一种基于POE技术的船用视频监控系统设计

2.1 前端设备设计原理

前端设备主要分为室内和室外两种类型：室内型前端设备主要由摄像云台一体机和前端设备编解码器组成;室外型的前端设备主要由前端设备编解码器.摄像机.镜头.云台.护罩几部分组成.其中，除去前端设备编解码器需要自行设计外，其余部件可直接采购.前端设备编解码器为带PD 功能的编解码器，为了兼容，室内外前端设备采用同一型号的编解码器.考虑到室外设备的防风性，云台的最大载重设计为5 kg,最大功率为30 W;摄像机和镜头功率约为15 W,因此供电端最大功率45 W即可满足要求.本设计采用MAX5986 作为以太网供电的控制器，其可提供单端最大70 W的功率输出，可满足室内外前端设备的供电需求.图4 所示是前端设备编解码器的设计原理图.

如图4 所示， 前端设备编解码器主要由视频AD(TVP5158).DSP 视频处理芯片TMS320DM6467.PD 取电电路(MAX5986 电路) 以及DC-DC 电路几部分组成.

来自摄像机的复合视频信号经视频AD(TVP5158) 采样变换后经总线输出至DSP( 本设计采用的TMS320DM6467 为DSP+ARM9 架构的数字媒体片上系统，是TI 公司的一款新型达芬奇技术数字媒体处理器)，经其进行相应格式的压缩编码后输出，然后经DSP 片上系统集成的以太网外设发往接入/交换设备，经其进入干线传输.用户显示及控制终端的控制信息经接入/ 交换设备的带POE 功能的网络接口板发送至前端设备的物理网络接口，一路由MAX5986 进行取电.DC-DC变换为编解码器.摄像机.镜头.云台等设备供电;一路进入DSP,由其片上集成的ARM9 处理器进行控制实现数据解码，实现对摄像机.云台.镜头的控制.其中，调试键盘为前端设备单独调试时使用.

2.2 监视系统主机原理

监视系统主机主要完成前端设备的录像.其他设备视频信号的接入.整个监视系统的监视及管理等工作.主要由一台工控机.视频采集及处理卡.大屏幕监视电视墙和硬盘阵列式长时录像机等几部分组成.均可通过采购部件解决，主机通过安装视频监控软件实现对监控系统的控制及管理.

2.3 接入/ 交换设备POE 供电网络接口板设计原理

接入/ 交换设备POE 供电网络接口板原理图如图5 所示.

如图5 所示，网络接入/ 交换设备网络接口板主要实现前端设备的网络接入及用户终端和前端设备间的网络交换功能.网络接口板主要由交换控制芯片VT6510.2M 的SGRAM 缓存.POE 供电控制芯片MAX5982.微控制器STM32F103 及相关外围器件组成.其中，VT6510 交换芯片整合了8 个10/100 Mb/s 交换口及 2 个 Gigabit 交换口为单一控制芯片，符合最新的 IEEE 网标准，包括 802.3x 流量控制.VLAN 功能.高效能交换引擎及 IP 多点传送功能，可完成8 口的10M/100M自适应网络无阻塞交换.存储转发.

E2PROM 主要用于保存交换设备的配置数据，在设备开机或者复位时，设备将从E2PROM 读出这些数据，用于系统初始化.微控制器采用ARM7 架构的STM32F103,主要完成对寄存器的读写和与PC 之间的通信，可以将网络接口板配成各种工作模式，以满足不同用户的需求.MAX5982 为POE供电控制芯片，其与整流稳压电路配合完成PSE 设备功能.

3 结 语

综上所述，基于POE 技术的网络视频监控系统具有数字化.智能化.自动化和网络化等特点，其良好的扩充性.可管理性以及易于与其他系统的集成等诸多优点，使其大大地简化和提高了信息传递的方式和速度.随着网络技术和计算机技术的不断发展，基于POE 技术和视频交换技术的网络视频监控系统将会成为船监控系统的新标准.