专利名称：一种数据、图象、语音一体化的监控通讯系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及通讯技术、网管技术和监控技术，具体涉及远程的数据监控与远程的图象/语音监控技术，更具体的说，涉及一种具有集中网管和集中图象/语音监控能力的集中监控系统中的多媒体通讯技术。
在目前的远程集中监控系统中，由于无人值守的要求，往往既需要集中网络管理系统，也需要远程图象语音监控系统。对于这样需求多样化的远程集中监控系统，现有的解决方案是把该系统分成两个独立的子系统远程数据监控子系统和远程图象语音监控子系统。远程数据监控子系统也即通常的集中网管子系统，它一般由被监控点、通讯网络和监控通讯中心组成，一个监控通讯中心可以和多个被监控点相连；被监控点的设备完成前端数据采集和网管中心命令的下发任务；监控通讯中心则完成对从多个被监控点采集到的数据进行处理和管理的任务，并根据需要向远端被监控点发出控制或者查询命令；监控通讯中心与被监控点之间一般可以通过多种方式进行通讯，常用的有PSTN(公用电话交换网)网的Modem(调制解调器)拨号方式或者Modem专线方式，DDN(数字数据服务)方式，PSPDN(公用分组交换网)方式(X.25协议)，ISDN(综合业务服务网)方式等，对应通讯设备一般为Modem、网桥以及路由器等设备。对于远程的图象语音监控子系统，一般也分为监控通讯中心、通讯网络和远端被监控点三部分，一个监控通讯中心可以和多个远端被监控点相连。被监控点的设备主要完成图象的采集、语音的采集播放工作，由于远程传输的需要，还要对图象进行编码压缩，对语音信号进行编解码数字化处理，被监控点的设备包括摄象设备、图象编码设备和语音编解码设备，如果需要对摄象设备进行调节，则还要相应控制设备如解码箱或者云台控制器，以及控制该设备的控制主机；监控通讯中心的设备主要完成图象录放和语音的接收与播放功能，同样由于远程传输的需要，要进行图象的解码和语音的编解码数字化处理，此外，还要完成图象和语音的切换与录放功能，主要设备为图象编解码器、声音编解码单元、图象切换器、声音切换器、画面分割器、监视器阵列或大屏幕电视或投影仪、录象机等。由于图象与声音信号即使经过编解码压缩之后仍占用较大的传输带宽，比如要达到CIF(公共中间格式)格式，每秒30帧，分辨率352×288的效果，大约需要2Mbps的带宽，因此不能通过普通的通讯网络进行传输，E1线路是一种较为理想的选择，因此图象与语音信号的通讯采用能够提供透明2Mbps通道的光通信网络如PDH(准同步数字系列)、SDH(同步数字系列)、HDSL(高速数据用户环路)组网比较合适。另外，为了使数据监控子系统能够控制图象语音监控子系统中的设备如录象机、录音机、视频/音频切换器、摄象头的运动及调焦等功能，还要分别在监控通讯中心和被监控点添加相应的设备或者通讯接口。
上述的实现方法有多种弊端首先，由于上述的远程集中监控系统基本上是数据监控子系统和图象语音监控子系统的线性叠加，因此从使用设备上不能对二者进行有机组合，比如远端被监控点的数据处理机和图象语音处理机，比如进行数据通讯的线路和进行图象语音通讯的线路，以及监控通讯中心的数据处理设备和图象语音处理设备等，如果被监控点的数目很多，这势必会造成很大的浪费，没有经济性。
其次，由于上述的远程集中监控系统是由多种功能相对独立的小型设备组合而成，因此系统的设备数量极其繁多，无论是在远端被监控点还是监控通讯中心，都是很多设备的累加，这会使系统的工作状态变得不稳定，使系统得可靠性大为降低，并且由于系统中大量的设备之间需要各式各样的连接线，致使系统的工程安装、布线、调试也变得复杂困难，增加了系统的开通成本。尤其是监控通讯中心的图象语音编解码设备，由于与被监控点采用点对点通讯方式，因此有多少个远端被监控点就需要多少个图象解码设备和语音编解码设备，当被监控点得数目很多时，这不但使系统得造价非常高昂，更有可能由于系统过于庞大而难以实现。
另外，由于上述的远程集中监控系统中含有大量不同功能的小型设备，这些设备数目繁多，生产厂家各自不同，形状各异，还会使整个系统显得凌乱和不美观；并且这些小型设备一般不含有维护管理功能或者各个厂家的维护管理策略差别较大，因此无法对其进行统一得监测、维护和管理。如果整个系统工作不正常，无法判断故障来自于被监控设备还是来自于监控设备自身，更难以对故障进行定位，因此系统缺少应有的可维护性。
上述远程集中监控系统的弊端还在于，由于图象监控子系统采用点对点传输方式，在多级组网的图象监控应用中，必须在两级监控通讯中心间增加图象编码设备，这不但会增加子系统的造价，而且由于图象压缩是有损压缩，因此在多级组网时会使上级的图象质量大为下降，从而限制了组网的级数。
本发明的目的在于提供一种具有数据、图象、语音处理能力的一体化监控通讯系统，这种一体化监控通讯系统可以将数据监控业务与图象语音监控业务有机地结合成一个系统，从而提高系统的集成度，减少系统中设备的数量，减少系统中各种设备间的接口，提高系统的可靠性，降低系统的成本。
本发明的目的还在于提供一种具有数据、图象、语音处理能力的一体化监控通讯系统，可以替代数据通讯处理设备、图象语音编解码设备、视频/音频切换设备，因此减少系统中设备的种类、数量以及接口和连线，从而使系统变得简洁和美观，使系统工程、安装和调试过程变得简单易行。
本发明的目的还在于提供一种具有数据、图象、语音处理能力的一体化监控通讯系统，可以实现对设备自身的监测与维护管理功能，当监控设备自身或者通讯线路发生故障时能够及时对故障进行检测和定位，便于维护人员及时处理，提高了系统的可维护性。
本发明的目的还在于提供一种具有数据、图象、语音处理能力的一体化监控通讯系统，这种系统把数据处理、图象语音处理、视频/音频切换有机地结合在一起，可以实现多级的组网方式，并且由于图象在全网只有一次编码和解码过程，故多级地监控通讯中心的图象质量是完全相同的，实现了多级监控通讯中心之间图象的无损传递，从而提高了图象监控的多级组网能力。
本发明是这样实现的，一种数据、图象、语音一体化的监控通讯系统，由多个被监控点和多个监控通讯中心组成，被监控点11与其上的一级监控通讯中心12通讯，一级监控通讯中心12与其上的二级监控通讯中心13通讯，二级监控通讯中心13与其上的更高级的监控通讯中心14通讯，构成一个监控通讯系统的网络，在其中的监控通讯中心里，一体化的监控通讯设备1与网管中心2、视频/音频录放设备3、上级监控通讯中心里的一体化的监控通讯设备1相连，一级监控通讯中心里的一体化的监控通讯设备1还与被监控点前置处理机4相连，在被监控点11中，前置处理机4还与被监控设备5、视频采集/音频处理设备6相连。所述一体化的监控通讯设备1由下行E1接口单元101、数据收发单元102、数据主处理单元103、Ethernet(以太网)接口单元104、数字切换单元105、视频/音频编解码单元106、上行E1接口单元107、同步时钟单元108、电源供给单元109组成。被监控点的前置处理机4由E1接口处理单元401、主处理单元402、数据采集单元403、图象编码单元404、语音编解码单元405组成。
本发明的优点在于提高了包含数据、图象、语音业务的远程集中监控系统的可靠性、可维护性、可实现性、工程安装性，降低了系统的总成本，增强了该系统的图象多级组网能力。所述一体化监控通讯设备1放置于监控通讯中心，具有与监控通讯中心的集中网管中心和视频/音频录放设备相连的接口，也具有与被监控点相连的接口，同时具有与更高一级的监控通讯中心相连的接口，可以完成数据的转发、视频/音频信号的转发、视频/音频信号的切换、视频信号的解码和音频信号的编解码等功能。
所述一体化监控通讯设备1可以配置于多级监控通讯中心，形成树形组网，多级中心之间图象编解码只有一次，图象的质量完全相同，即实现了图象无损传递。
所述一体化监控通讯设备1把数据处理机、视频编码/音频编解码器、视频切换器有机的结合在一起，减少了全系统的设备种类，减少了系统中设备间的连接线，使系统具有很强的工程性，也提高了系统的可靠性，降低了系统的成本。
所述一体化监控通讯设备1自身带有监测、维护、管理的功能，可以实时检测本系统中各个单元模块的工作状态以及通讯线路的工作状态，当设备或者线路发生故障时，能够主动报警。该维护管理功能可以纳入到网管中心中去。
所述一体化监控通讯设备1可以配置成数据、图象、语音一体化应用的工作方式，也可以配置成只有图象、语音应用无需数据应用的工作方式，还可以配置成只有数据应用没有图象、语音应用的工作方式，工作方式灵活。
图1是本发明所述的一种数据、图象、语音一体化的监控通讯系统的一个应用组网的示意图。
1——一体化监控通讯设备 2——网管中心3——视频/音频录放设备 4——前置处理机5——被监控设备 6——视频采集/音频处理设备7——E1线路 8——Ethernet线路9——同轴电缆线 10——串行数据总线11——被监控点 12——一级监控通讯中心13——二级监控通讯中心 14——更高级的监控通讯中心图2是一体化监控通讯设备1的功能方框图。
101——下行E1接口单元 102——数据收发单元103——数据主处理单元 104——Ethernet接口单元105——数字切换单元 106——视频/音频编解码单元107——上行E1接口单元 108——同步时钟单元109——电源供给单元图3是与一体化监控通讯设备1相连接的远端被监控点的前置处理机4的功能方框图。
401——E1接口处理单元 402——主处理单元403——数据采集单元 404——图象编码单元405——语音编解码单元下面结合附图，进一步说明本发明的特点和功能。
在其中的监控通讯中心里，一体化的监控通讯设备1与网管中心2通过Ethernet线路8进行数据的收发，与视频/音频录放设备3通过复合视频信号接口和模拟音频接口进行连接，与上级监控通讯中心里的一体化的监控通讯设备1通过E1线路7进行连接，与被监控点前置处理机4通过E1线路7进行连接，在被监控点中，前置处理机4通过串行数据总线10与被监控设备5进行连接，通过同轴电缆线9与视频采集/音频处理设备6进行连接。所述E1接口线路符合ITU(国际电信同盟)-T G.703建议，可以来自于包括PDH(准同步数字系列)/SDH(同步数字系列)在内的光通信设备提供的空余E1接口线路，也可以来自于包括HDSL在内的符合ITU-T G.703建议的E1接口线路。所述E1接口线路中的数据通讯格式符合ITU-T G.704建议，即PCM(脉冲编码调制)30/32格式，其中从远端被监控点的前置处理机4到监控通讯中心所述一体化监控通讯设备1的32个时隙中，1个用于同步，1个用于语音，2个用于数据通讯，27个用于图象通讯，1个保留；从监控通讯中心里的所述一体化监控通讯设备到被监控点的前置处理机4的32个时隙中，1个用于同步，1个用于语音通讯，2个用于数据通讯，其余28个保留。所述一体化的监控通讯设备1中的数据主处理单元103、同步时钟单元108、电源供给单元109由于是系统的关键部件，对全系统的稳定性和可靠性都有重要影响，故采用了双备份冗余设计。所述一体化的监控通讯设备1中，下行E1接口单元101完成对多个E1线路信号的拆解与合并功能，使从被监控点传来的综合数据分解为数据和图象/语音两部分，分别送到数据收发单元102和数字切换单元105；数据收发单元102完成数据的接收与发送的任务，这些数据包括集中网管系统的业务数据以及监控系统自身的配置和维护管理数据；数据主处理单元103完成所有数据的判别与处理；Ethernet接口单元104完成与网管中心的接口匹配与驱动；数字切换单元105完成信号的切换，采用数字时分切换方式与数字空分方式结合的做法，因此可以对信号进行灵活的组装或拆卸；视频/音频编解码单元106完成视频信号的解码功能和音频的编解码功能，视频编码采用ITU-T H.320框架建议中规定的图象编解码方法，即ITU-T H.261建议，可以直接输出复合视频信号，音频编解码采用ITU-T H.320框架建议中规定的音频信号的编解码方法，即ITU-TG.711/G.722建议，可以直接和模拟音频设备进行接口。一个监控通讯中心可以配置一个或多个一体化监控通讯设备1，实现平滑扩容，所述一体化监控通讯设备1也可以配置于多级监控通讯中心，形成树形组网，多级中心之间图象编解码只有一次，图象的质量完全相同，既实现了图象无损传递。E1接口处理单元401主要完成把从主处理单元402、图象编码单元404和语音编解码单元405传来的数据、图象编码信号、语音编码信号整合在一起，放入一个E1的31个可用时隙中，向监控通讯中心的一体化监控通讯设备1传送；同时要把监控通讯中心下发的数据拆成命令数据和语音数据，分别送往主处理单元402和语音编解码单元405进行处理；数据采集单元403的主要功能是进行集中网管的数据采集，采集的方式可以是通过通讯接口读取别监控数据，也可以是通过A/D采样器直接进行数据的采样、量化和收集，还可以通过通过普通I/O接口直接读取状态量，并把采集到的数据交由主处理单元402进行处理；另外数据采集单元403也完成对被监控设备的数字输出功能。
在图1中，一个一级监控通讯中心可以监控多个被监控点，一个二级监控通讯中心可以监控多个一级监控通讯中心，以此类推，可以组成大规模的树形监控网。一体化监控通讯设备1配置在监控通讯中心，通过Ethernet总线8与网管中心2相连；通过同轴电缆线9与视频/音频录放设备3相连；通过下行E1线路7与下级的一体化监控通讯设备1相连，或者与被监控点的前置处理机4相连。被监控点的前置处理机4通过串行数据总线10与被监控设备5相连；通过同轴电缆线9与视频采集/音频处理设备6相连。从图1中还可看出，一个监控通讯中心可以配置多个本发明的一体化监控通讯设备1。
图2是本发明一体化监控通讯设备1的功能方框图。所述一体化监控通讯设备1主要由下行E1接口单元101、数据收发单元102、数据主处理单元103、Ethernet接口单元104、数字切换单元105、视频/音频编解码单元106、上行E1接口单元107、同步时钟单元108、电源供给单元109等部件组成。其中的数据主处理单元103、同步时钟单元108、电源供给单元109由于是系统的关键部件，对全系统的稳定性和可靠性都有重要影响，故在设计中采用了双倍份冗余设计。下行E1接口单元完成对多个E1线路信号的拆解与合并功能，使从远端被监控点传来的综合数据分解为数据和图象/语音两部分，分别送到数据收发单元102和数字切换单元105；数据收发单元102完成数据的接收与发送的任务；所述的数据包括集中网管系统的业务数据以及监控系统自身的配置和维护管理等数据；数据主处理单元103完成所有数据的判别与处理，Ethernet接口单元104完成与网管中心的接口匹配与驱动；数字切换单元105完成信号的切换，采用数字时分切换方式与数字空分方式结合的做法，因此可以对信号进行灵活地组装或拆卸；视频解码/音频编解码单元106完成视频信号的解码功能和音频的编解码功能，视频编码采用ITU-T H.320框架建议中规定的图象编解码方法，即ITU-T H.261建议，可以直接输出复合视频信号，音频编解码采用ITU-T H.320框架建议中规定的音频信号的编解码方法，即ITU-T G.711/G.722建议，可以直接和模拟音频设备进行接口。
图3是与一体化监控通讯设备1相连接的远端被监控点的前置处理机4的功能方框图。所述远端被监控点的前置处理机4主要由以下几个部分组成E1接口处理单元401，主处理单元402，数据采集单元403，图象编码单元404，语音编解码单元405。E1接口处理单元401主要完成把从主处理单元402、图象编码单元404和语音编解码单元405传来的数据、图象编码信号、语音编码信号整合在一起，放入一个E1的31个可用时隙中，向监控通讯中心的一体化监控通讯设备1传送；同时要把监控通讯中心下发的数据拆成命令数据和语音数据，分别送往主处理单元402和语音编解码单元405进行处理。数据采集单元403的主要功能是进行集中网管的数据采集，采集的方式可以是通过通讯接口读取别监控数据，也可以是通过A/D采样器直接进行数据的采样、量化和收集，还可以通过通过普通I/O接口直接读取状态量，并把采集到的数据交由主处理单元402进行处理；另外数据采集单元403也完成对被监控设备的数字输出功能。
所述一体化监控通讯设备1使两级监控通讯中心之间或者监控通讯中心和被监控点之间的通讯线路由两个变成了一个，降低了系统的传输线路成本。所述E1线路接口符合ITU-T G.703建议，可以来自于PDH/SDH等光通信设备提供的空余E1接口线路，也可以来自于HDSL等其他符合ITU-T G.703建议的E1接口线路；所述E1接口线路中的数据通讯格式符合ITU-TG.704建议，即PCM(脉冲编码调制)30/32格式，其中从远端被监控点的前置处理机4到监控通讯中心所述一体化监控通讯设备1的32个时隙中，1个用于同步，1个用于语音，2个用于数据通讯，27个用于图象通讯，1个保留；从监控通讯中心所述一体化监控通讯设备到远端被监控点的前置处理机4的32个时隙中，1个用于同步，1个用于语音通讯，2个用于数据通讯，其余28个保留。推荐在组网中使用SDH设备提供的空闲E1线路，由于SDH设备一般都有较强的保护环路和措施，并且线路的传输质量较高，能够提供稳定可靠的传输线路，这对监控系统的网管实时性和图象的质量有很大的帮助。
本发明一体化监控通讯设备1内部带有维护、管理功能，可以对设备自身的运行状态和传输线路的状态进行实时检测，并可以容入网管中心的维护管理中。一旦设备运行或者线路发生故障，能够及时向网管中心报警，便于维护人员及时处理。
在多级组网时，由于全网的图象编解码只有一级，故所有监控通讯中心的图象质量是相同的，实现了多级图象组网的图象无损传递。
所述一体化监控通讯设备1可以配置成数据、图象、语音一体化应用的工作方式，也可以配置成只有图象、语音应用无需数据应用的工作方式，还可以配置成只有数据应用没有图象、语音应用的工作方式。
权利要求
1.一种数据、图象、语音一体化的监控通讯系统，由多个被监控点和多个监控通讯中心组成，被监控点(11)与其上的一级监控通讯中心(12)通讯，一级监控通讯中心(12)与其上的二级监控通讯中心(13)通讯，二级监控通讯中心(13)与其上的更高级的监控通讯中心(14)通讯，构成一个监控通讯系统的网络，其特征在于在其中的监控通讯中心里，一体化的监控通讯设备(1)与网管中心(2)、视频/音频录放设备(3)、上级监控通讯中心里的一体化的监控通讯设备(1)相连，一级监控通讯中心里的一体化的监控通讯设备(1)还与被监控点(11)前置处理机(4)相连，在被监控点(11)中，前置处理机(4)还与被监控设备(5)、视频采集/音频处理设备(6)相连；所述一体化的监控通讯设备(1)由下行E1接口单元(101)、数据收发单元(102)、数据主处理单元(103)、Ethernet(以太网)接口单元(104)、数字切换单元(105)、视频/音频编解码单元(106)、上行E1接口单元(107)、同步时钟单元(108)、电源供给单元(109)组成；被监控点(11)的前置处理机(4)由E1接口处理单元(401)、主处理单元(402)、数据采集单元(403)、图象编码单元(404)、语音编解码单元(405)组成。
2.如权利要求1所述的一种数据、图象、语音一体化的监控通讯系统，其特征在于在其中的监控通讯中心里，一体化的监控通讯设备(1)与网管中心(2)通过Ethernet线路(8)进行数据的收发，与视频/音频录放设备(3)通过复合视频信号接口和模拟音频接口进行连接，与上级监控通讯中心里的一体化的监控通讯设备(1)通过E1线路(7)进行连接，与被监控点前置处理机(4)通过E1线路(7)进行连接，在被监控点中，前置处理机(4)通过串行数据总线(10)与被监控设备(5)进行连接，通过同轴电缆线(9)与视频采集/音频处理设备(6)进行连接。
3.如权利要求2所述的一种数据、图象、语音一体化的监控通讯系统，其特征在于所述E1接口线路符合ITU(国际电信同盟)-T G.703建议，可以来自于包括PDH(准同步数字系列)/SDH(同步数字系列)在内的光通信设备提供的空余E1接口线路，也可以来自于包括HDSL(高速数据用户环路)在内的符合ITU-T G.703建议的E1接口线路。
4.如权利要求2所述的一种数据、图象、语音一体化的监控通讯系统，其特征在于所述E1接口线路中的数据通讯格式符合ITU-T G.704建议，即PCM(脉冲编码调制)30/32格式，其中从远端被监控点的前置处理机(4)到监控通讯中心所述一体化监控通讯设备(1)的32个时隙中，1个用于同步，1个用于语音，2个用于数据通讯，27个用于图象通讯，1个保留；从监控通讯中心里的所述一体化监控通讯设备到被监控点的前置处理机(4)的32个时隙中，1个用于同步，1个用于语音通讯，2个用于数据通讯，其余28个保留。
5.如权利要求1所述的一种数据、图象、语音一体化的监控通讯系统，其特征在于所述一体化的监控通讯设备(1)中的数据主处理单元(103)、同步时钟单元(108)、电源供给单元(109)采用了双备份冗余设计。
6.如权利要求1所述的一种数据、图象、语音一体化的监控通讯系统，其特征在于所述一体化的监控通讯设备(1)中，下行E1接口单元(101)完成对多个E1线路信号的拆解与合并功能，使从被监控点传来的综合数据分解为数据和图象/语音两部分，分别送到数据收发单元(102)和数字切换单元(105)；数据收发单元(102)完成数据的接收与发送的任务，这些数据包括集中网管系统的业务数据以及监控系统自身的配置和维护管理数据；数据主处理单元(103)完成所有数据的判别与处理；Ethernet接口单元(104)完成与网管中心的接口匹配与驱动；数字切换单元(105)完成信号的切换，采用数字时分切换方式与数字空分方式结合的做法，因此可以对信号进行灵活地组装或拆卸；视频/音频编解码单元(106)完成视频信号的解码功能和音频的编解码功能，视频编码采用ITU-T H.320框架建议中规定的图象编解码方法，即ITU-TH.261建议，可以直接输出复合视频信号，音频编解码采用ITU-T H.320框架建议中规定的音频信号的编解码方法，即ITU-T G.711/G.722建议，可以直接和模拟音频设备进行接口。
7.如权利要求1所述的一种数据、图象、语音一体化的监控通讯系统，其特征在于一个监控通讯中心可以配置一个或多个一体化监控通讯设备(I)，所述一体化监控通讯设备(1)可以配置于多级监控通讯中心。
8.如权利要求1所述的一种数据、图象、语音一体化的监控通讯系统，其特征在于E1接口处理单元(401)主要完成把从主处理单元(402)、图象编码单元(404)和语音编解码单元(405)传来的数据、图象编码信号、语音编码信号整合在一起，放入一个E1的31个可用时隙中，向监控通讯中心的一体化监控通讯设备(1)传送；同时要把监控中心下发的数据拆成命令数据和语音数据，分别送往主处理单元(402)和语音编解码单元(405)进行处理；数据采集单元(403)的主要功能是进行集中网管的数据采集，采集的方式可以是通过通讯接口读取别监控数据，也可以是通过A/D采样器直接进行数据的采样、量化和收集，还可以通过通过普通I/O接口直接读取状态量，并把采集到的数据交由主处理单元(402)进行处理；另外数据采集单元(403)也完成对被监控设备的数字输出功能。
全文摘要
本发明是一种数据、图象、语音一体化的监控通讯系统,涉及具有集中网管和集中图象/语音监控能力的集中监控系统中的多媒体通讯技术。针对于现有技术采用数据和图象/语音两个子系统线性相加组网,本发明提出了一体化的监控通讯设备及前置处理机,配以网管中心、视频/音频录放等设备,组成数据、图象、语音一体化的监控通讯系统。本发明简化了系统,降低了成本,提高了系统的可靠性,扩容方便,工作方式灵活。
文档编号H04L29/02GK1254229SQ9812255
公开日2000年5月24日 申请日期1998年11月18日 优先权日1998年11月18日
发明者李奉君, 翟卫东 申请人:深圳市中兴通讯股份有限公司