安防与监控中的基于嵌入式技术的视频监控系统的设计
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2020-12-08
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安防与监控中的基于嵌入式技术的视频监控系统的设计安防与监控中的基于嵌入式技术的视频监控系统的设计
随着电子技术、网络通信技术和应用的快速发展，视频和音频数字压缩传输、存储已成为现实。数字视频和音
频的一个重要应用领域是远程监控。即在一些重要场所或无人值守的地方，放置摄像头和麦克风，将视频和音
频的数字压缩信号通过网络传输到远程的PC机，以供实时监控或存储、查询、回放。目前在中国应用较多的数
字图像和声音的传输系统都是基于工控机和PC机。即监控现场采用工业控制计算机，在工控机上插入图像和声
音的数字化专用卡，通过普通网卡，在通用的计算机操作系统上可方便实现图像和声音的数字网络传输。基于
工控机的方案，成本较高，但软硬件开发、系统集成较方便。 为了大幅度降低成本，使远程数字视频音频监控
应用更加普及，
随着电子技术、网络通信技术和应用的快速发展，视频和音频数字压缩传输、存储已成为现实。数字视频和音频的一个重要应
用领域是远程监控。即在一些重要场所或无人值守的地方，放置摄像头和麦克风，将视频和音频的数字压缩信号通过网络传输
到远程的PC机，以供实时监控或存储、查询、回放。目前在中国应用较多的数字图像和声音的传输系统都是基于工控机和PC
机。即监控现场采用工业控制计算机，在工控机上插入图像和声音的数字化专用卡，通过普通网卡，在通用的计算机操作系统
上可方便实现图像和声音的数字网络传输。基于工控机的方案，成本较高，但软硬件开发、系统集成较方便。
为了大幅度降低成本，使远程数字视频音频监控应用更加普及，目前国内外的发展趋势是使用嵌入式系统。即采用专用微处理
器、图像声音的数字化芯片、数据压缩芯片及网络接口芯片等，按照特定的功能需求开发出最小应用单板系统。这样，系统功
能没有任何浪费，可大幅度降低成本。而且，由于软件都是固化在单板内的Flash ROM中，系统更加可靠。
１ 系统总体结构和功能概述
由于嵌入式系统具有上述的种种优点，笔者最新开发了一套基于嵌入式技术的多媒体远程监控管理系统。
该系统采用目前流行的TCP/IP网络协议，视频编码基于H.263协议--低比特率视频通信编码算法 音频编码基于G.723协议--低
比特率音频通信编码算法。它们可以在网络带宽很低的环境，甚至是电话线上进行图像和声音的传输。
整个系统主要由三部分组成：前端机、监控中心和客户端，其具体架构如图１所示。
前端机是一块嵌入式系统的印刷电路板它的主要功能如下：
· 四路模拟视频信号输入，可任意选择一路进行采样和压缩编码；
· 一路音频信号的编码与解码；
· 通过局域网向监控中心传送视频编码数据和音频编码数据，并接收监控中心传送的音频编码数据；
· 通过ＲＳ－２３２接口向摄像头的云台控制器发出控制指令；
· 通过ＥＰＬＤ的并行口接收用户报警信号，并通过局域网传送到监控中心。
监控中心是整个视频监控系统的中枢，它的主要功能如下：
· 通过局域网向前端机发送用户控制指令，如前端机的选择、视频通道的选择、调节图像参数包括帧速率、码流量的大小、色
度、亮度、饱和度和对比度、声音编码音量的大小等；
· 接收多路前端机的视频编码数据，保存在本地硬盘上，同时进行解码，并显示多路解码图像；
· 向远程用户转发当前视频编码数据，或者传送存盘图像数据。
客户端是提供一个用户操作的界面。本地用户可以直接在监控中心的服务器上使用；而远程用户则有另一套操作界面可使用
的功能比本地用户少，但是它可以让异地用户通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ或者电话线获得本地的视频信息。
该系统还具有很好的扩展性能。对于几百甚至上千个监控点的大型监控场所，可以采用多级级联的方式，即在前端机和监控中
心之间，加上一级或者多级区域服务器，每个区域服务器可以管理十几至几十个监控点，他们分担监控中心的工作，并接受监
控中心的控制。
２ 前端机的硬件设计与各模块的功能
本嵌入式视频监控系统的硬件开发工作主要集中在嵌入式前端机的硬件设计和调试上。
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