专利名称：分布式数字视频系统和数字视频控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及分布式数字视频系统，尤其涉及应用在安防监控领域和生产监控领域的分布式数字视频系统及其采用的数字视频控制器。
现有的监控系统，采用常规的数字硬盘录像机。这种常规的数字硬盘录像机，虽然可以进行软件更新，但是录像机内部不提供硬件升级空间。因此，常规的数字硬盘录像机，存储容量有限，不能扩充存储容量。
随着数字化时代的发展和用户需求的不断提高，急需一种用于安防监控领域和生产监控领域的数字视频系统，这种数字视频系统不但应该便于安装和检修，而且应该提供软件升级和硬件升级的可能。
本实用新型的第二个目的是提供一种数字视频控制器，这种数字视频控制器不仅可以进行软件升级而且便于硬件升级。
为实现上述第一个目的，本实用新型提供一种分布式数字视频系统，其特征在于包括多个数字视频控制器，分别设置在不同的地理区域内；一个中央控制中心，远离于多个数字视频控制器设置，用于从多个数字视频控制器接收数字视频信号，并且向多个数字视频控制器发送控制信号；其中，在每个地理区域内，设置有至少一台摄像机；并且每个数字视频控制器包括视频信号接收装置，用于从其所在地理区域内的至少一台摄像机接收视频信号；视频信号存储装置，用于对收到的视频信号进行存储；以及视频信号发送装置，用于将收到的视频信号发送到所述中央控制中心。
为实现上述第二个目的，本实用新型提供一种数字视频控制器，包括视频信号接收装置，用于从至少一台摄像机接收视频信号；视频信号存储装置，用于对收到的视频信号进行存储；以及视频信号发送装置，用于将收到的视频信号发送到视频信号接收装置；其特征在于所述视频信号接收装置、所述视频信号存储装置、所述视频信号发送装置都设置在一个2U标准工业机箱中。
本实用新型的分布式数字视频系统具有非常明显的优点。
首先，如果用本实用新型的分布式数字视频系统替换原有CCTV模拟监控系统，无需进行大规模的施工。对于新建的CCTV监控系统，可采用分布式安装，集中化管理的独特模式，节约大量的施工时间和线材。
其次，本实用新型的分布式数字视频系统采用分布式网络结构，每台设备完全独立控制多路(例如8-16路)摄像机，将所获信息通过网络传送到总控制室。总控制室由一台或多台分布式数字视频控制器控制，操作简单便捷。各个数字视频控制器之间，不构成直接联系。所以，无论某一处发生故障，都不会影响其他设备的工作。因而，本实用新型的系统，操作简单，易于维护。
第三，本实用新型的系统提供强大的远程监控功能，可通过局域网络或电话线将图象进行远程传输，可轻松地进行远程监控。
本实用新型的数字视频控制器，可以在标准2U工业机箱的有限内部空间中安装多块硬盘。这在世界范围内是一种首创。本实用新型的数字视频控制器，从结构设计上保证了本实用新型的分布式数字视频系统既可以实现软件升级，也可以实现硬件升级。
本实用新型的数字视频控制器中，其变换前面板和相应的硬盘系统，可以组装成单硬盘系统或四硬盘系统，变换活动支架，可以升级为新一代产品，变换后端子板，可以实现2路视、音频系统到16路视频系统。
本实用新型的分布式数字视频系统是真正意义上的分布式数字视频系统，它采用分布式数字视频概念以及嵌入式LINUX操作系统，不但可以完成分布式安装、集中式管理的新型模式，也可以实现集中式安装、集中式管理的传统模式。
图1是本实用新型的分布式数字视频系统中的系统监控及数据采集子系统的结构示意图；图2是本实用新型的分布式数字视频系统中的录像回放子系统的结构示意图；图3是本实用新型的分布式数字视频系统中的通信控制子系统的结构示意图；图4是本实用新型的数字视频控制器的第一实施方式的结构示意图；图5是本实用新型的数字视频控制器的第二实施方式的结构示意图；图6是本实用新型的数字视频控制器的前面板结构示意图；图7是图5所示的数字视频控制器中的活动式四硬盘结构图；
图8是图7所示的四硬盘结构的电气连接示意图；图9是图4和图5所示的数字视频控制器中的活动支架结构示意图；图10是图4和图5所示的数字视频控制器中的后端子板前视图；图11是图4和图5所示的数字视频控制器中的后端子板后视图；图12是本实用新型的数字视频控制器的内部电路配置及各部件连接关系；图13是分控点的结构示意图；以及图14是控制中心的结构示意图。
每个地理区域内的数字视频控制器，接收本区域内的多个摄像机发送的多路视频信号，并且将收到的多路视频信号数字化转换成单一视频信号后，传送至中央控制中心。可以通过RS232、RS485或局域网络进行集中控制管理。这种分布式安装、集中化管理的模式，即是本实用新型人首次提出的分布式数字视频概念。
本实用新型的分布式数字视频系统，由三个有机结合的子系统组成系统监控及数据采集子系统、录像回放子系统和通信控制子系统，另外还包括一个嵌入式Linux构造工具。
图1示出系统监控及数据采集子系统的结构示意图。系统监控及数据采集子系统完成监控数据的采集、显示和存储等功能。该子系统使用了数个经过优化、通过线程间通信进行同步的核心态线程实现了录像、监控、设置和回放的并行作业，并对数据采集卡使用了“看门狗”技术以确保其稳定性，从而保证了整个系统的高效、稳定运行。下面介绍图1中所示各模块的具体功能。
视频监控模块实现常规监控功能。它由四个子模块组成
(1)画面分割实现监控显示画面的分割、可在1、4、6、8、9、16分屏之间随意切换显示分屏；(2)自动换屏按用户设定的时间间隔自动切换不同的画面；(3)云台与镜头控制控制云台的运动方式(包括上、下、左、右、左上、右上、左下、右下、自动搜索9种方式)，调整变焦镜头的光圈、变倍、聚焦微调，控制室外防护罩的加热、雨刷及射灯等辅助功能；和(4)色彩调整色度、亮度、饱和度和对比度的调整和重置。
数据存储模块将数据采集卡传入的监控数据以压缩格式(如MPEG I格式)存储在单硬盘或多硬盘组上。在发生事件联动报警时，该模块实现在低品质录像和高品质录像之间的自动切换。
系统设置模块用户可以根据自己的实际需求设置系统的工作方式参数，如录像时段、显示分组、事件录像时间、联动报警镜头等，可以通过“交接班”操作确定当前工作人员，并可以对设备状态和系统事件日志表进行检索。该模块包括五个子模块(1)口令管理模块包括操作权限管理和口令维护；(2)参数设置模块包括系统参数、通信参数、显示分组、摄像机、传感器和视频报警参数的设置；(3)交接班模块通过交接班，重置系统监控权限；(4)数据检索模块包括对设备状态和系统事件日志表的条件检索；以及(5)数据后备模块包括换盘操作、安装数据盘、安装新盘以及循环使用。
数据清理模块定期每小时运行一次，检查磁盘空间，如空间不足，则删除最早的监控数据。
事件联动录像模块当发生联动报警事件时，触发用户自己设定的联动报警镜头工作，事件录像时长由用户设定，录像品质自动在高低品质间切换，每个事件最多可以联动8个镜头，每个镜头最多可以由8个事件触发。该模块包括三个子模块
(1)IC卡报警当发生IC卡刷卡动作时产生事件联动录像；(2)传感器报警在传感器产生报警时产生事件联动录像；以及(3)视频报警当发生视频报警时产生事件联动录像。
图2示出录像回放子系统的结构示意图。回放子系统完成对历史纪录的再现，例如以MPEG1方式压缩的图像数据的解码与播放。如图2所示，回放子系统包括两个模块。
播放控制模块提供了播放是的各种控制，包括正反向正常播放、停止、暂停、快进、快退、慢进、慢退、单帧正向播放、单帧反向播放等。
文件间平滑过渡模块提供了在多文件播放时的平滑过渡功能，实现了文件间播放时的平滑无缝衔接。
鉴于本实用新型的分布式数字视频系统在监控领域的特殊用途，图2所示的回放子系统有很多不同于一般的MPEG1播放程式的特性。这些特性表现在(1)稳定性为满足本系统作为安防产品的特殊要求，本回放子系统能保证能稳定、高效的长时间运行。
(2)低系统占用率能在计算机进行录像、报警监测等工作时，系统资源很低的情况下保证播放正常进行，几乎没有缺帧、跳帧等不正常现象，并且不影响其他的子系统的正常工作。
图3是通信控制子系统的结构示意图。通信控制子系统完成的功能是，利用局域网(Intranet-企业内部网)或者串口(RS232口)，使本实用新型的数字视频控制器与上位机进行通讯、实现远程控制、远程监控、远程历史回放等功能。保证操作人员即使在远离现场的情况下也可以对现场监控设备进行控制，以准确、及时地把握情况。
如图3所示，通信控制子系统实现了三种服务器(控制服务器、历史数据服务器、定时数据服务器)的功能。
控制服务器的功能是，通过局域网或者串口接受上位机的控制信息并在位机上进行相应的动作。
历史数据服务器的功能是，将本地的历史信息上传到上位机上供上位机进行历史回放。
实时数据服务器的功能是，将本地实时采集的视频数据传递到上位机上，实现远程监控功能。
本实用新型的分布式数字视频系统还包括一个嵌入式Linux构造工具—Yard。Yard是一个Linux上公开源码的共享软件，可用来裁减、生成Linux系统盘。根据需要对其进行了修改，使它成为本系统专用的嵌入式Linux构造工具。
下面详细描述本实用新型的数字视频控制器的结构。
图4是本实用新型的数字视频控制器的第一实施方式的结构示意图。标号1代表控制键盘，2代表单硬盘前面板；3代表活动支架；4代表主板；5代表机箱外壳；6代表后端子扳；7代表视频采集卡；8代表开关电源；9代表单硬盘外壳；10代表活动式单硬盘；14、11代表计算机底板。各部件可以各种现有的连结方式连结。例如，可以采用镙钉连结。
图4主要显示了单硬盘的数字视频控制器的系统结构，以及系统结构与主要插接部件(控制键盘1、视频采集卡7、开关电源8)之间的关系。其中单硬盘外壳9、活动式硬盘10可以采用现有商品。
图5是本实用新型的数字视频控制器的第二实施方式的结构示意图。标号1代表控制键盘；3代表活动支架；4代表主板；5代表机箱外壳；6代表后端子板；7代表视频采集卡；8代表开关电源；11代表四硬盘外壳；12代表活动式四硬盘组；13代表四硬盘前面板；14代表计算机底板。
图6是本实用新型的数字视频控制器的前面板结构示意图。标号2代表单硬盘前面板；标号13代表四硬盘前面板。活动式单硬盘和活动式四硬盘组外型尺寸不同，因此，如果用户希望从单硬盘系统升级到四硬盘系统，可以通过更换前面板和相应活动式硬盘即可。
图7是图5所示的数字视频控制器中的活动式四硬盘结构图。标号11-1代表四硬盘外壳后插拔板(亦称转换板)；标号11-1-1代表50芯插座B；标号11-1-2代表50芯插座A；标号11-1-3代表风扇B；标号11-1-4代表风扇A；标号12-1代表硬盘1；标号12-1-1代表硬盘1的电源；标号12-1-2代表硬盘1的数据线；标号12-2代表硬盘2；标号12-2-1代表硬盘2的电源；标号12-2-2代表硬盘2的数据线；标号12-3代表硬盘3；标号12-3-1代表硬盘3的电源；标号12-3-2代表硬盘3的数据线；标号12-4代表硬盘4；标号12-4-1代表硬盘4的电源；标号12-4-2代表硬盘4的数据线；标号12-5代表四硬盘盒后插接板；标号12-5-1代表50芯插头B；标号12-5-2代表50芯插头A；标号12-6代表电路控制板；标号12-7代表硬盘盒前面板；标号12-7-1代表热插拔开关及锁；标号12-7-2代表把手；标号12-8代表硬盘盒；标号12-9代表硬盘盒盖。图7所示的结构是在世界范围内首次在2U标准工业机箱基础上实现四硬盘系统的关键。
图7中虽然示出了四块硬盘，但是本领域内普通技术人员显然可以认识到，这种结构也可以安装一块硬盘、两块硬盘或者三块硬盘。并且，如果空间允许的话，可以安装任意数量的硬盘。
图8是图7所示的四硬盘结构的电气连接示意图。标号11-1-1代表50芯转换插座B；标号11-1-2代表50芯转换插座A；标号11-1-3代表风扇B；标号11-1-4代表风扇A；标号11-1-5代表40芯硬盘数据线B；标号11-1-6代表40芯/50芯连接电路板；标号11-1-7代表40芯/50芯连接电路板；标号11-1-8代表40芯硬盘数据线A；标号12-1-1代表硬盘1电源插头；标号12-1-2代表硬盘1数据线；标号12-2-1代表硬盘2电源插头；标号12-2-2代表硬盘2数据线；标号12-3-1代表硬盘3电源插头；标号12-3-2代表硬盘3数据线；标号12-4-1代表硬盘4电源插头；标号12-4-2代表硬盘4数据线；标号12-5-1代表50芯转换插座B；标号12-5-2代表50芯转换插座A；标号12-6代表电路控制板；标号12-7-1代表热插拔开关及锁；标号12-10代表硬盘电源线；标号12-11代表硬盘工作灯指示线。
图9是图4和图5所示的数字视频控制器中的活动支架结构示意图。标号3-1代表主板架；标号3-2代表上支架；标号3-3代表下支架。未来产品升级时，用户只需更换新的活动支架或取消活动支架即可。这将为用户实现硬件升级奠定基础，并使硬件升级的损失降到最低。
图10是图4和图5所示的数字视频控制器中的后端子板前视图。标号6-1代表视频入；标号6-2代表远程控制；标号6-3代表局域网；标号6-4代表开关量入；标号6-5代表云台镜头控制；标号6-6代表开关量出；标号6-7代表音频入。
图11是图4和图5所示的数字视频控制器中的后端子板后视图。标号5代表机箱外壳；标号6代表后端子板；标号6-8代表后端子板联结架；标号8代表开关电源。
图10和图11，从不同角度反映了后端子板结构，该部件功能是通过更换不同形式的后端子板，可实现各类用户的不同需求。
图12是本实用新型的数字视频控制器的内部电路配置及各部件连接关系。根据图12所示，本领域内普通技术人员可以非常容易地实现本实用新型的数字视频控制器。故在此没有必要对图12做过多描述。
下面给出本实用新型的分布式数字视频系统的一个应用举例。
该例是在某大学校园内设置本实用新型的分布式数字视频系统，作为远程安防监控系统。
该安防监控系统安装了33个监控点，分布于整个校园。由于校园地域广阔，如果采用传统的集中式安装、集中式管理的方案，不但建设费用高，日常维护困难，而且联网、升级都不可能。采用本实用新型的分布式数字视频系统，将33个监控点分别就近安装于7个分控点。这七个分控点是近春楼、大礼堂、团委、四教、主楼、建筑馆、派出所，分别负责5、3、3、5、6、6、6个监控点。每个分控点的数字视频控制器，接收其所负责的每个监控点的摄像机发送的视频信号，将收到的多路视频信号数字化转换成单一视频信号，传送至派出所中央控制中心，并通过RS232网络进行集中控制管理。
图13以近春楼为例示出分控点的结构示意图。图中的数字视频控制器的一种型号是DDVS2000。在近春楼分控点，数字视频控制器经光缆接收5路视频输入，将5路视频输入数字化转换为一路视频信号，传送给控制中心。
图14示出控制中心的结构示意图。该例中，以派出所作为控制中心。该控制中心接收来近春楼、大礼堂、团委、四教、主楼和建筑馆的视频信号，在监视器上给予显示。中央控制机从各分控制机接收控制信号，并向各分控制机发送控制信号。控制信息和控制过程可以显示在显示器上。
虽然以上结合附图详细地描述了本实用新型的最佳实施方式，但是对于本领域内熟练的技术人员而言，可以做出各种修改和变更，而不背离本实用新型的范围和实质。因此，本实用新型的范围仅由权利要求书限定。
权利要求1.一种分布式数字视频系统，其特征在于包括多个数字视频控制器，分别设置在不同的地理区域内；一个中央控制中心，远离于多个数字视频控制器设置，用于从多个数字视频控制器接收数字视频信号，并且向多个数字视频控制器发送控制信号；其中，在每个地理区域内，设置有至少一台摄像机；并且每个数字视频控制器包括视频信号接收装置，用于从其所在地理区域内的至少一台摄像机接收视频信号；视频信号存储装置，用于对收到的视频信号进行存储；以及视频信号发送装置，用于将收到的视频信号发送到所述中央控制中心。
2.根据权利要求1的分布式数字视频系统，其特征在于每个数字视频控制器还包括用于将收到的视频信号数字化的装置；用于将多路数字化的视频信号转换为一路数字视频信号的装置；并且所述视频信号存储装置对数字化的视频信号进行存储；以及所述视频信号发送装置将所述一路数字视频信号发送到所述中央控制中心。
3.根据权利要求2的系统，其特征在于每个数字视频控制器安装在一个2U标准工业机箱中，并且所述视频信号存储装置是至少一块设置在所述2U标准工业机箱中的硬盘。
4.根据权利要求3的系统，其特征在于所述视频信号存储装置是四块设置在同一个2U标准工业机箱中的硬盘。
5.根据权利要求1的系统，其特征在于所述中央控制中心包括视频数据采集装置，用于从所述多个数字视频控制器采集视频数据、显示所采集的视频数据和存储所采集的视频数据；录像回放装置，用于对存储的历史视频数据进行再现；通信控制装置，用于对所述多个数字视频控制器与所述中央控制中心之间的通信进行控制。
6.一种数字视频控制器，包括视频信号接收装置，用于从至少一台摄像机接收视频信号；视频信号存储装置，用于对收到的视频信号进行存储；以及视频信号发送装置，用于将收到的视频信号发送到视频信号接收装置；其特征在于所述视频信号接收装置、所述视频信号存储装置、所述视频信号发送装置都设置在一个2U标准工业机箱中。
7.根据权利要求6的数字视频控制器，其特征在于还包括用于将收到的视频信号数字化的装置；用于将多路数字化的视频信号转换为一路数字视频信号的装置；并且所述视频信号存储装置对数字化的视频信号进行存储；以及所述视频信号发送装置将所述一路数字视频信号发送到所述视频信号接收装置。
8.根据权利要求7的数字视频控制器，其特征在于所述视频信号存储装置是至少一块设置在所述2U标准工业机箱中的硬盘。
9.根据权利要求7的数字视频控制器，其特征在于所述视频信号存储装置是四块设置在同一个2U标准工业机箱中的硬盘。
10.根据权利要求8或9的数字视频控制器，其特征在于还包括一个硬盘盒，所述硬盘盒的一个外部侧面上，设置了第一个多芯插座和第二个多芯插座，每个多芯插座中的4芯用作电源线，40芯用作硬盘数据线；在所述硬盘盒的内部侧面上，设置了第一硬盘数据线插座、第二硬盘数据线插座、第三硬盘数据线插座和第四硬盘数据线插座以及第一硬盘电源线插座、第二硬盘电源线插座、第三硬盘电源线插座和第四硬盘电源线插座，来自第一个多芯插座的40芯硬盘数据线分别与第一硬盘数据线插座和第二硬盘数据线插座连接，来自第二个多芯插座的40芯硬盘数据线分别与第三硬盘数据线插座和第四硬盘数据线插座连接，来自第一个多芯插座的4芯电源线分别与第一硬盘电源线插座和第二硬盘电源线插座连接，来自第二个多芯插座的4芯电源线分别与第三硬盘电源线插座和第四硬盘电源线插座连接。
11.根据权利要求10的数字视频控制器，其特征在于还包括一个位于所述硬盘盒外部的转换板，用于将主板上的电源线和第一IDE接口线连接到第一多芯插头上，以及用于将主板上的电源线和第二IDE接口线连接到第二多芯插头上，其中所述第一多芯插头用于与所述第一多芯插座配合，所述第二多芯插头用于与所述第二多芯插座配合。
专利摘要本实用新型涉及一种数字视频控制器,包括:视频信号接收装置,用于从至少一台摄像机接收视频信号;视频信号存储装置,用于对收到的视频信号进行存储;以及视频信号发送装置,用于将收到的视频信号发送到视频信号接收装置;其特征在于所述视频信号接收装置、所述视频信号存储装置、所述视频信号发送装置都设置在一个2U标准工业机箱中。
文档编号H04N7/18GK2519563SQ01259819
公开日2002年10月30日 申请日期2001年8月21日 优先权日2001年8月21日
发明者陈江宁 申请人:北京兆维光通信技术有限公司