基于onvif标准的云台控制网络监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于云台控制系统技术领域，涉及一种嵌入式云台控制系统，具体涉及一种基于ONVIF标准的云台控制网络监控系统。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的不断发展，人们的生活水平不断提高；与此同时，人们的安全意识也在不断加强，这主要表现在人们对一些重要区域的管理、监控及安全防范意识越来越重视。如今在现代化的重要场所或大型的生活区设立安全监控系统是非常必要的。
[0003]近几年来，互联网技术呈现出日新月异的发展，安防行业中也开始使用互联网技术。我国安防行业中的视频监控系统正由模拟监控向基于网络的数字化监控发展，网络视频监控逐渐占据安防行业的主流地位。基于此种现状，各厂家纷纷推出自主研发的智能高速球型摄像机，该类型的摄像机主要由一体化相机及云台驱动解码装置组成，云台运动的同时带动摄像机做相同的运动，达到扩大监视范围的用途。但是由于不同品牌设备的接口不统一，这就在一定程度上造成网络视频监控市场一直缺乏开放性。
[0004]基于ONVIF建立全球性的网络视频类产品的接口标准，使不同品牌的网络视频类产品能够兼容互通，支持ONVIF标准的网络相机应运而生，云台控制系统也必须支持0NVIF.PTZ (包含云台全方位移动)协议，基于ONVIF标准的云台控制网络监控系统具有非常大的市场前景。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于ONVIF标准的云台控制网络监控系统，能与网络相机直接相连，具有通用的网络接口和唯一的MAC地址，用户能通过网络对摄像头的MAC访问，整个系统通过以太网控制器接收网络命令，内嵌的软件平台移植实时操作系统和TCP/IP协议栈解析ONVIF.PTZ网络数据包并驱动电机的转动，实现摄像头水平垂直方向准确定位、预置点巡航扫描的功能，确保系统实时与网络相机互相通讯。
[0006]本发明所采用的技术方案是，基于ONVIF标准的云台控制网络监控系统，包括微控制器，微控制器分别与复位模块、电源模块、数据存储电路、电机控制单元、以太网控制器及扩展电路连接；电机控制单元分别与水平电机、垂直电机连接；以太网控制器通过交换机与ONVIF网络摄像机连接；扩展电路分别与球机地址拨码开关、温度监控模块连接。
[0007]本发明的特点还在于:
[0008]微控制器采用的是STM32F103控制器。
[0009]复位模块由独立看门狗和窗口看门狗复位模块组成。
[0010]数据存储电路采用带电可擦可编程只读存储器。
[0011]电机控制单元包括有与微控制器连接的PffM脉冲信号发射单元，PWM脉冲信号发射单元连接有两个电机驱动芯片；一个电机驱动芯片连接水平电机；另一个电机驱动芯片连接垂直电机。
[0012]电机驱动芯片采用L6219电机驱动芯片。
[0013]以太网控制器的型号为ENC28J60。
[0014]交换机内采用千兆网络的rtl5370芯片。
[0015]扩展电路内设置74HC165AD扩展芯片。
[0016]本发明的有益效果在于:
[0017]1.本发明基于ONVIF标准的云台控制网络监控系统，采用低功耗及高性能的微控制器和以太网控制器作为云台控制系统的核心，将交换机与网络相机(IP Camera)连接；微控制器可用于实时监听PC客户端发送的ONVIF.PTZ数据包，驱动水平电机或垂直电机的转动，从而带动网络相机内的球机机芯转动。
[0018]2.本发明基于ONVIF标准的云台控制网络监控系统，在硬件设计上，采用千兆网络的rtl5370芯片作为板载的交换机，既保证ptz数据稳定传输又避免了图像数据传输有延迟和丢包情况；按照理论，相机和交换机芯片的连接，云台和交换机芯片的连接，各需要经过两个网络隔离变压器连接很占用空间，保证芯片及系统稳定性的情况下，相机和交换机之间只需要一个变压器可以稳定进行数据传输选，变压器选用的型号是pulse公司的h5007 ;此外，整个云台控制网络监控系统中设置有水平电机和垂直电机，用于驱动向水平方向和垂直方向运动；其中垂直速度要低于水平速度，保证网络相机在载重的情况下平稳转动；考虑到室外环境变化，为整个云台控制网络监控系统增设了温度传感器、散热风扇保护设备。
[0019]3.本发明基于ONVIF标准的云台控制网络监控系统，在软件设计上，移植实时操作系统于微控制器，将应用程序划分为多个重要性不同的任务，在各个任务之间合理地分配CPU时间和系统资源，提高了系统的实时性；移植轻量级的嵌入式网络协议栈，不仅可以使系统拥有完整TCP/IP功能解析网络数据包，也能控制协议栈对处理器资源消耗；集成固件升级功能，通过串口把升级程序导入芯片flash的备用区域，然后重启系统，进入维护模式将备用区域的升级程序拷贝到系统真实区域。
【附图说明】
[0020]图1是现有高速球型摄像机网络监控系统的结构框图；
[0021]图2是本发明基于ONVIF标准的云台控制网络监控系统内硬件系统的结构示意图；
[0022]图3是本发明基于ONVIF标准的云台控制网络监控系统内嵌入的软件系统的原理图。
[0023]图中，1.PC客户端，2.0NVIF网络摄像机，3.温控保护装置单元，4.云台解码板，5.水平垂直电机，6.高速球机，7.微控制器，8.复位模块，9.电源模块，10.数据存储电路，11.PffM脉冲信号发射单元，12.电机驱动芯片，13.球机地址拨码开关，14.水平电机，15.垂直电机，16.以太网控制器，17.交换机，18.扩展电路，19.温度监控模块。
具体实施方案
[0024]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0025]对于现有的高速球机监控系统而言，其结构如图1所示，由通过局域网连接的PC客户端I和高速球机6组成；其中的高速球机6包括有云台系统和摄像单元，摄像单元采用一体机机芯，具体采用的是ONVIF网络摄像机2，将ONVIF网络摄像机2通过局域网络与PC客户端I连接，云台系统中设置有云台解码板4，云台解码板4通过交换设备与ONVIF网络摄像机2连接，云台解码板4还分别与温控保护单元3、水平垂直电机5连接，实现对ONVIF网络摄像机2位置的控制。
[0026]在高速球机监控系统中，PC客户端I通过局域网发送出视频数据解码命令和发送云台控制命令。云台解码板4通过交换设备与ONVIF网络摄像机2连接，灵活的控制水平垂直电机5的运转，从而带动ONVIF网络摄像机2的运转，达到扩大监视范围的目的。
[0027]整个高速球机监控系统能根据ONVIF标准实现视频压缩数据流的实时网络传输，用于产生视频编码数据，接收云台系统或PC客户端I发出的控制命令，控制编码图像的质量和云台的旋转方向和速度。
[0028]本发明基于ONVIF标准的云台控制网络监控系统，其结构如图2所示，包括有微控制器7，微控制器7分别与复位模块8、电源模块9、数据存储电路10、电机控制单元、以太网控制器16及扩展电路18连接；电机控制单元分别与水平电机14、垂直电机15连接；以太网控制器16通过交换机17与ONVIF网络摄像机2连接；扩展电路18分别与球机地址拨码开关13、温度监控模块19连接。
[0029]微控制器7采用的是STM32F103控制器；微控制器7用于控制其他模块电路完成各自的功能。
[0030]由于STM32F103控制器的GP1(通用输入/输出)接口数量有限，所以在本发明中为微控制器7配制了扩展电路18 ;扩展电路18内设置74HC165AD扩展芯片，74HC165AD扩展芯片能实现对STM32F103控制器GP1接口的扩展，将球机地址拨码开关13并行数据转成串行数据送给微控制器7(在一个的视频监控系统中，现场的监控环境肯定需要有多个高速球机，本次开发是将微控制器上的拨码开关设计为球机地址，球机上电后微控制器会检测拨码开关的每一位的电平状态，8位组合为一个字节，故球机的地址范围为O?255，该地址在系统中具有唯一性)。
[0031]复位模块8用于将电路恢复到起始状态，在程序异常的情况下，由复位系统对微控制器7进行一次软复位的操作，相当于在不掉电的情况下使微控制器7 (STM32F103控制器)重启了一次。复位模块8由独立看门狗和窗口看门狗复位模块组成，检测和解决由系统软件错误引起的故障，保证系统可靠性。
[0032]电源模块9用于给整个基于ONVIF标准的云台控制网络监控系统提供电力，确保基于ONVIF标准的云台控制网络监控系统运行。
[0033]数据存储电路10使用EEPROM (带电可擦可编程只读存储器)，能容纳实现预置位、参数、运行状态等数据的掉电存储。EEPROM是一种掉电后数据不丢失的存储芯片；可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程；一般用在即插即用，非常的方便。
[0034]电机控制单元，包括有与微控制器7连接的PffM脉冲信号发射单元11，PffM脉冲信号发射单元11连接有两个电机驱动芯片12 ;其中PffM脉冲信号发射单元11用于发射出PWM脉冲信号给两个电机驱动芯片12，一个电机驱动芯片12控制水平电机14运行，另一个电机驱动芯片12控制垂直电机15运行，水平电机14和垂直电机15均采用步进电机；其中电机驱动芯片12采用L6219电机驱动芯片。
[0035]以太网控制器16的型号为ENC28J60 ；以太网控制器16用于接收ONVIF.PTZ命令进行解析，由于ONVIF网络摄像机2对