数据的采集、编码和传输，并且能够承载操作系统，能通过远程操作实现对设备的控制操作。该视频处理模块硬件平台主要由DaVinci DM6446主处理器、DDR2内存、NAND Flash、EEPROM、UART接口、以太网接口、视频输入输出接口、电源系统和一些连接器、测试点组成(见图3)。



　　DDR2采用两片Micron公司的MT47H64M16BT型DDR2内存，用于存储临时中间数据或者实时视频信号数据。NAND FLASH采用Samsung公司K9K1208，用于存储UBOOT代码、内核代码和根文件系统。EEPROM采用Catalyst公司CAT24WC256，由I2C总线控制，遵循I2C总线协议，可用于存储必要信息，如IP地址等。

　　硬件接口方面设置两个串口，一个RS-232串口，用于调试使用，一个RS485串口，用于控制接口预留。使用MAX3221实现RS-232 串口，完成收发电平3V到5.5V转换。使用MAX3485实现RS485串口。由于DaVinci DM6446的UART接口电压为1.8V，所以使用SN74AVC2T45DCTR完成电压1.8V到3.3V的转换。

　　视频解码模块采用TI公司TVP5146实现，将模拟视频信号(cvbs)转换为数字视频信号YCbCr Y[9:2]，由于TVP5146电平与达芬奇芯片电平不兼容，所以中间需加入一片SN74AVCB164245VR电平转换芯片，实现1.8V与3.3V电平的互转。

　　利用I2C总线连接3个模块，分别实现LED控制、EEPROM控制和TVP5146模块的控制。利用TPS54310芯片将5V输入电压转换输出3.3V、1.8V和1.2V的内核及外围工作电压，为了保证电源的稳定性，使用TPS3808G09DBVR进行电源监控。

　　视频处理软件

　　软件系统运行在基于DaVinci处理器平台的视频监控终端硬件之上，该平台的处理器由主频300MHz的ARM9核和600MHz的c64xx DSP核共同组成，操作系统采用MontaVista Linux for DaVinci，内核为2.6.10，系统版本为4.0。

　　系统的输入输出信号主要包括两大类，一是来自于终端设备CCD所获得的原始视频数据流以及来自网络经过压缩的视频数据流，另外就是来自多媒体服务平台及移动手机的控制指令。

　　软件系统需要完成终端设备及外围监控器件的控制及视频流的收发与压缩处理，同时也要维护管理设备的必要工作信息。设备启动后完成与服务平台的控制信息交互并调用预先保存的工作参数进行工作。

　　设备维护管理在与服务平台软件的交互过程使用UDP协议进行广播，服务平台软件UDP广播使用预定的目的端口地址，其余的的配置管理交互过程使用预定的控制端口号进行TCP协议通信。视频数据服务使用UDP协议进行目的端口为设定数据端口号的视频数据流输出。

　　根据系统功能设计，本软件系统的基本模块可划分为如下三部分(图4)。



　　●模块A—视频数据服务进程：向指定目的IP地址发送经编码后的视频数据流;向指定端口地址发送编码后的视频数据流;维护控制输入视频数据流;编码输入视频数据流;接收来自于服务平台及远程移动手机下发的控制指令;维护控制视频编码工作参数。

　　●模块B—设备维护管理进程：完成同服务平台软件的设备信息交互;接收控制管理指令并发往各个目的模块;回复查询指令;维护系统工作参数。

　　●模块C—外围监控设备控制管理进程：接收来自服务平台及移动手机的配置指令;使用串口服务向外围监控设备发送控制指令从而控制外围监控设备的运行状态。

　　以上各个模块功能的实现依赖于操作系统、算法库以及DSP编解码引擎的支持，同时也需要串口驱动、以太网驱动、视频输入驱动以及系统内存管理模块的协同配合。