基于計算機網(wǎng)絡的智能可視對講監(jiān)控系統(tǒng)設計

一、引言
    隨著人民生活水平的提高和智能建筑的興起，人們對居住地的安全問題也越來越重視。為了適應現(xiàn)代化建筑的安全要求，人們開發(fā)了一些安全監(jiān)控系 統(tǒng)，如門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)等等。采用的技術主要是數(shù)字音頻處理技術、視頻處理技術和控制信息處理技術，而且三部分的處理和傳遞都是獨立分開的，這就加大了產品的總體成本，特別是施工安裝、布線的成本，而且也給產品的技術升級帶來了很大的難度。在此，我們采用了網(wǎng)絡技術，并融合計算機技術、自動控制技術和電子技術，將這三部分聯(lián)成一個整體，利用網(wǎng)絡將信息傳送到各個用戶終端和管理終端，從而實現(xiàn)了對這些子系統(tǒng)的統(tǒng)一控制，也大大降低了施工安裝、布線的成本。

二、系統(tǒng)的組成

   智能可視對講監(jiān)控系統(tǒng)主要包括可視對講部分、門禁一卡通部分和視頻監(jiān)控三部分組成?？梢晫χv部分主要是為來訪者、用戶終端和管理終端提供一個識別和對話的通道。門禁一卡通部分則是為了方便用戶而設立的，特別是當用戶出人具有多個安防系統(tǒng)時，一卡通系統(tǒng)將為用戶帶來非常大的方便。視頻監(jiān)控部分主要是用于監(jiān)控用戶周圍的情況，包括兩部分，一部分是可視對講的視頻監(jiān)視，另一部分是用戶周圍的公共場合如走廊、電梯和其他需要監(jiān)控的場所等。

   三部分通過計算機網(wǎng)絡連成一個整體，組成一個完整的產品。整個計算機網(wǎng)絡是由兩套完全獨立的網(wǎng)絡組成，一套是以太網(wǎng)，一套是基于485總線的半雙工通信網(wǎng)絡，其結構如圖1所示。100Mbps以太網(wǎng)主要是用于傳輸實時的視頻流數(shù)據(jù)和控制信息以及其他信息，基于485總線的通信網(wǎng)絡則用于連接門口終端與用戶終端。

三、計算機網(wǎng)絡技術

   系統(tǒng)采用了兩套獨立的網(wǎng)絡系統(tǒng)，第一套是基于485總線半雙工網(wǎng)絡系統(tǒng)，第二套是基于以太網(wǎng)的局域網(wǎng)?；?85總線半雙工網(wǎng)絡系統(tǒng)用以連接門口終端、分層器和用戶終端，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現(xiàn)比較簡單，故采用了這種網(wǎng)絡系統(tǒng)。

通信采用點對多點方式。通信方式如圖2所示。

  由門口終端發(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)給本層所有的用戶終端，并等待用戶終端的確認。被呼叫的用戶終端收到信息后，立即發(fā)送確認信息給分層器，分層器收到以后，給門口終端發(fā)送確認信息。門口終端收到分層器的確認后，打開攝像頭和音頻麥克風，此時雙方可以進行對話。

   系統(tǒng)采用了分層器來轉發(fā)信息幀的目的是為了防止當掛接在485總線上的用戶太多時出現(xiàn)超負荷而導致死機現(xiàn)象。信息的幀結構由5個字節(jié)組成，第一個字節(jié)記錄層信息，第二個字節(jié)記錄用戶終端號信息，第三和第四個字節(jié)為校驗和，第五個字節(jié)為控制標志，在這個字節(jié)中的前3位保留，后5位為標志位，即同步標志1、同步標志2、確認標志1、確認標志2和錯誤標志。門口終端在發(fā)送的同時置位SYS1=1，分層器轉發(fā)時，置位SYS2=1。同樣用戶確認時置位ACK=1，分層器確認時置位ACK2=1。當出錯時系統(tǒng)置位ERR=1，以便進行相應的處理。

第二套網(wǎng)絡系統(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)議對視頻數(shù)據(jù)（采用H.26 1編碼）進行封裝，利用H.22 5建議來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)議來保證服務的質量。

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雜的門口終端，其硬件的組成原理如圖3所示。

   當門口終端檢測到有鍵按下時，按鍵信息被合成幀格式并通過485總線發(fā)送到分層器上。同時門口終端的攝像頭被門口終端的按鍵所啟動，其視頻信號被采樣并送到DSP芯片進行壓縮。壓縮后的視頻流按照RTP和H.225協(xié)議打包，最后通過以太網(wǎng)端口發(fā)送到網(wǎng)絡上。

   連接在485總線上的所有分層器都會接收到門口終端發(fā)來的信號，但只有被呼叫的層會處理收到的信息，經CPU處理后轉發(fā)到相應的用戶終端。

2、軟件實現(xiàn)

   在軟件設計方面包括兩部分，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)控終端采用了多線程的軟件設計方法，系統(tǒng)對連接的每一個監(jiān)控點共采用了6個線程，即網(wǎng)絡監(jiān)聽線程、發(fā)送線程、接受線程、H.26 3圖像解碼顯示線程、圖像保存線程和記錄信息（門口終端的撥號、門禁一卡通等記錄信息）檢測線程，如圖4所示。

   監(jiān)控終端線程的啟動由門口終端所觸發(fā)。當門口終端檢測到按鍵按下時，立即向網(wǎng)絡發(fā)送廣播命令;當監(jiān)控終端監(jiān)聽到廣播消息后，啟動接受線程，開始接受視頻數(shù)據(jù)流，并且相應啟動顯示線程和圖像保存線程。

   對于底層軟件，主要是門口終端的控制軟件，其工作流程如圖5所示。門口終端上電后，先進行初始化工作，然后開始掃描按鍵和一卡通信息，當確認有變化時，微處理器CPU l先給分層器發(fā)送一幀信息，并且監(jiān)聽分層器的反饋信息，同時啟動DSP通過網(wǎng)絡端口發(fā)送廣播消息給監(jiān)控終端，以便啟動監(jiān)控終端的接受線程接受視頻流和訪問信息或一卡通信息。當時間超過l min或終止鍵按下時，雙方終止通信，門口終端與監(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 結束語 

    智能可視對講監(jiān)控系統(tǒng)是集計算機技術、自動控制技術、網(wǎng)絡技術、電子技術于一體的高技術產品，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)絡技術將可視對講部分、視頻監(jiān)控部分和門禁一卡通部分連接成一個完整的產品，經過調試運行良好。當然系統(tǒng)還有待于進一步完善和擴充，如安防系統(tǒng)、遠程控制等，未來產品的方向將會朝著更加完善、更加智能化和自動化方面發(fā)展，如圖像的自動識別、更先進的無線遠程控制等。