CN103795987A - 嵌入式视频采集处理系统及其实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种嵌入式视频采集处理系统及实现方法，该方法特征在于包括如下步骤：步骤S01:提供一视频采集单元；步骤S02：提供一环境数据采集单元；步骤S03：提供一主控单元，通过485工业总线接收视频采集单元的视频信号，并经多路视频硬件双向编码模块对视频数据进行压缩编码，步骤S04：待视频数据和环境数据分析完后，将数据进行本地存储，同时上传数据至远方的控制中心。本发明性能稳定、布设方便，能远程监测现场视频和环境信息，减轻了巡检人员的工作强度，节省巡检时间，提高巡检人员工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种视频和环境采集设备，是一种能够集中对变电站、配电房等（简称“站房”）进行视频及环境数据采集的嵌入式采集处理系统及其实现方法。
背景技术
目前，各个电网企业拥有数十乃至上百个站房，需要频繁派遣巡检人员到现场进行巡检，然而巡检人员数量有限，且站房分布区域广，人员巡检效率低下而且成本高，信息获取延迟性很大。因此急需一种能够实时地对远程站房现场进行视频和温湿度、漏水、消防烟雾等环境信息采集的设备，以减少巡检人员的工作强度，提高巡检人员工作效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种嵌入式视频采集处理实现方法，能实现远程监测现场视频和环境信息，减轻了巡检人员的工作强度，节省巡检时间，提高巡检人员工作效率。
本发明采用以下方案实现：一种嵌入式视频采集处理实现方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤S01:提供一视频采集单元，该视频采集单元包括CCD摄像头、摄像机、摄像仓、麦克风以及外置喇叭；
步骤S02：提供一环境数据采集单元，该环境数据采集单元包括温湿度传感器、红外传感器、烟雾传感器、漏水传感器以及门禁传感器；
步骤S03：提供一主控单元，通过485工业总线接收视频采集单元的视频信号，并经多路视频硬件双向编码模块对视频数据进行压缩编码，所述主控单元还能对现场图像进行运动分析、隐私遮挡分析、昼夜分析、视频丢失分析；所述主控单元同时接收从环境数据采集单元上传的现场环境数据，进行分析处理；所述的运动分析就是利用全局运动估算算法，分析前后帧中相似物体的差异判定视频画面中是否存在运动物体；所述的隐私遮挡通过在视频画面中划定排除监控区域，摄像头就能绕过该区域进行监控，从而保护特殊场所隐私；所述的昼夜分析是利用摄像头上的感光元件所反馈回的数据，根据设定的亮度阀值判定夜间还是白日；所述的视频丢失分析是通过计算视频起止时间获得正常视频时长与保存的视频文件时长进行比对，不相同即判定视频有丢失；所述主控单元同时接收从环境数据采集单元上传的现场环境数据，与预先设定的各环境数据报警阀值进行比对，分析是否转入报警；
步骤S04：待视频数据和环境数据分析完后，将数据进行本地存储，同时上传数据至远方的控制中心。
在本发明一实施例中，还包括根据分析数据获取报警事件。
在本发明一实施例中，所述报警事件对应的告警分为紧急告警、重要告警、一般告警三个等级；发生告警时，由维护人员进行告警确认，在维护人员进行告警确认响应或故障排除前，不断告警，告警时间间隔能根据要求设置。
本发明的另一目的是提供一种嵌入式视频采集处理系统，嵌入式视频采集处理系统包括视频采集单元、环境数据采集单元以及主控单元；
所述视频采集单元包括CCD摄像头、摄像机、摄像仓、麦克风以及外置喇叭；
所述环境数据采集单元包括温湿度传感器、红外传感器、烟雾传感器、漏水传感器以及门禁传感器；
所述的主控单元包括多路视频硬件双向编码模块、视频数据分析模块、环境数据分析模块以及存储模块；所述视频采集单元经485工业总线将视频数据传送给所述的多路视频硬件双向编码模块，然后由所述视频数据分析模块进行运动分析、隐私遮挡分析、昼夜分析以及视频丢失分析；所述的运动分析就是利用全局运动估算算法，分析前后帧中相似物体的差异判定视频画面中是否存在运动物体；所述的隐私遮挡通过在视频画面中划定排除监控区域，摄像头就能绕过该区域进行监控，从而保护特殊场所隐私；所述的昼夜分析是利用摄像头上的感光元件所反馈回的数据，根据设定的亮度阀值判定夜间还是白日；所述的视频丢失分析是通过计算视频起止时间获得正常视频时长与保存的视频文件时长进行比对，不相同即判定视频有丢失；所述主控单元同时接收从环境数据采集单元上传的现场环境数据，与预先设定的各环境数据报警阀值进行比对，分析是否转入报警；所述环境数据分析模块接收从环境数据采集单元上传的现场环境数据，进行分析处理，所述的存储模块用以将数据进行本地存储。
在本发明一实施例中，所述的主控单元还集成有网络通信模块、UART调试模块、485通信模块以及USB支持模块。
在本发明一实施例中，所述存储模块包括支持本地FLASH、SATA接口存储设备、SD接口存储设备以及通过USB接口能外接USB型存储设备。
在本发明一实施例中，所述的多路视频硬件双向编码模块将视频处理成720×576像素，采用TW2835芯片设计。
在本发明一实施例中，所述根据分析数据获取报警事件。
在本发明一实施例中，所述报警事件对应的告警分为紧急告警、重要告警、一般告警三个等级；发生告警时，由维护人员进行告警确认，在维护人员进行告警确认响应或故障排除前，不断告警，告警时间间隔能根据要求设置。
本发明解决了在环境监测中的许多技术难题，包括图像的无失真长距离传输、图像的实时性要求、图像的压缩编码、图像智能比较及传输等应用问题，以及在工程中的设备尺寸小、安装简便和购买成本低廉的要求，便于大范围推广使用。
附图说明
图1是嵌入式视频和环境采集系统原理方框图。
图2是嵌入式视频和环境采集系统与现场环境监控设备组成结构示意图。
图3是本发明多路视频数据采集单元电路示意图。
图4是本发明主控单元硬件组成结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
本实施例提供一种嵌入式视频采集处理实现方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤S01:提供一视频采集单元，该视频采集单元包括CCD摄像头、摄像机、摄像仓、麦克风以及外置喇叭；
步骤S02：提供一环境数据采集单元，该环境数据采集单元包括温湿度传感器、红外传感器、烟雾传感器、漏水传感器以及门禁传感器；
步骤S03：提供一主控单元，通过485工业总线接收视频采集单元的视频信号，并经多路视频硬件双向编码模块对视频数据进行压缩编码，所述主控单元还能对现场图像进行运动分析、隐私遮挡分析、昼夜分析、视频丢失分析；所述主控单元同时接收从环境数据采集单元上传的现场环境数据，进行分析处理；所述的运动分析就是利用全局运动估算算法，分析前后帧中相似物体的差异判定视频画面中是否存在运动物体；所述的隐私遮挡通过在视频画面中划定排除监控区域，摄像头就能绕过该区域进行监控，从而保护特殊场所隐私，比如划定排除监控键盘区域，避免用户口令泄密；所述的昼夜分析就是利用摄像头上的感光元件所反馈回的数据，根据设定的亮度阀值判定夜间还是白日；所述的视频丢失分析是通过计算视频起止时间获得正常视频时长与保存的视频文件时长进行比对，不相同即判定视频有丢失；所述主控单元同时接收从环境数据采集单元上传的现场环境数据，与预先设定的各环境数据报警阀值进行比对，分析是否转入报警；
步骤S04：待视频数据和环境数据分析完后，将数据进行本地存储，同时上传数据至远方的控制中心。
请参见图1，图中本发明嵌入式视频和环境采集终端盒包括视频数据采集单元1、环境数据采集单元2和主控单元3。视频数据采集单元1与主控单元3连接，用于采集视频数据，并将所采集的视频数据传送至主控单元3；环境数据采集单元2与主控单元3连接，用于采集现场环境数据，并将所采集的环境数据传送至主控单元3；所述的主控单元包括多路视频硬件双向编码模块、视频数据分析模块、环境数据分析模块以及存储模块；所述视频采集单元经485工业总线将视频数据传送给所述的多路视频硬件双向编码模块，然后由所述视频数据分析模块进行运动分析、隐私遮挡分析、昼夜分析以及视频丢失分析；所述环境数据分析模块接收从环境数据采集单元上传的现场环境数据，进行分析处理，所述的存储模块用以将数据进行本地存储。所述的运动分析就是利用全局运动估算算法，分析前后帧中相似物体的差异判定视频画面中是否存在运动物体；所述的隐私遮挡通过在视频画面中划定排除监控区域，摄像头就能绕过该区域进行监控，从而保护特殊场所隐私，比如划定排除监控键盘区域，避免用户口令泄密；所述的昼夜分析就是利用摄像头上的感光元件所反馈回的数据，根据设定的亮度阀值判定夜间还是白日；所述的视频丢失分析是通过计算视频起止时间获得正常视频时长与保存的视频文件时长进行比对，不相同即判定视频有丢失；所述主控单元同时接收从环境数据采集单元上传的现场环境数据，与预先设定的各环境数据报警阀值进行比对，分析是否转入报警。
具体的，请参见图2，所述视频数据采集单元与主控单元连接，用于采集一至多路的视频数据，并将所采集的视频数据传送至主控单元；集成了多路视频数字转换模块，能够实现将多路PAL或NTSC制式的模拟视频流转变成数字视频流，尺寸为720×576像素的视频；根据要求采用不同厂商和分辨率的现场视频采集设备；多路视频数字转换模块集成了intersil Techwell公司的TW2835芯片，能够实现将多路模拟的视频流转换成一路的数字视频流；现场视频采集设备可选用CCD摄像头、摄像仓、摄像机等视频采集设备；
如图3所示视频采集单元电路示意图，其中VDOY[0：7]是已经解码的视频码流的输出端。输出的视频码流的标准是ITU．R BT．656形式的视频流，这些视频流将直接输送到视频核心处理芯片Imx27芯片上，完成视频的压缩编码。
请继续参见图2，图中所述环境数据采集单元与主控单元连接，并通过485工业总线通信模块连接有1至32个的现场环境采集设备，进行对现场环境数据的采集；现场环境采集设备包括温湿度监控设备、红外监控设备、消防烟雾监控设备、漏水监控设备等。
在图2中，所述主控单元及时接收从视频数据采集单元上传的现场音频、视频数据，经过可进行对现场图像进行运动分析、隐私遮挡分析、昼夜分析、视频丢失分析的视频数据分析模块，对所采集的视频数据进行分析处理，提取有用数据，并通过采集编码模块采用CODEC:AC97高质量CODEC芯片，集成触摸屏控制器，支持HeadPhone Out/Mic in/Line in的多路音频采集编码模块、采用集成了H.264/MPEG-4/H.263硬件双向编解码，编解码不占CPU资源，能实现每秒30帧D1格式，120帧CIF格式图像的编码的多路视频硬件双向编码模块分别对音频数据和视频数据进行压缩编码，减少视频流的数字量；所述主控单元及时接收从环境数据采集单元上传的现场环境数据，经过可进行对现场温度高低、湿度高低、是否存在烟雾、是否发生漏水、是否感应到人体运动进行分析的环境数据分析模块对所采集的环境数据进行分析处理，提取有用数据；待视频数据和环境数据分析完后，所述主控单元先通过数据存储模块将有用数据存储于本地的SATA接口的硬盘或SD卡或FLASH，以及通过数据上传模块及时上传这些有用的数据至控制中心，让控制中心人员及时了解现场情况；当网络故障时，采集主机自动存储数据于本地大容量存储器中，并在网络恢复通信后自动上传，保证数据的完整性；同时，本地根据视频数据分析模块和环境数据分析模块进行分析后所获取的报警事件作对应的报警操作；告警分为紧急告警、重要告警、一般告警三个等级，发生告警时，由维护人员进行告警确认，在维护人员进行告警确认响应或故障排除前，不断告警，告警时间间隔可根据要求设置。
在图2中，所述主控单元架设于性能高、稳定性强的采用飞思卡尔IMX27处理器，最新的ARM926EJ-S arm内核，主频达到400M，具有DSP扩展指令和JAVA硬件加速的嵌入式环境；还集成了网络通信模块、UART调试模块、485通信模块、USB支持模块以及采用，能够最大限度保证各个模块功能性能的稳定。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (9)
1.一种嵌入式视频采集处理实现方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤S01:提供一视频采集单元，该视频采集单元包括CCD摄像头、摄像机、摄像仓、麦克风以及外置喇叭；
步骤S02：提供一环境数据采集单元，该环境数据采集单元包括温湿度传感器、红外传感器、烟雾传感器、漏水传感器以及门禁传感器；
步骤S03：提供一主控单元，通过485工业总线接收视频采集单元的视频信号，并经多路视频硬件双向编码模块对视频数据进行压缩编码，所述主控单元还能对现场图像进行运动分析、隐私遮挡分析、昼夜分析、视频丢失分析；所述的运动分析就是利用全局运动估算算法，分析前后帧中相似物体的差异判定视频画面中是否存在运动物体；所述的隐私遮挡通过在视频画面中划定排除监控区域，摄像头就能绕过该区域进行监控，从而保护特殊场所隐私；所述的昼夜分析是利用摄像头上的感光元件所反馈回的数据，根据设定的亮度阀值判定夜间还是白日；所述的视频丢失分析是通过计算视频起止时间获得正常视频时长与保存的视频文件时长进行比对，不相同即判定视频有丢失；所述主控单元同时接收从环境数据采集单元上传的现场环境数据，与预先设定的各环境数据报警阀值进行比对，分析是否转入报警；
步骤S04：待视频数据和环境数据分析完后，将数据进行本地存储，同时上传数据至远方的控制中心。
2.根据权利要求1所述的嵌入式视频采集处理实现方法，其特征在于：还包括根据分析数据获取报警事件。
3.根据权利要求2所述的嵌入式视频采集处理实现方法，其特征在于：所述报警事件对应的告警分为紧急告警、重要告警、一般告警三个等级；发生告警时，由维护人员进行告警确认，在维护人员进行告警确认响应或故障排除前，不断告警，告警时间间隔能根据要求设置。
4.一种嵌入式视频采集处理系统，其特征在于：包括视频采集单元、环境数据采集单元以及主控单元；
所述视频采集单元包括CCD摄像头、摄像机、摄像仓、麦克风以及外置喇叭；
所述环境数据采集单元包括温湿度传感器、红外传感器、烟雾传感器、漏水传感器以及门禁传感器；
所述的主控单元包括多路视频硬件双向编码模块、视频数据分析模块、环境数据分析模块以及存储模块；所述视频采集单元经485工业总线将视频数据传送给所述的多路视频硬件双向编码模块，然后由所述视频数据分析模块进行运动分析、隐私遮挡分析、昼夜分析以及视频丢失分析；所述的运动分析就是利用全局运动估算算法，分析前后帧中相似物体的差异判定视频画面中是否存在运动物体；所述的隐私遮挡通过在视频画面中划定排除监控区域，摄像头就能绕过该区域进行监控，从而保护特殊场所隐私；所述的昼夜分析是利用摄像头上的感光元件所反馈回的数据，根据设定的亮度阀值判定夜间还是白日；所述的视频丢失分析是通过计算视频起止时间获得正常视频时长与保存的视频文件时长进行比对，不相同即判定视频有丢失；所述主控单元同时接收从环境数据采集单元上传的现场环境数据，与预先设定的各环境数据报警阀值进行比对，分析是否转入报警；所述的存储模块用以将数据进行本地存储。
5.根据权利要求4所述的嵌入式视频采集处理系统，其特征在于：所述的主控单元还集成有网络通信模块、UART调试模块、485通信模块以及USB支持模块。
6.根据权利要求4所述的嵌入式视频采集处理系统，其特征在于：所述存储模块包括支持本地FLASH、SATA接口存储设备、SD接口存储设备以及通过USB接口能外接USB型存储设备。
7.根据权利要求4所述的嵌入式视频采集处理系统，其特征在于：所述的多路视频硬件双向编码模块将视频处理成720×576像素，采用TW2835芯片设计。
8.根据权利要求4所述的嵌入式视频采集处理系统，其特征在于：所述根据分析数据获取报警事件。
9.根据权利要求8所述的嵌入式视频采集处理实现方法，其特征在于：所述报警事件对应的告警分为紧急告警、重要告警、一般告警三个等级；发生告警时，由维护人员进行告警确认，在维护人员进行告警确认响应或故障排除前，不断告警，告警时间间隔能根据要求设置。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |