CN201298877Y - 用于机车标准化作业监控检测的插板式音视频记录装置 - 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检测的插板式音视频记录装置。该记录装置包括机箱，机箱中设置一背板，背板上设置电源模块和若干欧式插座，电源模块和各欧式插座之间相互通过网络总线及电源线连接；垂直于背板设置有数量与欧式插座对应的导轨；若干插板通过导轨插接于欧式插座内，插板分别装载实现音视频记录所用的功能模块。本实用新型的结构简单，一方面可以直接插拔，便于维修、维护，节省时间；另一方面为设备的升级扩展提供方便。

Description

用于机车标准化作业监控检测的插板式音视频记录装置

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检测的插板式音视频记录装置。

背景技术

目前，国内同类铁路监控设备产品一般采用两种方案：一种PC机加音视频压缩卡的方式；另一种采用现有DVR(硬盘录像机)的主板，并附加一些外部电源优化的设备。以上两种方案均存在扩展、检测维修不便等问题缺乏有效整合，当系统的某个模块出现故障时，需要维修检查时操作不便，往往需要对整机拆卸才能检修给日常维护工作带来很大麻烦，尤其是出现紧急问题时耗费时间，影响机车运行造成安全隐患。

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检测的插板式音视频记录装置。

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检测的插板式音视频记录装置，包括机箱，机箱中设置一背板，背板上设置电源模块和若干欧式插座，电源模块和各欧式插座之间相互通过网络总线及电源线连接；垂直于背板设置有数量与欧式插座对应的导轨；若干插板通过导轨插接于欧式插座内，插板分别装载实现音视频记录所用的功能模块。

作为一种改进，所述背板上设置主机对外音视频输入输出接口和控制信号输入输出接口。

作为一种改进，所述背板上设置的电源模块包括用于对外部设备供电的外部电源和对各插板上装载的功能模块供电的内部电源。

作为一种改进，所述装载有功能模块的插板包括：切换板、解码板、交换板、压缩板和存储板。

作为一种改进，所述切换板包括矩阵开关A、矩阵开关B、视频分割器和单片机；外部监控端点均通过矩阵开关A与其对应的压缩板相连，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。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；网络接口与交换板相连，模拟视频输出口与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，嵌入式CPU芯片通过自带的IDE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，所述压缩板包括一个ARM7CPU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。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的结构简单，一方面可以直接插拔，便于维修、维护，节省时间；另一方面为设备的升级扩展提供方便。

附图说明

图1是本实用新型的插板示意图；

图2是本实用新型电源拓扑图；

图3是本实用新型音视频、网络拓扑图。

图4为本实用新型的结构示意图；

图5为视频切换板的结构示意图。

图1中1 挡板、2 面板螺丝、3 模块、4 机箱、5 导轨、6 欧式插座、7 背板；

图2中8外部电源、9内部电源、10其他模块、11主机直流110伏输入、12外部电源直流12伏双路输出、13.部电源直流12伏5伏3.3伏三路输出；

图3中14切换板、15解码板、16交换板、17压缩板、18存储板、19主机对外音视频及控制信号输入输出、20解码板音视频输出、21内部网络总线、22切换板音视频输出；

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。

在图1中模块3通过导轨5插入机箱4，由欧式插座6与背板7相连。模块用面板螺丝2与机箱4固定，正面用挡板1外观上成为一个整体。

在图2中主机输入直流110伏11给外部电源8、内部电源9，外部电源8输出双路直流12伏12，两路输出独立互不干扰。内部电源9输出三路直流电13以总线形式给其他模块10供电。

在图3中切换板14将音视频输入19按预设模式送至压缩板17压缩后通过网络总线21送至存储板18，存储模式可以通过修改切换板软硬件变更。自检回放时解码板15通过网络总线21从存储板18提取录象解码后送至切换板14再输出音视频信号19。交换板16对外提供网络总线21用于对主机升级、维护。切换板内置音视频矩阵由单片机控制将输入的音视频信号19按控制响应输出给外设，实现4路轮巡、单路或4路分割等多种输出模式。

本实施例实现原理如下：

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。

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：压缩板48和存储板46。存储板46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46的主CPU。这种CPU具有较强的网络传输能力，较多的硬盘接口。压缩板48采用ARM7 CPU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46。存储板46和压缩板48通过网络接口连接在一块交换板45上，该交换板45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。由于压缩板48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46作为一个主控中心，接收压缩板48的数据流，并监控各个压缩板48是否正常运行，当发现有的压缩板48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44，解码板44通过网络接口与存储板46相连，并通过存储板46，查找存储板46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，通过一块切换板42、一台带按键的显示设备43(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41(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。切换板42包括矩阵开关A421、矩阵开关B422、视频分割器423和单片机424。单片机424负责接收按键的输入，负责控制整个切换板42的工作。视频分割器423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A421上，通过矩阵开关A421再输送给各个视频压缩板48。当按下显示器上的按键时，单片机424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423。在平时无按键输入时，单片机424把矩阵开关A421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422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，还通过一块接收板47把机车运行时的数据保存下来。存储板46通过串口接收接收板47输出的数据，并以天为单位写入硬盘。接收板47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。

切换板42包括矩阵开关A421、矩阵开关B422、视频分割器423和单片机424；每一组监控端点均通过矩阵开关A421与其对应的压缩板48相连，矩阵开关A421还与视频分割器423和单片机424相连；矩阵开关B422分别与解码板44、带按键的显示设备43、视频分割器423和单片机424相连；单片机424还与视频分割器423和带按键的显示设备43中的按键接口连接。

单片机424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423和两个矩阵开关。矩阵开关A421接收外部摄像头和拾音器的音视频信号输入，根据单片机424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48。把需要预览显示的音视频信号发送给视频分割器423。视频分割器423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B422。矩阵开关B422同时接收解码板44的信号输入和视频分割器423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43输出。

摄像头、拾音器与音视频记录装置相连，接收音视频输入，保存压缩数据；带按键的显示设备43输出实时视频信号。本实施例中带按键的显示设备43包括扬声器、LCD显示器和按键。

解码板44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B422。

本实施例中交换板45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46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46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。

接收板47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46的串口连接，另一块与机车上的串口连接。

压缩板48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 (10)

1、一种用于机车标准化作业监控检测的插板式音视频记录装置，包括机箱，其特征在于，机箱中设置一背板，背板上设置电源模块和若干欧式插座，电源模块和各欧式插座之间相互通过网络总线及电源线连接；垂直于背板设置有数量与欧式插座对应的导轨；若干插板通过导轨插接于欧式插座内，插板分别装载实现音视频记录所用的功能模块。

2、根据权利要求1所述的插板式音视频记录装置，其特征在于，所述背板上设置主机对外音视频输入输出接口和控制信号输入输出接口。

3、根据权利要求1所述的插板式音视频记录装置，其特征在于，所述背板上设置的电源模块包括用于对外部设备供电的外部电源和对各插板上装载的功能模块供电的内部电源。

4、根据权利要求1所述的插板式音视频记录装置，其特征在于，所述装载有功能模块的插板包括：切换板、解码板、交换板、压缩板和存储板。

5、根据权利要求4所述的插板式音视频记录装置，其特征在于，所述切换板包括矩阵开关A、矩阵开关B、视频分割器和单片机；外部监控端点均通过矩阵开关A与其对应的压缩板相连，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。

6、根据权利要求4所述的插板式音视频记录装置，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；网络接口与交换板相连，模拟视频输出口与切换板上的矩阵开关B相连。

7、根据权利要求4所述的插板式音视频记录装置，其特征在于，所述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。

8、根据权利要求4所述的插板式音视频记录装置，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。

9、根据权利要求4所述的插板式音视频记录装置，其特征在于，所述压缩板包括一个ARM7CPU和一个音视频压缩芯片。

10、根据权利要求4所述的插板式音视频记录装置，其特征在于，所述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。

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