CN102064854B - 基于电力线载波扩频通信的远程安防监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于电力线载波扩频通信的远程安防监控系统，针对当前远程安防对视频图像等高速数据流传输的要求、远程数据传输的可靠性要求，以及系统自身的可扩展性和可灵活配置性的要求，本发明提出了基于电力线载波的远程安防监控系统，很好地解决了大量数据的高速可靠传输，同时对紧急突发事件采用PN搜索信道的方法来实现对其得优先选择，并通过与服务器的连接，实现报警信息的实时提示与主要历史数据的查询；本系统主要通过在近程FPGA中进行信源编码、图像压缩、信息扩频处理等，在远程FPGA中进行信道搜索和信源解码和在DSP中完成对信息的分析与处理。

Description

基于电力线载波扩频通信的远程安防监控系统

所属技术领域：

本发明涉及图像处理技术、测控技术、通信技术和网络技术领域，是一种基于电力线载波通信的远程安防监控系统。

背景技术：

电力线载波通信技术，是利用电力线作为传输介质，以高频载波的方式实现数据、语音、视频的传输通信。该技术不仅实现了电网与通信网的复用，还可进行可靠地远程通信，弥补了无线通信的盲区，并广泛应用于通信，电力等行业。扩频通信作为信息时代的三大高技术通信传输方式之一，将调制信号的频带扩大，进而提高了通信的信噪比，根据香农定理，可以提高传输速度，即可将扩频通信应用于信息量较大的通信场合。

电力线载波的重点是载波机。国外的载波机集成了大量的数字集成芯片，有利于提高载波机的可靠性和稳定性，同时还便于升级以适应现场的改变。我国性能较好的载波机通常为模拟载波机，虽然能实现通信，但通信频率低，抗干扰能力差；综合国外的设计一般都是基于DSP进行的，使得产品的速度和性能比没有采用专有芯片的效果好以及国内采用模拟芯片的出现的通信不良效应，开发设计一种基于FPGA的可灵活配置的电力线载波通信系统就非常必要了。

安防监控系统的主要任务在于根据测控单元和图像采集单元的信息决策是否对小区的某业主家出现异常及时向物业部门报警。安防监控系统通常采用4个层次的设计：数据采集、信息传输、远程实时控制和远程报警与历史信息查询。国内外对安防的研究都采用视频加测控单元并重的远程监控的研究理念，因而需要远程传输较大的数据量。

基于安防发展的上述问题，本设计发明了一种基于电力线载波扩频通信的安防监控系统，以实现对小区的智能监控和报警。

发明内容：

基于现有技术中存在的传输速率、线路带宽利用率较低；有效传输距离短、传输信息种类少，难于满足智能小区远程监控和安全防卫的多样性需要以及目前家居安防监视报警运行和维护的成本高等现状，本发明提出了一种基于电力线载波扩频通信的远程安防监控系统；

本发明的技术思想(如图1)在于：以电力线为通信传输媒介，采用FPGA硬化扩频通信技术，采用DSP实现远程安防监控，采用网络服务器实现对历史数据的查询和突发事件的告警。本发明在实现过程中，建立一种图像信号、测控信号相融合的远程通信方式，通过FPGA进行扩频处理和调制，再通过DSP对数据信息进行融合处理，对处理结果发送给网络服务器，实现远程实时通知，以此为基础实现基于电力线的，低成本的，便于集中管理的远程安防监控。整个系统的通信过程中采用了两级编解码方式：先进的图像数据压缩和高效的数据传输编解码方式，配合协议中的冲突检测，采用紧急优先机制，能有效的提高重载时的效率，从而保证了通信的高可靠性、有效性；

本发明采用PN码序列来处理紧急事件(如图4)，即对紧急事件分配一个固定的PN码序列作为地址，对于普通用户分配其他相位的与突发事件的PN码正交的PN码作为地址。即先用固定的PN码搜索信道，若有紧急突发事件，则相关值具有较大的脉冲，其他的基本为零。然后按事先规定的其他相位的PN码顺序搜索其他信道。这样就可以实现对紧急事件的实时处理。本发明还能在现有电力网的基础上实现多种信号相融合，无须重新布线，安装维护方便，成本低廉。

附图说明：

图1是整体通信框图。

图2是家庭内基于FPGA的信号调制框图。

图3是远程接收端解扩框图。

图4是DSP远程控制软件流程图。

具体实施方式：

本发明主要针对智能家居、智能小区实施。实施框图，如图1和图4所示：家庭内部安装CCD摄像头及相应的视频采集卡和测控传感单元，用来监视和传感数据信息，并将结果经过预处理和AD转换后，发送给FPGA进行扩频变换和编码处理。这时将结果进行模拟调制耦合到电力线上，这样就完成数据的发送过程。在远程控制端，将电力线上数据先进行模拟解调，然后进行解扩和解编码，并进行一系列的差错检查，最后将接收的结果发送给DSP，DSP对图像信息和测控信号进行分析，并将差异较大的图像和显著信号作为特殊信息进行保存，将对达到异常标准的信息生成报警信息。这些特殊的信息连入网络服务器；这些特殊信息将成为用户查询的内容，报警信息对用户进行实时提示，以达到实时处理突发事件的作用。远程控制端一般集中在物业中心，实现物业对业主的高信誉度服务。

本发明在具体实施时采用FPGA进行信息的调制和扩频处理(如图2)，对于图像信息，先对其进行压缩编码，然后对所有的信号进行校验码的生成、交织、码型变换和用PN码进行扩频处理。在远程接收端，仍用FPGA对信息进行反变换，恢复出原信息序列。解扩过程见图3。

本发明在远程端对信息先进行接收，然后处理接收的消息，所有处理过程集中于DSP中进行。DSP对突发的消息的处理(如图4)基于对优先PN码序列的存储，在每一个处理过程中都会添加一个固定的时隙，在该时隙中用PN码来搜索信道，由于PN码有一定的顺序，这样就能保证对突发紧急时间的实时处理。DSP还完成对图像监控信息和测控信息的融合分析与处理，将差异较大的图像进行转存，并对可能发生异常的情况生成报警信息，并实时发送到网络服务器，用户可以通过连接入网的任何设备实时查询或被告知异常的发生。

Claims (5)

1.一种基于电力线载波扩频通信的远程安防监控系统，以电力线为通信传输媒介，采用FPGA硬化扩频通信技术，采用DSP实现远程安防监控，采用网络服务器实现对历史数据的查询和突发事件的告警，其特征在于：建立一种图像信息与测控信息相融合的远程通信方式，图像信号在FPGA中经过压缩后，在FPGA中的数据流控制模块的调控下，确定压缩后的图像信号和测控信号的传输次序，被选择传输的信号将在FPGA中进行信息头与校验生成、码型变换、交织、直扩变换，之后信号由FPGA进入模拟调制单元，经过模拟调制耦合到电力线上进行传输；在远程控制端，先对电力线上的数据进行模拟解调，使得信号由模拟信号变为数字信号进入FPGA，然后在DSP远程控制模块提供的PN码序列下，在FPGA中进行解扩变换、去交织、码型恢复、信息头提取和校验，得到的数据由FPGA进入DSP远程控制模块，在DSP远程控制模块中进行数据信息的融合处理，将处理结果发送给网络服务器，实现远程实时通知，以此为基础实现基于电力线的远程安防监控。

2.权利要求1所述的电力线载波通信的远程安防监控系统，其特征在于：监视器的图像采集及测控信息处理模块通过通信测控芯片和电力线收发器连接到电力线上，形成监控节点，并与连接在户外线路的电力调制解调器相连接。

3.权利要求1所述的电力线载波通信的远程安防监控系统，其特征在于：电力调制解调器采用高速DSP器件作为主处理器，将从室内接收的测控信息和图像信息数据进行实时处理，发送到户外电力线上。

4.权利要求1所述的电力线载波通信的远程安防监控系统，其特征在于：图像信息和测控信息均通过由电力线收发器、协议分析处理芯片和频率发生器组成的通道与数字信号处理器通信。

5.如权利要求1所述的电力线载波通信的远程安防监控系统，其特征在于：实现紧急信息的优先传输是采用固定的PN码序列作为优先序列码，用其搜索电力线信道，决定信息传输次序。 

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