基於電力線載波擴頻通信的遠程安防監控系統的製作方法

2024-02-15 07:05:15

專利名稱：基於電力線載波擴頻通信的遠程安防監控系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理技術、測控技術、通信技術和網絡技術領域，是一種基於電力 線載波通信的遠程安防監控系統。
背景技術：
電力線載波通信技術，是利用電力線作為傳輸介質，以高頻載波的方式實現數據、 語音、視頻的傳輸通信。該技術不僅實現了電網與通信網的復用，還可進行可靠地遠程通 信，彌補了無線通信的盲區，並廣泛應用於通信，電力等行業。擴頻通信作為資訊時代的三 大高技術通信傳輸方式之一，將調製信號的頻帶擴大，進而提高了通信的信噪比，根據香農 定理，可以提高傳輸速度，即可將擴頻通信應用於信息量較大的通信場合。電力線載波的重點是載波機。國外的載波機集成了大量的數字集成晶片，有利於 提高載波機的可靠性和穩定性，同時還便於升級以適應現場的改變。我國性能較好的載波 機通常為模擬載波機，雖然能實現通信，但通信頻率低，抗幹擾能力差；綜合國外的設計一 般都是基於DSP進行的，使得產品的速度和性能沒有採用專有晶片的效果好以及國內採用 模擬晶片的出現的通信不良效應，開發設計一種基於FPGA的可靈活配置的電力線載波通 信系統就非常必要了。安防監控系統的主要任務在於根據測控單元和圖像採集單元的信息決策是否對 小區的某業主家出現異常及時向物業部門報警。安防監控系統通常採用4個層次的設計 數據採集、信息傳輸、遠程實時控制和遠程報警與歷史信息查詢。國內外對安防的研究都採 用視頻加測控單元並重的遠程監控的研究理念，因而需要遠程傳輸較大的數據量。基於安防發展的上述問題，本設計發明了一種基於電力線載波擴頻通信的安防監 控系統，以實現對小區的智能監控和報警。

發明內容
基於現有技術中存在的傳輸速率、線路帶寬利用率較低；有效傳輸距離短、傳輸信 息種類少，難於滿足智能小區遠程監控和安全防衛的多樣性需要以及目前家居安防監視報 警運行和維護的成本高等現狀，本發明提出了一種基於電力線載波擴頻通信的遠程安防監 控系統；本發明的技術思想(如圖1)在於以電力線為通信傳輸媒介，採用FPGA硬化擴頻 通信技術，採用DSP實現遠程安防監控，採用網絡伺服器實現對歷史數據的查詢和突發事 件的告警。本發明在實現過程中，建立一種圖像信號、測控信號相融合的遠程通信方式，通 過FPGA進行擴頻處理和調製，再通過DSP對數據信息進行融合處理，對處理結果發送給網 絡伺服器，實現遠程實時通知，以此為基礎實現基於電力線的，低成本的，便於集中管理的 遠程安防監控。整個系統的通信過程中採用了兩級編解碼方式先進的圖像數據壓縮和高 效的數據傳輸編解碼方式，配合協議中的衝突檢測，採用緊急優先機制，能有效的提高重載 時的效率，從而保證了通信的高可靠性、有效性；
本發明採用PN碼序列來處理緊急事件(如圖4)，即對緊急事件分配一個固定的 PN碼序列作為地址，對於普通用戶分配其他相位的與突發事件的PN碼正交的PN碼作為地 址。即先用固定的PN碼搜索信道，若有緊急突發事件，則相關值具有較大的脈衝，其他的基 本為零。然後按事先規定的其他相位的PN碼順序搜索其他信道。這樣就可以實現對緊急 事件的實時處理。本發明還能在現有電力網的基礎上實現多種信號相融合，無須重新布線， 安裝維護方便，成本低廉。


圖1是整體通信框圖。圖2是家庭內基於FPGA的信號調製框圖。圖3是遠程接收端解擴框圖。圖4是DSP遠程控制軟體流程圖。
具體實施例方式本發明主要針對智能家居、智能小區實施。實施框圖，如圖1和圖4所示家庭內 部安裝CCD攝像頭及相應的視頻採集卡和測控傳感單元，用來監視和傳感數據信息，並將 結果經過預處理和AD轉換後，發送給FPGA進行擴頻變換和編碼處理。這時將結果進行模 擬調製耦合到電力線上，這樣就完成數據的發送過程。在遠程控制端，將電力線上數據先進 性模擬解調，然後進行解擴和解編碼，並進行一系列的差錯檢查，最後將接收的結果發送給 DSP, DSP對圖像信息和測控信號進行分析，並將差異較大的圖像和顯著信號作為特殊信息 進行保存，將對達到異常標準的信息生成報警信息。這些特殊的信息連入網絡伺服器，將這 些特殊信息將成為用戶查詢的內容，報警信息對用戶進行實時提示，以達到實時處理突發 事件的作用。遠程控制端一般集中在物業中心，實現物業對業主的高信譽度服務。本發明在具體實施時採用FPGA進行信息的調製和擴頻處理(如圖2)，對於圖像信 息，先對其進行壓縮編碼，然後對所有的信號進行校驗碼的生成、交織、碼型變換和用PN碼 進行擴頻處理。在遠程接收端，仍用FPGA對信息進行反變換，恢復出原信息序列。解擴過 程見圖3。本發明在遠程端對信息先進行接收，然後處理接收的消息，所有處理過程集中於 DSP中進行。DSP對突發的消息的處理(如圖4)基於對優先PN碼序列的存儲，在每一個處 理過程中都會添加一個固定的時隙，在該時隙中用PN碼來搜索信道，由於PN碼有一定的順 序，這樣就能保證對突發緊急時間的實時處理。DSP還完成對圖像監控信息和測控信息的融 合分析與處理，將差異較大的圖像進行轉存，並對可能發生異常的情況生成報警信息，並實 時發送到網絡伺服器，用戶可以通過連接入網的任何設備實時查詢或被告知異常的發生。
權利要求
1.一種基於電力線載波擴頻通信的遠程安防監控系統，以電力線為通信傳輸媒介，採 用擴頻通信技術，其特徵在於建立圖像信息與測控信息相融合的遠程通信方式，數據通信 通過FPGA進行調製，數據信息融合處理通過DSP進行處理，異常報警和歷史數據查詢通過 網絡伺服器實現，以此為基礎實現基於電力線的遠程安防監控；
2.權利要求1所述的電力線載波通信的遠程安防監控系統，其特徵在於監視器的圖 像採集及測控信息處理模塊通過通信測控晶片和電力線收發器連接到電力線上，形成監控 節點，並與連接在戶外線路的電力數據機相連接；
3.權利要求1所述的電力線載波通信的遠程安防監控系統，其特徵在於電力調製解 調器採用高速DSP器件作為主處理器，將從室內接收的測控信息和圖像信息數據進行實時 處理，發送到戶外電力線上；
4.權利要求1所述的電力線載波通信的遠程安防監控系統，其特徵在於圖像信息和 測控信息均通過由電力線收發器、協議分析處理晶片和頻率發生器組成的通道與數位訊號 處理器通信；
5.如權利要求1所述的電力線載波通信的遠程安防監控系統，其特徵在於實現緊急 信息的優先傳輸是採用固定的PN碼序列作為優先序列碼，用其搜索電力線信道，決定信息 傳輸次序。
全文摘要
本發明涉及一種基於電力線載波擴頻通信的遠程安防監控系統，針對當前遠程安防對視頻圖像等高速數據流傳輸的要求、遠程數據傳輸的可靠性要求，以及系統自身的可擴展性和可靈活配置性的要求，本發明提出了基於電力線載波的遠程安防監控系統，很好地解決了大量數據的高速可靠傳輸，同時對緊急突發事件採用PN搜索信道的方法來實現對其得優先選擇，並通過與伺服器的連接，實現報警信息的實時提示與主要歷史數據的查詢；本系統主要通過在近程FPGA中進行信源編碼、圖像壓縮、信息擴頻處理等，在遠程FPGA中進行信道搜索和信源解碼和在DSP中完成對信息的分析與處理。
文檔編號H04B3/54GK102064854SQ200910218969
公開日2011年5月18日 申請日期2009年11月16日 優先權日2009年11月16日
發明者史忠科, 辛琪 申請人:西安費斯達自動化工程有限公司