一種基于POE技術(shù)的船用視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 前端設(shè)備設(shè)計(jì)原理

前端設(shè)備主要分為室內(nèi)和室外兩種類型：室內(nèi)型前端設(shè)備主要由攝像云臺(tái)一體機(jī)和前端設(shè)備編解碼器組成;室外型的前端設(shè)備主要由前端設(shè)備編解碼器.攝像機(jī).鏡頭.云臺(tái).護(hù)罩幾部分組成.其中，除去前端設(shè)備編解碼器需要自行設(shè)計(jì)外，其余部件可直接采購.前端設(shè)備編解碼器為帶PD 功能的編解碼器，為了兼容，室內(nèi)外前端設(shè)備采用同一型號(hào)的編解碼器.考慮到室外設(shè)備的防風(fēng)性，云臺(tái)的最大載重設(shè)計(jì)為5 kg,最大功率為30 W;攝像機(jī)和鏡頭功率約為15 W,因此供電端最大功率45 W即可滿足要求.本設(shè)計(jì)采用MAX5986 作為以太網(wǎng)供電的控制器，其可提供單端最大70 W的功率輸出，可滿足室內(nèi)外前端設(shè)備的供電需求.圖4 所示是前端設(shè)備編解碼器的設(shè)計(jì)原理圖.

如圖4 所示， 前端設(shè)備編解碼器主要由視頻AD(TVP5158).DSP 視頻處理芯片TMS320DM6467.PD 取電電路(MAX5986 電路) 以及DC-DC 電路幾部分組成.

來自攝像機(jī)的復(fù)合視頻信號(hào)經(jīng)視頻AD(TVP5158) 采樣變換后經(jīng)總線輸出至DSP( 本設(shè)計(jì)采用的TMS320DM6467 為DSP+ARM9 架構(gòu)的數(shù)字媒體片上系統(tǒng)，是TI 公司的一款新型達(dá)芬奇技術(shù)數(shù)字媒體處理器)，經(jīng)其進(jìn)行相應(yīng)格式的壓縮編碼后輸出，然后經(jīng)DSP 片上系統(tǒng)集成的以太網(wǎng)外設(shè)發(fā)往接入/交換設(shè)備，經(jīng)其進(jìn)入干線傳輸.用戶顯示及控制終端的控制信息經(jīng)接入/ 交換設(shè)備的帶POE 功能的網(wǎng)絡(luò)接口板發(fā)送至前端設(shè)備的物理網(wǎng)絡(luò)接口，一路由MAX5986 進(jìn)行取電.DC-DC變換為編解碼器.攝像機(jī).鏡頭.云臺(tái)等設(shè)備供電;一路進(jìn)入DSP,由其片上集成的ARM9 處理器進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)解碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像機(jī).云臺(tái).鏡頭的控制.其中，調(diào)試鍵盤為前端設(shè)備單獨(dú)調(diào)試時(shí)使用.

2.2 監(jiān)視系統(tǒng)主機(jī)原理

監(jiān)視系統(tǒng)主機(jī)主要完成前端設(shè)備的錄像.其他設(shè)備視頻信號(hào)的接入.整個(gè)監(jiān)視系統(tǒng)的監(jiān)視及管理等工作.主要由一臺(tái)工控機(jī).視頻采集及處理卡.大屏幕監(jiān)視電視墻和硬盤陣列式長時(shí)錄像機(jī)等幾部分組成.均可通過采購部件解決，主機(jī)通過安裝視頻監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的控制及管理.

2.3 接入/ 交換設(shè)備POE 供電網(wǎng)絡(luò)接口板設(shè)計(jì)原理

接入/ 交換設(shè)備POE 供電網(wǎng)絡(luò)接口板原理圖如圖5 所示.

如圖5 所示，網(wǎng)絡(luò)接入/ 交換設(shè)備網(wǎng)絡(luò)接口板主要實(shí)現(xiàn)前端設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入及用戶終端和前端設(shè)備間的網(wǎng)絡(luò)交換功能.網(wǎng)絡(luò)接口板主要由交換控制芯片VT6510.2M 的SGRAM 緩存.POE 供電控制芯片MAX5982.微控制器STM32F103 及相關(guān)外圍器件組成.其中，VT6510 交換芯片整合了8 個(gè)10/100 Mb/s 交換口及 2 個(gè) Gigabit 交換口為單一控制芯片，符合最新的 IEEE 網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，包括 802.3x 流量控制.VLAN 功能.高效能交換引擎及 IP 多點(diǎn)傳送功能，可完成8 口的10M/100M自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)無阻塞交換.存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā).

E2PROM 主要用于保存交換設(shè)備的配置數(shù)據(jù)，在設(shè)備開機(jī)或者復(fù)位時(shí)，設(shè)備將從E2PROM 讀出這些數(shù)據(jù)，用于系統(tǒng)初始化.微控制器采用ARM7 架構(gòu)的STM32F103,主要完成對(duì)寄存器的讀寫和與PC 之間的通信，可以將網(wǎng)絡(luò)接口板配成各種工作模式，以滿足不同用戶的需求.MAX5982 為POE供電控制芯片，其與整流穩(wěn)壓電路配合完成PSE 設(shè)備功能.

3 結(jié) 語

綜上所述，基于POE 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有數(shù)字化.智能化.自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化等特點(diǎn)，其良好的擴(kuò)充性.可管理性以及易于與其他系統(tǒng)的集成等諸多優(yōu)點(diǎn)，使其大大地簡化和提高了信息傳遞的方式和速度.隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于POE 技術(shù)和視頻交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)成為船監(jiān)控系統(tǒng)的新標(biāo)準(zhǔn).