CN212749934U - 车载视频主机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种车载视频主机，包括箱体，所述箱体内设有用于视频图像处理的集中数采总控板、用于数字量信号传输的数字量模块、用于模拟信号采样的模拟量模块、用于挂载外设的前置IO模块、用于提供工作电压的电源模块、用于提供充放电判断的电源控制板、用于信号匹配的信号匹配调教单元以及用于数据保存的数据存储单元。与相关技术相比，本实用新型提供的车载视频主机其兼容性能好，技术性能优越，结构简单，易于实现。

Description

车载视频主机

技术领域

本实用新型涉及视频监控技术领域，尤其涉及一种车载视频主机。

背景技术

目前货运列车需要在行车过程中对机车内外环境进行实时监控录像。现在老旧机车多采用模拟摄像机，而新出机车和改造后机车多采用数字IP摄像机。机车使用过程中的维护保养及升级改造，会产生模拟摄像机与数字IP摄像机混用的状况。

传统的车载视频主机，对外的网络接口少，所以必须通过网络交换机才能实现与多个数字IP摄像机的连接。另外，数字IP摄像机需要DC 12V电源供电，所以除了网络数据线缆，还需另外制作供电线缆，增加了线缆成本，造成布线困难，且扩展外部设备的带宽受限，接头多成本高。

因此，有必要提供一种新型的车载视频主机，以克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型的车载视频主机，其兼容性能好，结构简单，技术性能优越。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种车载视频主机，包括箱体，所述箱体内设有用于视频图像处理的集中数采总控板、用于数字量信号采集的数字量模块、用于对数字量信号摄入端进行前端保护的第一隔离防护IO板，用于模拟信号采样的模拟量模块、用于对模拟量信号摄入端进行前端保护的第二隔离防护IO板、用于挂载外设的前置IO模块、用于提供工作电压的电源模块、用于提供充放电判断的电源控制板、用于信号匹配的信号匹配调教单元以及用于数据保存的数据存储单元；

所述信号匹配调教单元、所述模拟量模块、所述数字量模块、所述前置IO模块与所述集中数采总控板连接为总控单元；

所述第一隔离防护IO板、所述数字量模块与所述集中数采总控板相连为数字处理单元；

所述第二隔离防护IO板、所述模拟量模块与所述集中数采总控板相连为模拟量处理单元；

所述的前置IO模块、所述电源模块、所述电源控制板和所述集中数采总控板相连为供电单元；

所述数据存储单元、所述信号匹配调教单元和所述集中数采总控板相连为数据存储交互单元。

进一步，所述第一隔离防护IO板包括一个千兆数字接口和七个百兆数字接口。

进一步，所述第二隔离防护IO板上还设有VGA视频信号加强防护电路、通用输入隔离防护电路以及RS-485隔离防护电路。

进一步，所述电源模块包括UPS电源和铁标电源，所述UPS电源与所述电源控制板连接，所述铁标电源通过接线端子排分别与所述第二隔离防护IO板和所述电源控制板连接。

与相关技术相比较，本实用新型的车载视频主机通过同时兼具模拟摄像机接口和数字IP摄像机接口，提高兼容性能；通过在摄像机接口中设计电源输出引脚，实现数据接口与供电接口的集成，减少布线，技术性能优越，且结构简单可配置，可以根据终端客户的实际需求进行增减。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为现有技术中车载视频主机的结构示意图；

图2为本实用新型的车载视频主机的结构示意图；

图3为本实用新型的车载视频主机的系统原理图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1中所示为现有技术中车载视屏主机，主要采用视频主机100、交换机200以及摄像设备300三者之间通过线缆连接，传统的车载视频主机，对外的网络接口少，所以必须通过网络交换机才能实现与多个数字IP摄像机的连接，导致线缆耗材比较多，不利于管理和维护。

请参阅图2，一种车载视频主机，包括箱体1，所述箱体1的前端面板上设有多个接口10，多个所述接口10包括模拟视频接口101、数字接口102、VGA接口103、RS-485接口104以及KEY接口105。所述模拟视频接口101为四个，所述数字接口102为八个，所述VGA接口103为一个，所述RS-485接口104为两个，所述KEY接口105为一个。

所述箱体1内设有的所有设计板卡和所有涉及部件，其设计概念为大型工业系统的离散型控制系统的小型化，微缩版；其特点在于分立控制发生故障时不会导致其他功能无法工作。

请参阅图3，所述箱体1内设有用于视频图像处理的集中数采总控板11、用于数字量信号采集的数字量模块12、用于对数字量信号摄入端进行前端保护的第一隔离防护IO板13，用于模拟信号采样的模拟量模块14、用于对模拟量信号摄入端进行前端保护的第二隔离防护IO板15、用于挂载外设的前置IO模块16、用于提供工作电压的电源模块17、用于提供充放电判断的电源控制板18、用于信号匹配的信号匹配调教单元19以及用于数据保存的数据存储单元20。

所述信号匹配调教单元19、所述模拟量模块14、所述数字量模块12、所述前置IO模块16与所述集中数采总控板11连接为总控单元。

所述数字量模块12、所述第一隔离防护IO板13与所述集中数采总控板11相连为数字处理单元。

所述数字量模块12和所述第一隔离防护IO板13的设计方式，第一隔离防护IO板直接对外出口，减少了机车震动时以太网信号不稳定的风险。采集数字量信号的数字量模块，拥有独立自主的布线和电路设计，节省了空间、提高了信号稳定性。第一隔离防护IO板电路板上具有防护与信号滤波电路设计，有效抑制了外来信号的干扰与冲击。

所述模拟量模块14、所述第二隔离防护IO板15与所述集中数采总控板11相连为模拟量处理单元。

所述模拟量模块14在设计时采用邮票卡的形式贴装在所述第二隔离防护IO板15上，该邮票卡体积小，易拆装，可以做多路信号的贴装。同样的所述第二隔离防护IO板15也采用与所述第一隔离防护IO板13相类似设计，直接对外出口，减少了机车震动时模拟信号不稳定的风险；电路板上具有防护与信号滤波电路设计，有效抑制了外来信号的干扰与冲击。

所述第一隔离防护IO板13和所述第二隔离防护IO板15作为前端防护电路独立存在，其设计原理不论其集成设计制还是分板设计制，均为前防护中过滤后控制。

所述的前置IO模块16、所述电源模块17、所述电源控制板18和所述集中数采总控板11相连为供电单元；

所述数据存储单元20、所述信号匹配调教单元19和所述集中数采总控板11相连为数据存储交互单元。根据其原有规范为英特尔SATA数据标准规范，鉴于阻抗匹配问题经常传输不稳定以及PCB制版问题等，本设计通过信号匹配调校的整板设计，完成信号匹配多级运放过程，解决多段信号的传输问题，容错率高达99.97％。

所述集中数采总控板11采用基于X86的嵌入式工控主板或者是带视频图像处理功能的MCU等都是可行的。本实用新型优选集中数采总控板，在于其环境适应性强，可以长时间高负荷工作。所述集中数采总控板11采用ADS高速X86架构，后续可以通过GPU运算视频主机可做主动识别(包括人脸识别、非规动作识别和安防识别等)。所述前端IO模块14作为前端隔离单元对外部可能影响本车载视频主机内部的信号进行隔离防护。

所述数字量模块12为交换机芯片内置方案，可通过硬件设计技术进行多次叠加，传输至所述集中数采总控板11进行分立运算。所述数字量模块12采用型号为RTL8382M的交换芯片。

所述数字量模块12支持十个及以上的千兆级网络端口，其中一个端口与所述集中数采总控板11用内部线缆连接，另一个端口作冗余设计，余下八个千兆端口通过所述第一隔离防护IO板13引出。

所述第一隔离防护IO板13采用八个所述数字接口102。其中一个采用千兆数字接口1021，千兆数字接口采用8芯航插座的形式引出，可与外部设备实现高速网络连接；剩余七个采用百兆数字接口1022，百兆网络接口采用的是6芯航插座，其中有4芯是百兆网络接口，另外2芯是DC 12V电源输出脚，这样只用一根线缆即可实现主机与摄像机之间的数据交换和电源供电，减少接头数量，提升连接稳定性，同时也节省了现场布线工作量。

所述集中数采总控板11与所述数字量模块12通过内部的千兆网络信号线连接。而所述第一隔离防护IO板13通过板对板的排针排母与所述数字量模块12之间的网络接口连接，从而将百兆网络接口通过航插座的形式引出。减少了线材的制作，降低了组装工艺的繁杂程度。外部设备网络摄像机通过信号线缆连接到所述第一隔离防护IO板13上的网络与供电复合接口。这样，所述集中数采总控板11就可以通过TCP/IP协议连接到外部的最多7路网络摄像机，并实时获取摄像机的监控画面。

所述模拟量模块14采用邮票卡贴片方式贴装在所述第二隔离防护IO板15上，可以在PCB板幅内叠加，传输至所述集中数采总控板11进行分立运算。

所述模拟量模块14采用合肥宏晶微电子生产的型号为MS2106S的模拟芯片作为采样芯片，将模拟摄像机传输过来的AV信号转换为USB协议信号发送给所述集中数采总控板11。采样电路模块化设计，可根据机车上模拟摄像机的数量进行选贴。

在所述第二隔离防护IO板15上可焊接至少4块模拟量模块，并通过航插座形式引出模拟视频采集及供电复合端口。功能是将模拟视频信号转换为USB协议的视频流。所述集中数采总控板11通过4组USB信号线连接到所述模拟量模块14，这样只要将外部设备模拟摄像机通过线缆连接到所述模拟量模块14上的模拟视频采集及供电复合端口，所述集中数采总控板11就能够实时获取模拟摄像机的监控画面。

所述第二隔离防护IO板15上还设有1路VGA视频信号加强防护电路151、1路通用输入隔离防护电路152以及2路RS-485隔离防护电路153。

所述RS-485隔离防护电路153可以参考NVE公司型号为IL3085的芯片。

所述通用输入隔离防护电路152可参考MORNSUN公司的型号为SCM3725A的芯片。

所述VGA接口103与所述VGA视频信号加强防护电路151连接用于模拟视频图像信号加强的输出显示，所述模拟视频接口101与所述模拟量模块14连接用于将模拟摄像机的图像传输到所述集中数采总控板11。

所述集中数采总控板11通过内部的VGA信号线，将VGA视频信号传输给所述模拟量模块14。在所述模拟量模块14中，设计有VGA视频信号加强防护电路151，最终通过DB15接头，输出VGA视频信号。这样，通过VGA线缆连接到机器的外部设备显示器便可以显示实时的监控画面。

所述通用输入隔离防护电路152属于通用GPIO，用于方便与所述集中数采总控板11通信连接。所述集中数采总控板11通过内部的GPIO数据线将GPIO端口引出到所述第二隔离防护IO板15。在所述第二隔离防护IO板15中，设计5路输入隔离电路，将GPIO转换为5路隔离型输入端口，并通过DB9接口引出，命名为KEY接口105。这样，外部设备按键板通过线缆连接到KEY接口105，就能将按键信号输入到所述集中数采总控板11。对应的，通过程序设计，可给予不同的按键动作以不同的反馈。

所述RS-485隔离防护电路153用于扩展通信。所述集中数采总控板11通过内部的2条RS-232数据线将2组串行通信端口引出到所述第二隔离防护IO板15。在所述第二隔离防护IO板15中，设计RS-232转RS-485的隔离电路，并通过航插座RS-485接口104的形式引出。这样，机车上的其他设备可通过RS-485通信线缆连接到机器的接口上实现串口通信。

所述电源模块17包括UPS电源171和铁标电源172。所述UPS电源151用于保证主机断电后正常关机，所述铁标电源152采用150W铁标电源，由于本实用新型提供的车载视频主机是在铁路上实用的车辆控制电子设备和器件，因此需要满足铁路电源的标准，即满足EN50155/IEC60571铁路标准的要求。

所述电源控制板18用于判断所述UPS电源171的电源信号，从而保证供电的稳定性，以便于给所述集中数采总控板11发送开/关机信号。所述电源控制板17的控制芯片可参考型号为80C51的单片机。

所述前置IO模块16用于起到一个保护电路的作用和挂载外设的作用以及连接外部电源的作用，所述前置IO模块16设有防浪涌电路、滤波电路以及USB电路，USB电路主要用于外接设备的读取，防浪涌电路和滤波电路用于提高外接辅助电源给铁标电源的供电稳定性。

所述数据存储单元20采用硬盘盒，所述硬盘盒挂载到所述集中数采总控板11上，主要用于存储视频图像信息。机器设计了支持可热插拔的硬盘盒，用于存储视频监控录像，硬盘盒与所述集中数采总控板11通过SATA协议传输信号的。为了改善SATA信号的质量，提升数据传输的稳定性，在传输链路中设计有所述信号匹配调教单元19，所述信号匹配调教单元19参考INTEL设计规范，通过分立元器件设计对数据信号的掉断问题进行修正，可参考Maxim公司型号为MAX4952B的芯片。

与相关技术相比较，本实用新型的车载视频主机通过同时兼具模拟摄像机接口和数字IP摄像机接口，提高兼容性能；通过在摄像机接口中设计电源输出引脚，实现数据接口与供电接口的集成，减少布线，技术性能优越，千兆网络接口支持与外部高数据吞吐的设备连接，且结构简单可配置，可以根据终端客户的实际需求进行增减。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种车载视频主机，包括箱体，其特征在于：所述箱体内设有用于视频图像处理的集中数采总控板、用于数字量信号采集的数字量模块、用于对数字量信号摄入端进行前端保护的第一隔离防护IO板，用于模拟信号采样的模拟量模块、用于对模拟量信号摄入端进行前端保护的第二隔离防护IO板、用于挂载外设的前置IO模块、用于提供工作电压的电源模块、用于提供充放电判断的电源控制板、用于信号匹配的信号匹配调教单元以及用于数据保存的数据存储单元；

所述信号匹配调教单元、所述模拟量模块、所述数字量模块、所述前置IO模块与所述集中数采总控板连接为总控单元；

所述第一隔离防护IO板、所述数字量模块与所述集中数采总控板相连为数字处理单元；

所述第二隔离防护IO板、所述模拟量模块与所述集中数采总控板相连为模拟量处理单元；

所述的前置IO模块、所述电源模块、所述电源控制板和所述集中数采总控板相连为供电单元；

所述数据存储单元、所述信号匹配调教单元和所述集中数采总控板相连为数据存储交互单元。

2.根据权利要求1所述的车载视频主机，其特征在于：所述第一隔离防护IO板包括一个千兆数字接口和七个百兆数字接口。

3.根据权利要求1所述的车载视频主机，其特征在于：所述第二隔离防护IO板上还设有VGA视频信号加强防护电路、通用输出隔离防护电路以及RS-485隔离防护电路。

4.根据权利要求1所述的车载视频主机，其特征在于：所述电源模块包括UPS电源和铁标电源，所述UPS电源与所述电源控制板连接，所述铁标电源通过接线端子排分别与所述第二隔离防护IO板和所述电源控制板连接。

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