專利名稱：一種智能報障光端機及其網絡管理客戶端系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及光端機及其管理系統，具體地說是為傳統的視頻系統中光端機工作狀態24小時實時監控以及故障處理提供完善的解決方案。
背景技術：
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進入二十一世紀，全球反恐、安全形勢日益嚴峻，視頻監控系統的作用突顯，千千萬萬個攝像頭遍布了城市的每一個角落。眾所周知，由于雷擊、供電故障、人為破壞等因素，一旦作為傳輸的光端機出現異常，相關區域的監控就形同虛設。哪怕是小型的監控系統，這種設備的異常都有可能造成很嚴重的后果，然而，這種異常又往往不容易被值守人員所發現。因此，對于“平安城市”、“平安校園”這類動輒幾百臺上千個視頻點的大型視頻監控系統而言，如何實時監控各前端設備的工作狀態、最大限度地實現系統的設計功能，就成了系統操作人員、維護人員最關心、最希望解決的問題。在目前市場的網管型光端機的管理中主要存在著以下幾方面不足:
1、只能監控到設備的運行狀態，不能對設備進行控制；
2、只能監測到自身設備的運行狀態，不能對下接的高速球，攝像機等設備進行管理或者只能提供數據通道供下接設備進行管理做數據傳輸；
3、對于光端機設備掉電和斷光纖的判斷沒有或者準確率很低；
4、物聯網設備地址的配置存在不完善，主要通過手動配置。發明內容:
為解決上述不足問題，本發明提供以下的技術解決方案:
根據本系統發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術解決方案:
一種智能報障光端機，它包括了光端機本體，其特征在包括:
光端機本體內設置有DS18B20溫度采集芯片，所述溫度采集芯片將實時采集到的溫度數據保存在內部的寄存器中，而控制器需要數據時，就從寄存器中讀取二進制數據，然后將二進制數據轉換成十進制的溫度數據；
光端機本體內設置有電壓檢測電路，所述電壓檢測電路通過電阻分壓取樣送到單片機I/O 口，然后通過單片機內部的A/D電路計算出實際電壓，再上傳到平臺軟件；
光端機本體內設置有遠程開關機控制電路，本系統設備具有遠程開關機、遠程復位功能，采用單片機接收PC控制指令，通過I/O控制三極管和MOS用來控制主機工作部分的電源；當P2C0N為高電平時MOS管導通，主機電源開啟，當P2C0N為低電平時主機電源斷開；光端機本體內還設置有斷電斷光纖判斷電路，所述斷電斷光纖判斷電路在發射機CPLD檢測到掉電信號以后發送一串數據給接收機CPLD解碼，如果接收到了這個掉電信息CPLD會通過I/O 口送給單片機的外部中斷，單片機接收到中斷以后間隔200MS查詢光纖狀態，如果此時光纖狀態正常，則是誤判信號，則清中斷，如果此時光纖丟失，則表明是由發射機斷電造成的光路丟失，此時就表明是斷電；在空閑的時候MCU輪詢光纖狀態，如果輪詢到光纖丟失又沒有接受到掉電中斷，則表明是斷光纖。從而準確的判斷了設備斷電和斷光纖的判斷； 另外，光端機本體內設有STC12LE5A08S2作為主控MCU，此單片機具有2個獨立串口，內部自帶的8位A/D轉換方便電壓的采集，或通過I/O 口模擬一個串口，從而實現三串口的需求。
本發明所述的光端機的網絡管理客戶端系統，其特征在于: I遠程檢測光端機的數據采集，所述數據是輸入電壓及其他電路電壓、光端機溫度、視頻信號丟失、掉電和斷光纖區分、遠程開關光端機； 2能夠管理下接設備的運行狀態以及能夠對下接設備的物聯網地址進行自動分配； 物聯網地址的分配模式，采用IP地址、一級地址、二級地址三層地址分配模式以及對二級地址的自動分配和二級設備管理: 首先，IP地址:主要由嵌入式聯網模塊組成，實現網管485信號與以太網信號的轉換，此部分復用以前的模塊； 第一級地址為網管光端機地址，主要通過光端機接收端撥碼開關來進行設置，從0-255進行設置，一個IP地址下面最多接256對光端機； 第二級地址為下接高速球或攝像機的地址，本級地址采用數據通訊線路手工寫入或光端機自動分配，從1-32進行配置； 網管的通訊方式和自動分配二級地址原理是: 在光端機的接收端采用帶串口的MCU，串口一通過485方式與嵌入式聯網模塊進行通訊，將485信號轉換成網絡信號與上位機進行通訊；串口二通過485方式與二級設備進行通訊，串口二在閑時對二級設備的運行狀態進行查詢，將查詢的狀態信息保存在MCU內存中，PC機通過輪詢的方式查詢設備的運行狀態，當光端機的串口一接收到PC機的查詢命令以后將本身設備的運行狀態與通過串口二查詢到的下接設備的信息一起打包發送給PC機供PC機分析設備運行狀態，當光端機的串口一接收到PC機發送過來的反控命令以后，分析出是對自身設備的命令還是對二級設備的命令，如果是對自己的命令則執行相應的動作，如果是對二級設備的命令則通過串口二轉發給二級設備； 自動分配二級地址是采用二級設備硬地址、軟地址、視頻信號的接入配合實現；二級設備在出廠的時候每個設備都會配以1-255的硬地址，并且將設備的硬地址貼在設備條碼上，要求在裝入設備的時候同一個光端機下的設備硬地址不重復即可，將二級設備的485線接入到光端機的網管485總線，即串口二，將視頻信號通過同軸電纜接入到光端機的發射機視頻輸入端，開啟電源，待視頻狀態接入無誤以后啟動光端機地址自動分配，此時光端機會從硬地址1-255輪詢發送關機命令，發送一次關機命令以后查詢視頻狀態，如果查詢到有相應的視頻丟失，則根據視頻的路數將對應的軟地址寫入到對應的設備中去并且重新開啟此設備，如果沒有視頻丟失，則表明沒有此硬件地址，然后繼續下一個地址的查詢，以此類推，從1-255，如果整個過程都找到了開始狀態視頻對應的設備，則提示設備自動配置完成，如果沒有完全找到，則提示錯誤，提示排除故障后重新分配； 3實現高速球控制信號(PTZ)和網管信號的復接； 本系統采用了一種新型的云臺控制系統和網管系統數據通道復用的方式；由于云臺數據只是在有控制信號的時候才會有數據傳輸，并且每幀命令數據間隔時常在40MS以上；在光端機的接收端MCU中增加一個串口，即串口三，此串口負責接收云臺控制命令，然后保存在MCU內存中，在串口二的查詢間隔發送出去即可；既串口二以20MS的查詢價格查詢下接設備的運行狀態，查詢完一次判斷串口三是否有接到云臺控制命令，如果有就轉發云臺控制命令，然后在進行下一個輪詢，如果沒有接到云臺控制命令則直接進行下個輪詢。以上所述還包括:能夠管理至少二臺下接設備的運行狀態，并能夠上傳至客戶端軟件，以顯示在界面上。以上所述還包括:能夠實現PTZ信號和網管信號的復接，使PTZ信號和網管信號可以共用485總線。本發明的管理客戶端系統技術方案也可以描述為包括以下步驟:
(1)物聯網地址的分配模式，采用IP地址、一級地址、二級地址三層地址分配模式以及對二級地址的自動分配和二級設備管理的實現方法；
(2)對高速球控制信號(PTZ)和網管信號復接的實現；
(3)數據采集項目及方案，具體包括:視頻、溫度、電壓、斷電斷光纖判斷等；
步驟(I)系統采用如附圖1所示的三級物聯網地址模式，通過三層地址唯一確定系統中的設備。IP地址:主要由嵌入式聯網模塊組成，實現網管485信號與以太網信號的轉換，此部分復用以前的模塊；
第一級地址為網管光端機地址，主要通過光端機接收端撥碼開關來進行設置，從0-255進行設置，一個IP地址下面最多接256對光端機；
第二級地址為下接高速球或攝像機的地址，本級地址采用數據通訊線路手工寫入或光端機自動分配，從1-32進行配置(由于目前設計的光端機最大視頻路數為32路)。以下主要介紹網管的通訊方式和自動分配二級地址原理:
在光端機的接收端采用帶串口的MCU，串口一通過485方式與嵌入式聯網模塊進行通訊，將485信號轉換成網絡信號與上位機進行通訊；串口二通過485方式與二級設備(高速球和攝像機)進行通訊，串口二在閑時對二級設備的運行狀態進行查詢，將查詢的狀態信息保存在MCU內存中，PC機通過輪詢的方式查詢設備的運行狀態，當光端機的串口一接收到PC機的查詢命令以后將本身設備的運行狀態與通過串口二查詢到的下接設備的信息一起打包發送給PC機供PC機分析設備運行狀態，當光端機的串口一接收到PC機發送過來的反控命令(例如開機、關機、復位、菜單命令等)以后，分析出是對自身設備的命令還是對二級設備的命令，如果是對自己的命令則執行相應的動作，如果是對二級設備的命令則通過串口 二轉發給二級設備。自動分配二級地址是采用二級設備硬地址、軟地址、視頻信號的接入配合實現。二級設備在出廠的時候每個設備都會配以1-255的硬地址，并且將設備的硬地址貼在設備條碼上，要求在裝入設備的時候同一個光端機下的設備硬地址不重復即可，將二級設備的485線接入到光端機的網管485總線(串口二)，將視頻信號通過同軸電纜接入到光端機的發射機視頻輸入端，開啟電源，待視頻狀態接入無誤以后啟動光端機地址自動分配，此時光端機會從硬地址1-255輪詢發送關機命令，發送一次關機命令以后查詢視頻狀態，如果查詢到有相應的視頻丟失，則根據視頻的路數將對應的軟地址寫入到對應的設備中去并且重新開啟此設備，如果沒有視頻丟失，則表明沒有此硬件地址，然后繼續下一個地址的查詢，以此類推，從1-255，如果整個過程都找到了開始狀態視頻對應的設備，則提示設備自動配置完成，如果沒有完全找到，則提示錯誤，提示排除故障后重新分配。步驟(2)對高速球控制信號(PTZ)和網管信號復接的實現。由于高速球本身有一進行云臺控制的422控制信號，然而網管系統和云臺控制系統又屬于不同的系統，所以不能對網管數據通道和云臺控制通道進行簡單的共用，然而如果網管數據通道如果在重新開辟一條數據通道會給施工和維護帶來很大的不便，故而本系統采用了一種新型的云臺控制系統和網管系統數據通道復用的方式。由于云臺數據只是在有控制信號的時候才會有數據傳輸，并且每幀命令數據間隔時常在40MS以上。所以我們在光端機的接收端MCU中增加一個串口(串口三)，此串口負責接收云臺控制命令，然后保存在MCU內存中，在串口二的查詢間隔發送出去即可。既串口二以20MS的查詢價格查詢下接設備的運行狀態，查詢完一次判斷串口三是否有接到云臺控制命令，如果有就轉發云臺控制命令，然后在進行下一個輪詢，如果沒有接到云臺控制命令則直接進行下個輪詢。采取這種時分復用的方法實現和網管數據和云臺控制數據的復接。步驟(3)數據采集項目及方案的確定，具體包括:視頻、溫度、電壓、斷電斷光纖判斷等。溫度傳感方案
設備溫度采集使用了 DS18B20的方案，硬件結構圖如附圖2所示。在此方案中，DS18B20芯片將實時采集到的溫度數據保存在內部的寄存器中，而控制器需要數據時，就從寄存器中讀取二進制數據。然后對照數據手冊轉換成十進制的溫度數據。電壓檢測方案，在設備內部增加了電壓檢測電路，如附圖3所示。檢測電路通過電阻分壓取樣送到單片機I/O 口，然后通過單片機內部的A/D電路計算出實際電壓，再上傳到平臺軟件。遠程開關機控制電路，本系統設備具有遠程開關機、遠程復位功能，采用單片機接收PC控制指令，通過I/O控制三極管和MOS用來控制主機工作部分的電源。當P2C0N為高電平時MOS管導通，主機電源開啟，當P2C0N為低電平時主機電源斷開，具體電路如附圖4。斷電斷光纖判斷電路如附圖5所示，在發射機CPLD檢測到掉電信號以后發送一串數據給接收機CPLD解碼，如果接收到了這個掉電信息CPLD會通過I/O 口送給單片機的外部中斷，單片機接收到中斷以后間隔200MS查詢光纖狀態，如果此時光纖狀態正常，則是誤判信號，則清中斷，如果此時光纖丟失，則表明是由發射機斷電造成的光路丟失，此時就表明是斷電。在空閑的時候MCU輪詢光纖狀態，如果輪詢到光纖丟失又沒有接受到掉電中斷，則表明是斷光纖。從而準確的判斷了設備斷電和斷光纖的判斷。步驟(4)根據以上3步確定硬件方案的選型和軟件通訊協議的制定及軟件開發。通過前三步確定用STC12LE5A08S2作為主控MCU，此單片機具有2個獨立串口，內部自帶的8位A/D轉換方便電壓的采集。還可以通過I/O 口模擬一個串口，從而實現三串口的需求。具體硬件電路如附圖6 — 9所示。本發明的優點在于實現了:
1、本發明實現了具有網管功能的光端機，能夠將光端機自身的狀態以及下接的高速球、攝像機的運行狀態實時傳回至管理中心，并且能對所有光端機和下接設備進行遠程開關機和遠程復位以及對光端機的掉電和斷光纖狀態進行準確的判斷。
2、實現了對高速球控制信號(PTZ)和網管信號的復接。3、實現了對下接高速球、攝像機等設備物聯網地址的自動分配或手動配置。4、采用IP地址、一級地址、二級地址三層地址的物聯網地址分配模式，有效的減輕了服務器負擔。
圖1是本發明的系統組成方框圖。圖2是本發明的溫度傳感電路示意圖。圖3是本發明的電壓檢測電路示意圖。圖4是本發明的遠程開關控制電路示意圖。圖5是本發明的斷電斷光纖電路示意圖。圖6是本發明的主控MCU的STC12LE5A08S2電路示意圖。圖7是本發明的主控MCU的硬件電路示意圖。圖8是本發明的主控MCU的局部硬件電路示意圖。圖9是本發明的主控MCU的D17 D24電路連接示意圖。
具體實施例方式如附圖1至9任一圖所示，一種智能報障光端機，它包括了光端機本體，其特征在包括:
光端機本體內設置有DS18B20溫度采集芯片，所述溫度采集芯片將實時采集到的溫度數據保存在內部的寄存器中，而控制器需要數據時，就從寄存器中讀取二進制數據，然后將二進制數據轉換成十進制的溫度數據；
光端機本體內設置有電壓檢測電路，所述電壓檢測電路通過電阻分壓取樣送到單片機I/O 口，然后通過單片機內部的A/D電路計算出實際電壓，再上傳到平臺軟件；
光端機本體內設置有遠程開關機控制電路，本系統設備具有遠程開關機、遠程復位功能，采用單片機接收PC控制指令，通過I/O控制三極管和MOS用來控制主機工作部分的電源；當P2C0N為高電平時MOS管導通，主機電源開啟，當P2C0N為低電平時主機電源斷開；光端機本體內還設置有斷電斷光纖判斷電路，所述斷電斷光纖判斷電路在發射機CPLD檢測到掉電信號以后發送一串數據給接收機CPLD解碼，如果接收到了這個掉電信息CPLD會通過I/O 口送給單片機的外部中斷，單片機接收到中斷以后間隔200MS查詢光纖狀態，如果此時光纖狀態正常，則是誤判信號，則清中斷，如果此時光纖丟失，則表明是由發射機斷電造成的光路丟失，此時就表明是斷電；在空閑的時候MCU輪詢光纖狀態，如果輪詢到光纖丟失又沒有接受到掉電中斷，則表明是斷光纖。從而準確的判斷了設備斷電和斷光纖的判斷；
另外，光端機本體內設有STC12LE5A08S2作為主控MCU，此單片機具有2個獨立串口，內部自帶的8位A/D轉換方便電壓的采集，或通過I/O 口模擬一個串口，從而實現三串口的需求。
權利要求
1.一種智能報障光端機,它包括了光端機本體,其特征在包括: 光端機本體內設置有DS18B20溫度采集芯片，所述溫度采集芯片將實時采集到的溫度數據保存在內部的寄存器中，而控制器需要數據時，就從寄存器中讀取二進制數據，然后將二進制數據轉換成十進制的溫度數據； 光端機本體內設置有電壓檢測電路，所述電壓檢測電路通過電阻分壓取樣送到單片機I/O 口，然后通過單片機內部的A/D電路計算出實際電壓，再上傳到平臺軟件； 光端機本體內設置有遠程開關機控制電路，本系統設備具有遠程開關機、遠程復位功能，采用單片機接收PC控制指令，通過I/O控制三極管和MOS用來控制主機工作部分的電源；當P2C0N為高電平時MOS管導通，主機電源開啟，當P2C0N為低電平時主機電源斷開；光端機本體內還設置有斷電斷光纖判斷電路，所述斷電斷光纖判斷電路在發射機CPLD檢測到掉電信號以后發送一串數據給接收機CPLD解碼，如果接收到了這個掉電信息CPLD會通過I/O 口送給單片機的外部中斷，單片機接收到中斷以后間隔200MS查詢光纖狀態，如果此時光纖狀態正常，則是誤判信號，則清中斷，如果此時光纖丟失，則表明是由發射機斷電造成的光路丟失，此時就表明是斷電；在空閑的時候MCU輪詢光纖狀態，如果輪詢到光纖丟失又沒有接受到掉電中斷，則表明是斷光纖，從而準確的判斷了設備斷電和斷光纖的判斷； 另外，光端機本體內設有STC12LE5A08S2作為主控MCU，此單片機具有2個獨立串口，內部自帶的8位A/D轉換方便電壓的采集，或通過I/O 口模擬一個串口，從而實現三串口的需求。
2.利用權利要求1所述的光端機的網絡管理客戶端系統，其特征在于: 遠程檢測光端機的數據 采集，所述數據是輸入電壓及其他電路電壓、光端機溫度、視頻信號丟失、掉電和斷光纖區分、遠程開關光端機； 能夠管理下接設備的運行狀態以及能夠對下接設備的物聯網地址進行自動分配； 物聯網地址的分配模式，采用IP地址、一級地址、二級地址三層地址分配模式以及對二級地址的自動分配和二級設備管理: 首先，IP地址:主要由嵌入式聯網模塊組成，實現網管485信號與以太網信號的轉換，此部分復用以前的模塊； 第一級地址為網管光端機地址，主要通過光端機接收端撥碼開關來進行設置，從0-255進行設置，一個IP地址下面最多接256對光端機； 第二級地址為下接高速球或攝像機的地址，本級地址采用數據通訊線路手工寫入或光端機自動分配，從1-32進行配置； 網管的通訊方式和自動分配二級地址原理是: 在光端機的接收端采用帶串口的MCU，串口一通過485方式與嵌入式聯網模塊進行通訊，將485信號轉換成網絡信號與上位機進行通訊；串口二通過485方式與二級設備進行通訊，串口二在閑時對二級設備的運行狀態進行查詢，將查詢的狀態信息保存在MCU內存中，PC機通過輪詢的方式查詢設備的運行狀態，當光端機的串口一接收到PC機的查詢命令以后將本身設備的運行狀態與通過串口二查詢到的下接設備的信息一起打包發送給PC機供PC機分析設備運行狀態，當光端機的串口一接收到PC機發送過來的反控命令以后，分析出是對自身設備的命令還是對二級設備的命令，如果是對自己的命令則執行相應的動作，如果是對二級設備的命令則通過串口二轉發給二級設備； 自動分配二級地址是采用二級設備硬地址、軟地址、視頻信號的接入配合實現；二級設備在出廠的時候每個設備都會配以1-255的硬地址，并且將設備的硬地址貼在設備條碼上，要求在裝入設備的時候同一個光端機下的設備硬地址不重復即可，將二級設備的485線接入到光端機的網管485總線，即串口二，將視頻信號通過同軸電纜接入到光端機的發射機視頻輸入端，開啟電源，待視頻狀態接入無誤以后啟動光端機地址自動分配，此時光端機會從硬地址1-255輪詢發送關機命令，發送一次關機命令以后查詢視頻狀態，如果查詢到有相應的視頻丟失，則根據視頻的路數將對應的軟地址寫入到對應的設備中去并且重新開啟此設備，如果沒有視頻丟失，則表明沒有此硬件地址，然后繼續下一個地址的查詢，以此類推，從1-255，如果整個過程都找到了開始狀態視頻對應的設備，則提示設備自動配置完成，如果沒有完全找到，則提示錯誤，提示排除故障后重新分配； 實現高速球控制信號PTZ和網管信號的復接； 本系統采用了一種新型的云臺控制系統和網管系統數據通道復用的方式；由于云臺數據只是在有控制信號的時候才會有數據傳輸，并且每幀命令數據間隔時常在40MS以上；在光端機的接收端MCU中增加一個串口，即串口三，此串口負責接收云臺控制命令，然后保存在MCU內存中，在串口二的查詢間隔發送出去即可；既串口二以20MS的查詢價格查詢下接設備的運行狀態，查詢完一次判斷串口三是否有接到云臺控制命令，如果有就轉發云臺控制命令，然后在進行下一個輪詢，如果沒有接到云臺控制命令則直接進行下個輪詢。
3.如權利要求2所述的系統，其特征在于，還包括:能夠管理至少二臺下接設備的運行狀態，并能夠上傳至客戶端軟件，以顯示在界面上。
4.如權利要求3所述的系統，其特征在于，還包括:能夠實現PTZ信號和網管信號的復接，使PTZ信號和網管信號可 以共用485總線。
全文摘要
本發明涉及一種智能報障光端機及其網絡管理客戶端系統，具體地說是為傳統的視頻系統中光端機工作狀態24小時實時監控以及故障處理提供完善的解決方案。它公開了光端機內設有溫度檢測電路、電壓檢測電路、遠程開關機復位電路以及STC12LE5A08S2作為主控MCU；其系統是物聯網地址的分配模式、高速球控制信號(PTZ)和網管信號復接的實現和數據采集項目三部分組成。它能夠將光端機自身的狀態以及下接的高速球、攝像機的運行狀態實時傳回至管理中心，并且能對所有光端機和下接設備進行遠程開關機和遠程復位以及對光端機的掉電和斷光纖狀態進行準確的判斷。
文檔編號H04N7/18GK103200395SQ201310118309
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月8日 優先權日2013年4月8日
發明者周維林, 于輝 申請人:廣州市澳視光電子技術有限公司