CN201260214Y - 用于机车标准化作业监控监测的音视频记录装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种音视频记录装置，旨在提供一种用于机车标准化作业监控监测的音视频记录装置。该装置包括若干组监控端点，每组监控端点由一个摄像头和一个拾音器组成，该装置还包括：视频切换板、带按键的显示设备、解码板、网络交换板、存储板、TAX数据接收板、以及与监控端点数量相对应的若干音视频压缩板。该装置提供了一种适用于大规模网络视频监控的系统，采用简单可行的设计方法可以同时连接几十路、甚至上百路视频；其次通过视频切换矩阵，能为机车司机提供各种监控组合画面，便捷地在各个监控点之间切换。最后，本实用新型在监控的过程中，并不是只记录视频画面，还同时记录了机车的运行数据，方便分析及问题处理。

Description

用于机车标准化作业监控监测的音视频记录装置

技术领域

本实用新型涉及一种音视频记录装置。更具体地说，本实用新型涉及一种用于机车标准化作业监控监测的音视频记录装置。

背景技术

目前已有的铁路监控设备，主要通过两种方案来实现。第一种为PC机上插音视频压缩卡的方式。音视频压缩卡插在PC机的PCI插槽上，压缩好的数据通过PCI接口传给PC主机，然后由PC主机把数据写入硬盘。早期的音视频记录装置都通过这种方式来保存音视频数据。这种方式的缺点是体积庞大，成本昂贵，抗干扰能力弱。机车上空间一般比较狭小，有些地方很难容的下一台PC机，其上运行的电子设备都希望能小型化。由于采用标准PC机的主板，我们无法对整个设备的体积作调整，更无法对主板的线路做改进，以增加某些部件的抗干扰能力。同时，采用标准主板，增加了很多不必要的元器件，主板的CPU使用了价格比较高的通用CPU，增加了设备成本。

第二种方案为采用现有DVR(硬盘录像机)的主板，并附加一些外部电源优化的设备。这种方案是由一块嵌入式CPU与一块或几块的音视频压缩芯片组成。音视频压缩芯片一般为AISC芯片或DSP。CPU通过PCI或HPI等系统总线与这些音视频压缩芯片相连接，集成在一块主板上。采用该方案的设备，体积可以做的比较小，成本也可以大幅降低。在需要连接的音视频压缩芯片数量比较少时，该方案具有教高的性价比。但是，由于嵌入式CPU的资源有限，当需要连接十几、几十块的音视频压缩芯片时，就会遇到资源瓶颈，硬件设计的复杂度也会大大提高。

这两种方案的共同特点是系统的扩展性比较差，当系统的规模达到一定程度后，就很难进行扩展。

另外，目前公知的铁路机车监控设备在对机车运行情况和列车乘务员作业情况进行监控时，职能得到监控录像，无法掌握当时机车的运行情况和列车所在的位置。在录像回放时，无法完整的再现整个机车运行时各个设备的状况，更不能根据要求，同步进行有效的数据检索和分析，不利于后期问题的发现和处理。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于机车标准化作业监控监测的音视频记录装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提供的用于机车标准化作业监控监测的音视频记录装置，包括若干组监控端点，每组监控端点由一个摄像头和一个拾音器组成，该装置还包括：视频切换板、带按键的显示设备、解码板、网络交换板、存储板、TAX数据接收板、以及与监控端点数量相对应的若干音视频压缩板；所述监控端点、带按键的显示设备、解码板均与视频切换板连接，视频切换板还连接至各音视频压缩板，各音视频压缩板、存储板、解码板与网络交换板相连，TAX数据接收板均与存储板相连。

作为一种改进，所述视频切换板包括矩阵开关A、矩阵开关B、视频分割器和单片机；每一组监控端点均通过矩阵开关A与其对应的音视频压缩板相连，矩阵开关A还与视频分割器和单片机相连；矩阵开关B分别与解码板、带按键的显示设备、视频分割器和单片机相连；单片机还与视频分割器和带按键的显示设备中的按键接口连接。

作为一种改进，所述带按键的显示设备包括扬声器、LCD显示器和按键。

作为一种改进，所述解码板包括解码芯片、网络接口和模拟视频输出口；网络接口与网络交换板相连，模拟视频输出口与视频切换板上的矩阵开关B相连。我们是根据音视频压缩芯片所产生的码流来选择解码芯片的，解码芯片只要能对音视频压缩芯片产生的码流进行高效的解码，都可以被选用。现阶段，我们采用的解码芯片是sigma 8511芯片，但不局限于该解码芯片。

作为一种改进，所述网络交换板包括至少一个交换芯片，每块芯片配备2个网络变压器，每个网络变压器连接4个网口。

作为一种改进，所述存储板包括一个嵌入式CPU芯片，通过自带的硬盘接口连接至硬盘。存储板的CPU芯片可以选择那些专门为网络存储而设计芯片，这类芯片，较老的型号会带有百兆的网口，自带IDE接口等，较新的型号一般带有1到2个千兆以太网口，数个SATA硬盘控制器等。这类芯片的特性是具有高效数据传输能力。现阶段我们采用的MPC-5200芯片，但不局限于该芯片。

作为一种改进，所述TAX数据接收板包括光耦隔离模块和两块MAX485芯片，两块MAX485芯片均与光耦隔离模块相连；其中一块与存储板的串口连接，另一块与机车上的串口连接。

作为一种改进，所述音视频压缩板包括一个ARM7 CPU和一个音视频压缩芯片。音视频压缩芯可以选择那些能对音视频进行有效压缩的芯片，比如能输出MPEG4码流或H.264的码流的音视频压缩芯片。现阶段，我们使用的是WISG07007芯片，但不局限于该款芯片。如果音视频压缩芯片集成了ARM等CPU，音视频压缩板上单独的ARM7 CPU可以省略。

作为一种改进，所述监控端点还包括一个与视频切换板连接的烟雾探测器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

首先，提供了一种适用于大规模网络视频监控的系统，采用了简单、可行的设计方法。只要中心存储模块的CPU具有足够的I/O(输入输出)吞吐能力，比如采用具有千兆以太网口，SATA硬盘接口的CPU，可以同时连接几十路、甚至上百路视频。

其次，提供了一种在机车上方便的查看各个监控点视频流的方法。通过视频切换矩阵，能为机车司机提供各种监控组合画面，便捷地在各个监控点之间切换。

最后，本实用新型在监控的过程中，并不是只记录视频画面，还同时记录了机车的运行数据。地面分析软件通过这些数据，提供了按时间、机车编号等条件进行检索的方法，并在录像回放的过程中，同步显示机车运行曲线、站标、公里标等机车运行数据，方便分析及问题处理。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为视频切换板的结构示意图。

具体实施方式

参考附图，下面将对本实用新型进行详细描述。

近几年来，随着ARM CPU技术和芯片SoC(System on a Chip)技术的发展，大多数音视频压缩芯片开始把ARM等价格较低的CPU集成到压缩芯片上，使之能独立工作。由于这些芯片普遍带有网络接口，我们可以通过网络接口来互联这些音视频压缩芯片。同时，嵌入式CPU中出现了一些专门为网络存储而设计的CPU，这种CPU具有高速的数据传输能力和优秀的网络传输能力，有些还具有二个以上的千兆以太网口，很适合作为一个小局域网的存储中心。在这种技术背景下，通过网络口来互联这些音视频压缩芯片和存储中心是一种可行的方案。通过网络接口来互联音视频压缩芯片和存储芯片，采用TCP/IP协议作为控制协议，我们可以很方便的对系统进行扩展或收缩。

本实用新型要解决的技术问题有三个方面。首先，如何能方便的增加视频监控模块的数量，突破嵌入式CPU的外围资源的限制，同时又使系统设计的复杂度在可控制的范围之内。

其次，由于机车司机需要查看这些监控点的实时视频，有时需要单独放大某一路监控点，如何让机车司机在这些监控的之间方便的进行切换、选择，是本实用新型需要解决的问题。

最后，在录像回放过程中，除了查看机车的录像资料外，如何能按车次、机车号等数据对录像进行检索，并在回放过程中完整的再现整个机车的运行过程，也是本实用新型待解决的问题。

对于第一问题，我们通过组合一块ARM7的CPU和一颗音视频压缩芯片，使之具有类似SoC芯片的功能，把音视频压缩部分设计成能单独运行模块，并采用嵌入式linux操作系统，通过网络接口，把整个系统互联起来。我们把平时采用的音视频采集模块分成两个部分：音视频压缩板8和存储板6。存储板6负责整个系统的数据保存，作为一个小的存储中心，采用嵌入式Linux操作系统并带有网络服务功能。为此，我们选择专门为网络存储而设计的嵌入式CPU作为存储板6的主CPU。这种CPU具有较强的网络传输能力，较多的硬盘接口。音视频压缩板8采用ARM7CPU和一颗音视频压缩芯片，采用嵌入式linux操作系统，可以独立运行，并通过网络接口把压缩好的数据发送给存储板6。存储板6和音视频压缩板8通过网络接口连接在一块网络交换板5上，该网络交换板5相当于一台小型的交换机，把整个系统组成一个小型局域网络，各个模块之间通过TCP/IP协议进行交互。由于音视频压缩板8是通过网络接口接入系统的，这使得模块的增加或者减少变得非常的便捷，不再受到嵌入式CPU的资源限制。在整个系统中，存储板6作为一个主控中心，接收音视频压缩板8的数据流，并监控各个音视频压缩板8是否正常运行，当发现有的音视频压缩板8工作不正常时，就可以通过复位相应的模块来处理问题。此外，为方便机车司机在机车上查看录像，我们增加了一块解码板4，解码板4通过网络接口与存储板6相连，并通过存储板6，查找存储板6上的录像，通过视频解码芯片进行解码回放。

对于第二个问题，通过一块视频切换板2、一台带按键的显示设备3(液晶显示器)来解决。液晶显示器放在机车司机室中，其上的每个按键对应着已经安装的监控端点1(音视频监控点)，司机可以通过对应的按键来选择需要查看那一路监控视频。视频切换板2包括矩阵开关A21、矩阵开关B22、视频分割器23和单片机24。单片机24负责接收按键的输入，负责控制整个视频切换板2的工作。视频分割器23负责视频显示，它向液晶显示器提供单路视频输出或四路视频组合输出。所有的模拟视频输入都连接到矩阵开关A21上，通过矩阵开关A21再输送给各个视频压缩板8。当按下显示器上的按键时，单片机24就会接收到按键输入，并把需要显示的那几路视频输出到视频分割器23。在平时无按键输入时，单片机24把矩阵开关A21上的各个视频流，逐个切换到显示器上，做画面轮巡，便于司机查看车内的情况。通过矩阵开关22切换，我们可以很方便的在各个视频监控点之间作切换。

对于第三个问题，我们在存储视频压缩数据的同时，还通过一块TAX数据接收板7把机车运行时的数据保存下来。存储板6通过串口接收TAX数据接收板7输出的数据，并以天为单位写入硬盘。TAX数据接收板7可以采集到机车在运行过程中的各种数据，如车上各个单元的监测情况、机车号、车次、机车的速度、公里标(机车所处的位置)、机车上的时间等机车的运行数据。在地面软件的分析过程中，我们把监控录像和这些数据相结合，就可以完整的再现机车当时的运行场景。

综上，本实施例中的用于机车标准化作业监控监测的音视频记录装置，包括若干组监控端点1，每组监控端点1有一个摄像头和一个拾音器。该装置还包括：视频切换板2、带按键的显示设备3、解码板4、网络交换板5、存储板6、TAX数据接收板7、以及与监控端点1数量相对应的若干音视频压缩板8；所述监控端点1、带按键的显示设备3、解码板4均与视频切换板2连接，视频切换板2还连接至各音视频压缩板8，各音视频压缩板8、存储板6和解码板4与网络交换板5相连，TAX数据接收板7与存储板6相连。

视频切换板2包括矩阵开关A21、矩阵开关B22、视频分割器23和单片机24；每一组监控端点均通过矩阵开关A21与其对应的音视频压缩板8相连，矩阵开关A21还与视频分割器23和单片机24相连；矩阵开关B22分别与解码板4、带按键的显示设备3、视频分割器23和单片机24相连；单片机24还与视频分割器23和带按键的显示设备3中的按键接口连接。

单片机24是控制中心。它接收按键信号的输入，并通过I2C控制线控制视频分割器23和两个矩阵开关。矩阵开关A21接收外部摄像头和拾音器的音视频信号输入，根据单片机24对它的配置，把需要压缩的音视频信号输送给音视频压缩板8。把需要预览显示的音视频信号发送给视频分割器23。视频分割器23接收到信号后或者把四路视频信号合成一个画面，或者单独放大某一路视频信号，然后输送给矩阵开关B22。矩阵开关B22同时接收解码板4的信号输入和视频分割器23的信号输入，然后根据配置，选择某一路信号给带按键的显示设备3输出。

每一组监控端点还可以包括一个与视频切换板连接的烟雾探测器，当烟雾探测器检测到烟雾向视频切换板的单片机传送报警信号，单片机发出指令，将带按键的显示设备3上原先的轮播状态调整为优先播放状态，便于观察报警点的实施状况。

摄像头、拾音器接收音视频输入，带按键的显示设备3输出实时视频信号。本实施例中带按键的显示设备3包括扬声器、LCD显示器和按键。

解码板4包括解码芯片、网络接口和模拟视频输出口；解码芯片通过网络接口，利用存储板的samba服务获取录像数据，内部解码后，通过模拟视频输出口，输送给矩阵开关B22。

本实施例中网络交换板5由两块交换芯片构成，其中一块为选择焊接。每块芯片配备2个HR604009网络变压器，每个网络变压器可连接4个网口。网络接口与网络交换板相连，模拟视频输出口与视频切换板上的矩阵开关B相连。

存储板6包括一个嵌入式CPU芯片，通过芯片自带的硬盘接口连接至硬盘。嵌入式CPU芯片可以采用为数据存储而设计的CPU，数据传输能力较强。存储板6通过网络，与安装有地面分析软件的电脑相连，地面分析软件根据输入的条件在存储板中查找符合条件的录像和数据，生成机车运行的曲线图，并进行回放。

TAX数据接收板7包括光耦隔离模块和两块MAX485芯片，两块MAX485芯片均与夏普公司的6N136光耦隔离模块相连；其中一块与存储板6的串口连接，另一块与机车上的串口连接。

音视频压缩板8包括一个ARM7 CPU和一个音视频压缩芯片。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1、一种用于机车标准化作业监控监测的音视频记录装置，包括若干组监控端点，每组监控端点由一个摄像头和一个拾音器组成，其特征在于，该装置还包括：视频切换板、带按键的显示设备、解码板、网络交换板、存储板、TAX数据接收板、以及与监控端点数量相对应的若干音视频压缩板；所述监控端点、带按键的显示设备、解码板均与视频切换板连接，视频切换板还连接至各音视频压缩板，各音视频压缩板、存储板、解码板均与网络交换板相连，TAX数据接收板与存储板相连。

2、根据权利要求1所述的音视频记录装置，其特征在于，所述视频切换板包括矩阵开关A、矩阵开关B、视频分割器和单片机；每一组监控端点均通过矩阵开关A与其对应的音视频压缩板相连，矩阵开关A还与视频分割器和单片机相连；矩阵开关B分别与解码板、带按键的显示设备、视频分割器和单片机相连；单片机还与视频分割器和带按键的显示设备中的按键接口连接。

3、根据权利要求1所述的音视频记录装置，其特征在于，所述带按键的显示设备包括扬声器、LCD显示器和按键。

4、根据权利要求1所述的音视频记录装置，其特征在于，所述解码板包括解码芯片、网络接口和模拟视频输出口；网络接口与网络交换板相连，模拟视频输出口与视频切换板上的矩阵开关B相连。

5、根据权利要求1所述的音视频记录装置，其特征在于，所述网络交换板包括至少一个交换芯片，每块芯片配备2个网络变压器，每个网络变压器连接4个网口。

6、根据权利要求1所述的音视频记录装置，其特征在于，所述存储板包括一个嵌入式CPU芯片，嵌入式CPU芯片通过自带的IDE接口连接至硬盘。

7、根据权利要求1所述的音视频记录装置，其特征在于，所述TAX数据接收板包括光藕隔离模块和两块MAX485芯片，两块MAX485芯片均与光耦隔离模块相连；其中一块与存储板的串口连接，另一块与机车上的串口连接。

8、根据权利要求1所述的音视频记录装置，其特征在于，所述音视频压缩板包括一个ARM7 CPU和一个音视频压缩芯片。

9、根据权利要求1所述的音视频记录装置，其特征在于，所述监控端点还包括一个与视频切换板连接的烟雾探测器。

Images