随着科学技术的不断发展,计算机已经成为了人们日常生活中重要的信息工具,那么你知道网络安全防护 措施 吗?下面是我整理的一些关于网络安全防护措施的相关资料,供你参考。
网络安全防护措施一、网络系统结构设计合理与否是网络安全运行的关键
全面分析网络系统设计的每个环节是建立安全可靠的计算机网络工程的首要任务。应在认真研究的基础上下大气力抓好网络运行质量的设计方案。为解除这个网络系统固有的安全隐患,可采取以下措施。
1、网络分段技术的应用将从源头上杜绝网络的安全隐患问题。因为局域网采用以交换机为中心、以路由器为边界的网络传输格局,再加上基于中心交换机的访问控制功能和三层交换功能,所以采取物理分段与逻辑分段两种 方法 来实现对局域网的安全控制,其目的就是将非法用户与敏感的网络资源相互隔离,从而防止非法侦听,保证信息的安全畅通。
2、以交换式集线器代替共享式集线器的方式将不失为解除隐患的又一方法。
网络安全防护措施二、强化计算机管理是网络 系统安全 的保证1、加强设施管理,建立健全安全管理制度,防止非法用户进入计算机控制室和各种非法行为的发生;注重在保护计算机系统、网络服务器、打印机等硬件实体和通信线路免受自然灾害、人为破坏和搭线攻击;验证用户的身份和使用权限,防止用户越权操作,确保计算机网络系统实体安全。
2、强化访问控制策略。访问控制是网络安全防范和保护的主要策略,它的主要任务是保证网络资源不被非法使用和非法访问。各种安全策略必须相互配合才能真正起到保护作用,但访问控制是保证网络安全最重要的核心策略之一。
(1)访问控制策略。它提供了第一层访问控制。在这一层允许哪些用户可以登录到网络服务器并获取网络资源,控制准许用户入网的时间和准许他们在哪台工作站入网。入网访问控制可分三步实现:用户名的识别与验证;用户口令的识别验证;用户帐号的检查。三步操作中只要有任何一步未过,用户将被拒之门外。网络管理员将对普通用户的帐号使用、访问网络时间、方式进行管理,还能控制用户登录入网的站点以及限制用户入网的工作站数量。
(2)网络权限控制策略。它是针对网络非法操作所提出的一种安全保护措施。用户和用户组被赋予一定的权限。
共分三种类型:特殊用户(如系统管理员);一般用户,系统管理员根据他们的实际需要为他们分配操作权限;审计用户,负责网络的安全控制与资源使用情况的审计。
(3)建立网络服务器安全设置。网络服务器的安全控制包括设置口令锁定服务器控制台;设置服务器登录时间限制、非法访问者检测和关闭的时间间隔;安装非法访问设备等。防火墙技术是建立在现代通信 网络技术 和信息安全技术基础上的应用性安全技术,越来越多地应用于专用网络与公用网络的互联环境之中,尤其以接入INTERNET网络为甚。在逻辑上,防火墙是一个分离器,一个限制器,也是一个分析器,有效地监控了内部网和INTERNET之间的任何活动,保证了内部网络的安全。
(4)信息加密策略。信息加密的目的是保护网内的数据、文件、口令和控制信息,保护网上传输的数据。网络加密常用的方法有线路加密、端点加密和节点加密三种。线路加密的目的是保护网络节点之间的线路信息安全;端点加密的目的是对源端用户到目的端用户的数据提供保护;节点加密的目的是对源节点到目的节点之间的传输线路提供保护。用户可根据网络情况酌情选择上述加密方式。
(5)属性安全控制策略。当用文件、目录和网络设备时,网络系统管理员应给文件、目录等指定访问属性。属性安全控制可以将给定的属性与网络服务器的文件、目录和网络设备联系起来。属性安全在权限安全的基础上提供更进一步的安全性。网络上的资源都应预先标出一组安全属性。用户对网络资源的访问权限对应一张访问控制表,用以表明用户对网络资源的访问能力。属性设置可以覆盖已经指定的任何受托者指派和有效权限。网络的属性可以保护重要的目录和文件,防止用户对目录和文件的误删、执行修改、显示等。
(6)建立网络智能型日志系统。日志系统具有综合性数据记录功能和自动分类检索能力。在该系统中,日志将记录自某用户登录时起,到其退出系统时止,所执行的所有操作,包括登录失败操作,对数据库的操作及系统功能的使用。日志所记录的内容有执行某操作的用户所执行操作的机器IP地址、操作类型、操作对象及操作执行时间等,以备日后审计核查之用。
网络安全防护措施三、建立完善的备份及恢复机制为了防止存储设备的异常损坏,可采用由热插拔SCSI硬盘所组成的磁盘容错阵列,以RAID5的方式进行系统的实时热备份。同时,建立强大的数据库触发器和恢复重要数据的操作以及更新任务,确保在任何情况下使重要数据均能最大限度地得到恢复。
网络安全防护措施四、建立安全管理机构安全管理机构的健全与否,直接关系到一个计算机系统的安全。其管理机构由安全、审计、系统分析、软硬件、通信、保安等有关人员组成。
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Ⅱ 怎么搭建智慧交通系统
是的。在智慧城市中,智慧交通占有重要地位。现在,传统的城市交通管理模式,已经难以解决人口剧增引发的出行量暴涨的困扰,尤其是私家车快速增加给城市交通带来的拥堵等痼疾,仅靠增建道路,已经缓解不了交通需求与交通设施供给的尖锐矛盾。因此,在智慧城市建设中,如能率先建成“数字交通”工程,通过植入监控、监测、交通流量分布优化等技术,完善公安、城管、公路等监控体系和信息网络系统,实现以交通诱导、应急指挥、智能出行、出租车和公交车管理等系统为重点的、统一的智能化城市交通综合管理和服务系统建设,必将全面提升城市监控力度和智能化管理水平,进而确保交通运输安全、畅通。
Ⅲ 想在公交车上安装视频监控,同时要将每辆车的视频监控数据传回统一管理,要怎么实现
首先,要在公交车上安装一套车载视频监控系统。
车载视频监控系统主要包括:1台车载监控终端主机、1块1T的SATA硬盘、6个带红外的摄像机、1个拾音器(视情况需要是否安装)、1台调度屏、相关的电源线和信号线。
摄像机的安装位置以及主要作用:
1、一个摄像机装车内,监看司机的操作情况;
2、一个摄像机装车内,监看投币箱及周围情况,并可看到前门上车情况;
3、一个摄像机装车内镜头朝向车前,监看车前路面;
4、一个摄像机装车内镜头朝车内,监看车内乘车;
5、一个摄像机装于车厢中部,监看乘客下车;
6、一个摄像机装车后,倒车时,显示屏显示倒车界面
其次:电脑上要安装一套车载视频监控软件,主要用于监控管理车辆
如:
Ⅳ 求高速公路车辆超速监控系统的设计
1 系统总体架构
本文所设计的嵌入式网络摄像机系统是一个基于Internet实时视频网络传输系统。主要设计目标是实现把远端采集的实时视频信息经过压缩编码,并利用嵌入式系统模块实现TCP/IP协议,通过Internet传输,使接收端系统能从网络中接收实时视频并重新展示给用户。
整个系统硬件平台主要由嵌入式处理器模块、视频采集模块、视频AD转换芯片,视频压缩模块、电源时钟模块、以太网接口芯片、Flash、SDRAM 等组成。
1.1 嵌入式控制器 嵌入式控制器模块是整个系统的控制管理核心,主要功能是实现整个系统的控制和调度管理.我们选用的主控制芯片为S3C2510A,它是SAMSUNG公司生产的基于以太网应用系统的高性价比16/32位RISC微控制器,内含ARM公司设计的低功耗、高性能ARM940T内核,主频166MHz;内置2个10/100Mbps以太网控制器;6个DMA通道;6个32位定时器;64个可编程的I/0口;2个高速UART;此外还有中断控制器, DRAM/SDRAM控制器,ROM/SRAM和FLASH控制器,系统总线仲裁器、外部存储器控制器等。
1.2 视频采集模块 视频采集由前端高速摄像机实现视频的输入,本系统中采用监控专用彩色摄像机discover系列的dis-822C一体化摄像机,它具有22倍光学变焦,220倍数字变焦,可以在低照度下正常工作,自动聚焦能力强,还具有电子自动快门、白光平衡等特点。高速摄像头将采集到的模拟数据发送到视频A/D转换芯片进行视频解码;最后将得到的视频数字信号输入到视频压缩芯片中。
1.3 视频压缩模块 该模块中采用一款专用的音视频压缩编码芯片G07007SB完成音视频压缩功能。G07007SB是美国WIS公司为最新推出的一款多格式音视频压缩编码芯片,G07007SB独特的编码结构可灵活地对符合ISO/ITU标准的音视频进行编码,它支持的输出格式有MPEG-4,MPEG-2,MPEG-1,H.263及自定义格式。
1.4 视频网络发送模块 该模块主要是通过S3C2510A对音视频压缩模块处理后的视频流进行打包处理,生成UDP包或RTP包,然后通过RJ45接口发送到网络中。这里选用的网络接口芯片是Realtek公司的RTL8201BL,它是具有l0M/100Mps自适应功能的以太网收发控制器,是目前应用最为广泛的一种网络接口芯片。
1.5 云台镜头控制模块 要实现对前端摄像机的远程控制,需要云台解码器将嵌入式控制器端及远程客户端传来的控制信号进行解码,将软件发出的控制信号转换成实际动作的电平信号。
1.6 电子情报板 电子情报板采用LED发光管,自动调节光亮度,动态视距离达到200米,能全天候地及时向司乘人员车辆超速情况、传递路况信息及特殊气候情况,凸显高速公路的服务功能。
2 软件设计
嵌入式操作系统是嵌入式系统重要的组成部分,它为应用程序的开发提供了一个软件平台。这里选用uClinux作为整个系统的开发平台,基于uClinux开发资源丰富,有助于建立功能强大、结构复杂的大系统。其他功能模块建筑在Linux操作系统之上,包括视频采集与预处理模块,MPEG4编码模块,RTP/ RTCP协议传输模块,云台控制模块等等。下面重点介绍视频数据传输模块和车速检测模块的设计。
2.1 数据传输 基于RTP/RTCP的MPEG-4视频传输流程是:在服务器端,MEPG-4视频流分别被封装上RTP报头、TCP报头和IP报头,组成相应的IP数据包,然后IP数据包通过Internet向接收端发送。客户接收端收到IP包后按相反的顺序将RTP报头和视频数据提取出来,根据RTP报头中的序列号将视频数据放入缓存供解码器解码输出。
2.1.1 视频数据封装 将视频数据在网络中传输,需要对其进行打包,加上时间、同步等信息。
2.1.2 视频数据发送 Linux系统通过socket编程来实现数据的传输,套接字有三种类型:流式套接字(SOCK STREAM),数据报套接字(SOCK DGRAM)及原始套接字。按照系统浏览器/服务器的网络传输模型,在服务器端建立了以SOCKET为类型的监听套接字、控制套接字;在客户端建立了SOCKET类型的请求套接字、控制套接字,这些都是采用TCP协议封装传输数据的。
2.2 车速检测 速度是判断车辆是否超速的唯一依据,所以如何获得车速是本系统的核心。目前公路超速标准对大型车和小型车的速度限制有不同的规定,当前判断车型的算法也比较多,有根据车牌颜色识别车型的,也有根据车辆的长度识别车型的,在这里运用后者进行车型识别。
本系统采用环型线圈车辆检测器,线圈车辆检测系统由地感线圈、线圈检测器组成,它在每个车道前后埋设两个线圈,其中,前线圈称“测速线圈”,后线圈称“抓拍线圈”。对于线圈测速,经常用到的方法是对于经过的车辆,分别取得车辆进入两个线圈的时刻,相减获得车辆通过线圈所需的时间,配合线圈的宽度和距离,即可求得车速。软件编写流程如下所示:①检测线圈1状态变化,记下 车辆进入时间dwStart。②检测线圈变化及车辆是否离开标志位,记下车辆离开线圈1时间dwEnd。③检测线圈2状态变化,记下车辆进入时间dwSecond。④计算得到车速dbSpeed,车长 dbCarLength。⑤根据车的类型和速度,判读车辆是否超速,超速,则拍局部照片。⑥车离开第二个线圈,拍全景照片。
3 结束语
高速公路视频监控系统将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术以及计算机处理技术等综合运用于高速公路管理体系,建立起一种在大范围内、全能的实时、准确、高效的高速公路综合管理系统。本文设计并实现了一个基于ARM和Linux的视频监控系统,目前该系统已经应用于某高速公路的路段监控中,达到了设计要求,取得了较好的应用效果。
Ⅳ 如何设计网络安全方案呢
对于一名从事网络安全的人来说,网络必须有一个整体、动态的安全概念。总的来说,就是要在整个项目中,有一种总体把握的能力,不能只关注自己熟悉的某一领域,而对其他领域毫不关心,甚至不理解,这样写不出一份好的安全方案。因为写出来的方案,就是要针对用户所遇到的问题,运用产品和技术解决问题。设计人员只有对安全技术了解的很深,对产品线了解的很深,写出来的方案才能接近用户的要求。
Ⅵ 网络安全防护的安全方案
人们有时候会忘记安全的根本,只是去追求某些耀人眼目的新技术,结果却发现最终一无所得。而在如今的经济环境下,有限的安全预算也容不得你置企业风险最高的区域于不顾而去追求什么新技术。当然,这些高风险区域并非对所有人都相同,而且会时常发生变化。不良分子总是会充分利用这些高风险区域实施攻击,而我们今天所看到的一些很流行的攻击也早已不是我们几年前所看到的攻击类型了。写作本文的目的,就是要看一看有哪些安全解决方案可以覆盖到目前最广的区域,可以防御各种新型威胁的。从很多方面来看,这些解决方案都是些不假思索就能想到的办法,但是你却会惊讶地发现,有如此多的企业(无论是大企业还是小企业)却并没有将它们安放在应该放置的地方。很多时候它们只是一种摆设而已。
下面给出的5大基本安全方案,如果结合得当,将能够有效地制止针对企业的数据、网络和用户的攻击,会比当今市场上任何5种安全技术的结合都要好。尽管市场上还有其他很多非常有用的安全解决方案,但如果要选出5个最有效和现成可用的方案,那么我的选择还是这5项:
防火墙
这块十多年来网络防御的基石,如今对于稳固的基础安全来说,仍然十分需要。如果没有防火墙屏蔽有害的流量,那么企业保护自己网络资产的工作就会成倍增加。防火墙必须部署在企业的外部边界上,但是它也可以安置在企业网络的内部,保护各网络段的数据安全。在企业内部部署防火墙还是一种相对新鲜但却很好的实践。之所以会出现这种实践,主要是因为可以区分可信任流量和有害流量的任何有形的、可靠的网络边界正在消失的缘故。旧有的所谓清晰的互联网边界的概念在现代网络中已不复存在。最新的变化是,防火墙正变得越来越智能,颗粒度也更细,能够在数据流中进行定义。如今,防火墙基于应用类型甚至应用的某个功能来控制数据流已很平常。举例来说,防火墙可以根据来电号码屏蔽一个SIP语音呼叫。
安全路由器
(FW、IPS、QoS、VPN)——路由器在大多数网络中几乎到处都有。按照惯例,它们只是被用来作为监控流量的交通警察而已。但是现代的路由器能够做的事情比这多多了。路由器具备了完备的安全功能,有时候甚至要比防火墙的功能还全。今天的大多数路由器都具备了健壮的防火墙功能,还有一些有用的IDS/IPS功能,健壮的QoS和流量管理工具,当然还有很强大的VPN数据加密功能。这样的功能列表还可以列出很多。现代的路由器完全有能力为你的网络增加安全性。而利用现代的VPN技术,它可以相当简单地为企业WAN上的所有数据流进行加密,却不必为此增加人手。有些人还可充分利用到它的一些非典型用途,比如防火墙功能和IPS功能。打开路由器,你就能看到安全状况改善了很多。
无线WPA2
这5大方案中最省事的一种。如果你还没有采用WPA2无线安全,那就请把你现在的安全方案停掉,做个计划准备上WPA2吧。其他众多的无线安全方法都不够安全,数分钟之内就能被破解。所以请从今天开始就改用带AES加密的WPA2吧。
邮件安全
我们都知道邮件是最易受攻击的对象。病毒、恶意软件和蠕虫都喜欢利用邮件作为其传播渠道。邮件还是我们最容易泄露敏感数据的渠道。除了安全威胁和数据丢失之外,我们在邮件中还会遭遇到没完没了的垃圾邮件!
Web安全
今天,来自80端口和443端口的威胁比任何其他威胁都要迅猛。有鉴于基于Web的攻击越来越复杂化,所以企业就必须部署一个健壮的Web安全解决方案。多年来,我们一直在使用简单的URL过滤,这种办法的确是Web安全的一项核心内容。但是Web安全还远不止URL过滤这么简单,它还需要有注入AV扫描、恶意软件扫描、IP信誉识别、动态URL分类技巧和数据泄密防范等功能。攻击者们正在以惊人的速度侵袭着很多高知名度的网站,假如我们只依靠URL黑白名单来过滤的话,那我们可能就只剩下白名单的URL可供访问了。任何Web安全解决方案都必须能够动态地扫描Web流量,以便决定该流量是否合法。在此处所列举的5大安全解决方案中,Web安全是处在安全技术发展最前沿的,也是需要花钱最多的。而其他解决方案则大多数已经相当成熟。Web安全应尽快去掉虚饰,回归真实,方能抵挡住黑客们发起的攻击。
Ⅶ 视频监控网络存在哪些安全隐患如何防范
视频监控的普及,也给我们带来了网络管理和网络安全方面的新挑战。尤其是近几年安全事件频发,针对摄像头的入侵攻击事件也时有发生,且影响力、危害性越来越大。为保障视频监控网络的安全,锐捷网络提出了针对视频监控网络安全加固的解决方案
Ⅷ 智能视频监控系统详细设计思路
随着宽带有线和无线网络基础设施的完善以及全球安防市场需求的增长,视频监控的应用正呈爆发性的增长态势。视频监控系统的发展趋势非常明显,在经历了数字化和网络化之后,下一个重要的趋势就是智能化,即智能监控和视频分析技术的应用。
传统的视频监控由人工进行视频监测发现安全隐患或异常状态,或者用于事后分析,这种应用具有其固有的缺点,难以实现实时的安全监控和检测管理。带有智能分析功能的监控系统可以通过区分监控对象的外形、动作等特征,做到主动收集、分析数据,并根据预设条件执行报警、记录、分析等动作。智能监控系统可以运行于服务器,也可以运行在基于DSP的嵌入式系统上,而后者已逐渐成为主流。
智能视频的应用大体上可以分安防、人体行为检测和智能交通三方面的应用。其中安防应用是被广泛认为是最具潜力的市场,它包括以下几个应用类别:入侵检测,可以自动检测出视频画面中的运动行为特征;物品移除检测,可以自动检测物品搬移事件——当防区内某特定位置的物品被拿走或搬走时发出报警;遗留物检测,可以对遗弃物进行自动检测——当物品在某个防区内被放置或遗弃的时候自动报警;智能跟踪,可以使摄像机对自身的云台和变焦镜头进行自主PTZ驱动。人体行为检测应用包括脱岗检测(可以实现自动检测岗哨人员就位情况)、徘徊检测(对重要区域人体徘徊检测)。智能交通应用包括:对非法停留的交通工具进行检测,当交通工具在防区内非法停留时发出报警;车辆逆行检测,及时辨别逆行车辆。
随着准确率和可靠性逐步提高及产品成本的下降,智能视频在越来越多的场合得到了应用,它能够替代部分安防设备,降低安保人员的工作强度,提高工作效率,减少管理成本。事实上,智能视频的应用具有非常巨大的潜力。随着技术日趋成熟,智能视频技术的应用领域正在迅速扩展,这些应用主要包括上述的安防、交通以及零售、服务等行业,如人数统计、人脸识别、人群控制、注意力控制和交通流量控制等。
实时视频监测的需求正在快速增长,特别是随着实时安全监控应用的需求增加,实时发现安全隐患或目标异常行为的功能已经具有越来越重要的现实意义,智能视频监测系统产品在这种日益增长的需求带动下,正在成为视频监控应用的新热点。特别是随着半导体技术的进步,例如以Blackfin汇聚式处理器为代表的先进嵌入式解决平台方案的推出,具有极高性价比和极高实用性的智能视频分析设备不断推出,并在一些关键应用中发挥极为重要的作用。 图1:传统的视频监控应用示意图。
智能视频应用设计攻略
硬件平台方案的选择往往决定了系统的整体方案成本、性能、开发工具和方法的可用性,以及方案未来持续升级的可行性等,因此方案平台选型至关重要。智能视频应用自身的独特性要求在硬件平台的选择上进行综合权衡。视频监控系统的网络化和智能分析要求,以及大规模工程安装对成本、体积和功耗的限制,非标准化的智能视频分析方法和几乎定制化的方案优化方式,使得结合了MCU和DSP优势、具有软件设计灵活性和强大处理能力的汇聚式处理器方案平台体现出更加明显的优势。本文将结合ADI公司独特的Blackfin汇聚式DSP处理器的特点,分析智能视频设计中主要的设计技术要点。
一、硬件平台选型
可定制化能力非常重要。有很多因素制约着视频监控系统智能化的应用步伐:首先是智能监控的视频算法比较复杂,难于标准化,各个系统提供商的视频分析软件都有自己的独特算法,导致市场上的产品没有统一的标准;其次,视频监控系统的应用场景比较复杂,用户的要求多样化,所以定制化的要求比较多。因此,视频分析方案通常需要针对客户的应用特点和需求进行方案优化,采用的算法千差万别。此外,由于智能视频应用的高复杂性,对方案的处理能力提出了更高的要求。MCU+ASIC的视频监控传统方案难以实现各种个性化的设计和高运算能力要求,即使选择普通DSP+MCU的双芯片方案通常也难以满足智能视频监控应用的复杂运算需求,需要增加协处理器,这种复杂的解决方案无论是BOM成本、功耗还是开发难度都不足取。Blackfin处理器充分发挥了MCU+DSP汇聚式架构的优势,满足了智能视频应用的系统控制和高强度的运算需求,特别是以BF561为代表的高性能双内核架构已经成为智能视频应用的首选方案平台。
方案的可扩展性也是需要考虑的因素。智能视频分析应用除了需要针对应用环境、应用目的进行方案优化外,不同的客户可能还有其他方面的不同需求。例如,当前一些领先的数字视频监控方案实现了H.264基本类@Level3.0和MPEG4 D1+CIF双码流的支持,未来可能扩展到支持H.264 D1+CIF的双码流。随着智能视频分析的更广泛应用,如IP摄像机、无线视频监控、智能交通系统等,不同应用都可能对各种接口功能、通信标准、用户界面等的需求有较大的差异化,硬件平台方案对各种需求的灵活扩展性非常重要。同时,正如前文所述,智能视频分析技术发展不过数年的时间,随着技术的不断成熟以及一些相关的标准的出台和改进,产品的可升级特性至关重要,既是开发者须关注的问题也是终端客户关切的重要特性。Blackfin DSP在算法并行处理上具有独特优势,特别是ADSP-BF561采用双DSP核,能够实现很复杂的智能视频处理算法。
视频应用优化特性。一些方案尽管具有较强的处理能力和可扩展性,方案是否主要针对视频应用进行过优化设计也值得关注,因为这直接关系到设计工程师可用的软硬件设计资源以及系统设计难度和可实现的性能。以Blackfin处理器为例,Blackfin为高强度、高数据率的数字和媒体处理做了专门优化:Blackfin的几十个DMA通道和可灵活配置的Cache很好地满足了视频监控系统对大运算量、高数据吞吐率的要求;ADI专门开发了完全优化的音视频编解码器,并免费提供给大客户;针对视频应用Blackfin集成了很多硬件驱动,包括WiFi的驱动、音/视频编解码器的驱动;Blackfin的4个视频算术运算单元和视频象素指令集大大加速了视频运算速度;在智能视频分析的一些基础算子中,例如直方图统计、中值运算、Sobel运算、形态学中的膨胀运算等都可以利用Blackfin的MIN、MAX指令来消除条件跳转,节省处理器周期。不仅如此,Blackfin还支持13种非视频数据的向量运算。适当设计数据结构,在前背景分离、阈值计算和更新等多个环节都可以运用Blackfin的特色指令让智能视频分析算法更快捷。这些本身就很有效的指令中,大部分指令都能够并行执行,使得Blackfin的处理能力再加倍。
低功耗和稳定性很重要。考虑到智能视频监控设备通常都是一周7天,每天24小时运行的,稳定性和功耗也比较重要。在低功耗上,Blackfin处理器采用了多种节能技术:基于一种选通时钟内核设计,可按照逐条指令来选择性地切断功能单元的电源;支持多种针对所需CPU动作极少期间的断电模式;Blackfin处理器支持一种自含动态电源管理电路,借助该电路即可对工作频率和电压进行独立控制,以满足正在执行的算法的性能要求;大多数Blackfin处理器都提供片上内核稳压电路,并可在低至0.8V的电压下工作。而Blackfin独特的汇聚式处理架构、90nm工艺等打下了其领先的低功耗处理的基础。由于高处理能力,基于Blackfin平台的系统方案可以减少主芯片数量,丰富的功能和接口可以满足各种外设和功能扩展需求,降低元器件数量,从而保证更高的稳定可靠性。目前在同价位DSP中Blackfin DSP的低功耗特性和稳定性是最好的。
支持哪些嵌入式操作系统。智能视频分析通常是基于网络的应用,必须要操作系统的支持,因此选择具有广泛嵌入式系统支持能力的解决方案非常重要,这样能确保未来产品在更换操作系统时不至于必须更换硬件平台,保证研发成果的持续可用性。目前可用的嵌入式操作系统众多,各具优势,硬件平台方案对这些操作系统的支持能力是进行方案选型的考虑要点之一。例如,Blackfin处理器可以支持目前主流的操作系统,包括uCLinux、ThreadX、Nucleus,uCOS-II等十多种嵌入式操作系统,客户完全可以根据其自身要求选择其熟悉的或更具成本效益的软件架构基础。 图2:基于BF561的智能监控终端框图。
二、开发工具和可用资源
智能视频监控设备是一个复杂的系统,涉及到复杂的软硬件设计、人机界面、通信连接等,具有较高的系统设计难度。因此,所选择的硬件平台方案是否能提供完善的开发工具套件、必要的软件模块、成熟的参考设计、系统设计支持,以及是否有完整的设计生态系统等,对于是否能按期高质量地完成系统设计非常关键。事实上,并不是所有平台方案提供商都能提供这些支持。
以Blackfin系列处理器为例,采用Blackfin处理器的硬件平台从一般的DVR、IP摄像机、数字视频监控到智能视频监控,已经被全球大量的设备企业的广泛采用。Blackfin处理器获得众多企业的青睐,具有完整的开发工具和参考设计等支持是其受广泛欢迎的重要原因之一。ADI提供业界一流的工具、初学套件与支持,包括人们熟知的、能够支持其他Blackfin处理器的ADI CROSSCORE?软件与硬件工具,这些工具包括获奖的VisualDSP++?集成开发与调试环境(IDDE)、仿真器,以及EZ-KIT Lite?评估版硬件。
为提高开发效率,降低开发难度,开发时应尽量在已有的资源上进行,比如开放的例程,ADI为此提供了非常丰富的例程和资料。例如,ADI提供免费的“Image Tool Box”图像处理函数库软件包,该软件包专门针对图像处理应用常用的数学函数进行了优化,供客户在进行应用开发时调用。ADI还提供完整的参考设计,以及由本地合作伙伴开发的评估板、开发工具、算法IP、应用模块,以及由第三方合作伙伴提供包括软硬件在内的全套交钥匙方案。Blackfin处理器的视频监控应用目前在中国已经有多家具有丰富工程经验的第三方合作伙伴,已经建立完善的生态系统。
以ADI在今年三月份宣布提供基于该公司Blackfin BF526C的完整的IP监控和机器视觉摄像头参考设计为例,该参考设计在单个汇聚处理器上提供了强大的视频和音频处理能力,为工程师提供了一个统一的软件开发环境,可以实现更快的系统调试和部署,以及更低的系统成本。该处理器提供了集成的音频编解码器、流式视频和IP协议、片上DRAM存储器以及针对10/100以太网、USB和SD存储和本地RS-232端口的接口。这种完全可编程的解决方案可以满足多种视频压缩标准,例如H.264和MPEG4,支持音频G.729标准的编码。支持从控制中心到相机的双向语音通信,以及利用Pelo-P或Pelo-D协议的镜头平移、倾斜和拉伸动作。该参考设计还提供一块带双核BF561处理器的子卡,使系统能实现更高视频分辨率,并提供实现高级视频分析功能,如运动检测和跟踪。
应用方案揭秘——亿维东方智能网络摄像机
北京亿维东方科技有限公司(Emvideo)是专业智能安防产品的方案提供商,也是美国ADI公司授权的第三方合作伙伴。亿维东方目前有多款基于ADI Blackfin处理器为核心的硬件平台的产品,其中“软件+硬件”交钥匙的WiFi无线视频监控整体解决方案基于BF536+BF561的双处理器架构,方案硬件结构图如图3所示。
其中BF536处理器作为主处理器,除负责完成音频编码、远程控制以及用户交互控制等一些基本的管理与控制外,还负责嵌入式操作系统uClinux的运行,以及先进的智能视频分析功能,可以完成安防、人体行为、智能交通等多种智能视频分析。双核BF561作为协处理器负责视频编码算法,其强大的视频处理能力使得该方案实现了H.264基本类@Level3.0和MPEG4 D1+CIF双码流的支持,未来更将可能扩展到能够支持H.264 D1+CIF的双码流。两个处理器之间可以通过高速同步串行接口通讯,视频信号首先进入BF561处理器,采集编码后的码流发送到BF536处理器,然后通过网络发送到客户端进行解码显示。 图3:采用Blackfin BF536和BF561的解决方案硬件结构图。
该方案采用了先进的背景建模方法,能有效地克服光线变化、树叶摆动以及水面波纹等背景对前景目标分析产生的干扰,实现准确的前景检测,同时在目标跟踪上采用了独特的优化算放,实现了在入侵检测(包括区域警戒、绊线检测)的应用上超过90%的准确率。而所有这些都是基于BF536+BF561双处理器的硬件架构所具有的强大处理能力来实现的。
该方案的智能视频分析功能由亿维东方公司自主开发,独特的算法和丰富的智能视频分析技术开发经验确保实现客户的智能识别应用需求,并为客户提供包括软件升级在内的完善服务。由于智能视频识别应用目前并没有任何可循的需求标准和测试标准,因此视频分析方案通常需要针对客户的应用特点和需求进行方案优化。例如有些用户是地铁系统的,他们需要的功能是检测是否跨越候车的黄线、人群密度是否过大、是否有可疑的遗留物体等;有些用户是银行系统的,他们所需要的是ATM机的智能监控如分析是否有安装假键盘、安装吞卡器,在ATM机是否有暴力行为,是否出现犯罪分子的人脸等。利用该方案,客户可以根据用户的需求方便地进行调整算法。智能视频处理要求芯片具有强大的处理能力,有许多算法实现时得采用并行处理,Blackfin DSP在算法并行处理上具有独特的优势,特别是ADSP-BF561的双DSP核能够实现很复杂的智能视频处理算法。这是传统的MCU+ASIC或采用一般DSP方案所难以实现的。
该方案的软硬件都经过了应用验证,目前已经由多家客户进行生产,目标应用将主要是政府行政效能监测、教育系统等行业用户。
Ⅸ 户外安装监控怎么设计有哪些要求及注意事项
监控安装。首先要自问几个问题:为什么要装监控?目的是什么?监控哪里?安装在哪个位置?要满足自己哪些监控需求?如果以上几个问题,自己心里有了答案,请继续往下看:
一、监控安装前期准备,
首先要选择监控设备,如下:
监控摄像机、监控摄像机支架、监控摄像机防水电源(包括电源接头)、监控主机、监控专用硬盘(储存稳定)、接头、抗干扰视频线、电源线、线管和接头、螺丝钉、膨胀管等辅材(辅材依情况而定,这里不做详细解释,因为每个装监控地方场景都不一样)。
二、设备选购:
主要是监控摄像机
主机
硬盘
线材的选购
2.1监控摄像机选购指南,根据安装场景而定,装监控的地方一般都是工厂、仓库、写字楼和办公室:
2.1.1工厂选购:一般是选择枪机,红外枪机、模拟摄像机(较贵)、球机(较贵)照射距离远,比如仓库、车间的范围都比较大、距离长,就需要这种枪机,照射距离远,可以覆盖长距离的监控需求,就工厂的监控而言,枪机和球机的监控效果要高于半球监控摄像机,所以工厂都选用枪机,工厂仓库安装球机一般在重要的出入口,可以220度-360度自由旋转,自动捕捉到动态物体的移动。
2.1.2办公司选购:半球较多,我们去办公楼里时,会看到很多半球监控摄像机,比如办公司出入口、电梯里、电梯出口,我相信这个是大家见的最多的,也是使用最频繁的。这是为什么呢?
1、美观;
2、照射范围广,但是距离近,不过可以完全满足日常的需求;
3、安装方便;
4、隐蔽,安装好之后不影响办公室的整体协调性;
5、不占空间(办公楼都是寸金寸土的地方);
三、工具准备
一般监控安装公司都有全套的工具,我简单介绍下主要工具
3.1螺丝刀
3.2电动工具全套,全部买下要几千块钱
3.3辅助工具钳子、刀等等...
四、安装步骤(枪机)
4.1从放主机的地方穿管、布线(视频线、电源线)到要安装监控的地方(不开槽的话,用明线槽、线管);
4.2选择安装位置,根据支架的固定孔,用电动工具打孔,膨胀管,螺丝固定支架;
4.3安装摄像机,做接头;
4.4通电,调试监控角度;
4.5安装完毕,部分监控录像,安装步骤看上去虽然简略,但是具体的安装方法根据现场的情况而定,布线还可以用桥架等很多方式,造价也不一样。
安防监控系统设计注意事项
安防监控系统的雷电防护问题,具有着较强的综合性、复杂性和代表性,本文通过对安防监控系统遭受雷击损害的主要原因分析及其防雷解决方案的一些要点的探讨,阐述作者对雷电防护问题的一些看法和有限的经验,期待行业同仁给予批评指正,共同完善、丰富雷电防护技术,宣传、推广更加合理、准确的雷电防护方案,更好地解决社会上的各种雷电防护问题,有效达成防雷减灾之目的。
一、 概述
随着社会的发展进步,人民生活水平的不断提高,社会经济越趋活跃,对“安全”的需求越来越高,安防监控系统得到了更为广泛的普及应用。在高速公路、金融系统、军事单位、交通监控、重要处所、各种小区、公共场所、库房管理等各行各业中的应用越来越普遍。同时,安防监控系统自身的安全性也成为一个新的、重要的问题。
现代的安防监控产品均系微电子化产品,这些监控设备具有高密度、高速度、低电压和低功耗等特性。其对各种诸如雷电过电压、电力系统操作过电压、静电放电、电磁辐射等电磁干扰非常敏感,这就使得监控系统设备极易遭受雷击/过电压破坏,其后果可能会使整个监控系统运行失灵,并造成难以估计的经济损失和安全方面的风险。为了能够准确、有效地提供安防监控系统的防雷解决方案,我们首先应准确了解安防监控系统的系统构成,进而,准确分析安防监控系统遭受雷击损害的主要原因以及可能的雷击过电压的入侵途径。在此基础上,选用合适的防雷保护装置,研究和探讨信号、电源线路的合理布放,明确屏蔽及接地方式,方可给出准确的、系统的防雷解决方案。有效提高安防监控系统的抗雷击过电压干扰能力,优化系统的整体防雷水平。
二、 安防监控系统构成、分类及雷电防护概述
2.1安防监控系统的构成
安防监控系统,一般由以下三部分组成:
前端部分:主要由黑白(彩色)摄像机、云台、防护罩、支架等组成。
传输部分:使用同轴电缆、电线、多芯线,采取架空、地埋或沿墙敷设等方式传输音频、视频、控制信号和馈送交、直流电源等。
终端部分:主要由控制设备、画面分割器、监视器、录像存储设备等组成。
2.2安防监控系统的分类
依传输部分的传输方式分类,安防监控系统主要分为如下几类:
A同轴电缆传输监控系统:雷电防护重点在于传输电缆的两端线路接口防护及传输电缆自身的保护;
B双绞线传输监控系统:雷电防护重点在于,前端及终端的电源防护及双绞线接口防护;
C光缆传输监控系统:雷电防护重点在于,前端及终端的电源防护及光缆自身屏蔽铠层及加强筋的防护;
D微波传输监控系统:防护重点在于,前后两站无线设备的自身直击雷防护。
2.3安防监控系统遭受雷击损害的主要原因
2.3.1直击雷
A、雷电直接击中露天的摄像机上,直接损毁设备;
B、雷电直接击在线缆上,造成线缆熔断、损坏。
2.3.2雷电侵入波
安防监控系统的电源线、信号传输线或进入监控室的其它金属线缆遭到雷击或被雷电感应时,雷电波沿这些金属导线/导体侵入设备,导致高电位差使设备损坏。
2.3.3雷电感应
电磁感应:当附近区域有雷击闪络时,在雷击落实通道周围会产生强大的瞬变电磁场。处在电磁场中的监控设备和传输线路会感应出较大的电动势,以致损坏、损毁设备。
静电感应:当有带电的雷云出现时,在雷云下面的建筑物和传输线路上会感应出与雷云相反的束缚电荷。这种感应电荷在低压架空线路上可达100kV静电电位,信号线路上可达40-60kV静电电位,一旦雷云放电后,束缚电荷迅速扩散,即引起感应雷击。
电磁感应和静电感应引发的雷击现象均称为感应雷,又称二次雷。它对设备的损害没有直击雷来的猛烈,但它要比直击雷发生的机率大得多,有统计显示,感应雷击约占现代雷击事故的80%以上。
2.3.4地电位反击
直击雷防护装置(避雷针)在引导强大的雷电流流入大地时,在它的引下线、接地体以及与它们相连接的金属导体上产生非常高的瞬时电压,对周围与它们靠得近却又没与它们连接的金属物体、设备、线路、人体之间产生巨大的电位差,这个电位差引起的电击就是地电位反击。这种反击不仅足以损坏电器和设备,也可能造成人身伤害或火灾爆炸事故。
三、 安防监控系统防雷解决方案要点/常见问题/注意事项
3.1直击雷防护
直击雷防护,是防雷保护不可或缺的重要基础,是防雷保护不可忽视的组成部分。
3.1.1前端设备的直击雷防护
安防监控系统前端设备有室外和室内两种,安装在室内的设备一般不会遭受直击雷,而安装于室外的设备,多数处于相对的开阔地带,直击雷风险较大,则必须考虑直击雷防护问题。
安防监控系统前端设备,如摄像头等,应置于接闪器(避雷针或其它接闪导体)有效保护范围之内。对于已经处于其它接闪器或高层建筑原有接闪系统保护范围之内的前端设备,一般可以不再另行考虑直击雷防护;对于未处于任何接闪系统保护范围之内的前端设备,则均应考虑直击雷防护问题。从技术经济的角度考虑,前端设备直击雷防护安装独立避雷针不具备可行性,一般都采用将避雷针架设在摄像机的支撑杆上,引下线可直接利用金属杆本身(也可采用Φ 8的镀锌圆钢或30×3镀锌扁钢),但为了防止电磁感应,沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管敷设,金属管应可靠接地。
3.1.2传输线路的直击雷防护
为了使传输线路免遭直击雷的侵害,传输线路应尽量避免架空敷设,最好是穿金属管埋地敷设,金属管的两端应可靠接地。
3.1.3终端设备的直击雷防护
终端设备机房(一般称监控机房)所在建筑物应采取防直击雷的措施,可采用φ10的圆钢(刷银粉漆)在楼顶构筑避雷带,另外用φ10的圆钢做避雷带支撑,支撑高度15cm,每隔1m设一支撑,并用40×4mm的镀锌扁钢作为引下线与地网(地网电阻应小于10Ω)连接,引下线的间距应不大于25米。也可以采用避雷针作为防直击雷的措施,用40×4mm的镀锌扁钢作为引下线与地网连接,避雷针的高度、安装位置应根据滚球法进行计算。
3.2防雷接地系统
所有防雷保护系统均应有可靠、有效的接地。接地系统亦是防雷保护的必要组成部分之一。
安防监控系统前端、终端设备均应有良好的防雷接地,相应接地系统应符合规范要求。一般独立于监控机房所在建筑物的前端设备均须设有独立接地。但在此需要特别指出的是:无论前端还是终端设备的接地系统,如果距离小于20米的情况,两个接地系统之间应做等电位连接。
3.3沿墙敷设应注意的问题
许多布线人员,因对防雷知识了解有限,或者图简单方便,习惯于将户外走线线路与建筑物避雷带、引下线相互捆绑。方便了工程施工与美观的同时,也带来了较大的防雷安全隐患。这一点是值得重视和注意的。为减小雷害风险,任何导线/金属线路均应尽可能避免与直击雷防护系统平行捆扎,而应依有关规范要求。
3.4交流电源防雷器的选用
对于安防监控系统的所有交流电源进线端均作有效的防雷保护。并且应确保设备所处建筑物系有良好的防雷接地系统的,进一步确认所在建筑的雷电防护装置是否使用适当。
前端设备的交流电源进线处应安装相应的电源防雷器。考虑到安防监控系统的电源系统一般都不是很规范,零、地之间一般都会有几伏、十几伏的电压,有时甚至会有几十伏的电压,另外,在安装单相电源防雷器的时候,安装人员一般也不会注意区分零、火线,鉴于这种情况,我们建议选用单相电源防雷器时,尽量避免选用1+NPE保护模式的产品,因为如果NPE模块上有交流电压存在,在NPE模块动作时会产生工频续流,使NPE模块难以熄弧,造成NPE模块烧坏。
进入到监控机房的电源线应考虑三级防护,可在建筑物的总配电房的电源进线处安装一级电源防雷器,在监控机房所在楼层配电箱的电源进线处安装二级电源防雷器,在监控机房重要设备的电源进线处安装三级电源防雷器,在零、地电压比较高的情况下,不建议采用3+NPE或1+NPE保护模式的电源防雷器。
所有的防雷器应可靠接地。
3.5安防监控系统的传输线路防护
统计数据资料表明,安防监控系统80%以上的雷害事故都是因为与系统相连的线路上感应的雷电侵入波过电压造成的。因此,做好与系统相连的线路防护是整体防雷中不容忽视的一环。
最安全的布线方式,应采取全程穿金属管埋地敷设,同时,也请注意,金属管两端务必做有效接地。穿金属管埋地敷设的传输线路,可以使雷电侵入波的幅值得到相当程度的衰减,从而降低设备遭受雷电侵入波损害的概率。实际工程中,很多情况下条件不允许时,可以全程穿金属管架空走线;或者不作全程穿金属管,但在电缆进入监控机房和前端设备前务必穿金属管埋地敷设,埋地长度应不小于15米,在入户端将电缆金属外皮、金属管与防雷接地有效连接。
所有传输线路的两端均应安装相应的防雷器。
3.6 光纤通讯线路的防护
一般来讲,光纤线路不必作加装防雷电浪涌保护装置,因为光纤线路本身不属于导体,也就不会感应/传递过电压浪涌。这一点许多人知道,但常常容易被忽视的是光纤线缆的防雷保护,从而导致一些雷电过电压闪络,损坏设备的情况发生。其发生的主要原因是,光纤线缆一般有金属加强筋和金属铠层用于保护光纤线缆,光纤本身虽不会感应和传递过电压,但其金属加强筋和金属铠层却极易感应、传递雷击过电压,必须给予妥善处理,即在光纤进户端务必做好接地保护。
3.7视频信号防雷的注意事项
视频信号防雷,概念比较简单,但也常常出现因工作环节上的疏忽导致防雷保护失败,同时导致视频防雷自身遭到损坏。
目前,市场上大部分信号防雷产品,一般采用两级保护方式,前一级作为粗保护一般采用气体放电管作为保护器件;后一级为细保护,一般采用TVS作为保护器件。如此一来,信号防雷器就必然有了前后之分,进出端之分。因一般信号防雷电路采用的TVS的通流能力是非常有限的,如果前后级接反,一旦有过电压浪涌进来之后,TVS极易首先被击穿,导致防雷器损坏/失效。而这一情况,在市场上时有发生。由于许多防雷公司业务人员对此问题并不熟悉,在签合同时往往容易忽视“阴入阳出”与“阳入阴出”区别;许多防雷工程公司的采购人员也容易忽视此问题,只管下单采购“视频信号防雷器”;最后产品到了现场后,工程人员未仔细考虑、认真对待,只管能接上即可,最终导致一些视频信号防雷器接反的现象发生。
现在,深圳市天泰科技有限公司,新出品一款视频防雷器,采用双一级保护,已经申报专利保护,可以有效预防上述问题的发生。使“阴入阳出”与“阳入阴出”通用,减轻了销售人员、采购人员的工作压力,让工作更加简单、更加方便,更加便于视频防雷器的调配使用。
3.8直流电源防护,控制线信号保护。
直流电源防护、控制线信号保护与视频信号保护的常见问题一致,所不同的是,直流电源防护、控制线信号保护,连接方式一般为压接式,没有“阴”“阳”头之分,也就不会出现上述的销错货、购错货问题。但现场工程人员必须注意,正确连接此类防雷器。一般常用标识为:输入(IN)、输出(OUT),或者:浪涌端、保护端,亦称之为:远端、近端。换言之,输入(IN),即浪涌端,也称为远端,应连接有远程线路,容易引入雷电过电压的一端;输出(OUT),即保护端,也称为近端,应连接被保护设备一端。
四、 其它注意事项、维护要则
4.1 防雷设计应在认真调查地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律以及被保护物的特点等的基础上,详细研究防雷装置的形式及其布置。
4.2 在具体工程中,防雷设备安装位置及设备选型均应由专业人员根据实际情况选定。
4.3 应采用技术和质量均符合国家标准的防雷设备、器件、器材,避免使用非标准防雷产品和器件。
4.4 避雷针体、避雷带、支架、接地引下线、接地体、连接线等部件,均应采用热镀锌等方法,有效防止锈蚀。
4.5 应定期检查防雷器的使用情况,发现有损坏、老化的情况应及时更换。
分析防雷设计要点首先应准确了解安防监控系统的系统构成,进而,准确分析安防监控系统遭受雷击损害的主要原因以及可能的雷击过电压的入侵途径。在此基础上,选用合适的防雷保护装置,研究和探讨信号、电源线路的合理布放,明确屏蔽及接地方式,方可给出准确的、系统的防雷解决方案。有效提高安防监控系统的抗雷击过电压干扰能力,优化系统的整体防雷水平。
Ⅹ 监控的设计实现
简介
监测站的设计与实现是整个无线远程监控系统研制开发的重点,监测站对信息数据处理的能力和精度将影响整个系统的最终性能。在整个开发过程中,监测站的设计是工作量最大、所需时间最长的一部分。监测站处于工作现场,只完成数据的采集、处理和控制,任务相对单一、固定,无须用詙大的台式机来完成;考虑到节能和布放方便,监测站多为嵌入式系统。根据整个无线远程监控系统所要实现的功能,和对数据处理与对传感器控制能力的要求,监测站设计的复杂程度和采用的具体技术是不一样的。
基于单片机的设计
采用单片机是大多数嵌入式系统设计时的首选方案。由于在片上集成有丰富的外设,具有良好的控制能力,单片机天生就是为嵌放式系统度身定做的,在嵌入式市场上占据了最大的份额。
基于单片机的设计方案一般适用于对数据处理要求不高,运算量不大的远程监控系统。根据需要,单片机可以选用较为低端的4位机或8位机,如8051等,也可选用功能较强的专用芯片,如MSP430FE42X系列。单片机主要用于监测站端的系统控制。片外存储器一般为RAM、EEPROM和Flash等存储器;I/O设备一般为键盘、LCD等供设计调试用的人机交互接口;传感器一般为话筒、摄像头、扬声器和伺服马达一类的设备。无线通信接口实现相对较为复杂。编解码器是可取舍的,对于低速率数据一般没有必要。根据系统的处理任务和信息的类别,编解码器可选用不同的芯生, 如CMX639(用于音频)或LD9320等,也可用编程逻辑器件实现。监测站软件可直接通过C或汇编语言实现,也可在实时操作系统上开发应用软件。对于低档的4位或8位单片机,控制能力较低,系统简单,一般采用直接编写控制程序的方法。
基于DSP的设计
众所周知,DSP的数字处理方面能力较强,技术已经很成熟,能处理各种运算的通用、专用芯片也很多。以DSP为核心设计开发的监测站,可以完成高速率数据处理,保证系统实时性方面的要求。
这类设计方案一般适用于数据处理运算量比较大,实时性要求高而对控制能力要求相对较低的监控系统。与以单片机为基础的监控系统不同的是,DSP除了作控制器以外,还可兼作数据计算、编/解码之用。对于较复杂的编/解码以及压缩解压运算(比如对图像视频数据的处理等)是否仍由DSP完成,须综合考虑。若DSP在系统控制和实现传输协议方面负担太重,则这部分运算需要由专门的处理芯片完成;若系统控制和传输协议较简单,或根本没有到上层协议栈,则这部分复杂的运算可由DSP完成。
基于MCU DSP的设计
显然,这种设计方式吸取了单片机和DSP各自的优点:单片机的特点决定其擅长于控制,DSP的内部结构保证较强的数据处理能力。两者的组合可实现一些相当复杂的系统功能,但由于系统中采用了两个处理器,其间的信息交互是设计这类监测站时须着重考虑的问题。只有单片机和DSP之间较好地协同工作,才能充分发挥各自的优点;否则,由于两者间的协调而耗费了大量资源,整体性能未必高于采用单一处理器的系统。实现单片机和DSP间通信协调的常用方法是采用双口RAM。
有些DSP或单片机厂家为了扩大芯片的适用范围,在原有基础上进行扩展,相互间容入了对方的特点,使同一芯片在数据处理和控制方面同时具有较好的性能。比如Microchip公司推出的dsPIC,使客户能方便地将单片机的功能转移到DSP上,推出的产品有dsPIC30FXXX系列。由于DSP和MCU两个功能模块在同一芯片内实现,提高了系统的可靠性、降低了监测站的设计难度并节省印制板空间。这类芯片得到广大用户的青睐。
基于MPU的设计
设计嵌入式产品的另一可选方案是采用基于微处理器的设计方式。与工业控制计算机相比,嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点;同时,在该领域技术成熟、产品类型多、选择空间大,满足各种性能需求的处理器比较容易获得。随着采用RISC体系的高性能MPU(比如采用ARM构架的处理器芯片等)的出现,MPU在嵌入式领域中的地位经久不衰;但是,由于在设计监测站时,电路板上必须包括ROM、RAM、Flash、总线接口和各种外设等器件,系统的可靠性将有所下降,技术保密性差,实现难度也较大。
无线通信的设计实现
无线通信的设计相对于监测站而言较简单,有许多现有的产品和通信系统可以利用,重点只是在于从多种实现方式中作出最优的选择。
常用的实现方式有:利用现有的通信网络(GSM/GPRS、CDMA移动网等)和相应的无线通信产品;通过无线收发设备,如无线Modem,无线网桥等专门的无线局域网;利用收发集成芯片在监测站端实现电路板级与监控中心的无线通信。
利用网络实现无线通信
现有的通信网络较多,按业务建网是3G以前通信网络的特点,无线网络也不例外。设计无线远程监控系统可以借用的无线网络主要有:全球数字移动电话系统(GSM)、通用分组无线业务(GPRS)、采用码分多址(CDMA)技术的移动网、蜂窝式数字分组数据(CDPD)系统。
GSM(Globem System for Mobile)是全球最主要的2G标准,能够在低服务成本、低终端成本条件下提供较高的通信质量。就其业务而言,GSM是一个能够提供多种业务的移动ISDN(Integrated Services Digital Network,综合业务数字网络)。
GPRS(General Packet Packet Radio Service)在现有的GSM网络基础上增加一些硬件设备和软件升级,形成一个新的网络逻辑实体。它以分组交换技术为基础,采用IP数据网络协议,提高了现有的GSM网的数据业务传输速率,最高可达170kb/s。GPRS把分组交换技术引入现有GSM系统,使得移动通信和数据网络合二为一,具有“极速传送”、“永远在线”、“价格实惠”等特点。
CDMA(Code Division Multiple Access)网络采用扩展频谱技术,使用多种分集接收方式,使其具有容量大、通信质量好、保密性高和抗干扰能力强等特点。
CDPD(Cellular Digital Data)无线移动数据通信基于数字分组数据通信技术,以蜂窝移动通信为组网形式,是数据朎与移动通信的结合物。这种通信方式基于TCP/IP,系统结构为开放式,提供同层网络无缝连接和多协议网络服务。CDPD网络具有速度快、数据安全性高等特点,可与公用有线数据网络互联互通,非常适合传输实时、突发性和在线数据。
对使监控中心与监测站间的无线通信能利用现有的网络,对于特定的无线网需用相应的接入设备。这类设备市面上有现成的产品可供选择。接入GSM网络的通信模块有西门子的SIEMENS TC35i,接入GPRS可用西门子的MC35GPRS模块,接入CDMA网络的有华立H110CDMA模块和AnyDATA公司的CDMA Modem(DTS-800/1800),遵循CDPD方式的无线调制解调器(Modem)有OmniSky和NovatelMinstrel。
利用现有的网络组建无线远程监控系统,网络连接如图1所示。其中无线接入模块产品一般都提供有RS232作为外通信接口,有些天线是内置的。利用现有的网络覆盖面广和可漫游等特点,使监测站和控制中心的位置不受距离的限制;但由于利用公网,安全性会有所降低。
利用芯片实现无线通信
前两种组网方式的一个特点是采用现有的网络系统和产品,无线通信部分不须专门开发,实现较为容易。但由于所购买的产品均是独立器件,使整个系统特别是监测站一端结构复杂、体积庞大,往往在系统推广时会带来不利,且外购产品会增加系统的成本。若能将外购产品的功能与监测站集成在一起,在电路板级实现,将可以避免上述不利因素;但这会增加系统开发的难度,延长研制周期。须权衡利弊,根据项目组的开发实力和系统生命周期作最有利的选择。
采用此方法设计监测站需要实现的部分只是图1、2和3中的无线通信接口(可参看本文的网络版全文)。这部分的硬件实时框图以及处理器、存储器的关系大致如图4所示。各个子模块都有多种芯片可供选择,比如射频前端可用ML2751和RTF6900,实现调制/解调的有ML2722,扩频、解扩可用LD9002DX2和Stel-2000A等。
设计实现2
控制中心的设计相对于监测站的设计开发来讲较为简单,硬件设计少,除了普通微机(或工作站、工控机)外,还需要网络接入设备(若无线通信采用自行设计的模块实现,则须开发专用的无线网卡插入微机主板的预留总线插槽中)。控制中心的设计开发主要集中在应用软件的设计开发上,一般是基于Windows和Unix等常用操作系统的。当前用于此类软件开始、调试的工具较多,且功能强大,给控制中心软件的设计带来便利。
就软件的实现形式而言,一般除了界面模块外,其余各个功能模块均可设计成动态连接库文件(.dll)。人机接口界面模块可以为该无线远程监控系统的实际应用进行定制,以满足用户在界面美观、操作方便等方面的特殊要求。
采用C/C 语言在VC 开发环境下设计这样的系统软件涉及到的技术较多,包括内存管理、网络通信、多线程管理和数据库编程,甚至ActiveX等。
无线局域网方案
基于微波扩频技术及MPEG4编码技术的无线网络监控,主要采用一体化无线网络视频服务器以及普通枪机/球机。一体化无线网络视频服务器集成了2.4G/5.8Ghz无线网桥,MPEG4编码器,18dbi高增益天线。集成型设备安装简单,能在较短的时间内完成整个安装施工。产品为室外防水型设备,设备传输距离远,抗干扰性强,图像清晰。适合港口、码头、油田、工厂、小区、建筑工地等环境复杂区域。
无线AP覆盖方案
无线AP覆盖型监控解决方案主要采用无线AP以及无线网络摄像机。无线网络摄像机的IP网络信号通过无线AP覆盖的WiFi网络传输至监控中心的电脑上。监控中心的电脑PC通过软件来实现监控。
CDMA无线方案
CDMA无线视频监控系统主要由CDMA无线网络视频服务器以及普通摄像机组成。摄像机模拟信号通过CDMA视频服务器转换成IP数字信号后通过联通CDMA网络传输到监控中心。监控中心需要一台PC以及一个固定IP地址。在监控中心能控制前端摄像机的转动。
模拟无线方案
模拟无线视频监控是一种传统的无线视频监控方式,由模拟视频发射机及云台控制信号发射机组成。属于一对一通讯。
电力载波方案
电力载波视频监控系统主要采用电力载波技术,网络摄像机IP 信号通过电力载波传输到接收端。在接收端电脑上通过软件解码监控图像。普通电力载波传输的有效距离在120~140米。该解决方案适合于大楼,别墅区域等无线监控。
远程系统
远程监控系统由监控前端子系统、图像传输子系统、中心控制子系统、远程图像用户系统四部分组成。该图像远程监控系统是一套完全基于网络,采用B/S结构设计的数字视频远程监控系统,是目前业内远程监控系统的最高水平。
远程监控前端子系统由网络摄像机或普通摄像机和解码器组成。网络摄像机可以直接将图像转换为IP信号,可以不需要传输部分中的MPEG4/IP转换器。按现场的需要可以在前端安装红外摄像机和报警设备,以满足特殊的实验需要。图像传输子系统由MPEG4/IP转换器和校园宽带组成,也可以使用ADSL等设备与INTERNET直接连接。MPEG4/IP转换器及将普通摄像机接收到的图像转换成IP数据包,利用各种网络传输给服务器。这样可以利用现有的校园宽带网而不用铺设视频电缆,同时也可以使图像的传送不受距离的限制。
远程监控中心控制子系统由数字视频监控服务软件和PC服务器组成,提供视频图像的远程发布和用户管理功能。桌面控制系统由用户计算机组成,无需安装任何软件,只要使用浏览器并输入相应的用户名和密码就可以访问系统的各种功能。
远程监控系统的性能及特点
图像格式及网络流量:本系统采用MPEG4编码,分辨率为在最高704×576(PAL)25帧/秒,可提供从28.8kbps的Modem到3Mbps高质量的各种质量的视频图像。控制功能:远程监控系统可对镜头进行光圈、焦距、景深距离的控制等操作。对云台可做全方位控制。系统可以对云台的上下左右的转动进行全方位的远程控制。
可扩展性:系统采用B/S方式,三层结构分布式设计,可以方便地通过部署多个视频服务器增加系统支持的监控点的数量,来对系统进行扩容。
可用性:实验室网络视频监控系统采用“B/S结构”,客户端界面运行于Web浏览器,用户可以方便地从远程登录系统,并使用系统的所有功能。合理的系统划分,优化的功能布局,全中文操作界面,监控画面灵活的鼠标控制,这一切为用户提供强大的系统功能。
互操作性:系统提供标准的开发接口。