专利名称：隔爆兼本安型网络视频服务器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及矿用监测监控设备，具体是一种隔爆兼本安型网络视频服务器， 是工业电视系统中对主要生产环节、重要设备及关键岗位进行实时图像监视的关键设备， 尤其适合于在煤矿井下含瓦斯及煤尘较多的危险易燃易爆环境中使用。
背景技术：
目前，我国井下安全生产监测监控系统种类繁多，使用的监测监控系统多是90年 代以前开发的，煤矿井上/下通信监控网络通讯速率慢，不能同时传输数据、图像、语音的 多媒体综合信息。监控系统广泛采用集中式结构和C/S结构，不能满足系统动态变化和扩 展的要求，负荷过于集中在服务器上。各种监测系统和控制系统都是独立的系统，采用不同 的现场总线和各种系统的数据通信制式，则系统相互不兼容，系统的互联非常困难，不利于 统一的调度指挥，难以适应今后高产高效综合自动化矿井的要求。目前使用的图像压缩技 术对网络带宽要求高，但煤矿井下网络质量差，网络传输丢包率和误码率较大。
发明内容针对现有技术存在的不足，本实用新型提供一种矿用隔爆兼本安型网络视频服务 器，解决目前煤矿安全生产监控系统兼容性差和技术落后这一制约煤矿综合自动化的瓶颈 问题。它不但可以用在一般场所，而且可以用在煤矿井下等特殊要求的场所。本实用新型是以如下技术方案实现的一种隔爆兼本安型网络视频服务器，包括 壳体以及安装在壳体内的控制电路；所述的控制电路由微控制器芯片Ul、FLASH ROM存储 芯片U2、SDRAM内存芯片U3、视频解码器U4、I/0 口扩展电路模块U5、电平转换模块TO、IDE 设备接口模块U7、以太网收发控制器U8和电源模块W组成；视频信号经视频解码器U4输 入微控制器芯片Ul中，微控制器芯片Ul经地址、数据以及片选和相应的读写信号线分别与 FLASH ROM存储芯片U2、SDRAM内存芯片U3实现数据通信，微控制器芯片Ul与I/O 口扩展 电路模块U5相连，I/O 口扩展电路模块U5与电平转换模块U6相连，微控制器芯片Ul通过 电平转换模块U6与IDE设备接口模块U7、以太网收发控制器U8实现数据通信，I/O 口扩展 电路模块TO可以控制远程的客户端通过以太网收发控制器U8访问IDE设备接口模块U7 中存储的大量数据，电源模块U9给其它各个模块提供相应的工作电源。工作原理是使用嵌入式实时操作系统兼容TCP、UDP、DHCP、SNMP、HTTP等协议，具 有独立的I/O接口，可以连接传感器、报警器、指示灯等设备，且每路视频输入通道可以响 应一特定触发事件，具有远程web浏览管理和在线系统升级的功能。从模拟视频输入口输 入的视频信号在U4内部A/D采样转换、处理，最后输出8位的数字视频流(每个通道的数 字视频输出接口既可是8位YCbCr 4:2:2的BT. 656，也可是8位YCbCr 4:2:2的带行、场 同步信号的数字视频流)，通过Ul的1\0输入到微控制器芯片Ul中。微控制器芯片Ul和 I/O 口扩展电路模块U5相连，由微控制器芯片Ul和I/O 口扩展电路模块U5控制不同的读 写时序供FLASH ROM存储芯片U2、SDRAM内存芯片U3、电平转换模块TO、IDE模块及以太网模块使用，当FLASH ROM存储芯片U2与SDRAM内存芯片U3使能端有效时，微控制器芯片Ul 与FLASH ROM存储芯片U2、SDRAM内存芯片U3之间进行数据通信，当I/O 口扩展电路模块 U5发出使能信号使电平转换模块TO、IDE设备接口模块U7、以太网收发控制器U8的使能端 有效时，IDE设备接口模块U7与以太网收发控制器U8才通过电平转换模块U6和微控制器 芯片Ul进行通信，实现数据的存储和上传，同时TO也可以控制远程的客户端通过以太网收 发控制器U8访问IDE设备接口模块U7中存储的大量数据。电源模块U9给其它各个模块 提供相应的工作电源。本实用新型的有益效果是1、视频数据具有高压缩比满足存储和传输的要求，可根据实际情况选择压缩码率 和压缩结构，适用性强、节省硬盘空间，即增加了节目存储量，又能保证播出质量的目的。2、多路录入和播放能同时进行，实现多任务。3、解决各种厂家不同类型系统的互联互通问题。4、结构紧凑、体积小、重量轻、防爆、抗震、防潮，适合于煤矿井下使用，具有良好的 市场前景。
图1是电路原理框图；图2a是电路原理图中的微控制器芯片U1、存储芯片U2、内存芯片U3连接电路图；图2b是电路原理图中的扩展电路模块TO、电平转换模块TO连接电路图；图2c是电路原理图中的太网收发控制器U8电路图；图2d是电路原理图中的视频解码器U4电路图。
具体实施方式
如图1所示，硬件平台电路主要由微控制器芯片U1、FLASH ROM存储芯片U2、SDRAM 内存芯片U3,以太网收发控制器U8、IDE设备接口模块U7、视频解码器U4、I/O 口扩展电路 模块U5、电平转换模块U6、电源模块U9几部分组成，使用嵌入式实时操作系统兼容TCP、 UDP、DHCP、SNMP, HTTP等协议，具有独立的I/O接口，具有远程web浏览管理和在线系统升 级的功能。如图2a-图2c本实用新型电原理图所示，整个系统在arm控制器及CPLD的控制 下，实现视频数据的采集、存储和传输。根据不同的片选信号及读写信号向相应的设备中写 入相应的数据。其中U1 微控制器芯片，是电路的核心部分，主要用于控制多路视频信号的采 集、传输与存储，它采用了 ARM920T内核，是一款低功耗、精简和出色的全静态设计的控制 芯片，其特别适用于成本和功耗敏感的场合；U2 =FLASH ROM存储芯片，采用K9F640800A型芯片，用于存放B00TL0ADER、0S内核、
文件系统以及用户应用程序；U3 =SDRAM内存芯片，采用两片K4S561632C-TC75 (32Mbit)型芯片，用于执行用户 的程序；U4 视频解码器，U4采用TI公司的模数视频解码器TVP5154芯片。完成模拟摄像 头采集数据的格式转换，该芯片每个通道均采用可编程的水平/垂直(H/V)换算器，从而减轻了相关视频处理器的处理负载，使开发人员拥有更大的空间来实施增值算法，同时该器 件有助于提高微弱、有干扰或不稳定信号的质量；在本实用新型中，有4路视频输入，U4内 部寄存器参数的配置和状态通过I2C总线进行读写操作；U5 1/0 口扩展电路模块，采用复杂可编程逻辑器件XC9572XL扩展来扩展IDE和 以太网接口，使用不同的时序分别读写相应的数据；U6 电平转换模块，采用两片双向缓冲器件74LVCH162245/S0芯片，实现不同逻辑 电平之间的匹配；U7 :IDE接口模块，用于视频数据的存储，方便数据的访问与回放；U8 以太网收发控制器，采用网络接口芯片DM9000，主要完成将采集的信号转换 成工业以太网传输的信号；U9 电源模块，采用5V的直流变压器和低压差线性调压器，低压差线性调压器包 括直流稳压芯片LM1117-1. 8和同步降压转换器TPS54316，主要负责为其他各个模块提供 相应的电源。Ul的I/O 口与多路视频编解码芯片U4相接，Ul的ADDR[2 14、24、25]接口和 U3_l 的 A[0 12]、BA0、BA1 接口、U3_2 的 A[0 12]、BA0、BA1 接口连接，Ul 的 ADDR[0 11]与 U6_2 的 2A[4 1]禾口 IA[7 1]连接，Ul 的 DATA[16 31]与 U3_2 的 DQ[0 15] 连接，Ul的DATA[0 7]分别与U2的1/0[0 7]、U6_1的2A[8 1]和IA[8 1]连接， Ul 的 50、81、68、83、82、85、100 引脚分别与 U5 的 35、37、43、44、2、3、5、6 引脚连接，U6_l 的 2B[8 1]和 IB[8 1]端口和 U7 的 D[0 15]、U8 的 SD[0 15]连接，U6_2 的 2B3、2B2、 2B1端口与U7的DAO、DAU DA2端口连接，U5的42引脚和U6_l的25,48引脚连接，U5的 34引脚和U6_l的1、24引脚连接，U5的12、13、19、21、22引脚分别和U7的23、25、27、38、 37引脚连接。在电源模块U9方面，本实施例中采用一个5V的直流变压器和低压差线性调压器， 该低压差线性调压器包括一片直流稳压芯片LM1117-1. 8和稳压降压器TPS54316。由这个 5V的电压器产生的5V电压经低压差线性调压器后产生1. 8V和3. 3V电压分别给Ul和U4 的内核和I/O端口供电，产生另外一个3. 3V给其他芯片供电。这两个3. 3V电源要分开设 计，以免电源噪声相互干扰。由于Ul需要两种电压，所以要考虑供电系统的配合问题。加电过程中，应当保证 内核电源先上电，最晚也应当与I/O 口电源一起上电。关闭电源时，先关闭内核电源，再关 闭I/O 口电源。供电次序的原因在于如果仅Ul内核获得供电，周边I/O 口没有供电，对芯 片不会产生损害，只是没有输入/输出能力而已。如果反过来，周边I/O 口得到供电而Ul 内核没有加电，那么芯片缓冲/驱动部分的晶体管将在一个未知状态下工作，这是非常危 险的。为了解决这个问题，本实用新型采用了开关电源芯片TPS54316，把1.8V模块的电源 输出有效引脚连接到该模块的允许电压输出引脚SS/ENA上。这样，只有当1.8V电压有效 之后，3. 3V电压才开始上电，这就保证了 Ul的内核电压先于I/O 口电压上电。所述的壳体是由金属或非金属制备的符合煤矿井下安全规范的密封壳体，电源采 用本质安全型。在本实施例中密闭壳体中共有8个口，其中上边4个口是4路视频信号输 入，下边第一个口是电源接口，第二个口是以太网接口，其余两个是预留口，用于扩展使用。
权利要求一种隔爆兼本安型网络视频服务器，包括壳体以及安装在壳体内的控制电路，其特征在于所述的控制电路由微控制器芯片U1、FLASH ROM存储芯片U2、SDRAM内存芯片U3、视频解码器U4、I/O口扩展电路模块U5、电平转换模块U6、IDE设备接口模块U7、以太网收发控制器U8和电源模块U9组成；视频信号经视频解码器U4输入微控制器芯片U1中，微控制器芯片U1经地址、数据以及片选和相应的读写信号线分别与FLASH ROM存储芯片U2、SDRAM内存芯片U3实现数据通信，微控制器芯片U1连接I/O口扩展电路模块U5，I/O口扩展电路模块U5连接电平转换模块U6，微控制器芯片U1通过电平转换模块U6与IDE设备接口模块U7、以太网收发控制器U8实现数据通信，I/O口扩展电路模块U5可以控制远程的客户端通过以太网收发控制器U8访问IDE设备接口模块U7中存储的大量数据，电源模块U9给其它各个模块提供相应的工作电源。
2.根据权利要求1所述的隔爆兼本安型网络视频服务器，其特征在于所述的微控制 器芯片Ul采用ARM微控制器，FLASH ROM存储芯片U2采用K9F640800A型芯片，SDRAM内存 芯片U3采用K4S561632C型芯片，以太网收发控制器U8采用接口芯片DM9000，I/O 口扩展 电路模块U5采用复杂可编程逻辑器件XC9572XL扩展I/O 口。
3.根据权利要求1所述的隔爆兼本安型网络视频服务器，其特征在于所述的电源模 块U9采用5V的直流变压器和低压差线性调压器。
4.根据权利要求3所述的隔爆兼本安型网络视频服务器，其特征在于所述的低压差 线性调压器采用一片直流稳压芯片LM1117-1. 8和同步降压转换器TPS54316。
5.根据权利要求1所述的隔爆兼本安型网络视频服务器，其特征在于所述的壳体是 由金属或非金属制备的符合煤矿井下安全规范的密封壳体，电源采用本质安全型。
专利摘要本实用新型公开了一种隔爆兼本安型网络视频服务器，涉及矿用监测监控设备。包括壳体以及安装在壳体内的控制电路。控制电路由微控制器芯片U1、FLASHROM存储芯片U2、SDRAM内存芯片U3、视频解码器U4、I/O口扩展电路模块U5、电平转换模块U6、IDE设备接口模块U7、以太网收发控制器U8和电源模块U9组成；视频信号经视频解码器U4输入微控制器芯片U1中，U1经地址、数据以及片选和相应的读写信号线分别与FLASH ROM存储芯片U2、SDRAM内存芯片U3实现数据通信。本实用新型的优点是为煤矿安全生产、调度和决策指挥提供直观、可靠的手段。
文档编号H04N7/18GK201623798SQ20092004903
公开日2010年11月3日 申请日期2009年10月13日 优先权日2009年10月13日
发明者钱建生 申请人:钱建生