CN201550237U - 基于3g网络的视频无线传输监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于3G网络的视频无线传输监控系统，包括至少一个视频信号采集处理终端、一个3G网络和一个服务器，所述视频信号采集处理终端包括视频信号采集设备，还包括：视频模数转换模块、视频压缩处理模块、3G射频模块和微处理器。本实用新型可以在整个公网范围内建立视频数据传输网络，大大节约传输成本的同时，扩大应用范围，提高无线网络的利用率。

Description

基于3G网络的视频无线传输监控系统

技术领域

本实用新型涉及视频采集传输技术领域，尤其涉及基于3G网络进行视频数据无线传输监控的系统。

背景技术

通常，视频数据大多走有线网络进行传输，有线传输虽然保证了数据传输的速率和可靠性，但是铺设网络的成本很高，耗费人力多，利用率低，可铺设的地域也非常有限，这从客观上大大限制了视频数据网络的应用范围。此外，目前市场上大多数视频监控网络都仅限于局域网，如公司、学校和一些特殊部门等等。这也限制了视频传输网络可应用的市场领域。另外，有的采用GPRS的2.5G无线网络来实现无线传输，但该网络传输带宽有限，无法适应视频流的传输要求。

另一方面，随着3G网络的不断普及，3G网络的应用范围日益扩大，价格日渐低廉，非常适宜作为无线传输的媒介。因此，考虑设计基于3G网络的视频无线传输监控系统来解决现有视频数据传输技术的不足。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于3G网络进行视频数据无线传输监控的系统，利用已有的无线3G网络来传送视频数据，而且可以在整个公网范围内建立视频数据传输网络，大大节约传输成本的同时，扩大应用范围，提高无线网络的利用率。

本实用新型的技术方案是：一种基于3G网络的视频无线传输监控系统，包括至少一个视频信号采集处理终端、一个3G网络和一个服务器，所述视频信号采集处理终端包括视频信号采集设备，还包括：

视频模数转换模块，将视频信号转换成数字信号；

视频压缩处理模块，其输入端连接视频模数转换模块的输出端，对数字信号进行编码压缩；

3G射频模块，其输入端连接视频压缩处理模块的输出端，将编码压缩处理后的数字信号转换成射频信号，并无线发送到3G网络；

微处理器，对视频信号采集设备、视频模数转换模块、视频压缩处理模块和3G射频模块进行控制。

本实用新型的基于3G网络的视频无线传输监控系统的详细技术方案是：所述视频压缩处理模块和微处理器可以为一个模块，采用Z228微处理器芯片实现。

所述3G射频模块包括模块MC8630、芯片ISP1301及其外围电路。

所述视频信号采集设备包括摄像头和云台，摄像头固定在云台上，摄像头的视频信号输出端连接视频模数转换模块的输入端，所述微处理器通过RS485接口和云台进行通信。

本系统还包括RS232串口模块，包括依次相连的RS232接口和电平转换芯片，所述电平转换芯片和微处理器相连。

本系统还包括以太网模块，包括依次相连的RJ45网口、电平转换芯片和网卡芯片，所述网卡芯片的数据线和地址线和微处理器相连。

本实用新型优点是：

1.若干监控终端组成的监控系统可以对分布在不同位置的监控对象进行实时监控，不仅无需铺设网线，还可以降低传输成本，提高传输效率；

2.采用3G无线网络技术组成星型网络，可以无解除地安全传输数据信息，可以动态增减节点；

3.特别是对于环境恶劣的户外场所进行信息采集，可以方便地实时视频监控；

4.每个视频信号采集处理终端将3G射频模块集成到系统中，保证了数据传输带宽，同时也提高了集成度，方便用户安装使用，减小节点的体积；

5.视频信号采集处理终端无需不间断的实时传输，由服务器发送指令控制其传输、不传输或者关闭，做到系统节能，功耗低；

6.无线链路维护机制，自动断线重拨，保证数据传输的可靠性和稳定性；

7.使用自己的协议栈，封包过程全透明，可控性强。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的实施例的系统基本结构示意图；

图2为本实用新型的实施例的系统具体结构示意图；

图3为本实用新型的实施例的视频模数转换模块部分的电路图；

图4为本实用新型的实施例的视频压缩处理模块和微处理器部分的电路图；

图5为本实用新型的实施例的3G射频模块部分的电路图；

图6为本实用新型的实施例的RS485串口与云台连接部分的电路图；

图7为本实用新型的实施例的RS232串口模块部分的电路图；

图8为本实用新型的实施例的电源模块的示意图；

图9为本实用新型的实施例的以太网部分的电路图；

图10为本实用新型的实施例的工作流程图。

其中：1视频信号采集处理终端；10视频信号采集设备；11视频模数转换模块；12视频压缩处理模块；133G射频模块；14摄像头；15云台；16 RS232串口模块；17以太网模块；18微处理器；19存储设备；23G网络；3服务器。

具体实施方式

实施例：如图1所示为本实施例的系统基本结构示意图。基于3G网络的视频无线传输监控系统，包括至少一个视频信号采集处理终端1、一个3G网络2和一个服务器3，视频信号采集处理终端1包括依次相连的视频信号采集设备10、视频模数转换模块11、视频压缩处理模块12和3G射频模块13，还包括控制视频信号采集设备10、视频模数转换模块11、视频压缩处理模块12和3G射频模块13的微处理器18。服务器3与若干视频信号采集终端之间组成星型网络，按照符合3G的标准无线网络协议进行数据传输。

更具体地，如图2所示，视频信号采集设备10包括摄像头14和云台15。云台15和微处理器18通过RS485接口进行通信。视频信号采集处理终端1还包括存储设备19、RS232串口模块16和以太网模块17。

视频模数转换模块11将视频信号转换成数字信号，并传给视频压缩处理模块12，在视频压缩处理模块12对数字信号进行编码压缩，并将编码压缩处理后的数字信号传入3G射频模块13，转换成射频信号，并无线发送到3G网络2，通过3G网络2实现和服务器3之间的通信。存储设备19协助视频压缩处理模块12保存和处理数据信息。在整个过程中微处理器18对各个模块的工作进行控制。

在本实施例中，视频压缩处理模块12和微处理器18选用视频编解码和控制合二为一的芯片来实现，选用上海杰得微电子有限公司设计的Z228微处理器芯片，当然也可以选用其他能实现视频压缩处理模块和控制功能的模块。

如图3所示，视频模数转换模块11的输入端连接视频接口，对从摄像头摄入的模拟视频信号进行模数转换，输出8Bit的数字信号CSI_DATA[7:0]，传输给视频压缩处理模块12，即本实施例中的Z228芯片进行编码压缩。本实施例中采用模数转换芯片TVP5150A-TQFP32输入YUV格式的模拟信号，输出8Bit的数字信号，该芯片外接14.31818MHz的晶振Y3。如图3所示，在模数转换芯片的第一和第二输入脚分别连接视频信号输入接口。由于工业视频信号的标准定义，输入信号电压在3V～4V，而模数转换芯片TVP5150A的输入输出管脚的定义电压约为1.8V。因此，为了保护芯片，模数转换芯片的第一和第二输入脚和视频信号输入接口之间连接有分压电阻，包括分压电阻R48、R49、R50、R51。在信号采集过程中，无法避免直流分量的输入，为了保证采集到的都是有效交流电平信号，利用隔直电容C70和C71对输入的有效电平进行直流过滤，达到最高的采集效率，为后续的编码提供了便捷，同时也减小了功耗。由于视频信号需要严格行列同步输入，因此模数转换芯片需要独立接入约14MHz无源晶振Y3进行工作。

在本实施例中，视频压缩处理模块12和微处理器18为合二为一的Z228微处理器芯片，其数据输入端CSI_DATA[7:0]连接视频模数转换模块11的数据输出端。本实施例中微处理器Z228芯片是一款包括内嵌ARM926EJ核的微控制器和MPG4格式硬件编解码器、面向视频专用传输设备和其他通用嵌入式设备的专用芯片，有效减少了处理器的负担，提高了运行效率。编解码是将原始CIF/VGA格式的原始视频流编解码为MPEG4格式的视频数据流。本实施例的存储设备19，包括Flash闪存和SDRAM存储器(同步动态随机存储器，Synchronous Dynamic Random Access Memory)，Flash和SDRAM存储器通过其数据和控制总线与微处理器Z228连接，本实施例采用的Flash存储器为Flash型号为SPANSION的S29GL064A90TFIR10，SDRAM存储器型号为Micron的MT48LC16M16A2。系统设置从Flash闪存上电启动，代码运行在SDRAM存储器的内存空间。

如图4所示，为微处理器Z228芯片部分的电路图。Z228包括数据总线、地址总线、各个模块之间的控制信号(in/out)、外部各个接口的数据线等，图4只画出了本文中涉及到的关键管脚。微处理器Z228通过IIC总线输出时钟信号Z_SCL、数据信号Z_SDA、采集频率与奇偶锁存控制信号Z_SYNCED和重启信号RSTOUTn给视频模数转换模块11的相应端口。

3G射频模块13是视频信息无线发送的数据通道。如图5所示，本实施例的3G射频模块由MC8630模块和ISP1301芯片及其外围电路组成。MC8630模块是中兴的EVDO 3G无线模块，并利用PHILLIPS公司的ISP1301USB-OTG控制芯片和微处理器Z228相连。MC8630模块包含串口、USB接口和天线等外围电路。ISP1301控制芯片实现对数据收发链路层的控制，芯片ISP1301作为USB设备的OTG(On-the-Go)控制器，可以实现移动电话、视频设备、PDA等产品的直接互连。视频数据流由ISP1301芯片转换成USB串行差分信号然后传送给MC8630模块。芯片ISP1301和微处理器Z228之间的控制信号连接端包括USB_SCL、USB_SDA、USB_INT和USB_TXEN，分别对应ISP1301的时钟信号、数据控制信号和输入、输出中断信号，通过IIC总线连接。为了稳定工作，需要加上上拉电阻R39、R40、R42和R43。芯片ISP1301的第一和第二数据端分别外接分压电阻R44和R43，调节输出差分信号的电压，并分别连接MC8630模块的第一和第二数据端。MC8630模块可兼容SIM(Subscriber Identity Module，客户识别模块)卡和UIM(User Identity Model，用户识别模块)卡，用于流量计费，同时包含射频发射模块，可实现无线数据的收发。

视频信号采集处理终端1的视频信号采集设备10由摄像头14和云台15组成。摄像头14固定在云台15上，云台15控制摄像头的运动。摄像头14的视频信号输出端连接视频模数转换模块11的输入端。本实施例中摄像头14输出的为PAL(Phase Alternating Line，逐行倒相)格式的视频信号。云台通过RS485接口受微处理器18的控制，达到多视角监控的效果。如图6所示，为RS485串口与云台连接部分的电路图。RS485串口芯片U 9通过端口Z_UARTRXD1和Z_UARTTXD1和微处理器交换数据，通过A、B两脚连接云台，微处理器通过端口Z_UARTRXD1和Z_UARTTXD1控制云台的工作，云台也会通过A、B脚反馈其运动的信息。另外，微处理器输出重启信号Z_nUARTRTS1给RS485串口芯片U9，可以控制云台重启。

为了调试的需要，本实施例的视频信号采集处理终端1还包括RS232串口模块16，如图7所示，9针的RS232接口一端和计算机等相连，另一端通过电平转换芯片连接微处理器，本实施例中采用MAX3232芯片作为电平转换芯片，将MAX3232的相关控制端口和微处理器的控制端口相连。本实施例的MAX3232可以同时进行两组控制信号的传输，分别为UARTTXD0/UARTRXD0和UARTTXD2/UARTRXD2，分别和微处理器的Z_UARTTXD0/Z_UARTRXD0和Z_UARTTXD2/Z_UARTRXD2端口相连。

为了对视频数据进行一个备份，或作为3G射频模块13的替代、辅助模块，本实施例还包括一个以太网模块17，可以使视频数据通过以太网模块在以太网上进行有线传输。如图9所示，本实施例包括依次相连的RJ45网口、PE68515L以太网10M/100M电平转换芯片和LAN9115网卡芯片，LAN9115网卡为16bit数据线宽，数据信号为EBI_EXTDATA[15:0]，和微处理器Z228进行数据通信。另有8位地址信息EBI_EXTADDROUT[7:0]和微处理器的相应端口相连。网卡芯片的输入差分信号线需要增加电容C48和C49，用来隔离直流分量，保证输入信号的稳定和管脚的电平安全。由于网卡是高频传输的模块，对于工作频率的要求非常高，因此需要独立接入25M无源晶振Y1，和电阻R20、电容C46、电容C47一起组成晶振电路。

Z228芯片的内部有总线控制器，并具有总线接口，存储器19和总线相连，可以和Z228直接通信。以太网模块17的数据总线、地址总线也和总线接口相连，因此，若有大量的数据从以太网模块17输入系统，可以直接通过总线输入到存储器19，而不经过Z228芯片，但总线的工作是在Z228芯片的控制之下进行的。

本实用新型的系统中视频信号采集处理终端1的电源模块如图8所示，从外部输入9V～12V直流电，经过LM2679S-5芯片降到5V，再由TPS65021电源管理芯片，可同时转换出3.3V和1.8V和1.2V的低电平直流电。MIC29300-3.3电压转换芯片给3G射频模块提供3.3V电压，确保数据收发的稳定。

本实施例的基于3G网络的视频无线传输监控系统工作时，如图10所示，包括如下步骤：

步骤1：视频信号采集处理终端1上电启动，进Linux操作系统，开始运行程序，并初始化配置。

步骤2：视频信号采集处理终端1通过其内部的3G射频模块13在3G网络2上注册并连接3G网络，如中国电信的CDMA2000网络。视频信号采集处理终端1开始PPP拨号，并进行多次拨号尝试，直到成功连接网络。成功接入3G网络后，视频信号采集处理终端1将获得3G网络提供的唯一的IP地址，从而可以区分不同的视频信号采集处理终端。在和3G网络连接成功之后，视频信号采集处理终端1处的应用程序检查并读取本地配置文件，从中获得该终端的默认的视频流格式、厂商标识、序列号和服务器的IP地址等信息。若发现本地配置文件不全，则进行人工的配置信息，并重新回到步骤1。

步骤3：在配置文件成功读取后，应用程序启动视频服务线程，该线程从视频信号采集处理终端1获得数字视频信号，按照默认的视频流格式初始化视频流，包括初始化视频帧率，像素，码流等，并将视频流暂存于内存的缓冲区，阻塞该线程，等待服务器的命令。

步骤4：视频信号采集处理终端1通过3G网络2主动搜索找到服务器，并向服务器的通信端口，如7100端口发送请求，视频信号采集处理终端1向服务器的指定端口发出数据包，内封装有视频信号采集处理终端1产品序列号和侦听命令的端口号。当服务器确认该终端的厂商标识和序列号后，回复请求，并在服务器本地更新终端节点列表。至此，终端与服务的命令通道建立成功，该视频信号采集处理终端1和服务器3建立连接。视频信号采集处理终端1在处理数据包时，首先将视频数据进行封包，并将封好的RCP和RTP包扔给协议栈进行UDP封包，然后再封成IP包，最后经过3G模块在PPP((Point-to-Point Protocol，点对点协议)链路上发送出去，此为现有技术。当通信链路正常连接时，视频信号采集处理终端1通过不间断地发Ping(Packet Internet Grope，因特网包探索器)命令给服务器公网IP地址来判断链路连接状态。若多次返回失败信息，则说明断线了，将重新回到步骤2进行PPP拨号连接3G网络。本实施例在使用3G模块的公共拨号资源的基础上，增加了自己的链路维护机制，方便本系统进行透明控制。

步骤5：视频信号采集处理终端1侦听其对应的通信端口，如7000端口，侦听服务器3发出的命令，等待服务器的命令包。

步骤6：当视频信号采集处理终端1在收到服务器发来的命令后，做出和命令相应的处理。

若服务器发出“传输”命令，则视频信号采集处理终端1通过3G网络2向服务器3发送采集到的实时视频数据流；

若服务器发出“关闭媒体”命令，则视频信号采集处理终端1停止发送视频数据流；

若服务器发出“关闭设备”命令，则视频信号采集处理终端1断电关闭。

若服务器发出“休眠设备”命令，则视频信号采集处理终端1停止发送视频数据流并休眠。

当正常工作模式下，若服务器端需要暂时停止工作，则会发出“休眠设备”指令，使视频信号采集处理终端1停止发送视频数据流并休眠，链路断开。当服务器端需要重新启动服务，则可以通过发送短信来唤醒视频信号采集处理终端1，重新进入工作模式，视频信号采集处理终端1重新从步骤1开始工作。

以上所述，仅为本实用新型的优选实施例，并不能以此限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型权利要求及说明书内容所作的简单的变换，皆应仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于3G网络的视频无线传输监控系统，其特征在于：包括至少一个视频信号采集处理终端(1)、一个3G网络(2)和一个服务器(3)，所述视频信号采集处理终端(1)包括视频信号采集设备(10)，还包括：

视频模数转换模块(11)，将视频信号转换成数字信号；

视频压缩处理模块(12)，其输入端连接视频模数转换模块(11)的输出端，对数字信号进行编码压缩；

3G射频模块(13)，其输入端连接视频压缩处理模块(12)的输出端，将编码压缩处理后的数字信号转换成射频信号，并无线发送到3G网络(2)；

微处理器(18)，对视频信号采集设备(10)、视频模数转换模块(11)、视频压缩处理模块(12)和3G射频模块(13)进行控制。

2.根据权利要求1中所述的基于3G网络的视频无线传输监控系统，其特征在于：所述视频压缩处理模块(12)和微处理器(18)可以为一个合成模块，采用Z228微处理器芯片实现。

3.根据权利要求1中所述的基于3G网络的视频无线传输监控系统，其特征在于：所述3G射频模块(13)包括模块MC8630、芯片ISP1301及其外围电路。

4.根据权利要求1中所述的基于3G网络的视频无线传输监控系统，其特征在于：所述视频信号采集设备(10)包括摄像头(14)和云台(15)，摄像头(14)固定在云台(15)上，摄像头(14)的视频信号输出端连接视频模数转换模块(11)的输入端，所述微处理器(18)通过RS485接口和云台(15)进行通信。

5.根据权利要求1中所述的基于3G网络的视频无线传输监控系统，其特征在于：还包括RS232串口模块(16)，包括依次相连的RS232接口和电平转换芯片，所述电平转换芯片和微处理器(18)相连。

6.根据权利要求1中所述的基于3G网络的视频无线传输监控系统，其特征在于：还包括以太网模块(17)，包括依次相连的RJ45网口、电平转换芯片和网卡芯片，所述网卡芯片的数据线和地址线和微处理器(18)相连。

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