專利名稱：安全數(shù)據(jù)記錄儀及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安全生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種針對安全生產(chǎn)的數(shù)據(jù)及視頻采集，分析處理及遠(yuǎn)程傳送的安全數(shù)據(jù)記錄儀及其使用方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著管理部門及經(jīng)營者對安全生產(chǎn)的逐步重視，在很多領(lǐng)域包括工業(yè)企業(yè)、連鎖企業(yè)、礦山、廠房(分公司)、加油站、油庫、安全生產(chǎn)存儲(chǔ)等企業(yè)單位對現(xiàn)場信號接入、數(shù)據(jù)分析處理及視頻傳輸管理方面的需求與日俱增，無論是對監(jiān)管部門還是企業(yè)經(jīng)營者，此類數(shù)據(jù)都極大提高了企業(yè)的安全生產(chǎn)監(jiān)督、管理水平，為企業(yè)安全生產(chǎn)的管理、決策提供依據(jù)。通常情況下，滿足此類需求的系統(tǒng)包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析管理系統(tǒng)及用戶操作管理平臺組成。但是，目前常規(guī)的實(shí)現(xiàn)方式在前端信號的采集時(shí)根據(jù)不同的數(shù)據(jù)類型會(huì)使用不同類型的現(xiàn)場采集設(shè)備，例如視頻編碼器、模擬量采集器、開關(guān)量采集器等。此種實(shí)現(xiàn)方式由于前端設(shè)備的種類多樣，規(guī)格不一致，工作原理不同，報(bào)警條件不同等容易造成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理流程繁瑣，實(shí)施難度增大，成本提高，同時(shí)還容易出現(xiàn)信息流轉(zhuǎn)及銜接不暢。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可解決小范圍、多路數(shù)、大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)、遠(yuǎn)距離傳輸情況下的現(xiàn)場視頻圖像采集及接入、現(xiàn)場模擬量、開關(guān)量數(shù)據(jù)采集及接入、遠(yuǎn)程錄像調(diào)用等需求，并可支持電子地圖、流媒體分發(fā)等應(yīng)用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)通過統(tǒng)一的編解碼格式、通訊協(xié)議 進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、分析處理及遠(yuǎn)程傳送的安全數(shù)據(jù)記錄儀。( 二 )技術(shù)方案為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種安全數(shù)據(jù)記錄儀，包括:信號采集模塊，其包括:音視頻采集模塊，用于現(xiàn)場音頻和視頻信號采集；模擬量采集模塊，用于現(xiàn)場模擬量信號采集；以及開關(guān)量采集模塊，用于現(xiàn)場開關(guān)量信號采集；核心處理模塊，與所述信號采集模塊，用于接收及處理所述信號采集模塊采集的信號數(shù)據(jù)；以及通信模塊，與所述核心處理模塊，用于向用戶提供現(xiàn)場信息并與后臺數(shù)據(jù)中心通 目。優(yōu)選地，所述安全數(shù)據(jù)記錄儀還包括:外設(shè)接口，與所述核心處理模塊連接，用于與外圍設(shè)備連接。優(yōu)選地，所述的安全數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，所述外設(shè)接口包括:USB接口和外置存儲(chǔ)器接口。
優(yōu)選地，所述的安全數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，還包括:擴(kuò)展模塊，與所述核心處理模塊連接，用于各模塊接入路數(shù)的擴(kuò)展。優(yōu)選地，所述的安全數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，所述擴(kuò)展模塊包括:數(shù)據(jù)接入擴(kuò)展模塊、音視頻接入擴(kuò)展模塊和網(wǎng)絡(luò)通信接入及轉(zhuǎn)入模塊。優(yōu)選地，所述通信模塊支持包括RS232、RS485、M0DBUS、RTU、TCP/IP、UDP 和 PPPoE協(xié)議。優(yōu)選地，所述核心處理模塊包括CPU、SDRAM、Flash以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘。優(yōu)選地，所述CPU包括音視頻編解碼器，用于對音頻和視頻信號分別進(jìn)行數(shù)字化編解碼，其中，音頻信號采用AAC編碼格式，視頻信號采用H.264編碼格式。優(yōu)選地，所述CPU包括智能視頻分析模塊，用于提供智能視頻分析功能。本發(fā)明還提供一種上述安全數(shù)據(jù)記錄儀的使用方法，包括步驟:S101，通過信號采集模塊采集視頻信號；S102，利用智能視頻分析模塊對所述采集的視頻信號中的目標(biāo)自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測和識別；S103，根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則分析判斷，對潛在的違規(guī)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警；若目標(biāo)違反規(guī)貝U，則轉(zhuǎn)入S104 ;若目標(biāo)沒有違反規(guī)則，則返回SlOl ；S104，立即觸發(fā)告警并和其它安防設(shè)備聯(lián)動(dòng)，向用戶提供現(xiàn)場信息。(三)有益效果上述技術(shù)方案所提供的安全數(shù)據(jù)記錄儀，可根據(jù)不同行業(yè)危險(xiǎn)點(diǎn)監(jiān)控需求，對火災(zāi)、漏氣、壓力、液位、可燃?xì)怏w濃度、有毒氣體濃度等不同的現(xiàn)場信號，以及煙感、紅外等不同的報(bào)警模塊，通過記錄儀進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換及傳輸，同時(shí)在現(xiàn)場進(jìn)行簡單分析處理，再將音頻、視頻、報(bào)警、控制信號統(tǒng)一集成分析處理后，由后臺統(tǒng)一處理。本發(fā)明采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式接入，實(shí)現(xiàn)各種RS485、RS232、4 20mA、0 IOV和開關(guān)量信號整合及輸出，支持多路視頻輸入輸出及圖像視頻分析。


圖1是本發(fā)明安全數(shù)據(jù)記錄儀一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明安全數(shù)據(jù)記錄儀一實(shí)施例使用方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不是限制本發(fā)明的范圍。如圖1所示，本發(fā)明所述安全數(shù)據(jù)記錄儀，包括:信號采集模塊10，其包括:音視頻采集模塊11，用于現(xiàn)場音頻和視頻信號采集；模擬量采集模塊12，用于現(xiàn)場模擬量信號采集；以及開關(guān)量采集模塊13，用于現(xiàn)場開關(guān)量信號采集；核心處理模塊20，與所述信號采集模塊10連接，用于接收及處理所述信號采集模塊10采集的信號數(shù)據(jù)；以及通信模塊30，與所述核心處理模塊20連接，用于向用戶提供現(xiàn)場信息并與后臺數(shù)據(jù)中心通信。所述模擬量信號包括:溫度、濕度、壓力、流量、電量和氣體濃度；所述開關(guān)量信號包括:故障報(bào)警、限值報(bào)警和運(yùn)行狀態(tài)。所述通信模塊30支持包括RS232、RS485串行接口透明傳輸，M0DBUS/RTU/TCP標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)通訊協(xié)議以及TCP/IP、UDP、PPPoE以太網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。本實(shí)施例中安全數(shù)據(jù)記錄儀還包括:外設(shè)接口 40，與所述核心處理模塊20連接，用于與外圍設(shè)備連接；以及擴(kuò)展模塊50，與所述核心處理模塊20連接，用于各模塊接入路數(shù)的擴(kuò)展。在本實(shí)施例中，所述核心處理模塊20包括CPU (中央處理單元)21、SDRAM (同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)22、Flash (閃存)23以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘24 ;所述通信模塊30包括UART (串口)31以及網(wǎng)絡(luò)接口 32 ;所述外設(shè)接口 40包括USB接口 41以及外置存儲(chǔ)器接口 42 ;所述擴(kuò)展模塊50包括數(shù)據(jù)接入擴(kuò)展模塊51、音視頻接入擴(kuò)展模塊52以及網(wǎng)絡(luò)通信接入及轉(zhuǎn)入模塊53。本發(fā)明采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式接入，實(shí)現(xiàn)各種RS485、RS232、4 20mA、0 IOV和開關(guān)量信號整合及輸出，支持多路視頻輸入輸出及圖像視頻分析；自身可進(jìn)行IP地址分配，可支持上位機(jī)將報(bào)警信號與電子地圖進(jìn)行關(guān)聯(lián)，當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，自動(dòng)彈出視頻圖像并啟動(dòng)錄像等操作；兼容企業(yè)現(xiàn)有DCS系統(tǒng)，支持DCS系統(tǒng)報(bào)表數(shù)據(jù)傳輸；支持上位機(jī)電子地圖管理，可提供對GIS數(shù)據(jù)和BMP、JPG、PNG等主流位圖格式及主流GIS平臺地圖數(shù)據(jù)格式輸入輸出；本地具備日志存儲(chǔ)打印及短期(I小時(shí))操作查詢管理；對接入報(bào)警儀的所有本地網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)設(shè)備進(jìn)行管理。記錄儀可實(shí)現(xiàn)各種RS485、RS232、4 20mA、0 IOV和開關(guān)量信號整合及輸出，所有采集的音視頻碼流、控制信息、數(shù)據(jù)信息等可直接接入到安全數(shù)據(jù)記錄儀，通過設(shè)備對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行分析處理，無論是開關(guān)量、數(shù)字量、模擬量等均可實(shí)現(xiàn)。在本實(shí)施例中，所述CPU21包括音視頻編解碼器211，用于音頻和視頻信號數(shù)字化編解碼以及智能視頻分析模塊212 ;音頻信號采用AAC編碼格式，采樣率44.1KHz ;視頻信號采用H.264編碼格式，分辨率本地存儲(chǔ)為Dl格式(704*576)，上傳為CIF格式(352*288)，幀率25幀(PAL制可調(diào))/30幀(NTSC制可調(diào))，比特率20Kbps 3Mbps (可調(diào))。所述智能視頻分析模塊212運(yùn)用先進(jìn)的背景分離和自適應(yīng)技術(shù)，內(nèi)嵌專用于視頻處理的高性能DSP,可提供各種智能視頻分析功能。記錄儀通過接入的視頻信號，對目標(biāo)自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測和識別，并根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則分析判斷，對潛在的違規(guī)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)違反規(guī)則，立即觸發(fā)告警并和其它安防設(shè)備聯(lián)動(dòng)，以最快和最佳的方式向用戶提供現(xiàn)場信息，并最大限度的減少誤報(bào)和漏報(bào)。根據(jù)圖像信息的組成元素，H.264采用了幀內(nèi)預(yù)測、幀間預(yù)測、運(yùn)動(dòng)估值和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、整數(shù)變換等方式，以提高對圖像的壓縮率?；贖.264BP算法的視頻分析模塊212采用ARM+DSP+硬件加速引擎的多核高集成度的SoC構(gòu)架，具備強(qiáng)大的視頻處理功能，該模塊由ARM+DSP+視頻編解碼加速器+圖形引擎縮放器的核心構(gòu)成，集成了豐富的外圍接口，并內(nèi)部集成數(shù)字水印、DES/3DES算法，可實(shí)現(xiàn)DVD畫質(zhì)的實(shí)時(shí)編碼性能，能自適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，確保畫面的清晰度和實(shí)時(shí)性，極大減少網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)空間，并通過集成DES/3DES加解密硬件引擎確保網(wǎng)絡(luò)安全。模塊內(nèi)集成了包括數(shù)字視頻接口、USB、ΕΤΗ、I2S、I2C、GPIO、SP1、UART、SDRAM、DDR 等接口。音視頻采集模塊11通過ITU-R BT.601/656接口接收由VADC輸出的數(shù)字視頻信息，并通過AHB總線把接收到的原始圖像寫入到外存(SDR SDRAM或DDR SDRAM)中；音視頻編解碼器211從外存中讀取圖像，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)(幀間預(yù)測)、幀內(nèi)預(yù)測、DCT變換、量化、熵編碼(CAVLC+Exp-Golomb)、IDCT變換、反量化、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)炔僮?，最后將符合H.264協(xié)議的裸碼流和編碼重構(gòu)幀(作為下一幀的參考幀)寫入到外存中；視頻輸出單元從外存中讀取圖像并通過ITU-R BT.601/656接口送給VDAC進(jìn)行顯示；應(yīng)用的需求不同，視頻輸出單元從外存中讀取的圖像內(nèi)容也不同，當(dāng)需要對輸入圖像進(jìn)行預(yù)覽時(shí)，視頻輸出單元從外存中讀取原始圖像，當(dāng)需要觀察視頻編碼器的編碼效果時(shí)，視頻輸出單元從外存中讀取編碼重構(gòu)幀；ARM對音視頻編解碼器211輸出的碼流進(jìn)行協(xié)議棧的封裝，然后送網(wǎng)絡(luò)接口 32發(fā)送，以實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播業(yè)務(wù)。本發(fā)明還提供一種上述實(shí)施例中安全數(shù)據(jù)記錄儀的使用方法，包括步驟:S101，通過信號采集模塊采集視頻信號；S102，利用核心處理模塊對所述采集的視頻信號中的目標(biāo)自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測和識別；S103，根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則分析判斷，對潛在的違規(guī)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警；若目標(biāo)違反規(guī)貝U，則轉(zhuǎn)入S104 ;若目標(biāo)沒有違反規(guī)則，則返回SlOl ；S104，立即觸發(fā)告警并和其它安防設(shè)備聯(lián)動(dòng)，向用戶提供現(xiàn)場信息。本實(shí)施例在儲(chǔ)存庫已經(jīng)進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用。在此應(yīng)用實(shí)例中，記錄儀采集現(xiàn)場以下類型數(shù)據(jù):1、庫區(qū)視頻信號；2、庫房內(nèi)溫度信號； 3、庫房內(nèi)濕度信號。記錄儀的規(guī)格參數(shù)如下:■一般規(guī)格:工業(yè)PowerPC (真正32位數(shù)據(jù)總線)；■操作系統(tǒng):嵌入式系統(tǒng)；■內(nèi)置I/O:4A1、8D1、4D0 ;也可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行擴(kuò)展；■以太網(wǎng)端口:10/100BaseTx(自動(dòng)檢測)；■協(xié)議:TCP/IP，ARP, UDP, ICNP, DHCP, Modbus/TCP, DNP3.0，SIXNET ；■串行口:可達(dá) 115200bps，RS485 端口，RS232 端口 ；■音視頻:8路音視頻輸入端；■音頻:編碼格式AAC，采樣率44.1KHz ； ■視頻:編碼格式H.264，分辨率本地Dl存儲(chǔ)，上傳為CIF格式，幀率25幀(PAL制可調(diào))/30幀(NTSC制可調(diào))，比特率20Kbps 3Mbps (可調(diào))，文件格式MP4，圖片格式JPG ；■存儲(chǔ)器:內(nèi)置存儲(chǔ)器，支持256MB-16GBNANDFLASH ；■外置存儲(chǔ)器:支持SD/MICRO-SD/MIN1-SD (TF卡)，支持Class-6以上高速卡 ’支持硬盤存儲(chǔ)；■ USB 接口:支持 USB2.0 ；
■溫度范圍:-40 70°C (工作)，-40 85°C (存儲(chǔ))；■濕度:5% 95% RH(不結(jié)露)。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種安全數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，包括: 信號采集模塊(10)，其包括: 音視頻采集模塊(11)，用于現(xiàn)場音頻和視頻信號采集； 模擬量采集模塊(12)，用于現(xiàn)場模擬量信號采集；以及 開關(guān)量采集模塊(13)，用于現(xiàn)場開關(guān)量信號采集； 核心處理模塊(20)，與所述信號采集模塊(10)連接，用于接收及處理所述信號采集模塊(10)采集的信號數(shù)據(jù)；以及 通信模塊(30)，與所述核心處理模塊(20)連接，用于向用戶提供現(xiàn)場信息并與后臺數(shù)據(jù)中心通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，還包括:外設(shè)接口(40)，與所述核心處理模塊(20)連接，用于與外圍設(shè)備連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，所述外設(shè)接口(40)包括:USB接口(41)和外置存儲(chǔ)器接口(42)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，還包括:擴(kuò)展模塊(50)，與所述核心處理模塊(20)連接，用于各模塊接入路數(shù)的擴(kuò)展。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的安全數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，所述擴(kuò)展模塊(50)包括:數(shù)據(jù)接入擴(kuò)展模塊(51)、音視頻接入擴(kuò)展模塊(52)和網(wǎng)絡(luò)通信接入及轉(zhuǎn)入模塊(53)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，所述通信模塊(30)支持包括RS232、RS485、MODBUS, RTU、TCP/IP、UDP 和 PPPoE 協(xié)議。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的安全數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，所述核心處理模塊(20)包括 CPU (21)、SDRAM (22)、Flash (23)以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘(24)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的安全數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，所述CPU(21)包括音視頻編解碼器(211)，用于對音頻和視頻信號分別進(jìn)行數(shù)字化編解碼，其中，音頻信號采用AAC編碼格式，視頻信號采用H.264編碼格式。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的安全數(shù)據(jù)記錄儀，其特征在于，所述CPU(21)包括智能視頻分析模塊(212)，用于提供智能視頻分析功能。
10.一種如權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的安全數(shù)據(jù)記錄儀的使用方法，其特征在于，包括步驟: S101，通過信號采集模塊采集視頻信號； S102，利用核心處理模塊對所述采集的視頻信號中的目標(biāo)自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)檢測和識別； S103,根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則分析判斷，對潛在的違規(guī)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警；若目標(biāo)違反規(guī)則，則轉(zhuǎn)入S104 ;若目標(biāo)沒有違反規(guī)則，則返回SlOl ； S104，立即觸發(fā)告警并和其它安防設(shè)備聯(lián)動(dòng)，向用戶提供現(xiàn)場信息。
全文摘要
本發(fā)明為一種安全數(shù)據(jù)記錄儀及其使用方法，包括信號采集模塊，其包括音視頻采集模塊，用于現(xiàn)場音頻和視頻信號采集；模擬量采集模塊，用于現(xiàn)場模擬量信號采集；以及開關(guān)量采集模塊，用于現(xiàn)場開關(guān)量信號采集；核心處理模塊，與所述信號采集模塊連接，用于接收及處理所述信號采集模塊采集的信號數(shù)據(jù)；以及通信模塊，與所述核心處理模塊連接，用于向用戶提供現(xiàn)場信息并與后臺數(shù)據(jù)中心通信。本發(fā)明將音頻、視頻、報(bào)警、控制信號統(tǒng)一集成分析處理后，由后臺統(tǒng)一處理，支持多路視頻輸入輸出及圖像視頻分析。
文檔編號G07C3/00GK103106699SQ20111035989
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者呂良海, 王輝, 姚偉, 任濤, 代寶乾, 陳新輝, 汪彤, 胡玢, 王培怡, 劉艷, 黃秀榮 申請人:北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所, 北京遠(yuǎn)東嘉創(chuàng)樓宇智能科技發(fā)展有限公司