CN101957630A - 板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集15英寸液晶触摸显示屏、5英寸工业主板、CPU、内存、硬盘、声卡、网口、串口、无线网络、操作系统为一体的板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机，其采用一体化整机设计，5英寸主板内嵌四路视频通道的视频监控芯片，采用酷睿双核CPU、2GB内存、160G工业宽温硬盘；机箱左右后三个面上凿有防尘散热孔，左侧面设有双孔风扇；全部I/O接口从机箱后框下部垂直引出；采用防尘防震设计，标配IEEE 802.11b/g无线网络模块，机箱顶端设有外置天线。本发明的积极效果是：处理功能强、尤其是视频数字图像的处理功能，功耗超低、系统结构稳定可靠、可广泛用于复杂的工业环境及野外场合。

Description

板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机

【技术领域】

本发明涉及工业计算机的设计与制造技术领域，具体的是一种板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机。

【背景技术】

由于行业应用的特殊性，移动车载设备一般要求具有抗震动抗冲击能力高、防尘防水性强、EMC电磁兼容性好、工作温区宽、外部通信接口多等特点，特别是应用于港口、工程、露天、野外作业等复杂环境下时，对系统的稳定性和可靠性要求更高，因此，普通的商用电脑根本无法满足这些需求，必须采用增强型的工业计算机才能实现在复杂环境下的应用。

而目前港口航运、野外勘探、巡逻执勤、工程监督等场合都要求有车载设备系统，包括多路视频监控功能，以便对现场情况的实时视频和数据进行监控、信息处理、存储和发送。而现有的工业计算机主要是采用板卡接插扩展方式，在计算机主板上采用PCI或PCI-E槽扩展视频监控卡，再用视频线将视频摄像头与计算机相连，通过计算机网络将视频信号发送到监控中心。每个视频采集卡均通过PCI槽插板和即插即用等方式进行扩展。但是，采用这一方式存在如下主要缺点：

(1)视频卡与计算机之间的接口采用机械固定，结构不是很牢固，板卡接触口容易松动，并且接触面容易被氧化，从而产生接触不良或者断路等后果，无法适应具有强震动、多尘埃、潮湿等恶劣的工业现场环境，更难以满足移动车载视频监控需求；

(2)视频信号处理速度慢，设备的传输质量达不到最佳状态；

(3)占用PCI或PCI-E槽资源，增加了系统和CPU的处理负担；

(4)系统可扩展空间小，占用PCI或PCI-E槽后的系统可扩展空间变小，功能的可扩展性降低，而且整机外观的尺寸因此变大。

【发明内容】

本技术发明目的在于，针对目前车载工业计算机视频监控采用板卡扩展时存在的技术问题，提供一种集增强型15英寸液晶触摸显示屏、5英寸工业主板、CPU、内存、硬盘、声卡、网口、无线网络、串口、操作系统等部分于一体的板载四路视频监控通道的嵌入式工业平板计算机。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机，含有液晶触摸显示屏、主板、CPU、内存、硬盘、显示芯片、声卡、网口、串口和操作系统，可外接显示器、鼠标、键盘，其特征是：

——采用标准的5英寸计算机主板，主板的结构尺寸为203mm×146mm，采用英特尔的酷睿双核CPU，2G内存，160G工业宽温硬盘，南北桥芯片组选用英特尔GME965和ICH8M，AMI BIOS，支持ACPI先进电源管理功能；

——设置2个SATA 3.0Gb/s接口、1个IDE接口、1个板载声卡、1个千兆网口，具有远程网络唤醒功能；

——设置1个PCI扩展槽、1个MiniPCI扩展槽，标配IEEE 802.11b/g无线网卡，可按需求选择搭配Wi-Fi、GSM、GPRS、CDMA、TDMA等无线通信模块和GPS全球定位模块；

——设置板载视频监控模块，采用2块超强Philips SAA7162芯片，共4路视频输入接口，支持PAL/NTSC，每路视频带一路音频，各通道同时工作互不干扰，支持H.264硬压缩；

——存储温度：-30～75℃，工作温度：-20～60℃，相对湿度：5～90％，非凝结；

——机箱采用精铸铝合金加固型外壳结构设计，箱体、前面板均采用塑胶开模；整机外观尺寸为长408mm、宽308mm、高96mm；

——采用9-30V宽幅直流电源输入，可使用多种工作环境下的标准电源，并搭配有专用电源适配器。

采用2块超强视频监控处理芯片，支持PAL/NTSC，支持H.264硬压缩；在视频通道和视频信号处理器电路上，增加了电磁兼容和视频数据纠错电路。

采用15英寸宽温区防眩光液晶显示屏，支持电阻式触摸方式。

所述的I/O通信口包括1个并口、6个USB2.0接口、1个PS/2键盘/鼠标接口、2个RS-232，RS-232中的一个支持远程唤醒功能。

所述的I/O接口全部从机箱后框下部垂直引出，USB、视频通道、RS-232、VGA外部通信接口都排列在后框下部同一个区域。

机箱后部设有卡槽和VESA支撑臂接口，可满足车载式、面板式、壁挂式、视频电子标准协会(VESA)标准的支撑臂的安装方式。

本发明的抗振动和冲击能力满足频率：5-17Hz，幅度：1mm，频率：17-2000Hz，加速度：1g；冲击：波形：半正弦，宽度：2ms，加速度：180g；可靠性和维修性：MTBF≥50000h；MTTR≤0.5h。

本发明在主板芯片焊接、主板与外壳接口处、液晶显示屏固定点、扩展槽、风扇各连接部位进行了固焊、机械卡夹、弹簧缓振的加固处理。

在机箱外壳右侧面、后侧面、左侧面开凿有防尘散热孔，在机箱左侧面设有双孔散热风扇。

在机箱的顶端(左上角)设有天线接口，用以连接室内或室外天线，标配IEEE802.11b/g标准无线网络通信模块，也可通过PCI、Mini PCI扩展槽选配GSM、GPRS、CDMA、GPS无线通信模块和全球定位模块。

本发明板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机支持Windows 2000、Windows XP、LINUX等操作系统，满足以下工业标准的要求：

无线电骚扰限值和电磁抗干扰能力符合GB9254-1998标准和GB/T17626标准中规定的A级标准；

整机防护等级达到IP65水平；

气候环境适合性符合GB/T9813中所对应的级别要求；

整机系统采用工业级电子元器件，能在工作温度为-20℃～+60℃、存储温度为-30℃～+75℃、相对湿度为5～90％、非凝结的工作环境中使用。

本发明的积极效果是：

(1)为首款集成4路视频监控和无线网络功能于一体的液晶触摸屏工业计算机，可接入4路数字/模拟视频信号；

(2)具有很强的处理功能、超低功耗、完备的系统结构和稳定可靠的性能，尤其是具有较强的视频数字图像处理功能；此外，还具有丰富的外设和功能扩展接口，以及良好的功能扩展性，支持Windows 2000、Windows XP、LINUX等操作系统；

(3)可广泛应用于野外勘探作业、车船码头、港口、视频监控、巡逻执勤、工程监督、安防、车载、安防、军事、智能产品等等各种嵌入式工业应用领域，尤其是要求多路视频监控的移动车载设备，及环境条件苛刻的野外应用场合。

【附图说明】

图1为本发明5英寸主板原理框图；

图2为本发明视频采集和处理工作流程图；

图3为外壳结构正视图；

图4为外壳结构后视图；

图5为外壳结构右视图；

图6为外壳结构左视图；

图7为外壳结构俯视图；

图8为外壳结构仰视图。

图中的标识分别为：

1、USB接口，        2、电源开关，   3、商标位，

4、PS/2接口，       5、网口，       6、双孔散热风扇，

7、第一防尘散热孔， 8、I/O接口面板，9、视频通道口，

10、第二防尘散热孔，11、天线接口，  12、第三防尘散热孔，

13、液晶触摸显示屏。

【具体实施方式】

以下结合附图给本发明板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机的具体实施方式。

参见附图1。

本发明为一体化加固型车载工业平板计算机，板载四路视频监控通道，采用5英寸主板，主板包括酷睿双核CPU、南北桥芯片组、板载内存、内置硬盘、VGA/LVDS显示接口、100/1000M以太网口(LAN)、硬盘接口(SATA)、4路视频通道接口、声卡(HD Audio)、串口(COM)、接口(I/O)和USB接口等模块和接口，15英寸液晶触摸显示屏，铝合金加固外壳。其具体配置如下：

处理器：支持Intel Core 2Duo，Merom核心CPU；

CPU封装：Socket P479针座；

芯片组：Intel GME965+ICH8M；

内存：2条DDR2SO-DIMM200pin插槽，支持DDR2533/667/800MHz，可提供2GB内存；

BIOS：AMI BIOS支持ACPI先进电源管理功能；

显示芯片：集成Intel GMA X3100显卡，1个VGA接口、1个LVDS接口、支持双独立显示；

显示器：15英寸液晶触摸显示屏，左右视角≥140°，上下≥120°，可户外防眩光；

外观封装：铝合金面板表明贴塑；

在板LAN：1个板载千兆网卡，支持远程唤醒功能；

在板声卡：板载HD AUDIO；

视频监控：2块采用超强Philips SAA7162芯片，共4路视频输入，支持PAL/NTSC，每路视频带一路音频，各通道同时工作互不干扰；支持H.264硬压缩，标准视频通道接口；

SATA接口：2个SATA/3.0Gb/s接口，160G工业宽温硬盘；

I/O接口：2个RS-232，其中一个支持远程唤醒功能，1个并口、6个USB2.0接口、1个PS/2键盘/鼠标接口；

扩展总线：一个PCI槽，一个Mini PCI槽，标配IEEE 802.11b/g无线网卡，可按用户需求选择搭配扩展Wi-Fi、GPRS、CDMA、TDMA等无线通信模块和GPS全球定位模块；

数字I/O：四路输入、四路输出；

看门狗：1-255秒或1-255分，510级，看门狗超时中断或复位系统；

硬件监测：对主要工作电压、CPU温度和风扇转速进行监测；

电源：9-30V直流，支持AT/ATX电源，板载24pinATX及AT电源插座；

风扇：一个风扇接口；

重量：约7.5Kg；

整机外观尺寸：408mm(长)×308mm(宽)×96mm(高)；

操作系统：支持Windows 2000、Windows XP、Windows Vista、LINUX操作系统；

存储温度：-30～+75℃；

工作温度：-20～+60℃；

相对湿度：5～90％，非凝结；

防护等级：IP-65标准；

振动：频率：5-17Hz，幅度：1mm；

频率：17-2000Hz，加速度：1g；

冲击：波形：半正弦，宽度：2ms，加速度：180g；

可靠性和维修性：MTBF≥50000h；MTTR≤0.5h；

电磁兼容性：符合无线电骚扰限值GB9254-1998标准A级。

参见附图2，本发明视频采集和处理工作流程图，其主要步骤如下：

(1)视频摄像头采集视频信号后，通过四路视频信号输入通道，进入计算机系统，视频输入信号线可根据需要选用普通的视频同轴电缆，也可选用经过特殊保护的防水防雷型视频电缆；

(2)视频信号输入经数据缓存后，进入视频监控芯片，进行视频信号处理，处理后的视频数据经数据缓冲后进入主板南北桥；

(3)南北桥将处理后的视频数据发送至计算机CPU进行处理分析，并将数据存储在硬盘内，以便数据查询和调用；

(4)CPU根据监控的目的和实际需要，也可将分析和处理好后的视频信号和摄像头控制信号，经南北桥、数据缓冲、视频监控处理芯片、视频通道等路径，发送到摄像头，从而控制摄像头的开关、监控角度、方位、范围、工作模式、监控时间等。

在设计视频监控模块电路时，除了设计主要监控芯片的数据处理外围电路和控制程序外，在视频通道和视频信号处理器电路上，还增加了电磁兼容和视频数据纠错电路，保证视频监控数据质量和抗电磁干扰能力。

参见附图3～8，本发明外壳结构的六面视图。

本发明采用精铸铝合金加固型外壳、全密闭结构，保证整机的散热性和高可靠性；同时，内部器件都采用工业级宽温、防震方案，防护等级满足IP65标准，可保障在恶劣环境下正常使用。

为确保计算机一体化设计的良好散热性能，在机箱外壳的左侧面、后侧面和右侧面分别开凿第一防尘散热孔7、第二防尘散热孔10和第三防尘散热孔12，并在机箱左侧面设置双孔散热风扇6，通过机箱内空气对流和箱体本身的散热实现本实用新型良好的散热性能。

本发明在主板芯片焊接、主板与外壳接口处、液晶显示屏固定点、扩展槽、双孔散热风扇6等各连接部位进行固焊、机械卡夹、弹簧缓振等多种处理，因此，提高了整机的抗振性能，能满足本发明的工业平板计算机车载野外作业的要求。

本发明拥有六个USB接口1，两个RS-232串行接口，可满足更多I/O数据通信需求，所有I/O接口全部从机箱后侧面下部垂直引出，USB接口1、视频通道口9、RS-232、VGA等外部通信接口都排列在后框下部同一个I/O接口面板8区域。系统的电源开关2置于液晶触摸显示屏13的正下方，产品商标3置于液晶显示屏13的左上方，并在液晶显示屏13的右下方专门设置一个USB接口1，将PS/2和网口5位于计算机底端的右下方，这一布局可使得用户使用时更为简单方便。

为保证数据与外界无线传输畅通，在机箱的顶端左上角设有天线接口11，用以连接室内或室外天线；本发明标配IEEE802.11b/g标准无线网络功能，也可根据用户需求，通过PCI、Mini PCI等扩展槽选择搭配GSM、GPRS、CDMA、GPS等无线通信模块和全球定位模块。

采用9-30V宽幅直流电源输入，可使用多种工作环境下的标准电源，同时搭配专用电源适配器，满足更多的车载移动环境。

显示屏采用宽温区防眩光专业液晶显示屏，可满足户外强光、恶劣天候环境情况下使用。

Claims (10)

1.一种板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机，含有液晶触摸显示屏、主板、CPU、内存、硬盘、显示芯片、声卡、网口、串口和操作系统，可外接显示器、鼠标、键盘，其特征在于：

——采用标准的5英寸计算机主板，主板的结构尺寸为203mm×146mm，采用英特尔的酷睿双核CPU，2G内存，160G工业宽温硬盘，南北桥芯片组选用英特尔GME965和ICH8M，AMI BIOS，支持ACPI先进电源管理功能；

——设置2个SATA 3.0Gb/s接口、1个IDE接口、1个板载声卡、1个千兆网口，具有远程网络唤醒功能；

——设置1个PCI扩展槽、1个MiniPCI扩展槽，标配IEEE 802.11b/g无线网卡，可按需求选择搭配Wi-Fi、GSM、GPRS、CDMA、TDMA等无线通信模块和GPS全球定位模块；

——设置板载视频监控模块，采用2块超强Philips SAA7162芯片，共4路视频输入接口，支持PAL/NTSC，每路视频带一路音频，各通道同时工作互不干扰，支持H.264硬压缩；

——存储温度：-30～75℃，工作温度：-20～60℃，相对湿度：5～90％，非凝结；

——机箱采用精铸铝合金加固型外壳结构设计，箱体、前面板均采用塑胶开模；整机外观尺寸为长408mm、宽308mm、高96mm；

——采用9-30V宽幅直流电源输入，可使用多种工作环境下的标准电源，并搭配有专用电源适配器。

2.根据权利要求1所述的板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机，其特征在于，采用两块超强视频监控处理芯片，支持PAL/NTSC，支持H.264硬压缩；在视频通道和视频信号处理器电路上，增加了电磁兼容和视频数据纠错电路。

3.根据权利要求1所述的板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机，其特征在于，采用15英寸宽温区防眩光液晶显示屏，支持电阻式触摸方式。

4.根据权利要求1所述的板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机，其特征在于，所述的I/O通信口包括1个并口、6个USB2.0接口、1个PS/2键盘/鼠标接口、2个RS-232，RS-232中的一个支持远程唤醒功能。

5.根据权利要求4所述的板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机，其特征在于，所述的I/O接口全部从机箱后框下部垂直引出，USB、视频通道、RS-232、VGA外部通信接口都排列在后框下部同一个区域。

6.根据权利要求1所述的板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机，其特征在于，机箱后部设有卡槽和VESA支撑臂接口，可满足车载式、面板式、壁挂式、视频电子标准协会标准的支撑臂的安装方式。

7.根据权利要求1所述的板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机，其特征在于，本发明的抗振动和冲击能力满足频率：5-17Hz，幅度：1mm，频率：17-2000Hz，加速度：1g；冲击：波形：半正弦，宽度：2ms，加速度：180g；可靠性和维修性：MTBF≥50000h；MTTR≤0.5h。

8.根据权利要求1所述的板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机，其特征在于，本发明在主板芯片焊接、主板与外壳接口处、液晶显示屏固定点、扩展槽、风扇各连接部位进行了固焊、机械卡夹、弹簧缓振的加固处理。

9.根据权利要求1所述的板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机，其特征在于，在机箱外壳右侧面、后侧面、左侧面开凿有防尘散热孔，在机箱左侧面设有双孔散热风扇。

10.根据权利要求1所述的板载四路视频控制的增强型移动车载工业平板计算机，其特征在于，在机箱的顶端设有天线接口，用以连接室内或室外天线，标配IEEE802.11b/g标准无线网络通信模块，也可通过PCI、Mini PCI扩展槽选配GSM、GPRS、CDMA、GPS无线通信模块和全球定位模块。

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