CN201369790Y - 一种监控系统中多种信号的交换系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种监控系统中多种信号的交换系统，该系统包括CPU系统单元、信号收发单元和时空时交换单元，其中信号收发单元用于接收采集到的多种信号，并对多种信号进行打包发送到时空时交换单元；时空时交换单元对来自信号收发单元的多种信号进行分离，并对分离后的信号进行时空时交换。本实用新型实现了不同信号收发单元多种信号的交换，极大地提高系统的集成度，减少系统中设备的数量，减少系统中各设备间的接口，提高系统可靠性和可扩容性。

Description

一种监控系统中多种信号的交换系统

技术领域：

本实用新型属于安防监控领域，具体是一种监控系统中多种信号的交换系统。

背景技术：

安防监控系统是应用光纤、同轴电缆或微波在其闭合的环路内传输音视频信号，并从摄像到图像显示和记录构成独立完整的系统。现有的安防监控系统主要包括前端部分、传输部分、控制部分和终端部分。其中前端部分为信号采集端，如摄像机、音频采集设备等，主要用于采集信号；终端部分为信号接收端，如显示屏、电视墙等，以接收和显示前端采集的音视频信号。

目前安防监控系统中，前端设备种类繁多，而且分布不均匀，对应的前端设备在工作时采集的信号也相应较多，主要包含视频、音频、数据以及报警等信号；这些信号通过传输设备达到终端显示设备，而相应的终端部分则需要接收这些信号，一般情况下，终端设备的数量远小于前端设备，因此一个终端设备需要对应多个前端设备，这样就需要接入设备组成接入层，以接收前端设备信号，通过交换使终端设备可以分时接收多个前端设备的信号或使控制设备可以分时控制多个前端设备。

现在分时接收多个前端设备的信号或分时控制多个前端设备主要是根据不同的业务种类提供叠加接入而实现的，如音频矩阵切换系统、视频矩阵切换系统和报警装置等，但是一种接入设备只能接收和交换一种业务，如音频矩阵切换系统只能用于接收和交换音频信号，视频矩阵切换系统只能用于接收和交换视频信号，而随着接入层为满足多种业务而需要越来越多的接入设备时，这种方式就呈现出很多缺点，如不能灵活地满足用户的需求，无法优化带宽的使用，需要更多维护人员，网络复杂，并且需要使用专用的管理平台，增加了营运的开销，整体成本较高等。

实用新型内容：

为解决现有安防监控系统中多种信号无法实现一体化交换的问题，本实用新型的目的在于提供一种监控系统中多种信号的交换系统，通过按需配置信号收发装置，采用时空时交换原理，使安防监控系统中音频、视频、电、光、网络、无线以及卫星等信号实现一体化交换。

为实现上述目的，本实用新型主要采用以下技术方案：

一种监控系统中多种信号的交换系统，包括CPU系统单元，其中还包括：

信号收发单元，用于接收采集到的多种信号，并对多种信号进行打包发送到时空时交换单元；

时空时交换单元，通过CPU系统单元控制，用于对来自信号收发单元的多种信号进行分离，并对分离后的信号进行时空时交换。

优选地，所述时空时交换单元包括：

一串并转换模块，用于将来自信号收发单元的多种信号分解成并行信号并发送给交换接口模块；

一交换接口模块，用于将上述并行信号分离成多种单一的业务信息和相应的状态信息；

一交换模块，用于接收来自交换接口模块多种单一的业务信息，并对该业务信息进行时空时交换；

一控制模块，用于接收CPU系统单元的控制信息，根据该控制信息对交换模块进行时隙配置。

优选地，所述交换接口模块将分离出的状态信息发送给CPU系统单元，CPU系统单元根据该状态信息输出控制信号到控制模块。

优选地，所述交换模块包括输入级交换模块、中间级交换模块和输出级交换模块，所述输入级交换模块、中间级交换模块和输出级交换模块分别根据控制模块的时隙配置信息进行业务交换。

优选地，所述信号收发单元包括信号收发模块和信号处理模块，所述信号处理单元还用于接收经过时空时交换后的信息，并解包后通过信号收发模块输出。

与现有技术相比，本实用新型整个工作过程通过时空时交换单元完成，系统容量大，交换延时低，实现了不同信号收发单元多种信号的交换，极大地提高系统的集成度，减少系统中设备的数量，减少系统中各设备间的接口，提高系统可靠性和可扩容性。

附图说明：

图1为本实用新型系统原理框图。

图2为本实用新型工作原理流程图。

图3为本实用新型时隙配置流程图。

图中标识说明：信号收发模块101、信号处理模块102、CPU系统单元103、串并转换模块104、交换接口模块105、输入级交换模块106、中间级交换模块107、输出级交换模块108、控制模块109。

具体实施方式：

为阐述本实用新型的思想及目的，下面将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。

请参见图1所示，本实用新型提供一种监控系统中多种信号的交换系统，主要包括有CPU系统单元103、信号收发单元和时空时交换单元，其中信号收发单元主要包括信号收发模块101和信号处理模块102，所述信号收发模块101用于接收采集到的多种信号以及发送经过时空时交换后的信号，而信号处理模块102则用于对多种信号进行打包发送以及进行对时空时交换后的信号进行解包处理；这里的信号收发模块101既有信号接收的功能又具有信号输出的功能，它所接收的外部多种混合信号主要包括前端设备如摄像机所采集的视频信号、麦克风采集到的音频信号以及其他的数据信号、电信号、光信号和报警信号等等，这些信号通过前端设备采集后全部发送到信号收发单元的信号收发模块101，然后由该信号收发单元将这些信号通过信号处理模块102进行打包发送。

时空时交换单元主要包括串并转换模块104、交换接口模块105、交换模块和控制模块109，所述串并转换模块104用于将来自信号收发单元中经过信号处理模块102处理的多种信号进行分解，得到并行信号并发送给交换接口模块105；而交换接口模块105则用于将上述并行信号分离成多种单一的业务信息和相应的状态信息，这里交换接口模块105主要是将并行信号按照视频、音频、报警以及其他业务进行分离，同时分离出状态信息，这里的状态信息是指对应视频、音频信息中的一些前端设备信息，如该前端设备的工作状态、故障信息以及位置信息等等。

经过交换接口模块105输出的多种单一业务信息直接输入到输入级交换模块106、中间级交换模块107和输出级交换模块108，首先通过输入级交换模块106进行时分交换，此时输入级交换模块工作在时钟clk1下，经过时分交换后输入到中间级交换模块107进行空分交换，此时中间级交换模块107工作在时钟clk2下，这里clk2的频率是clk1的两倍，经过空分交换后信号输入到输出级交换模块108，通过输出级交换模块108的处理后则输出到交换接口模块105。

其中交换接口模块105中提取的状态信息直接发送到CPU系统单元103，由CPU系统单元103对该状态信息进行分析，以发出相应的控制信号到控制模块109，通过控制模块109对交换模块进行时隙配置，由交换模块对输入的信号进行时空时交换，并输出多种单一业务信号；同时CPU系统单元103输出控制信息到交换接口模块105，与上述多种单一业务信号进行复合，然后由信号收发单元进行解包处理后输出。

以上是对本实用新型系统进行了说明，下面将结合图2对本实用新型的工作原理做进一步的描述。

首先信号收发单元将采集到的多种信号打包后发送到时空时交换单元；

这里的信号收发单元由信号收发模块101和信号处理模块102构成，其中监控系统中的前端设备将所有采集到的音频、视频、报警、光电、数据等信号发送给信号收发模块101，信号收发模块101再通过信号处理模块102将这些信号进行打包发送到时空时交换单元。

然后时空时交换单元对接收到的多种信号进行业务分离，并对分离后的信息进行时空时交换。

其中时空时交换单元主要由串并转换模块104、交换接口模块105、交换模块和控制模块109组成，而打包发送的信号首先经过串并转换模块104进行分解，得到并行信号，并将这些并行信号发送给交换接口模块105；交换接口模块105再将接收到的并行信号进行分离，产生多种单一的业务信息和相应的状态信息；这里多种单一的业务信息继续下发到输入级交换模106块进行时分交换，而相应的状态信息则发送到CPU系统单元103，由CPU系统单元103进行分析处理，产生控制信号，由控制模块109配置时隙。

控制模块109分别对输入级交换模块106、中间级交换模块107和输出级交换模块108进行时隙配置，而与此同时，输入级交换模块106、中间级交换模块107和输出级交换模块108根据配置信息对单一的业务信息进行时空时交换，这里的时隙配置过程与交换过程是互相独立的。

最后，将经过时空时交换后的单一业务信息与CPU系统单元103发出的控制信号进行复合，产生并行复合信号；然后将并行复合信号通过串并转换模块104转换成串行信号，传送到信号收发单元中的信号处理模块102，然后发送给信号收发单元，由信号收发单元中的信号处理模块102进行解包处理，并通过信号收发模块101完成信号的输出。

另外，本发明中时隙配置过程和交换过程各自相对独立的。首先控制模块完成对输入级交换模块、中间级交换模块和输出级交换模块配置后，三级交换模块即可根据配置内容独立的运行，数据即可实现1280x1280业务的全交叉。每个输入/输出通道对应一个信号收发单元，对应于1G有效数据量，16个信号收发单元，也就是16G数据，即整个交换模块在一个FPGA内完成16Gx16G业务量的交换，系统容量大。数据从交换模块输入到完成交换输出，只需要十余个时钟周期，数据延迟大约在数十纳秒之内。

如图3所示，本实用新型具体时隙配置过程如下：首先判断是否有CPU的交换指令输入，无则返回，有则解析指令并记录解析后的指令字，同时读取配置存档RAM_CA，据此释放时隙资源，然后读取输入输出交换模块的状态信息，判断是否有空闲时隙资源，没有则判断是否超时，超时则返回开始的状态，若未超时则再次返回读取输入输出级的状态信息，直到有空闲时隙时记录下来，和指令字共同生成配置信息，之后同时对输入级、中间级、输出级交换模块的配置RAM_CI、RAM_CM、RAM_CO进行配置并将配置写入配置存档RAM_CA，等配置写入完成后结束返回开始等待指令状态。

交换后的业务输出到交换接口模块，将一些控制信息或其他业务复合到空闲时隙上，然后经过串并转换模块的Serdes(并串行与串并行转换器)转化为串行信号，输出到信号收发单元，信号收发单元上的Serdes将串行信号解成并行信号，信号收发单元上的FPGA按照协议并通过信号收发模块输出。

从以上描述可以看出，本实用新型通过设计一套简单有效的系统，以解决现有技术中接入设备多、网络复杂、带宽利用率低以及营运成本高的问题。本实用新型利用时空时交换单元代替了原有的音频矩阵切换系统、视频矩阵切换系统和报警装置等设备，减少了系统设备的接入数量，优化了网络结构，降低了营运成本。

以上对本实用新型所提供的一种监控系统中多种信号的交换系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型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实用新型及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，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实用新型的限制。

Claims (5)

1、一种监控系统中多种信号的交换系统，包括CPU系统单元，其特征在于还包括：

信号收发单元，用于接收采集到的多种信号，并对多种信号进行打包发送到时空时交换单元；

时空时交换单元，通过CPU系统单元控制，用于对来自信号收发单元的多种信号进行分离，并对分离后的信号进行时空时交换。

2、根据权利要求1所述的交换系统，其特征在于所述时空时交换单元包括：

一串并转换模块，用于将来自信号收发单元的多种信号分解成并行信号并发送给交换接口模块；

一交换接口模块，用于将上述并行信号分离成多种单一的业务信息和相应的状态信息；

一交换模块，用于接收来自交换接口模块多种单一的业务信息，并对该业务信息进行时空时交换；

一控制模块，用于接收CPU系统单元的控制信息，根据该控制信息对交换模块进行时隙配置。

3、根据权利要求1或2所述的交换系统，其特征在于所述交换接口模块将分离出的状态信息发送给CPU系统单元，CPU系统单元根据该状态信息输出控制信号到控制模块。

4、根据权利要求2所述的交换系统，其特征在于所述交换模块包括输入级交换模块、中间级交换模块和输出级交换模块，所述输入级交换模块、中间级交换模块和输出级交换模块分别根据控制模块的时隙配置信息进行业务交换。

5、根据权利要求1所述的交换系统，其特征在于所述信号收发单元包括信号收发模块和信号处理模块，所述信号处理单元还用于接收经过时空时交换后的信息，并解包后通过信号收发模块输出。

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