CN101217647A - 一种高移动性无线网络视频监控系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种高移动性无线网络视频监控系统，包括视频监控终端、无线网络传输模块和视频监控中心，视频监控终端由摄像头采集视频信号，经A/D转换后送至主处理模块，音频输入信号经音频处理模块处理后送至主处理模块，主处理模块处理后的音、视频信号存储于实时存储卡内，并送至无线网络传输模块，由SD控制模块的软件，控制无线网络在移动载体到站时，自动链接至视频服务器，进行视频监录像更新。本发明的优点是高可靠性，保证不间断的视频监控，传输速率高，设备成本低，性价比高，灵活实用，彻底解决了移动体视频监控的盲点和误区，填补了移动体视频监控的空白。

Description

一种高移动性无线网络视频监控系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种视频监控仪，特别涉及一种无线局域网(WLAN)接入的无线视频监控仪及其控制方法，该装置可以根据本地存储模式配合进行视频传输，获得最佳的视频监控和传输效果，用于城市公共交通、轨道交通系统等移动领域的无线视频监控。本文中，无线局域网(WLAN)是指使用IEEE802.a/b/g协议的无线局域网，

背景技术

视频监控作为一种重要的安防手段已经有很长的发展历史，视频监控系统是技术含量高，应用范围广的高科技产品。它包含了视频信号的实时采集，压缩编码，网络传输，以及接受重建等环节。由于网络技术的发展，采用网络技术进行远程监控越来越普及，它提高整个监控系统的安全可靠性，并节省大量的人力物力资源。随着视频监控清晰度要求提高和视频范围的扩大，如传统的银行，监狱，煤矿等转向汽车，轮船，电梯等移动视频监控领域。普通的有线视频监控越来越不能够满足移动体内视频监控的需求。越来越多的无线视频监控系统发明和投入使用，无线网络的视频监控系统利用无线接入，最终在内部网上的PC机上利用软件解码显示，可以更加灵活的使用各种应用环境。

然而目前的无线(CDMA/GPRS/EDGE)网络视频监控系统主要基于公共无线移动网络通讯的无线接入方式，而移动公网(CDMA/GPRS/EDGE)虽然覆盖距离远，但是传输速率有限，图像效果差，并且租用移动公网的无线网络带宽需要支付高昂的租金。无线局域网WLAN虽然传输速率高但是覆盖区域小，在应用中受到很大的限制。这些实时监控系统并不能够做到事前预防，完全采用事后根据视频监控数据提供证据。

发明内容

本发明的技术问题是要提供一种在物体移动运行时进行录像和监控，到站时自动上传最新的视频监控记录并更新到视频服务器中的无线视频监控仪及其控制方法。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种高移动性无线网络视频监控系统，包括视频监控终端、无线网络传输模块和视频监控中心，视频监控终端由摄像头采集视频信号，经A/D转换后送至主处理模块，音频输入信号经音频处理模块处理后送至主处理模块，主处理模块处理后的音、视频信号存储于实时存储卡内，并送至无线网络传输模块，由SD控制模块的软件，控制无线网络在移动载体到站时，自动链接至视频服务器，进行视频监录像更新。

所述的视频监控中心有视频服务器、备份服务器和视频监控电视墙。

所述的主处理模块设有可扩展接口，与FLASH存储、SDRAM存储双向连接用于软件的升级数据存储。

一种高移动性无线网络视频监控系统的控制方法，包括如下的步骤：

1)系统初始化；

2)启动视频编码线程；

3)启动Wi-Fi传输线程；

4)启动控制主线程；

5)结束。

所述的系统初始化包括如下的步骤：

1)初始化SD卡；

2)初始化文件系统；

3)初始化键盘；

4)初始化红外遥控器；

5)初始化实时时钟；

6)结束。

所述的视频编码线程包括如下的步骤：

1)读取配置的信息；

2)配置视频输入通道；

3)配置视频输出通道；

4)视频文件写入SD卡；

5)判断是否停止；否，转第4)步；

6)是，结束。

所述的Wi-Fi传输线程包括如下的步骤：

1)读取Wi-Fi配置信息；

2)判断与服务器的连接是否成功；是，转第4)步；

3)否，等待1ms，转第1)步；

4)判断是否要更新系统时钟；否，转第6)步；

5)是，更新系统时钟；

6)检查文件列表；

7)判断是否存在未传送完全的文件；否，转第9)步；

8)是，断点传送；

9)判断是否存在没有上传的文件；否，转第6)步；

10)是，无线上传到服务器；

11)判断传输完毕或停止传输；否，转第9)步；

12)是，结束。

本发明的优越功效在于：

1)自动侦测，自动侦测无线网络，数据传输时自动选择802.b或802.g标准；

2)断点续传，自动视频链接服务器，支持断点续传；

3)断电保护，系统具有断电保护功能，可以自动切换到备份电源；

4)多种上传方式，可自动，手动，定时上传等多种上传方式；

5)支持DHCP协议，自动获取IP地址；

6)时钟更新，支持时间Time协议，自动校正系统时钟；

7)具有OSD功能，可配置移动体各种图片、字符等信息；

8)与现有技术相比，降低了网络建设成本，为用户节省大量的费用，缩短了工程建设周期；扩充性强，可灵活方便地进行安装布署；高可靠性，保证不间断的视频监控，传输速率高，设备成本低，性价比高，灵活实用，彻底解决了移动体视频监控的盲点和误区，填补了移动体视频监控的空白。

附图说明

图1为本发明的原理方框图；

图2为本发明的视频监控终端的原理框图；

图3为本发明的软件架构图；

图4为本发明的软件流程图；

图5为本发明的系统初始化的流程图；

图6为本发明的视频编码线程的流程图；

图7为本发明的Wi-Fi传输线程的流程图；

图中标号说明

1-视频监控终端

101-主处理模块；    102-视频A/D转换模块；

103-摄像头；        104-视频D/A转换模块；

105-音频处理模块；

106-SD控制模块；        1061-SD卡；

107-红外传感器；        108-系统时钟；

109-传输模块；          110-电源模块；

111-Flash存储；         112-SDRAM存储；

120-固件层；            121-操作系统；

122-驱动层；            123-中间件层；

124-应用程序层；

2-无线网络传输模块；

3-视频监控中心；        301-视频服务器；

302-视频监控电视墙；    303-备份服务器。

具体实施方式

请参阅附图所示，对本发明作进一步的描述。

如图1和图2所示，本发明提供了一种高移动性无线网络视频监控系统，包括视频监控终端1、无线网络传输模块2和视频监控中心3，视频监控终端1由摄像头103采集视频信号，经A/D转换模块102转换后送至主处理模块101，主处理模块101输出视频信号送至视频D/A转换模块104，音频输入信号经音频处理模块105处理后送至主处理模块101，红外传感器107检测的信号输入至主处理模块101，主处理模块101还与传输模块109、系统时钟108、电源模块110连接，主处理模块101处理后的音、视频信号实时存储于SD卡1061内，并送至无线网络传输模块2，由SD控制模块106的软件，控制无线网络在移动载体到站时，自动链接至视频服务器301，进行视频监录像更新。

所述的主处理模块101设有可扩展接口，与FLASH存储111、SDRAM存储112双向连接用于软件的升级数据存储。

主处理器模块101采用了专用的ASIC多媒体处理芯片，该芯片是集成了ARM926EJS控制芯片和多媒体处理DSP芯片，主要用来多媒体音视频压缩和系统外围接口的控制。

视频采集采用了Sony的控制芯片1/3英寸成像传感器，采用了高级的集成技术，该传感器超低功耗，高分辨率，可捕获高质量的逐行扫描的视频图像。可用于夜视，能够在低照度的情况下获取优良的图像信息。配合多媒体处理芯片完成自动曝光，自动白平衡，自动聚焦等功能，为视频处理提供良好的图像数据。

音频处理模块105采用了全双工的语音压缩解压缩芯片，该芯片实现了ITU-TG，723.1所规定的5.3kb/s和6.3kb/s两种比特率语音。这两种比特率是H.263建议所规定的国际标准语音速率，适用于线路带宽较小的多媒体通信。该芯片的处理速度快，可实现语音的实时处理。

电源模块110用于给系统中的其它模块供电。电源模块110提供三路电压，分别为：12V、5V、3.3V，电源模块110采用了PWM方式调制的高功率稳压芯片，提供高达3.5A的尖锋电流。电源模块110中还设计了后备电池系统，在车载电源不工作或被破坏时给移动视频监控仪供电。在车载电源工作正常的情况下，后备电池会自动被充电。

无线网络传输模块109采用目前在性能方面表现最突出的Marvell 90nm WLAN单芯片解决方案88W8686i。Marvell 88W8686集成了一片ARM兼容的CPU、包含SDI0和SPI以确保与多种主机系统互用的高速串行主机接口，以及802.11a/b/g RF收发器，完全与蜂窝网络相容。从而能够满足苛刻的性能要求和功耗要求。

存储器采用SDHC卡1061进行实时存储，实现与存储卡和无线局域网模块进行连接。SDHC 2.0标准是一个全新的规范，其最高容量限制由SD1.1规格的2GB容量，大幅提升至32GB容量，且将现行的FAT16和FAT12提升至FAT32档案系统；此外，也依照存取速度性能大幅度提升为Class 6(6MB/秒)，完全满足动画影音高速的读取要求。

本发明性能稳定，具有移动电子设备所具有的可靠性、EMC等性能，还具有良好的软件架构，如图3所示。

整个系统平台分为固件层120、操作系统121、驱动层122、中间件层123和应用程序层124组成，其中固件层120包括音频编解码算法库和视频编解码算法库，这些算法针对硬件平台的特点进行了处理，优化了H.264编解码算法，提高了音视频处理的能力并进一步降低了处理时CPU的运行速率。

操作系统121采用了Linux操作系统作为内核，针对Linux内核的网络协议栈进行了精简，文件系统进行了优化，特别是对文件的读取和传送速度进行了优化。加快了系统视频数据高速传送和文件读取速度。

应用程序124主要由下面几个线程构成，视频语音管理线程和无线传输管理线程等。正常行驶工作状态下，视频语音管理线程用于语音和视频数据的压缩存储，移动体到站或者入库时，无线传输管理模块自动链接到视频服务器，进行视频监控录像的更新。事后根据视频文件进行证据确认和查找。

如图4所示，本发明提供了一种高移动性无线网络视频监控系统的控制方法，包括如下的步骤：

1)系统初始化，主要完成系统相关的初始化任务；

2)启动视频编码线程，主要完成音、视频流的压缩，配置任务；

3)启动Wi-Fi传输线程，主要完成音、视频文件无线传输以及网络时间配置等任务；

4)启动控制主线程，主要完成各个线程的控制，如开始线程，结束线程，暂停线程等控制方式；

5)结束。

如图5所示，所述的系统初始化包括如下的步骤：

1)初始化SD卡，完成对SD卡的加载，错误检测等各种功能；

2)初始化文件系统，使用专用的文件系统(EXT3)对SD卡进行检测，并且对当前文件列表进行更新整理；

3)初始化键盘；

4)初始化红外遥控器；

5)初始化实时时钟，对系统RTC时钟进行初始化，并且完成系统时钟的配置；

6)结束。

如图6所示，所述的视频编码线程包括如下的步骤：

1)读取配置的信息，从SD卡读取配置信息，如帧速，制式，视频解析度，码流等各种信息；

2)配置视频输入通道，将从SD卡系统读取的各种信息，进行编码通道配置，并根据系统设置OSD信息，如图片，字符，以及时间信息；

3)配置视频输出通道，将系统的各种信息，按照SD卡配置选项的要求进行配置，即为图像的输出格式；

4)视频文件写入SD卡，将视频文件写入到SD卡，添加各种头信息，如帧信息，时间，音视频同步信息等，将这些信息写入SD卡；

5)判断是否停止；否，转第4)步；

6)是，完成各种信息，回收系统资源，结束该线程。

如图7所示，所述的Wi-Fi传输线程包括如下的步骤：

1)读取Wi-Fi配置信息，如服务IP地址，网络时间服务器IP地址，DNS服务器IP地址等；

2)判断与服务器的连接是否成功；是，转第4)步；

3)否，等待1ms，转第1)步；

采用二分法进行连接，即如果第一次连接时间为1ms未能接道服务器，下次连接等待时间为2ms，如果2ms后依然未能接通服务器，下次连接等待时间为4ms，8ms，16ms，32ms，如果连接等待时间超过128ms，则重新恢复为1ms；

4)判断是否要更新系统时钟；否，转第6)步；

5)是，更新系统时钟；

根据SD卡配置信息，采用时间(Time)协议，更新系统时钟；

6)检查文件列表，更新新的文件列表；

7)判断是否存在未传送完全的文件；否，转第9)步；

8)是，采用断点续传的方式，将上次没有完全传输的文件进行传输；

9)判断是否存在没有上传的文件；否，转第6)步；

10)是，无线上传文件到服务器；

11)判断传输完毕或停止传输；否，转第9)步；

12)是，更新系统资源，设定文件传输标志，释放系统资源。

所述的控制主线程，其主要使用键盘或者红外遥控器用来控制Wi-Fi无线传输线程，视频压缩编码线程的停止，启动，退出等功能。

如图1中所示的无线网络传送模块2采用Mesh网络进行传输。在传统的无线局域网中，用户如果要进行相互通讯的话，那么首先会访问一个固定的接入点(AP)，这种访问的方式被称为单跳网络。而在Mesh网络中，任何无线设备节点都可以同时作为AP和路由器。这样设计的优点是：如果最近的AP由于流量大而拥塞的话，那么数据可以重新选择一个小流量路径进行传输。数据包根据网络的情况，从一个节点依次传送到多个节点，最终到达目的地。

Mesh网络有三个明显的优势：强壮性、高带宽和高利用率。

强壮性：在传统的单跳无线网络中，如果固定的AP发生故障，那么该网络中所有的无线设备都不能进行通讯。而在Mesh网络中，如果某个节点的AP发生故障，它可以重新再选择一个AP进行通讯，数据仍然可以高速地到达目的地。

高带宽：从物理的角度而言，无线通讯意味着通讯距离越短，那么通讯的效果会越好，因为随着通讯距离的增长，无线信号不但会衰弱而且会相互干扰，从而降低数据通讯的效率。而在Mesh网络中，是以一条条较短的无线网络连接代替了以往长距离的连接，从而保证数据可以以高速率在节点之间快速传递。  由于是在短距离的节点之间进行传输，电源的功耗也会相应地减少，这对于前端设备是非常突出的一个优点。

高利用率：在Mesh网络中，由于每个节点都是AP，根本不会发生此类问题；一旦某个AP可用率下降，数据会自动重新选择一个AP进行传输。

采用最新的智能AP技术，有如下优点：

1)集中管理，为用户节省WLAN部署和管理的成本；

2)协作安全，监测非法接入，添加了新的安全管理机制；

3)自动调整信道分配，如无线AP及移动用户终端的接入部分及无线AP之间的中继部分从空间和频率上分开，在无线AP与移动用户终端间采用基于2.4GHz的802.11b/g，而在无线AP之间则采用基于5GHz的802.11a，从而避免了两者间的射频干扰；

4)信号强度，采用智能天线阵列，改善了信号强度，加大了传输距离和范围；

5)集成路由器功能，采用最新的自适应路由选择算法，减少了网络延迟；

通过对网络的合理架设，以及对智能AP高效的设计，有效地提高了无线网络的性能，满足了高吞吐量等大容量音视频通讯的要求。

如图1中所示的视频监控中心3有视频服务器301、备份服务器303和视频监控电视墙302。

视频服务器301主要有数据存储系统和数据分析系统构成，视频服务器301通过网络将移动体内视频监控数据传输到备份服务器303和媒体服务器，根据要求对相关数据进行分析查找等。

视频监控中心3负责接收各个监控点通过无线网络传送模块2传输过来的视频信息，监控管理中心3通过视频监控电视墙302显示各现场监控点的图像信息，并进行存储、备份，用户登录管理，控制信号的协调，视频数据可同时存入存储服务器，进行录像的存储、检索、回放、备份、恢复等。监控人员可以通过计算机访问存储服务器查询回放视频录像。

该高移动性无线网络视频监控系统摆脱了传统视频监控的实时的概念，实时无线网络(CDMA/GPRS/EDGE)视频监控，需要占用大量的网络带宽，支付高昂的网络租金，并且监控图像视频清晰度不高，浪费了大量的人力物力。针对目前市场上的不需要实时监控的需求，该高移动性无线网络视频监控系统在移动体(地铁，公共汽车，轮船等)运行移动时，进行清晰视频监控，当移动体入库或者进站时进行视频文件传输存储到视频服务器301中。

Claims (7)

1.一种高移动性无线网络视频监控系统，包括视频监控终端、无线网络传输模块和视频监控中心，其特征在于：

视频监控终端由摄像头采集视频信号，经A/D转换后送至主处理模块，音频输入信号经音频处理模块处理后送至主处理模块，主处理模块处理后的音、视频信号存储于实时存储卡内，并送至无线网络传输模块，由SD控制模块的软件，控制无线网络在移动载体到站时，自动链接至视频服务器，进行视频监录像更新。

2.按权利要求1所述的一种高移动性无线网络视频监控系统，其特征在于：

所述的视频监控中心有视频服务器、备份服务器和视频监控电视墙。

3.按权利要求1所述的一种高移动性无线网络视频监控系统，其特征在于：

所述的主处理模块设有可扩展接口，与FLASH存储、SDRAM存储双向连接用于软件的升级数据存储。

4.按权利要求1所述的一种高移动性无线网络视频监控系统的控制方法，其特征在于：该控制方法包括如下的步骤：

1)系统初始化；

2)启动视频编码线程；

3)启动Wi-Fi传输线程；

4)启动控制主线程；

5)结束。

5.按权利要求4所述的一种高移动性无线网络视频监控系统的控制方法，其特征在于：

所述的系统初始化包括如下的步骤：

13)初始化SD卡；

14)初始化文件系统；

15)初始化键盘；

16)初始化红外遥控器；

17)初始化实时时钟；

18)结束。

6.按权利要求4所述的一种高移动性无线网络视频监控系统的控制方法，其特征在于：

所述的视频编码线程包括如下的步骤：

19)读取配置的信息；

20)配置视频输入通道；

21)配置视频输出通道；

22)视频文件写入SD卡；

23)判断是否停止；否，转第4)步；

24)是，结束。

7.按权利要求4所述的一种高移动性无线网络视频监控系统的控制方法，其特征在于：

所述的Wi-Fi传输线程包括如下的步骤：

25)读取Wi-Fi配置信息；

26)判断与服务器的连接是否成功；是，转第4)步；

27)否，等待1ms，转第1)步；

28)判断是否要更新系统时钟；否，转第6)步；

29)是，更新系统时钟；

30)检查文件列表；

31)判断是否存在未传送完全的文件；否，转第9)步；

32)是，断点传送；

33)判断是否存在没有上传的文件；否，转第6)步；

34)是，无线上传到服务器；

35)判断传输完毕或停止传输；否，转第9)步；

36)是，结束。

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