第一章 引言
自改革开放以来，我国的经济发展全面复苏，其中工业更是十分迅猛。随着科技的发展，老式的落后的工业管理体系逐渐退出历史舞台，拥有智能化、自动化管理系统的工业体系慢慢流行起来。其中车间远程监控系统也应景而生，迅速发展。车间远程视频监控系统就是指用来实现对生产车间进行远程视频监控的系统。其作用有监控生产进度，远程指导工作，回放生产录像以及及时获知和处理突发事件等。
2014年6月，广东省东莞市政府发出了《东莞市推进企业“机器换人”行动计划(2014——2016)》的通知，在东莞市的电子、机械、纺织、服装、家具、鞋业、化工、物流等有重复劳动特征明显、劳动强度大、具有一定危险性的行业领域企业中进行全面推动实施“机器换人”计划，以实现“减员、增效、提质、保安全”的目标要求[1]。可见工业生产机械化，生产管理智能化是当代工业发展的潮流，也是政府的重点推广建设方向。而要实现“机器换人”计划，那么车间远程视频监控系统必不可少，因此实用性很高的车间视频监控系统其市场空间也非常的广阔。
我们一般把视频监控系统分为前端摄像机、传输线缆、视频监控平台三个模块。摄像机又可分为网络数字摄像机和模拟摄像机，用来采集视频图像信号。在信息化，商业化十分发达的今天，视频监控在我们生活中的随处可见。近年来，随着计算机科学的发展、互联网的普及，视频监控技术也发展的更加成熟。视频监控系统发展在短短二十几年间，从模拟监控到数字监控再到如今十分火热的网络视频监控，发生了翻天覆地变化[2]。在IP网络技术逐步统一全球的今天，我们十分有必要重新认识视频监控系统发展历史。我们大概可以把视频监控系统的发展划分为三个阶段。
第一阶段：传统模拟闭路视频监控系统(CCTV)。此阶段的视频监控系统监控能力十分有限。该系统的前端视频采集的是模拟信号，再通过专用的同轴缆线传送到模拟视频设备，其录像质量很低。由于此阶段的视频数据是由录像带保存的。因此视频数据十分容易丢失，且录像带的更换操作也十分的麻烦。
第二阶段：“模拟-数字”监控系统(DVR)。此阶段端的视频监控系统采用的是半模拟-半数字方案。其系统的控制信号是数字的，视频的采集是先捕捉模拟信号，再通过DPS处理器把模拟信号转化为数字信号。其录像质量相比第一阶段有显著的提升，然而该系统由于用磁盘存储数据，因此录像数据也是很容易丢失。而且该系统没有连接互联网，所以很难实现真正上的远程视频监控。
第三阶段：全IP视频监控系统IPVS。该阶段的视频呢监控系统与之前的视频监控系统相比有十分巨大的差别。首先，该系统的前端视频采集摄像机都内置有Web服务器，并且可以通过以太网接口，可以把视频数据发送到互联网上，监控端可以通过网络接收数据然后还原视频来实现远程视频监控的目的。且当前阶段的摄像机大多会直接生成JPEG或MPEG4类型的已压缩过的数据文件，大大减少需要传输的数据量，并且录像画面质量更高，系统管理更加优化，功能更加丰富。
本设计属于第三阶段的视频监控系统，其整个系统可以分为视频监控模块与用户管理模块。视频监控模块是指在发送端用摄像头采集图像数据，再经过压缩处理，通过网络把视频数据传送到接收端，接收端再把视频图像再现和保存。而管理模块是指通过界面操实现用户注册、登录，设置管理权限等功能的模块，其作用是防止因车间生产资料外泄而对公司造成巨大损失。我认为该系统除了能完成监控的本质功能外，还有以下重要的几点优点与创新：
(1)采用UDP多播网络协议，可以实现将监控画面同时传给多个接收端。例如公司总部和分公司采用该系统则都能同时对生产车间进行监控。
(2)实现用户登录界面，有利于公司生产资料的保护。并且利用数据库，保存了用户信息，可实现多用户注册功能。
(3)设置有管理员权限密码。普通用户只能查看实时画面和回放录像;管理员可执行删除录像操作和拥有注册用户权限。一般管理员密码给上层管理者用，而车间监控员只拥有普通用户帐号。
(4)该系统的所有操作，均能通过6.5寸触控屏完成。相比其它需要依赖于电脑等通用计算机的程序而言，此系统具有不需要键盘、鼠标等外设，操作方便，成本低，专用性强等优点。
第二章 硬件系统体系结构
2.1
图2-1 系统功能需求分析图
一般来说，软件的实现都需要硬件作为基础。从上图我们可以看出，本设计要实现视频数据采集功能则需要摄像头硬件，实现视频数据网络传输则需要网卡和网口，视频数据处理需要CUP处理器，视频的显示和实现触控功能则需要显卡和触控屏，最后视频数据的存储则需要硬盘或其它存储器。
2.2 硬件系统组成
图2-2 硬件系统组成图
本设计的硬件系统组成也可以整体分为发送端和接收端两部分。发送端由摄像头，视频数据处理和数据发送模块组成，接收端由数据接收模块，数据处理模块和触控屏组成。其中数据发送模块和数据接收模块都应该具有CUP处理器、网口、网卡、USB接口等硬件单元，此外接收模块还应具有显卡来驱动触控屏。而这些硬件单元在GEC_210开发板上都有，因此本设计就直接基于GEC_210开发本来开发设计，下面简单介绍下GEC开发板的一些硬件参数。
2.2.1
GEC_210是一款高性能的Cortex A8核心板。下面我们简单介绍下我们需要用到该平台的硬件模块。
(1) S5PV210芯片：做为主处理器，其运行主频可高达1GH
(2) USB-HOST:用于连接USB摄像头
(3) 网口：用于连接网线
(4) 串口：利用SecureCRT软件可通过串口连接开发板和电脑实现交叉开发
(5) FLASH存储芯片：用于保存Linux系统数据
(6) SD外插接口：SD存储扩展，用来保存视频数据
(7) I2C接口：用于连接触控屏
(8) 7英寸触控屏
#FormatImgID_2#
图2-3 GEC_210开发板硬件组成
2.3
2.3.1
摄像头(CAMERA或WEBCAM)又被称为电脑相机、电子眼等，是一种视频输入设备，被广泛的运用于视频会议，远程医疗及实时监控等方面[5]。在当今生活中，人们也经常通过摄像头在网络上进行视频聊天、进行网络会议等。另外，人们还可以将其用于各种流行的数码影像、影音处理等。摄像头一般具有视频摄像和静态图像捕捉等基本功能，它是借由镜头采集图像后，通过摄像头内的感光组件电路和控制组件对图像进行处理并转换成数字信号，然后由USB接口连接输入到电脑后由软件再进行图像还原[6]。
摄像头又可分为数字摄像头和模拟摄像头两种。数字摄像头是将视频采集设备产生的模拟视频信号转换成数字信号然后再传输到计算机里进行处理。而模拟摄像头捕捉到的视频信号必须经过特定的视频捕捉卡将模拟信号转换成数字模式，并加以压缩后才可以转换到计算机上运用[6]。数字摄像头捕捉到的视频数据可以通过串、并口或者USB接口传输到计算机。由于数字摄像头的种种优势，模拟摄像头已经被淘汰掉了，如今的电脑市场上卖的摄像头产品大多是数字摄像头，而数字摄像头中又以使用新型数据传输接口的USB数字摄像头为主。
由于数码设备的普及，加上模拟摄像头的成本又整体较高，因此本设计采用的是传输速度远远高于串口、并口的USB接口的摄像头。
2.3.2
视频数据的发送与接收模块都是通过网卡来接收从或发送数据来实现的。而实现连接计算机和传输介质的接口就是网卡。网卡主要的工作是让局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，这其中包括了帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。
网卡上面装有处理器和存储器(包括RAM和ROM)。通常用电缆或双绞线通过水晶头把网卡与网络连接。而网卡与电脑则是通过I/O总线进行通信传输的。因此，进行串行/并行转换是网卡的一个重要功能。由于网络上的数据率和计算机总线上的数据率并不相同，因此在网卡中必须装有对数据进行缓存的存储芯片[7]。
网卡分为有线网卡和无限网卡。有线网卡也叫光纤网卡，指的是光纤以太网适配器，简称光纤网卡，学名Fiber Ethernet Adapter.传输输的是以太网通信协议，一般通过光纤线缆与光纤以太网交换机连接。无线网卡就是无线网络，就是利用无线电波作为信息传输的媒介构成的无线局域网(WLAN)，与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同[8]。无线网卡是属于终端无线网络的设备，计算机可以通过该设备在无限局域网中上网冲浪。
本设计采用的是有线网卡结构，采用的是DAVICOM公司制造的DM9000AEP芯片。该DM9000AEP芯片是一款完全集成的芯片。该芯片是快速以太网MAC控制器与一般处理的接口，拥有一个10/100M自适应的PHY和4KDWORD值的SRAM，用于在低功耗和高性能进程的3.3V与5V的支持宽容[9]。 DM9000AEP另外也提供了与介质无关的接口，来连接所有提供支持一些家用电话线网络设备或其他收发器，不过其介质必须是无关接口功能的。该芯片支持不同的处理器，包括8位，16位和32位接口访问内部存储器(本设计为32位的处理器)。
2.3.3
本设计采用的是6.5寸触控屏来显示视频和完成功能选择操作的。触控屏通过LCD接口与S5VP210芯片连接。S5VP210内置PowerVR SGX544图形处理引擎，是一款中性能的集成显卡。
PowerVR SGX544芯片属于英国公司Videologic创立的PowerVR系列。在PowerVR SGX5XT家族中 SGX544是当前最顶级的型号，具备一个4线程核心的移动图形模块，最多同时支持16个核心; SGX544芯片较前作SGX540芯片的图形处理能力有显著的提升，并且支持三显示器输出，同时也支持HDMI 3D输出[10]。
