視頻監(jiān)控系統(tǒng)故障報警設計

蘇家洪

(北京信息職業(yè)技術學院，北京 100018）

引言

隨著監(jiān)控現(xiàn)場的擴展和探頭數(shù)量增多，在監(jiān)控端的圖像顯示系統(tǒng)中，經(jīng)常需要接收外部數(shù)據(jù)并把相關的信息實時地連同圖像顯示在監(jiān)控屏幕上，以便使用人員知道該圖像信息以何種方式來自何處及與之相關的信息，時間，地區(qū)徽標，實時數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。但是對于監(jiān)控人員而言，監(jiān)控端遭到攻擊是一個值得擔心的問題，因此，改善技術方案和增強安全性是對目前狀況提出的一種迫切要求。監(jiān)控人員希望所看到的是得到驗證的真實圖像，無論時間、環(huán)境、探頭位置、角度和焦距都必須得到保證。在遠程監(jiān)控場合，有關重要部門的監(jiān)控者往往對于接收圖像的實時性和真實性不完全放心，尤其是如果對高科技對象實時監(jiān)控，那么，當監(jiān)控者因故臨時離開監(jiān)控臺一段時間后，由于不知道被監(jiān)控方是否對監(jiān)控系統(tǒng)進行了攻擊，所有被監(jiān)控的圖像也不可能同時都顯示在顯示器上，當攝像機出現(xiàn)故障時要及時報警，并定位攝像機的位置。為處理和檢修設備提供有效地支持。

本設計是防止系統(tǒng)在運行時監(jiān)控頭被拆卸或損壞。一旦出現(xiàn)這種情況，主監(jiān)控端輸出報警信號，當然，檢測出被監(jiān)控方隨意拆動監(jiān)控頭系統(tǒng)的行為，也報警從而有效防止了因信號傳輸線路被隨意改動而導致偽圖像的引入。

一、系統(tǒng)組成

實現(xiàn)以89c51為CPU的單片機控制板；以MAX7461芯片完成故障點的采集，能夠完成 8 路、16 路、32、64、128。路攝像機控制點的輸入，可以控制器級聯(lián)；實現(xiàn)64路、128路、256甚至更多路攝像機控制點的輸入；實現(xiàn)輸入的路數(shù)與輸出報警對應的顯示；實現(xiàn)攝像機白屏、黑屏和無任何信號以及線路損壞和隨意拆卸等故障的報警。

二、電路設計

本電路的設計是基于美信公司生產的MAX7461芯片，設計完成視頻信號采集和故障檢測報警系統(tǒng)。

1、MAX7461芯片

MAX7461單通道同步丟失報警器(LOS)用于復合視頻信號的同步檢測，非常適合NTSC、PAL和 SECAM標準清晰度電視(SDTV)系統(tǒng)。MAX7461內部提供可靠的同步檢測電路，可防止因噪聲引起的錯誤的同步丟失報警。該器件可接受交流耦合的復合視頻信號(CVBS)、灰度信號(Y)或任何其它帶同步頭的視頻信號，輸出為邏輯電平信號。當檢測到輸入端不存在視頻同步信號時，漏極開路LOS輸出被拉低；當檢測到同步信號時，LOS為高阻輸出。器件采用單+5V供電。MAX7461提供5引腳SOT23封裝，工作于-40°C至+85°C溫度范圍。

可輸入CVBS、Y或其它帶同步頭的視頻信號、同步丟失報警輸出、噪聲環(huán)境下可靠工作、"線或"報警輸出、適用于NTSC、PAL和SECAM、小尺寸5引腳SOT23封裝。

MAX7461單通道LOS報警器可理想用于任何需要檢測視、頻源是否存在的系統(tǒng)，該器件可接受交流耦合的CVBS、Y或其它帶有同步頭的視頻信號，若在LOS檢測時間(典型值為3.4ms)內仍未檢測到輸入(IN)的復合同步信號，則拉低LOS。

箝位

MAX7461具有輸入箝位，可利用逐行偏置修正任何直流漂移。外部交流耦合電容為輸入提供直流隔離。

低通濾波器

MAX7461內部集成了低通濾波器，以增強同步檢測能力，該低通濾波器通過降低色突發(fā)信號、色度和噪聲避免錯誤的同步檢測。

同步檢測/LOS濾波器

同步檢測器監(jiān)測大于最小同步電壓(0.13VP-P)的同步脈沖。如果檢測器在超過3.4ms(典型值)的時間內沒有檢測到同步脈沖，LOS濾波器將拉低LOS。在檢測到同步脈沖至少2.2ms(典型)后，LOS 濾波器使LOS返回高阻態(tài)。LOS為漏極開路輸出，應在LOS與VCC間接一個1k上拉電阻。

上電復位(POR)

上電時，LOS被拉低，在釋放LOS之前，MAX7461 在 2.2ms(典型值)內檢測有效的同步信號。當檢測到輸入存在有效的同步信號時，LOS保持高阻。

輸入考慮

輸入端采用0.1F陶瓷電容交流耦合，不能采用直流耦合。輸入電容隔離直流電平，將視頻信號箝位到合適的直流電壓，以便正確進行同步檢測。

電源旁路

仔細處理PCB布局對優(yōu)化系統(tǒng)性能非常重要。不要使用接線板或面包板。盡可能使用具有專用的低感抗接地層和電源層的多層板。將所有的GND輸入端連接至單獨的接地層，將VCC接至單獨的電源層。用0.1F電容將VCC旁路至地。

“線或”應用

漏極開路輸出LOS允許MAX7461用于“線或”連接。

2、邏輯電路

89C51單片機通過邏輯芯片實現(xiàn)對MAX7461的片選、時鐘、數(shù)據(jù)等信號的控制，攝像機的檢測信號通過MAX7461芯片完成故障點的采集；經(jīng)過光電隔離后，在74ls245的控制下；進入89c51單片機進行處理。處理后的信號即為檢測到的故障點故障輸出報警信號。信號經(jīng)74LS244和74LA05驅動LED燈顯示故障點；同時蜂鳴器鳴叫以通知人員進行處理。設計的邏輯圖如下：

結束語

通過和大家交流視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，攝像機的故障及線路問題的檢測和報警，可以看到：產品設計中關鍵是MAX7461芯片的使用，如果沒有這款芯片或者不了解芯片的作用，要想設計同樣功能的產品，那是相當?shù)睦щy。要緊扣時代的發(fā)展，才能與時俱進。

[1]美國美信公司的max7461芯片介紹，2011，01.