CN205389239U - 基于vpx总线和dsp处理器的森林防火系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统，采用VPX总线和DSP处理模块相结合，用于森林防火系统。使得系统具有系统维修、升级方便，数据传输速率高和结构稳固的效果。

Description

基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统

技术领域

本实用新型涉及数字信号处理技术领域，具体的涉及一种基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统。

背景技术

目前，中国森林面积为1.58亿公顷，森林覆盖率已达到16.55％，森林的管理工作量非常大，森林灾害中森林火灾的危害最大，面对生产性火灾，非生产性火灾，故意纵火，自然火灾等各种火情，以往落后的瞭望塔人工巡视很难及时发现险情，而且野外环境恶劣，人工巡视非常困难，将电子监控装置用于森林防护能有效解决这一难题，早在2005年市场上出现了第一代森林视频监控产品，该产品只能将图像数据远程显示，还是需要人工监视，视频中的火情不易查觉，且监控中心视频画面过多，人工监视无法一一监看，产品的险情漏报率很高。现有的第二代智能森林监控系统运用计算机技术，通过远程计算机对图像数据进行智能火情检测，此产品在性能上有了很大的提高，但是在森林火情检测方面该产品运用的RGB图像处理技术对火情的识别率远低于远红外图像处理技术。另外该系统的前端系统只具有图像采集的功能，需要将大量的数据上传给远端计算机进行处理，中间需要进行大量的数据传输，不但增加了线路铺设成本，而且大量的后端数据不利于多站点管理。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统，该实用新型解决了现有技术中森林火情检测装置铺线成本高、后端数据处理量大的技术问题。

本实用新型提供一种基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统，包括：DSP处理模块，用于对所获取的图像进行运算、压缩和下传，并对火情进行检测、三级险情分析和险情定位，与云台控制模块和图像获取模块相连接；云台控制模块，用于网络远程控制云台并获取云台的方位信息传输至DSP处理模块，与DSP处理模块相连接；图像获取模块，用于获取监控区域的图像并传输至DSP处理模块，与DSP处理模块、云台控制模块和网络交换模块相连接；网络交换模块，用于DSP处理模块、云台控制模块和图像获取模块之间的网络数据交互，分别与DSP处理模块、云台控制模块和图像获取模块相连接；VPX总线背板，DSP处理模块、云台控制模块、网络交换模块和图像获取模块均插设于VPX总线背板上。

进一步地，DSP处理模块中设有用于将图像编码为压缩比102:1的H.264图像编码模块。

进一步地，VPX总线背板的插槽长度为85～90mm。

进一步地，还包括用于指示出现故障模块的故障指示模块，插设于VPX总线背板上。

进一步地，图像获取模块包括双色图像采集模块，用于实时采集监控区域的红外100Hz高帧频图像和可见光100Hz高帧频图像，与云台控制模块和网络交换模块相连接。

进一步地，还包括用于向DSP处理模块、图像获取模块和外围设备供电的电源，电源的输入端与外部稳压电源连接，供电端分别与DSP处理模块、图像获取模块和外围设备供电连接。

本实用新型的技术效果：

1、本实用新型提供的基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统具有低功耗、小体积，重量轻，独立处理事务能力强，易于维护和升级等特点，在森林自动防火领域具有良好的应用前景。

2、本实用新型提供的基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统采用VPX架构，总线交互速率高，模块化设计，易于维护和更新。

3、本实用新型提供的基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统采用DSP数字处理模块作为系统的处理核心，运算速度快，站点的独立事物处理能力强，使后端处理简单，对整个防火系统的管理更简单；

4、本实用新型提供的基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统运用远红外图像和可见光图像同时监控，远红外图像观测距离更远，火情监控距离达15公里，并且不受光线强弱影响，远红外图像的灰度图适合于数字运算，使得火情漏报率大大降低；可见光图像视觉效果清晰，适合用于人工查看。

具体请参考根据本实用新型的基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统提出的各种实施例的如下描述，将使得本实用新型的上述和其他方面显而易见。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统连接示意图；

图2是本实用新型优选实施例中除VPX总线背板外其他模块连接示意图。

图例说明：

100、DSP处理模块；200、图像获取模块；300、云台控制模块；400、网络交换模块；500、VPX总线背板。

具体实施方式

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

参见图1～2，本实用新型提供的基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统包括：

DSP处理模块100，用于对所获取的图像进行运算、压缩和下传，并对火情进行检测、三级险情分析和险情定位，与云台控制模块300和图像获取模块200相连接；

云台控制模块300，用于网络远程控制云台并获取云台的方位信息传输至DSP处理模块100，与DSP处理模块100相连接；

图像获取模块200，用于获取监控区域的图像并传输至DSP处理模块100，与DSP处理模块100、云台控制模块300和网络交换模块400相连接；

网络交换模块400，用于DSP处理模块100、云台控制模块300和图像获取模块200之间的网络数据交互，分别与DSP处理模块100、云台控制模块300和图像获取模块200相连接；

VPX总线背板500，DSP处理模块100、云台控制模块300、网络交换模块400和图像获取模块200均插设于VPX总线背板500上。

DSP(DigitalSignalprocessor，数字信号处理器)火情检测模块，选用的DSP处理器为市售TI公司生产的TMS320DM8168，该处理器将ARMCortexA8RISCCPU、TiC674xVLIW浮点DSP内核、高清视频及音频协处理器、3D图形加速引擎以及高度集成的外设集(VideoCapture，DDR2，UART，SPI，MCASP，GMII等)组合起来，此芯片的应用使的电路板的面积和功耗得到大大缩减。所用云台控制模块300能返回的云台所处的方位信息并下传给DSP处理模块100，DSP处理模块100据此信息可以快速定位火情的具体位置。DSP火情检测模块可以通过常用的FPGA逻辑控制器完成。

所用网络交换模块400可通过市售Marvell生产的88e6165,88E6165带有2个GMII口，4个GEPHYs口，三个子模块通过背板分别与交换芯片三个GE口相连，与系统外部连接的以太网口与交换芯片的GEPHY模块相连，通过交换芯片，从而实现任意网络设备之间通讯。该模块的应用使得设备外部接口简单，安装方便。

以VPX(VersatileProtocolSwitch，多协议交换)总线背板作为本系统的安装背板具有以下优点：1)结构稳定，抗振动；2)采用高速连接器，通讯速率高；3)插卡式结构，易于系统维护及升级。所用VPX总线背板500可以为各类市售的VPX背板。

优选的，DSP处理模块100中设有用于将图像编码为压缩比102：1的H.264图像编码模块。该模块能将所获取的图像进行H.264编码，编码后的图像可实现压缩比102：1。编码后使得数据量得到大大缩减。

优选的，VPX总线背板500的插槽长度为85～90mm。能使得产品体积更小，重量更轻。

优选的，还包括用于指示出现故障模块的故障指示模块，插设于VPX总线背板500上。当系统出现故障时，只需要根据指示更换相应模块即可。

优选的，图像获取模块200包括双色图像采集模块，用于实时采集监控区域的红外100Hz高帧频图像和可见光100Hz高帧频图像，与云台控制模块300和网络交换模块400相连接。同时运用远红外和可见光对监控区域进行监控，远红外图像观测距离更远，火情监控距离达15公里，并且不受光线强弱影响，远红外图像的灰度图适合于数字运算，使得火情漏报率大大降低；可见光图像视觉效果清晰，适合用于人工查看。从而减少了漏报的几率，提高本系统的监控准确率。此处的高帧频图像的获取可以参考郭明安、阮林波、李斌康、冯兵和孙凤荣发表于《第二届全国信息获取与处理学术会议论文集》2004年中的《高帧频远程图像采集系统》获得。

优选的，还包括用于向DSP处理模块100、图像获取模块200和外围设备供电的电源，电源的输入端与外部稳压电源连接，供电端分别与DSP处理模块100、图像获取模块200和外围设备供电连接。根据设备板电源需求，对输入端的外部稳压电源进行二次电源转换后，分别向相应模块所处的电路进行供电。

本文中的云台是指，由于运载体本身存在高频震动和低频抖动，为了获取清晰图像，需要配置稳定自平衡云台用来搭载摄像机、照相机等获取图像装置以实现稳定拍摄的装置。

使用时，1)将电源接口与+12V，8A外部稳压电源连接并打开电源；2)将外部网口与远端计算机网线连接；3)通过远端计算机控制图像获取模块200、云台运转模式和故障指示模块开始监控。

本领域技术人员将清楚本实用新型的范围不限制于以上讨论的示例，有可能对其进行若干改变和修改，而不脱离所附权利要求书限定的本实用新型的范围。尽管己经在附图和说明书中详细图示和描述了本实用新型，但这样的说明和描述仅是说明或示意性的，而非限制性的。本实用新型并不限于所公开的实施例。

通过对附图，说明书和权利要求书的研究，在实施本实用新型时本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变形。在权利要求书中，术语“包括”不排除其他步骤或元素，而不定冠词“一个”或“一种”不排除多个。在彼此不同的从属权利要求中引用的某些措施的事实不意味着这些措施的组合不能被有利地使用。权利要求书中的任何参考标记不构成对本实用新型的范围的限制。

Claims (6)

1.一种基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统，其特征在于，包括：

DSP处理模块，用于对所获取的图像进行运算、压缩和下传，并对火情进行检测、三级险情分析和险情定位，与云台控制模块和图像获取模块相连接；

云台控制模块，用于网络远程控制云台并获取所述云台的方位信息传输至所述DSP处理模块，与所述DSP处理模块相连接；

图像获取模块，用于获取监控区域的图像并传输至所述DSP处理模块，与所述DSP处理模块、所述云台控制模块和所述网络交换模块相连接；

网络交换模块，用于所述DSP处理模块、所述云台控制模块和所述图像获取模块之间的网络数据交互，分别与所述DSP处理模块、所述云台控制模块和所述图像获取模块相连接；

VPX总线背板，所述DSP处理模块、所述云台控制模块、所述网络交换模块和所述图像获取模块均插设于所述VPX总线背板上；

所述DSP处理模块为市售TI公司生产的TMS320DM8168；

所述网络交换模块为Marvell生产的88e6165,88E6165带有2个GMII口，4个GEPHYs口。

2.根据权利要求1所述的基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统，其特征在于，所述DSP处理模块中设有用于将所述图像编码为压缩比102:1的H.264图像编码模块。

3.根据权利要求2所述的基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统，其特征在于，所述VPX总线背板的插槽长度为85～90mm。

4.根据权利要求3所述的基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统，其特征在于，还包括用于指示出现故障模块的故障指示模块，插设于所述VPX总线背板上。

5.根据权利要求1～4任一所述的基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统，其特征在于，所述图像获取模块包括双色图像采集模块，用于实时采集所述监控区域的红外100Hz高帧频图像和可见光100Hz高帧频图像，与所述云台控制模块和所述网络交换模块相连接。

6.根据权利要求5所述的基于VPX总线和DSP处理器的森林防火系统，其特征在于，还包括用于向所述DSP处理模块、所述图像获取模块和外围设备供电的电源，所述电源的输入端与外部稳压电源连接，供电端分别与所述DSP处理模块、所述图像获取模块和外围设备供电连接。