基于DSP的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案

實(shí)現(xiàn)任意遠(yuǎn)距離場景的實(shí)時監(jiān)控，主要解決遠(yuǎn)程場景圖像的獲取和回傳問題。利用計算機(jī)作為遠(yuǎn)程場景圖像獲取、利用Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)圖像信息的回傳是一種有效的選擇，但必須在控制方和被控制方各設(shè)置一臺計算機(jī)及Modem，費(fèi)用較高，當(dāng)遠(yuǎn)程場景無人值守時，遠(yuǎn)程場景中計算機(jī)系統(tǒng)的維護(hù)以及計算機(jī)的開關(guān)機(jī)等問題非常復(fù)雜，而且遠(yuǎn)程場景中計算機(jī)與Internet網(wǎng)絡(luò)專線連接，在目前情況下不一定都能得到滿足。另外，也可以采用電話線作控制線路，微波信道作圖像回傳通路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程場景中實(shí)時圖像的監(jiān)測控制1，但遠(yuǎn)程場景與控制中心必須在視距范圍之內(nèi)。如果遠(yuǎn)程場景離監(jiān)控中心很遠(yuǎn)，采用基于DSP的系統(tǒng)作圖像獲取、圖像壓縮和圖像回傳，利用電話線作傳送通路，不但費(fèi)用低廉，而且方便可靠，不管被監(jiān)控場景在任何地方，只要電話線能到達(dá)，就可以對其實(shí)行圖像監(jiān)測和控制。
　　1 系統(tǒng)的構(gòu)成與功能
　　基于DSP的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要由兩個部分組成，即遠(yuǎn)程無人值守監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控中心，它們通過電話線相連，如圖1所示。
　　
　　1.1 遠(yuǎn)程無人值守監(jiān)控系統(tǒng)
　　主要功能是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程場景圖像的采集、圖像的數(shù)字化（A/D）、圖像的壓縮（JPEG格式）和回傳、攝像系統(tǒng)云臺方位及攝像鏡頭的控制、自動開機(jī)和關(guān)機(jī)等功能。其中圖像的壓縮和回傳、攝像系統(tǒng)云臺方位及攝像鏡頭的控制等功能由DSP（TMS320-C30）子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。遠(yuǎn)程場景的壓縮圖像信息通過Modem，從電話線路傳回控制中心。
　　1.2 監(jiān)控中心
　　監(jiān)控中心通過Modem從電話線路上接收遠(yuǎn)程場景的壓縮圖像（JPEG格式）信息，并通過熵譯碼、解量化、反DCT變換和Y U V到RGB變換，將圖像從計算機(jī)的顯示器上輸出。
　　監(jiān)控中心根據(jù)需要可以將遠(yuǎn)程監(jiān)控圖像（JPEG格式）存儲起來，自動生成監(jiān)控圖像數(shù)據(jù)庫，以備查詢。
　　監(jiān)控中心還負(fù)責(zé)生成控制命令，實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的開機(jī)、關(guān)機(jī)、攝像系統(tǒng)云臺方位及攝像鏡頭調(diào)節(jié)等控制?？刂泼睿ǔ_機(jī)命令用電話振鈴信號外）通過Modem，以數(shù)字命令代碼形式傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的Modem中，再由DSP進(jìn)行相應(yīng)處理，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)動作。
　　2 DSP圖像壓縮及控制系統(tǒng)
　　遠(yuǎn)程無人值守監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)攝像系統(tǒng)的控制及圖像數(shù)字化和圖像壓縮功能。
　　攝像系統(tǒng)的控制包括云臺的上、下、左、右移動，攝像鏡頭的聚焦（遠(yuǎn)/近）、場景拉遠(yuǎn)（近）、光圈大（?。┑恼{(diào)節(jié)等功能。攝像系統(tǒng)的控制命令由監(jiān)控中心生成，DSP系統(tǒng)將其譯碼后，分兩個部分，分別送入云臺和鏡頭驅(qū)動控制電路。由于云臺一般采用24V直流（交流）、鏡頭采用9～12V直流控制，因此，云臺和鏡頭電力的供給直接通過繼電器由電源部分提供，驅(qū)動控制電路通過控制相應(yīng)的繼電器開關(guān)動作，實(shí)現(xiàn)控制云臺和鏡頭作相應(yīng)的動作，如圖2所示。
　　
　　遠(yuǎn)程無人值守監(jiān)控系統(tǒng)最重要的功能是及時將被監(jiān)測場景中的圖像信息回傳至監(jiān)測中心。為了使系統(tǒng)靈活地安裝在需要的地方，本系統(tǒng)采用電話線路作被監(jiān)測場景中圖像的回傳通路，而電話線只能傳送64Kbps以下速率的數(shù)據(jù)。實(shí)時圖像每秒的數(shù)據(jù)率在200Mbit以上（640寬×480高×24每象素×30幀頻），即使一幀靜態(tài)圖像需要的數(shù)據(jù)也能達(dá)到7Mbit以上。因此，不能利用電話線傳實(shí)時圖像，而傳送被監(jiān)測場景的靜態(tài)圖像，也必須先進(jìn)行數(shù)字圖像的壓縮處理，將數(shù)據(jù)率壓縮到較低的水平上（一般為幾十Kb），再經(jīng)Modem，送到電話線路上傳輸。