CN115118923A - 音频信号与低速开关量同传装置以及网络音视频监控系统 - Google Patents

音频信号与低速开关量同传装置以及网络音视频监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种音频信号与低速开关量同传装置以及网络音视频监控系统，该装置包括：开关量/电压转换器，设在发送端，接收开关量并根据所述开关量产生对应等级的开关量偏置电压信号；电压/电流转换器，接收所述开关量偏置电压信号以及AGC放大器输出的音频信号，并将所述开关量偏置电压信号以及所述音频信号叠加后转换为一电流信号；电流/电压转换器，用于接收所述电流信号并将所述电流信号转换为一电压信号；开关量解码延时输出模块，根据所述电压信号解析所述开关量偏置电压信号对应的开关量；当所述开关量状态发生变化时，所述开关量偏置电压信号缓变至对应等级，实现连接线断线自动报警、手动报警、烟雾报警等其它低速开关量信号的传送。

Description

音频信号与低速开关量同传装置以及网络音视频监控系统
技术领域
本发明涉及监控技术领域，尤其涉及一种音频信号与低速开关量同传装置以及网络音视频监控系统。
背景技术
随着科技的发展，各种服务窗口柜台(银行、电信营业厅、政务大厅、机场、超市、酒店等)经常需要或已经安装网络音视频监控摄像机及与之相连的用于采集人员交谈话音的拾音器，网络音视频监控摄像机用于采集图像信号，拾音器用于同步拾取音频信号，并将拾取的音信信号发送至监控摄像机，监控摄像机将其采集的图像信号与其接收的音频信号合成监控视频数据流，监控摄像机连接到网络交换机和/或网络录像机(也称网络硬盘录像机)，以将监控视频数据流发送至网络交换机和/或网络录像机。
拾音器的最佳安装位置通常在窗口柜台附近的台面、桌面、中间隔断玻璃上，只能将音频信号通过线路传输给监控摄像机，但是，在实际应用场景中，用户除了需要传送音频信号，还需传送一些开关量，如手动报警、烟雾报警信号，此时，需要单独布线传送开关量，增加了施工成本，另外，对于银行营业厅等特殊场合，布线难度大。
发明内容
为至少部分解决现有技术中的上述技术问题，本发明提供一种音频信号与低速开关量同传装置以及网络音视频监控系统，能够至少部分地解决现有技术中存在的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，提供一种音频信号与低速开关量同传装置，包括：
开关量/电压转换器，设置在发送端，接收开关量并根据所述开关量产生对应等级的开关量偏置电压信号；
电压/电流转换器，设置在所述发送端，与所述开关量/电压转换器以及拾音器连接，用于接收所述开关量偏置电压信号以及AGC放大器输出的音频信号，并将所述开关量偏置电压信号以及所述音频信号转换为一电流信号；
电流/电压转换器，设置在接收端，与所述电压/电流转换器连接，用于接收所述电流信号并将所述电流信号转换为一电压信号；
开关量解码延时输出模块，设置在接收端，与所述电流/电压转换器连接，根据所述电压信号解析所述开关量偏置电压信号对应的开关量；
其中，当所述开关量状态发生变化时，所述开关量偏置电压信号缓变至对应等级。
进一步地，所述开关量/电压转换器包括：多选一逻辑；
所述多选一逻辑的输入引脚用于接收所述开关量，多个控制引脚通过不同阻值的电阻接地，输出引脚通过上拉电阻连接电源，并通过电容接地，并连接到所述开关量/电压转换器的输入端。
进一步地，所述多选一逻辑2N选1逻辑电路，(N是输入开关量的个数)，比如4选1芯片。
进一步地，所述开关量解码延时输出模块包括：电压转开关量逻辑电路以及持续时间计时器；
所述电压转开关量逻辑电路的第一输入端连接所述电流/电压转换器，用于接收所述电压信号，第二输入端接收基准电压，输出端连接所述持续时间计时器，所述持续时间计时器用于输出所述开关量，开关量输出只有达到规定的持续时间后，才会被输出，以防止错误的开关量状态被输出。
进一步地，所述开关量解码延时输出模块包括：ADC及单片机。
所述ADC的输入端连接所述电流/电压转换器，用于接收所述电压信号，并对所述电压信号进行采样输出至单片机，由单片机完成开关量状态解码及持续时间计时器功能，并输出相应开关量。
进一步地，开关量解码延时输出模块包括：ADC以及持续时间计时器；
所述ADC的输入端连接所述电流/电压转换器，用于接收所述电压信号，并对所述电压信号进行采样，输出端连接所述持续时间计时器，所述持续时间计时器用于输出所述开关量。
进一步地，音频信号与低速开关量同传装置还包括：AGC放大器；
所述AGC放大器连接在所述拾音器与所述电压/电流转换器之间。
进一步地，音频信号与低速开关量同传装置还包括：输出接口；
所述输出接口包括：二极管桥以及RJ45连接器；
所述二极管桥一端连接所述电压/电流转换器，另一端连接所述RJ45连接器，所述RJ45连接器通过网线连接到所述电流/电压转换器。
进一步地，音频信号与低速开关量同传装置还包括：开关量输入接口；
所述开关量输入接口包括：开关量常规接口以及开关量RJ45接口，所述开关量RJ45接口连接所述RJ45连接器，所述开关量常规接口通过控制开关接地。
进一步地，音频信号与低速开关量同传装置还包括：传输接口；
所述传输接口连接在所述电流/电压转换器的前端。
进一步地，音频信号与低速开关量同传装置还包括：音频降噪模块以及音频隔离输出模块；
所述音频降噪模块的输入端连接所述电流/电压转换器的输出端，输出端连接所述音频隔离输出模块的输入端，所述音频隔离输出模块的输出端连接外设。
进一步地，所述开关量表征连接线断线自动报警、手动报警和/或烟雾报警。
第二方面，提供一种网络音视频监控系统，包括：用于采集图像的监控摄像机、用于拾取音频信号的拾音器以及如上述的音频信号与低速开关量同传装置。
本发明提供的音频信号与低速开关量同传装置以及网络音视频监控系统，该装置，包括：开关量/电压转换器，设置在发送端，接收开关量并根据所述开关量产生对应等级的开关量偏置电压信号；电压/电流转换器，设置在所述发送端，与所述开关量/电压转换器以及拾音器连接，用于接收所述开关量偏置电压信号以及AGC放大器输出的音频信号，并将所述开关量偏置电压信号以及所述音频信号转换为一电流信号；电流/电压转换器，设置在接收端，与所述电压/电流转换器连接，用于接收所述电流信号并将所述电流信号转换为一电压信号；开关量解码延时输出模块，设置在接收端，与所述电流/电压转换器连接，根据所述电压信号解析所述开关量偏置电压信号对应的开关量；其中，当所述开关量状态发生变化时，所述开关量偏置电压信号缓变至对应等级。通过采用上述技术方案，对开关量偏置电压信号加以规划、控制、检测，实现连接线断线自动报警、手动报警、烟雾报警等其它低速开关量信号的传送。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中的音频信号与低速开关量同传装置的结构框图；
图2为本发明实施例中的开关量/电压转换器的结构框图；
图3为本发明实施例中的开关量解码延时输出模块的结构框图一；
图4为本发明实施例中的开关量解码延时输出模块的结构框图二；
图5为本发明实施例中的开关量解码延时输出模块的结构框图三；
图6为本发明实施例中的开关量解码延时输出模块的结构框图四；
图7为本发明实施例中的开关量解码延时输出模块的结构框图五。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员，了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求及图式，任何本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
图1为本发明实施例中的音频信号与低速开关量同传装置的结构框图；如图1所示，该音频信号与低速开关量同传装置可以包括：开关量/电压转换器、电压/电流转换器、电流/电压转换器、开关量解码延时输出模块。
开关量/电压转换器设置在发送端，接收开关量并根据所述开关量产生对应等级的开关量偏置电压信号；
电压/电流转换器设置在所述发送端，与所述开关量/电压转换器以及拾音器连接，用于接收所述开关量偏置电压信号以及AGC放大器输出的音频信号，并将所述开关量偏置电压信号以及所述音频信号叠加后转换为一电流信号；
电流/电压转换器设置在接收端，与所述电压/电流转换器连接，用于接收所述电流信号并将所述电流信号转换为一电压信号；
开关量解码延时输出模块设置在接收端，与所述电流/电压转换器连接，根据所述电压信号解析所述开关量偏置电压信号对应的开关量；
其中，当所述开关量状态发生变化时，所述开关量偏置电压信号缓变至对应等级。
通过采用上述技术方案，对开关量偏置电压信号加以规划、控制、检测，实现连接线断线自动报警、手动报警、烟雾报警等其它低速开关量信号的传送。
在一个可选的实施例中，音频信号与低速开关量同传装置还包括：AGC放大器；AGC放大器连接在所述拾音器与所述电压/电流转换器之间，用于将采集的音频信号放大后发送给电压/电流转换器。
在一个可选的实施例中，音频信号与低速开关量同传装置还包括：输出接口；所述输出接口包括：二极管桥以及RJ45连接器；所述二极管桥一端连接所述电压/电流转换器，另一端连接所述RJ45连接器，所述RJ45连接器通过网线连接到所述电流/电压转换器。
其中，二极管桥用于兼容连接远端接口的正接或者反接的1芯或者2芯线缆。
二极管桥用于保证远端接口的2芯线缆在正接或反接的情况下，都可以正常工作。
其中，输出接口通过2芯线缆与接收端连接，将电流信号通过其中1芯线缆发送出去，另1芯线缆用作电源线；
在一个可选的实施例中，音频信号与低速开关量同传装置还包括：开关量输入接口；
所述开关量输入接口包括：开关量常规接口以及开关量RJ45接口，所述开关量RJ45接口连接所述RJ45连接器，所述开关量常规接口通过控制开关接地。
在一个可选的实施例中，音频信号与低速开关量同传装置还包括：传输接口；
所述传输接口连接在所述电流/电压转换器的前端。
在一个可选的实施例中，音频信号与低速开关量同传装置还包括：音频降噪模块以及音频隔离输出模块；
所述音频降噪模块的输入端连接所述电流/电压转换器的输出端，输出端连接所述音频隔离输出模块的输入端，所述音频隔离输出模块的输出端连接外设。
其中，音频降噪模块进一步包括放大器和音频处理单元(在某些实施例中可以采用高通滤波器实现)，放大器将转换后的电压信号放大，音频处理单元将放大后的电压信号中的噪声滤除，采用高通滤波器实施时，可以滤除电压信号中的低频噪声。
在一个可选的实施例中，开关量表征连接线断线自动报警、手动报警和/或烟雾报警。
值得说明的是，网络音视频监控系统的音频信号传输过程中，在实际应用场景中，用户除了需要传送音频信号，还有传送一些开关量如手动报警、烟雾报警信号的需求。传送音频信号的电流为IA＝IO+IΔ，其中，IΔ是用于传送音频信号的交变电流，IO包含有供电和保证信号传输的偏置电流，IO可以稳定不变或缓慢变化，通过申请人大量的研究和试验后认为，规划、控制和检测IO，音频信号的传输利用交流成分，开关量的传输利用直流成分，便可实现传输线断线报警、手动报警、烟雾报警等其它低速开关量信号的传送，而且不会对音频造成人耳可感知的损伤。举例来说，IO规划表可以如表1所示：
表1
Figure BDA0002983975670000061
开关量/电压转换器用于控制开关量到Io的缓变，对应不同的开关量状态，当开关量状态发生变化时，Io变化为相应的电流值。这种电流变化应当是缓慢的，在一个时间T内完成，以避免造成声音信号的明显变化为人耳所感知。
在一个可选的实施例中，该开关量/电压转换器包括：多选一逻辑；多选一逻辑的输入引脚用于接收开关量，多个控制引脚通过不同阻值的电阻接地，输出引脚通过上拉电阻连接电源，并通过电容接地，并连接到所述开关量/电压转换器的输入端。
举例来说，参见图2，多选一逻辑为4选1芯片，具有两个输入端，用于接收两路开关量，其中一个开关量K1通过传送音频信号的RJ45水晶头的2个触点如45接入，另一个开关量K2通过拾音器电路板上的按键开关或连接器接入。开关量K1、K2通过一个4选1电路芯片，将R2-R5中的一个与电阻R1连接形成一个分压电路，R2-R5选用不用的电阻值。与R1形成4个不同的电压，接到电压电流转换电路，形成不同的Io，对应K1和K2的不同状态组合。电容C1的作用是在R2-R5电阻发生切换时，电压变化是缓慢变化的，使Io的变化也是缓慢的，传送的音频信号不会产生人耳能够感知的噪声。
在一个可选的实施例中，4选1芯片可采用74LS153芯片或LA7954芯片。
值得说明的是，开关量的接入可以是常规的接口，也可以和音频信号共用一条网线，这样产品在外观和原产品间无需做任何改动，且拾音器通常放置在桌面等较明显位置，开关量与音频信号共用一条网线接入，使产品外观更美观。
另外，接收端在完成电流到电压变换后，通过硬件检测与电流相应的电压信号，生成相应开关量或报警输出。
在一个可选的实施例中，开关量解码延时输出模块包括：电压转开关量逻辑电路以及持续时间计时器；
所述电压转开关量逻辑电路的第一输入端连接所述电流/电压转换器，用于接收所述电压信号，第二输入端接收基准电压，输出端连接所述持续时间计时器，所述持续时间计时器用于输出所述开关量。
其中，当传递的开关量只有1个时，可以直接用1个电压转开关量逻辑电路形成对应的开关量输出，参见图3。或者再增加一个电压转开关量逻辑电路，检出Io＝0的状态，这种状态表明连接拾音器发送端和接收端的2芯线断线，可以作为断线报警开关量输出，参见图4。
值得说明的是，电压转开关量逻辑电路可以是比较器。
当传送开关量只有2个时，则要用到4个电压转开关量逻辑电路形成4个电压输出信号，利用门电路或可编程逻辑电路最后得到和K1和K2对应的2个开关量输出，参见图5。在生成这些开关量的同时，还可以检出电流为0的状态。或者再增加一个电压转开关量逻辑电路，检出Io＝0的状态，这种状态表明连接拾音器发送端和接收端的2芯线断线。可以做为断线报警开关量输出，参见图6。
在一个可选的实施例中，开关量解码延时输出模块包括：ADC以及单片机。
所述ADC的输入端连接所述电流/电压转换器，用于接收所述电压信号，并对所述电压信号进行采样输出至单片机，由单片机完成开关量状态解码及持续时间计时器功能，并输出相应开关量。
在另外一个可选的实施例中，开关量解码延时输出模块包括：ADC以及持续时间计时器；ADC的输入端连接所述电流/电压转换器，用于接收所述电压信号，并对所述电压信号进行采样，输出端连接所述持续时间计时器，所述持续时间计时器用于输出所述开关量。
具体地，当传送开关量为2个或更多时，可以采用处理器，通过ADC采样检测对应的开关量状态并输出，参见图7。当检出Io＝0的状态，这种状态表明连接拾音器发送端和接收端的2芯线断线。可以作为断线报警开关量输出。
上述几种开关量检出方式，开关量或报警输出都应包含一个≥2T延时输出，只有当一种新的开关量输出持续2T以上时间时，新的开关量才会被输出，避免开关量状态输出错误，因此，通过在比较器或单片机的输出端设置持续时间计时器，实现延迟输出。
在一个可选的实施例中，该同传装置还可以包括：电源，用于为各个模块供电。
值得说明的是，只有一个开关量时，可以用比较器直接输出。多个开关量时，要将多个比较器输出到一个逻辑电路才能解码出开关量状态。4个比较器经解码逻辑输出的开关量是2个。
本发明实施例还提供了一种网络音视频监控系统，包括：用于采集图像的监控摄像机、用于拾取音频信号的拾音器以及如上述的音频信号与低速开关量同传装置。
其中，拾音器可以是麦克风。
通过采用上述系统，实现开关量和音频信号的同传，节约了布线成本。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (12)

1.一种音频信号与低速开关量同传装置，其特征在于，包括：
开关量/电压转换器，设置在发送端，接收开关量并根据所述开关量产生对应等级的开关量偏置电压信号；
电压/电流转换器，设置在所述发送端，与所述开关量/电压转换器以及拾音器连接，用于接收所述开关量偏置电压信号以及AGC放大器输出的音频信号，并将所述开关量偏置电压信号以及所述音频信号叠加后转换为一电流信号；
电流/电压转换器，设置在接收端，与所述电压/电流转换器连接，用于接收所述电流信号并将所述电流信号转换为一电压信号；
开关量解码延时输出模块，设置在接收端，与所述电流/电压转换器连接，根据所述电压信号解析所述开关量偏置电压信号对应的开关量；
其中，当所述开关量状态发生变化时，所述开关量偏置电压信号缓变至对应等级。
2.根据权利要求1所述的音频信号与低速开关量同传装置，其特征在于，所述开关量/电压转换器包括：多选一逻辑；
所述多选一逻辑的输入引脚用于接收所述开关量，多个控制引脚通过不同阻值的电阻接地，输出引脚通过上拉电阻连接电源，并通过电容接地，并连接到所述开关量/电压转换器的输入端。
3.根据权利要求2所述的音频信号与低速开关量同传装置，其特征在于，所述多选一逻辑为2N选1逻辑电路，(N是输入开关量的个数)。
4.根据权利要求1所述的音频信号与低速开关量同传装置，其特征在于，所述开关量解码延时输出模块包括：电压转开关量逻辑电路以及持续时间计时器；
所述电压转开关量逻辑电路的第一输入端连接所述电流/电压转换器，用于接收所述电压信号，第二输入端接收基准电压，输出端连接所述持续时间计时器，所述持续时间计时器用于输出所述开关量。
5.根据权利要求1所述的音频信号与低速开关量同传装置，其特征在于，所述开关量解码延时输出模块包括：ADC以及单片机；
所述ADC的输入端连接所述电流/电压转换器，用于接收所述电压信号，并对所述电压信号进行采样输出至单片机，由单片机完成开关量状态解码及持续时间计时器功能，并输出相应开关量。
6.根据权利要求1所述的音频信号与低速开关量同传装置，其特征在于，还包括：AGC放大器；
所述AGC放大器连接在所述拾音器与所述电压/电流转换器之间。
7.根据权利要求1所述的音频信号与低速开关量同传装置，其特征在于，还包括：输出接口；
所述输出接口包括：二极管桥以及RJ45连接器；
所述二极管桥一端连接所述电压/电流转换器，另一端连接所述RJ45连接器，所述RJ45连接器通过网线连接到所述电流/电压转换器。
8.根据权利要求7所述的音频信号与低速开关量同传装置，其特征在于，还包括：开关量输入接口；
所述开关量输入接口包括：开关量常规接口以及开关量RJ45接口，所述开关量RJ45接口连接所述RJ45连接器，所述开关量常规接口通过控制开关接地。
9.根据权利要求7所述的音频信号与低速开关量同传装置，其特征在于，还包括：传输接口；
所述传输接口连接在所述电流/电压转换器的前端。
10.根据权利要求1所述的音频信号与低速开关量同传装置，其特征在于，还包括：音频降噪模块以及音频隔离输出模块；
所述音频降噪模块的输入端连接所述电流/电压转换器的输出端，输出端连接所述音频隔离输出模块的输入端，所述音频隔离输出模块的输出端连接外设。
11.根据权利要求1至10任一项所述的音频信号与低速开关量同传装置，其特征在于，所述开关量表征连接线断线自动报警、手动报警和/或烟雾报警。
12.一种网络音视频监控系统，其特征在于，包括：用于采集图像的监控摄像机、用于拾取音频信号的拾音器以及如权利要求1至11任一项所述的音频信号与低速开关量同传装置。
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