基于FPGA+DSP遠(yuǎn)程監(jiān)控器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　視頻類

　　VIDEO IN:4路視頻輸入用于圖像傳輸，1Vpp - 75歐姆;連接口：BNC 陰性。

　　壓縮方式：MPEG4;傳輸幀率：每秒1-25幀(PAL，可設(shè)置，全實(shí)時(shí);分辨率： 從176×144到720×576可選(PAL);176×120至704×480可選(NTSC格式);帶寬：從30Kbit/sec.至4Mbit/sec。可設(shè)置;圖像標(biāo)準(zhǔn)：NTSC制或PAL制;圖像質(zhì)量：可設(shè)置。

　　音頻類

　　AUDIO IN:4路音頻輸入，-46至-3dBV--1K歐姆;

　　AUDIO OUT:4路音頻輸出，-46至-3dBV--最小16歐姆。

　　接口：3.5mm輸入和輸出立體聲接口。

　　硬件部分

　　視頻服務(wù)器實(shí)現(xiàn)

　　FPGA(裝Linux系統(tǒng))完成視頻服務(wù)器功能(同時(shí)可以提供一些數(shù)據(jù)接口)，對于視頻信號通過流媒體轉(zhuǎn)發(fā)將壓縮后的視頻信號經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)接口傳給相應(yīng)的管理設(shè)備(PC機(jī)等)。對于數(shù)據(jù)信號直接通過TCP/IP協(xié)議傳給管理設(shè)備。視頻服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)如圖4所示。

　　圖4 視頻服務(wù)器實(shí)現(xiàn)框圖

　　軟件部分

　　1) DSP子系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。這部分包括CPLD/FPGA邏輯控制軟件的設(shè)計(jì)和接口驅(qū)動(dòng)程序，其中控制邏輯通過VHDL語言實(shí)現(xiàn)邏輯電路;接口驅(qū)動(dòng)包括：視頻接口驅(qū)動(dòng)，音頻接口驅(qū)動(dòng)，串口驅(qū)動(dòng)，以及AD電路接口驅(qū)動(dòng)。因?yàn)檫@里DSP主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和處理，所以邏輯控制部分主要放在FPGA中完成。

　　2) FPGA子系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。FPGA部分除了完成一部分?jǐn)?shù)據(jù)接口外，最主要的任務(wù)是完成流媒體和數(shù)據(jù)服務(wù)器功能以及各種控制邏輯(如聯(lián)動(dòng)邏輯等)，其總體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

　　國內(nèi)、外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)

　　隨著現(xiàn)代社會(huì)信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)控已開始慢慢取代了現(xiàn)場監(jiān)控，國內(nèi)外都展開了積極的研究。傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用C/S模式，且受技術(shù)發(fā)展的局限，只能進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)視，簡單的報(bào)警信息傳輸，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸視頻信號，對于前端具體情況的了解、事件的確認(rèn)是非常困難的，無形中降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。尤其是現(xiàn)在企業(yè)為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，增強(qiáng)競爭力，在平常的生產(chǎn)過程大量采用無人值守模式。而對于有些行業(yè)，如變電站這樣的行業(yè)來說，遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)的監(jiān)控是行業(yè)系統(tǒng)安全運(yùn)作必備的前提條件。目前，基于Web的B/S模式是監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。B/S模式監(jiān)控系統(tǒng)由瀏覽器、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器組成。而基于嵌入式Web服務(wù)器，采用B/S模式監(jiān)控的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)為監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、小型化提供了有效途徑，嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控已成為監(jiān)控系統(tǒng)未來發(fā)展的重點(diǎn)方向之一，它的加入避免了現(xiàn)場監(jiān)控的缺陷，節(jié)省管理成本，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性。所以遠(yuǎn)程監(jiān)控在未來的市場中會(huì)有非常樂觀的前景，有廣闊的市場。

　　項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)和特色

　　創(chuàng)新點(diǎn)

　　設(shè)備采用嵌入式技術(shù)和開放的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，通過配置多種傳感器、變送器等，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的模擬數(shù)據(jù)和狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和控制，并能對監(jiān)控現(xiàn)場實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控，如：適配攝像頭便可以通過網(wǎng)絡(luò)傳遞現(xiàn)場圖像，并通過網(wǎng)頁訪問、控制、配置這些攝像頭，通過ISDN，PSTN，或xDSL路由器，實(shí)現(xiàn)視頻信號在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)或者國際互連網(wǎng)的傳播?？梢酝ㄟ^五類線、光纖或無線媒介在10/100 Base-T網(wǎng)絡(luò)上以每秒25(PAL)幅畫面?zhèn)魉透哔|(zhì)量MPEG4圖像。

　　該遠(yuǎn)控器將集現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、多種通信協(xié)議轉(zhuǎn)換、故障告警、應(yīng)急控制、智能聯(lián)動(dòng)、內(nèi)嵌WEB配置頁等多項(xiàng)功能。

　　特色

　　支持音視頻及現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，支持緊急事件告警，支持遠(yuǎn)程軟件升級、更新，支持XML接口與。NET平臺(tái)無縫集成，支持多用戶同時(shí)訪問，設(shè)置多級密碼認(rèn)證機(jī)制，適應(yīng)性強(qiáng)，安全性好，精度高，可靠性高，智能程度高，可維護(hù)性好，脫離上位機(jī)時(shí)，可自動(dòng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行工作，且參數(shù)可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)調(diào)整。