专利名称：基于can网络传输控制的视频监控系统的制作方法
技术领域：
基于CAN网络传输控制的视频监控系统，本发明涉及一种利用CAN_BUS总线技术 进行图像传输控制的系统，属于安防技术领域。
背景技术：
视频监控系统是安防技术领域中的重要组成部分，是一种防范能力较强的综合系 统，视频监控以其直观、方便、信息内容丰富而广泛应用于不同领域。 近年来，随着计算机、网络以及图像处理、传输技术的飞速发展，视频监控技术也 得到了迅速的发展。目前，国内外市场上，主要采用模拟视频监控技术和数字视频监控技 术。模拟视频监控在现代安防技术中已相当成熟，且性能稳定，并在实际工程应用中得到广 泛应用，特别是在大、中型视频监控工程中得到了广泛应用；数字视频监控融合了计算机技 术及图像视频压縮技术，解决了模拟监控技术存在的弊端，但其控制技术不够成熟，仍需进 一步的完善和发展。 现有技术中，视频监控技术正处于模拟系统与数字系统交叉应用的阶段。其实现 的方法，主要采用点对点的有线布设及利用互联网等方法，点对点的有线布设包括布设视 频专线的方法和依托电话线的方法等，且大多数监控系统采用的是RS-485通信方式，以此 实现监测、控制信号的传输；故此存在着一些弊端与问题。视频监测方面存在着专线布设成 本高，监控者所在位置受到局限性制约；电话线传输速度慢，不能够实现实时的视频监控； 而互联网则受到传输网络的干扰影响，同时，存在着硬件投资成本大，可靠性差、误报率大 等特点；同时，信号控制方面由于无完整的协议规约、系统的实时性差、通讯的可靠性低、后 期维护成本高、传输距离不理想、应用不灵活等缺点慢慢地暴露出来，必将造成对监控网络 的延伸、功能性强化、应用环境等方面提升的制约。 CAN总线网络是一种具有很高保密性、有效支持分布式控制或实时控制的串行通 信网络，由于CAN总线具有灵活性、实时性、极高的可靠性及低成本，CAN总线系统已成功应 用于很多领域，是目前最有发展前途的现场总线之一。因此，利用高科技的微电子技术，克 服CAN总线的位速率传输限制，在不影响CAN总线系统可靠性的前提下，利用其有限的带宽 传输视频监控图像，简化监控系统结构，故采用CAN总线技术进行控制信号的传输是可行 的，并且通过CAN控制网络的网关与桥接中继器，从而能够延长其控制距离，这样不仅增强 了视频监控能力与自身故障诊断能力，更重要的是提高了视频监控的安全性与可靠性，并 且最大限度的降低了其成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种利用CAN总线
网络进行信号监测传输控制，采用视频差分进行图像传输及同步分时切换控制技术，并通
过桥接中继器进行延长传输距离控制的基于CAN网络传输控制的视频监控系统。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该基于CAN网络传输控制的视频监
3控系统，其特征在于包括CAN总线信号监测传输及监控报警控制单元、CAN总线与视频差 分传输及同步分时切换控制单元和桥接中继器控制单元，CAN总线信号监测传输及监控报 警控制单元包括第一微处理器、视频CAN控制模块、监控报警模块、传感器控制信号、视频 差分控制模块、第一时钟模块和第一 CAN接口模块，第一微处理器与视频CAN控制模块相 连，视频CAN控制模块与视频差分控制模块相连，第一微处理器与监控报警模块相连，传感 器控制信号与第一微处理器互连，第一微处理器与视频差分控制模块相连，第一时钟模块 与第一微处理器互连，第一 CAN接口模块与第一微处理器互连。 视频CAN控制模块是内嵌有CAN通信接口的控制板，由视频输入、控制云台及视频 差分发射模块组成。其控制命令信号通过CAN总线进行传输控制，经第一微处理器中的第 一 CAN接口模块完成对执行器的开启及运动轨迹的控制； 第一微处理器通过其第一 CAN接口模块对视频差分模块的工作状态进行控制，视 频监控图像输入到视频差分控制模块，对其进行放大传输； 监控报警模块通过CAN通信接口进行通信，是警报、感应、红外、破碎、探照灯、指
纹或烟雾报警执行器中的一种或几种的任意组合。其控制命令信号通过CAN总线进行传
输，经第一微处理器中的第一 CAN接口模块完成对各报警执行器的控制； CAN总线与视频差分传输及同步分时切换控制单元包括第二微处理器、Video信
号、视频差分模块、A/D转换模块、FIFO存储器模块、第二时钟模块、第二 CAN接口模块；
Video信号输入到视频差分模块，第二微处理器与视频差分模块相连，视频差分模块与A/D
转换模块相连，A/D转换模块与第二微处理器相连，FIFO存储器模块与第二微处理器互联，
第二微处理器与第二时钟模块相连，第二 CAN接口模块与第二微处理器互联。 其中Video信号输入到视频差分模块后，经A/D转换模块对其进行模拟信号与数
数字信号转换处理； 第二时钟模块为系统提供同异步分时控制； FIFO存储器模块通过第二微处理器完成对视频信号的同异步分时控制； 第二微处理器通过第二CAN接口模块接收传输其相应的控制信号，进行相应的控
制工作。 视频差分模块由视频差分发射模块和视频差分接收模块组成。通过其双绞线或
CAT-5线传输介质传输视频监控图像，其传输距离范围在0到2000米之间。 桥接中继器控制单元由视频传输中继模块、CAN总线传输控制中继模块组成。 视频传输中继模块包括专用视频差分运算放大器、视频输入、视频输出、电源模
块、防雷及静电保护电路；视频输入与专用视频差分运算放大器相连，专用视频差分运算放
大器与视频输出相连，电源模块分别与专用视频差分运算放大器和防雷及静电保护电路相
连，防雷及静电保护电路与专用视频差分运算放大器相连。 其中电源模块为其整体电路提供所需的正负电源脉冲信号； CAN总线传输控制中继模块包括第三微处理器、第三时钟模块、存储器模块、第三 CAN接口模块、第四CAN接口模块；第三时钟模块与第三微处理器相连，存储器模块与第三 微处理器互连，第三CAN接口模块、第四CAN接口模块分别与第三微处理器相互连。
第三微处理器为具有2路CAN控制器接口的单片机，用来转接CAN总线的信号传 输；
存储器模块用来存储其系统的控制信号信息；
时钟模块为其进行时间校定； 本系统的分布式控制方法，根据程序的具体应用，利用软件进行同步分时控制计
算，以群对点的布设方式及CAN通信控制方式进行多路视频与数据采集及分布式控制处
理，并通过232&CAN网关控制器，将数据传输到终端主机； 本系统的232&CAN网关控制器程序流程图 a、系统上电开始； b、首先系统进行初始化； c、通过软件设定，使之能够产生数据接收中断； d、判断是否产生中断？； e、没有产生中断，返回步骤C ; f、产生中断，保存接收数据到数据缓存区； g、询问数据是否接收保存完毕？； h、未接收完毕，返回步骤D ; i、接收完毕，CAN报文输出控制，并返回步骤C ; 本系统的CAN总线控制同步分时程序流程图 a、系统上电开始； b、首先系统进行初始化； c、读取数据地址并保存到数据缓存区； d、通过程序设定，使之能够产生数据接收中断； e、判断是否产生中断？； f、未产生中断，返回步骤e ; g、产生中断，把接收到的数据保存到FIFO数据存储区；
h、询问数据是否接收保存完毕？；
i、未接收完毕，返回步骤e ;
j、数据接收完毕，关闭中断； k、询问接收的数据存储与读取的地址是否一致？；
1、地址不一致，数据自动擦除，释放存储器空间；
m、地址一致，判别存储数据信息，执行同步分时控制程序；
n、按程序控制进行数据输出； Q、输出数据后，擦除原有数据，释放存储器空间，并返回b ;
工作原理 本系统在工作过程中主要包括两种数据类型视频监控图像数据和信号、状态及 测试数据，基于此两种数据的不同特性，采用不同的设计原理进行数据传输，以提高系统工 作过程中的实时性、高可靠性与安全性。 视频监控图像数据利用视频差分模块进行传输，其视频差分模块是由专为在恶劣 环境下传输视频信号而设计的单通道、高带宽运算放大器及其外围电路组成，能够有效的 抑制共模干扰并提高了信号抑燥比，采用双绞线或CAT-5(超CAT-5)线作为传输介质进行 视频图像数据传输，其传输距离范围在0到2000米之间。
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由于CAN总线上传输的是控制命令、工作状态及测试数据，因此本系统所有的视 频监控、报警监控及传感器监测等控制信号命令、工作状态及监测数据都通过CAN总线进 行传输，并且根据其传感器的反馈信号与操作信号对其执行器进行相应的控制，以及检测 反馈其故障状态。 本系统由视频输入、控制云台、警报、感应、红外、破碎、探照灯、指纹等执行器组 成，用视频差分模块传输的视频监控图像数据优先于利用CAN总线传输的控制命令、工作 状态及测试数据，系统设定的中断优先级以视频监控、警报状况为最高优先级，其余状态按 系统设定的优先级传输；其视频信号控制采用FIFO存储器模块进行同异步分时控制；
本系统利用视频差分传输和CAN总线通信等微电子控制技术，改变了目前视频监 控系统主要采用的点对点的布设方式及RS-485通信控制方式，以群对点的布设方式及CAN 总线通信控制方式，应用于视频监控系统中，并且通过232&CAN网关控制器与桥接中继器， 从而延长了其控制距离，具有影像跟随、警报跟随、自动报警、实时反馈等功能，这样不仅增 强了视频监控能力与自身故障诊断能力，更重要的是提高了视频监控的安全性与可靠性， 并且最大限度的降低了其成本。 与现有技术相比，本系统利用视频差分传输和CAN总线通信控制等微电子控制技 术，改变了目前视频监控系统主要采用的点对点的布设方式及RS-485通信控制方式，以群 对点的布设方式及CAN总线通信控制方式，应用于视频监控系统中，并且通过232&CAN网关 控制器与桥接中继器，从而延长了其控制距离，具有影像跟随、警报跟随、自动报警、实时反 馈等功能；其有益效果在于(l)系统布设方式本系统采用群对点的布设方式，从而使得 系统施工布线方便简单、安全可靠，最主要的是大大节省了布设成本；(2)系统控制方式 本系统采用CAN总线通信控制方式，利用其完整地通信协议规约，加强了系统的实时性、提 高了系统的高可靠性与安全性，降低了误报率、节约了维护成本、延长了传输距离、改善了 传输效果，并且提升了系统在网络的延伸、功能性强化、应用环境等方面的拓展；(3)本系 统利用微电子控制技术，不仅提升了整体系统地安全性与可靠性，而且加强了系统的功能 性，增强了视频监控能力与自身故障诊断能力，更重要的是最大限度的降低了系统的成本。
图1是CAN总线信号监测传输及监控报警控制原理框图； 图2是CAN总线与视频差分传输及同步分时切换控制原理框图； 图3是视频差分传输中继模块原理框图； 图4是CAN总线传输控制中继模块原理框图； 图5是CAN总线控制与差分视放传输网络拓扑示意图； 图6是232&CAN网关控制器程序流程框图； 图7是CAN总线控制同步分时程序流程框图。 附图1-7是本发明的最佳实施例。
具体实施例方式
下面结合附图1-7对本发明的基于CAN网络传输控制的视频监控系统做进一步说 明。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。
该基于CAN网络传输控制的视频监控系统，主要由CAN总线信号监测传输及监控 报警控制单元、CAN总线与视频差分传输及同步分时切换控制单元和桥接中继器控制单元 组成。 如图l所示 CAN总线信号监测传输及监控报警控制单元由第一微处理器、视频CAN控制模块、 监控报警模块、传感器控制信号、视频差分控制模块、第一时钟模块和第一CAN接口模块组 成，第一微处理器与视频CAN控制模块相连，视频CAN控制模块与视频差分控制模块相连， 第一微处理器与监控报警模块相连，传感器控制信号与第一微处理器互连，第一微处理器 与视频差分控制模块相连，第一时钟模块与第一微处理器互连，第一 CAN接口模块与第一 微处理器互连。 其中视频CAN控制模块由视频输入、控制云台及视频差分发射模块组成，其控制 命令信号通过CAN总线进行传输控制，经第一微处理器中的第一 CAN接口模块完成对执行 器的开启及运动轨迹的控制。 第一微处理器通过其第一 CAN接口模块对视频差分模块的工作状态进行控制，视 频监控图像输入到视频差分模块，对其进行放大传输； 监控报警模块由警报、感应、红外、破碎、探照灯、指纹等报警执行器组成，其控制 命令信号通过CAN总线进行传输，经第一微处理器中的第一 CAN接口模块完成对各报警执 行器的控制。 第一时钟模块为系统提供同步分时控制。 第一微处理器的第一CAN接口模块根据其传感器的反馈信号与操作信号对其执 行器进行相应的控制，以及检测反馈其故障状态。
如图2所示 该CAN总线与视频差分传输及同步分时切换控制单元包括第二微处理器、Video 信号、视频差分模块、A/D转换模块、FIFO存储器模块、第二时钟模块、第二 CAN接口模块； Video信号输入到视频差分模块，第二微处理器与视频差分模块相连，视频差分模块与A/D 转换模块相连，A/D转换模块与第二微处理器相连，FIFO存储器模块与第二微处理器互联， 第二微处理器与第二时钟模块相连，第二 CAN接口模块与第二微处理器互联。
其中Video信号输入到视频差分模块后，经A/D转换模块对其进行模拟信号与数 数字信号转换处理； 第二时钟模块为系统提供同异步分时控制； FIFO存储器模块通过第二微处理器完成对视频信号的同异步分时控制； 第二微处理器通过第二CAN接口模块接收传输其相应的控制信号，进行相应的控
制工作。 视频差分模块由视频差分发射模块和视频差分接收模块组成，通过其双绞线或 CAT-5线传输介质传输视频监控图像，其传输距离范围在0到2000米之间。
如图3所示 本系统利用视频传输中继模块来延长视频图像的传输距离；视频传输中继模块由 专用视频差分运算放大器、视频输入、视频输出、电源模块、防雷及静电保护电路组成。视频 输入与专用视频差分运算放大器相连，专用视频差分运算放大器与视频输出相连，电源模块分别与专用视频差分运算放大器和防雷及静电保护电路相连，防雷及静电保护电路与专
用视频差分运算放大器相连。 如图4所示 本CAN总线传输控制中继模块由第三微处理器、第三时钟模块、存储器模块、第三 CAN接口模块、第四CAN接口模块组成；第三时钟模块与第三微处理器相连，存储器模块与 第三微处理器互连，第三CAN接口模块、第四CAN接口模块分别与第三微处理器相互连。
第三微处理器为具有2路CAN控制器接口的单片机，用来转接CAN总线的信号传 输； 存储器模块用来存储CAN网络上的控制信号信息；
第三时钟模块为CAN网络进行时间校定。
如图5所示 本系统CAN控制与差分视放传输网络拓扑示意图，是由系统控制器、视频输入 l-N、视频差分控制模块l-N、报警单元l-N、传感器控制信号、视频CAN控制模块l-N、硬盘录 像输入、监视器单元、电源DC-DC等组成。 系统控制器包括CAN总线信号监测传输及监控报警控制单元、CAN总线与视频差 分传输及同步分时切换控制单元和桥接中继器控制单元。 图中所示，实粗线为CAN总线控制信号传输网络，双细线为视频差分传输图像网 络。每路视频输入、报警单元及传感器控制信号都与之相应的视频差分控制模块及视频 CAN控制模块相连接，并固定在需要监控报警的地点，通过CAN总线控制信号传输网络与视 频差分传输图像网络，进行监控报警、视频传输及监控执行器报警触发等事件，且通过视频 CAN控制模块对其系统的终端视频监视及视频录像进行控制。 如图6所示为本发明232&CAN网关控制器实施例；系统通过232&CAN网关控制器
实现信号命令的传输与控制，其程序控制过程为 a、系统上电开始； b、首先系统进行初始化； c、通过软件设定，使之能够产生数据接收中断； d、判断是否产生中断？； e、没有产生中断，返回步骤c ; f、产生中断，保存接收数据到数据缓存区； g、询问数据是否接收保存完毕？； h、未接收完毕，返回步骤d; i、接收完毕，CAN报文输出控制，并返回步骤c ; 如图7所示为本发明CAN总线控制与同步分时程序控制实施例；系统通过CAN总 线控制视频数据及报警数据的传输、接收与存储控制，其程序控制过程为 a、系统上电开始； b、首先系统进行初始化； C、读取数据地址并保存倒数据缓存区； d、通过程序设定，使之能够产生数据接收中断； e、判断是否产生中断？；
f 、未产生中断，返回步骤e ; g、产生中断，把接收到的数据保存到FIFO数据存储区； h、询问数据是否接收保存完毕？； i、未接收完毕，返回步骤e ; j、数据接收完毕，关闭中断； k、询问接收的数据存储与读取的地址是否一致？； 1、地址不一致，数据自动擦除，释放存储器空间； m、地址一致，判别存储数据信息，执行同步分时控制程序； n、按程序控制进行数据输出； Q、输出数据后，擦除原有数据，释放存储器空间，并返回b ;
权利要求
基于CAN网络传输控制的视频监控系统，其特征在于包括CAN总线信号监测传输及监控报警控制单元、CAN总线与视频差分传输及同步分时切换控制单元和桥接中继器控制单元，CAN总线信号监测传输及监控报警控制单元包括第一微处理器、视频CAN控制模块、监控报警模块、传感器控制信号、视频差分控制模块、第一时钟模块和第一CAN接口模块，第一微处理器与视频CAN控制模块相连，视频CAN控制模块与视频差分控制模块相连，第一微处理器与监控报警模块相连，传感器控制信号与第一微处理器互连，第一微处理器与视频差分控制模块相连，第一时钟模块与第一微处理器互连，第一CAN接口模块与第一微处理器互连。
2. 根据权利要求1所述的基于CAN网络传输控制的视频监控系统，其特征在于视频 CAN控制模块是内嵌有CAN通信接口的控制板，由视频输入、控制云台及视频差分发射模块 组成。
3. 根据权利要求1所述的基于CAN网络传输控制的视频监控系统，其特征在于监控 报警模块是警报、感应、红外、破碎、探照灯、指纹或烟雾报警执行器中的一种或几种的任意组合。
4. 根据权利要求1所述的基于CAN网络传输控制的视频监控系统，其特征在于CAN 总线与视频差分传输及同步分时切换控制单元包括第二微处理器、Video信号、视频差分模 块、A/D转换模块、FIFO存储器模块、第二时钟模块、第二 CAN接口模块；Video信号输入到 视频差分模块，第二微处理器与视频差分模块相连，视频差分模块与A/D转换模块相连，A/ D转换模块与第二微处理器相连，FIFO存储器模块与第二微处理器互联，第二微处理器与 第二时钟模块相连，第二 CAN接口模块与第二微处理器互联。
5. 根据权利要求3所述的基于CAN网络传输控制的视频监控系统，其特征在于视频 差分模块由视频差分发射模块和视频差分接收模块组成。
6. 根据权利要求1所述的基于CAN网络传输控制的视频监控系统，其特征在于桥接 中继器控制单元由视频传输中继模块、CAN总线传输控制中继模块组成。
7. 根据权利要求6所述的基于CAN网络传输控制的视频监控系统，其特征在于视频 传输中继模块包括专用视频差分运算放大器、视频输入、视频输出、电源模块、防雷及静电 保护电路；视频输入与专用视频差分运算放大器相连，专用视频差分运算放大器与视频输 出相连，电源模块分别与专用视频差分运算放大器和防雷及静电保护电路相连，防雷及静 电保护电路与专用视频差分运算放大器相连。
8. 根据权利要求6所述的基于CAN网络传输控制的视频监控系统，其特征在于CAN总 线传输控制中继模块包括第三微处理器、第三时钟模块、存储器模块、第三CAN接口模块、 第四CAN接口模块；第三时钟模块与第三微处理器相连，存储器模块与第三微处理器互连， 第三CAN接口模块、第四CAN接口模块分别与第三微处理器相互连。
9. 根据权利要求7所述的基于CAN网络传输控制的视频监控系统，其特征在于第三 微处理器为具有2路CAN控制器接口的单片机。
全文摘要
基于CAN网络传输控制的视频监控系统，属于安防技术领域。包括CAN总线信号监测传输及监控报警控制单元、CAN总线与视频差分传输及同步分时切换控制单元和桥接中继器控制单元，CAN总线信号监测传输及监控报警控制单元包括第一微处理器、视频CAN控制模块、监控报警模块、传感器控制信号、视频差分控制模块、第一时钟模块和第一CAN接口模块。采用群对点的布设方式，使得系统施工布线方便简单、安全可靠，最主要的是大大节省了布设成本；采用CAN总线通信控制方式，利用其完整地通信协议规约，加强了系统的实时性、提高了系统的高可靠性与安全性，降低了系统的成本等优点。
文档编号G08B25/00GK101742252SQ20081015902
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月21日 优先权日2008年11月21日
发明者于剑峰, 宫春勇, 赵华, 高小群 申请人:山东申普汽车控制技术有限公司