多功能网络摄像机

1.一种多功能网络摄像机，其特征在于：包括摄像机系统、以太网接口、无线通信模块和传感器，所述以太网接口、无线通信模块均与摄像机系统连接，所述传感器与无线通信模块通信；所述传感器用于向无线通信模块发出触发信号；所述无线通信模块用于接收处理传感器信号并发送至摄像机系统；所述摄像机系统用于根据传感器的触发获取监控信息并传输至以太网接口；所述以太网接口用于将接收到的摄像机系统信息进行远程传输；所述摄像机系统包括控制模块以及与控制模块连接的图形处理模块、音频模块、存储模块和驱动马达、电源模块和时钟模块；所述图形处理模块由CMOS图像传感器、H.264编码器、TF卡和USB集线器组成，其中CMOS图像传感器通过H.264编码器与USB集线器连接，TF卡连接USB集线器，USB集线器与控制模块连接；所述音频模块由音频解码器、音频放大器、扬声器、麦克风组成，所述麦克风连接音频解码器，扬声器通过音频放大器连接音频解码器，音频解码器与控制模块连接；所述驱动马达采用ULN2803驱动芯片，所述ULN2803驱动芯片的1-8脚分别对应连接电阻R507-A、电阻R507-B、电阻R507-C、电阻R507-D、电阻R508-A、电阻R508-B、电阻R508-C和电阻R508-D的一端，所述电阻R507-A、电阻R507-B、电阻R507-C、电阻R507-D、电阻R508-A、电阻R508-B、电阻R508-C和电阻R508-D的另一端均连接3.3V直流电源；所述ULN2803驱动芯片的9脚接地；所述ULN2803驱动芯片的10脚连接第一电源滤波电路，所述第一电源滤波电路由5V电源、接地和串接在5V电源与接地之间的电容C504组成，所述ULN2803驱动芯片的11-14脚分别对应连接第一马达的2-5脚，第一马达的1脚连接第一电源滤波电路；所述ULN2803驱动芯片的15-18脚连接第二马达的2-5脚，第二马达的1脚连接第二电源滤波电路，所述第二电源滤波电路由5V电源、接地和串接在5V电源与接地之间的电容C503组成。
2.根据权利要求1所述的多功能网络摄像机，其特征在于：所述无线通信模块由主控模块、收发模块及天线组成。
3.根据权利要求2所述的多功能网络摄像机，其特征在于：所述主控模块为PIC16F1829主控单片机，收发模块采用型号为CC1100的433M RF收发模块，所述PIC16F1829主控单片机的5、6、7、9、11、13脚分别与433M RF收发模块的8、7、6、3、4、5脚对应连接，PIC16F1829主控单片机的10、12脚连接摄像机系统，433M RF收发模块的11脚连接天线。
4.根据权利要求2所述的多功能网络摄像机，其特征在于：所述收发模块为315M RF模块、ZIGBEE模块、Z-WAVE模块、蓝牙模块或WIFI模块。
5.根据权利要求1至4任一项所述的多功能网络摄像机，其特征在于：所述控制模块外围设有I2C通讯接口、SPI通讯接口、USART串口、I2S通讯接口、USB2.0通讯接口、时钟、电源、SDRAM控制器、通用I/O接口、音频通讯接口和网络接口。
6.根据权利要求1至4任一项所述的多功能网络摄像机，其特征在于：所述电源模块由两块FR9886D电路组成，分别输出3.3V和1.8V电源。
7.根据权利要求1至4任一项所述的多功能网络摄像机，其特征在于：所述图形处理模块包括与H.264编码器连接的红外线照明灯。
8.根据权利要求1至4任一项所述的多功能网络摄像机，其特征在于：所述传感器为门磁、红外传感器、水浸传感器和烟雾传感器。

多功能网络摄像机\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种网络摄像机，具体讲是一种具备抓拍、门铃、报警录像、信息推送、远程控制布撤防等功能的网络摄像机，属于安防技术领域。\n背景技术\n[0002] 网络摄像机是一种结合传统摄像机与网络技术所产生的新一代摄像机，它可以将影像通过网络进行远程传输。目前，网络摄像机已经广泛应用于各种安防监控项目上，用于音视频远程传输监控。\n[0003] 目前，网络摄像机均需通过人员实时监控或24小时不间断录像方式对监控区域进行监控。采用人员实时监控方式，其监控成本较大，而且存在人员思想不集中、暂时离开等监控误区，其无法适用了家庭安防；采用24小时不间断录像方式，监控实时性差且需要投入大量视频存储设备；同时，用户只能通过回看录像方式了解实时监控情况，造成大量的时间浪费，难以及时发现安防事件且对于发生的安防事件不能及时进行有效处置，容易造成难以补救的损失。\n发明内容\n[0004] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种无需用户实时监控且能实时准确掌握监控区域变化情况的多功能网络摄像机。\n[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多功能网络摄像机，包括摄像机系统、以太网接口、无线通信模块和传感器，所述以太网接口、无线通信模块均与摄像机系统连接，所述传感器与无线通信模块通信；所述传感器用于向无线通信模块发出触发信号；所述无线通信模块用于接收处理传感器信号并发送至摄像机系统；所述摄像机系统用于根据传感器的触发获取监控信息并传输至以太网接口；所述以太网接口用于将接收到的摄像机系统信息进行远程传输。\n[0006] 本发明中，所述无线通信模块由主控模块、收发模块及天线组成。\n[0007] 本发明中，所述主控模块为PIC16F1829主控单片机，收发模块采用型号为CC1100的433M RF收发模块，所述PIC16F1829主控单片机的5、6、7、9、11、13脚分别与433M RF收发模块的8、7、6、3、4、5脚对应连接，PIC16F1829主控单片机的10、12脚连接摄像机系统，433M RF收发模块的11脚连接天线。\n[0008] 本发明中，所述收发模块为315M RF模块、ZIGBEE模块、Z-WAVE模块、蓝牙模块或WIFI模块。\n[0009] 本发明中，所述摄像机系统包括控制模块以及与控制模块连接的图形处理模块、音频模块、存储模块和驱动马达、电源模块和时钟模块；所述图形处理模块由CMOS图像传感器、H.264编码器、TF卡和USB集线器组成，其中CMOS图像传感器通过H.264编码器与USB集线器连接，TF卡连接USB集线器，USB集线器与控制模块连接；所述音频模块由音频解码器、音频放大器、扬声器、麦克风组成，所述麦克风连接音频解码器，扬声器通过音频放大器连接音频解码器，音频解码器与控制模块连接。\n[0010] 本发明中，所述控制模块外围设有I2C通讯接口、SPI通讯接口、USART串口、I2S通讯接口、USB2.0通讯接口、时钟、电源、SDRAM控制器、通用I/O接口、音频通讯接口和网络接口。\n[0011] 本发明中，所述电源模块由2块FR9886D电路组成，分别输出3.3V和1.8V电源。本发明中，所述驱动马达采用ULN2803驱动芯片，所述ULN2803驱动芯片的1-8脚分别对应连接电阻R507-A、电阻R507-B、电阻R507-C、电阻R507-D、电阻R508-A、电阻R508-B、电阻R508-C和电阻R508-D的一端，所述电阻R507-A、电阻R507-B、电阻R507-C、电阻R507-D、电阻R508-A、电阻R508-B、电阻R508-C和电阻R508-D的另一端均连接3.3V直流电源；所述ULN2803驱动芯片的9脚接地；所述ULN2803驱动芯片的10脚连接第一电源滤波电路，所述第一电源滤波电路由5V电源、接地和串接在5V电源与接地之间的电容C504组成，所述ULN2803驱动芯片的\n11-14脚分别对应连接第一马达的2-5脚，第一马达的1脚连接第一电源滤波电路；所述ULN2803驱动芯片的15-18脚连接第二马达的2-5脚，第二马达的1脚连接第二电源滤波电路，所述第二电源滤波电路由5V电源、接地和串接在5V电源与接地之间的电容C503组成。\n[0012] 本发明中，所述图形处理模块包括与H.264编码器连接的红外线照明灯。\n[0013] 本发明中，所述传感器为门磁、红外传感器、水浸传感器和烟雾传感器。\n[0014] 本发明的有益效果在于：本发明在网络摄像机中加入用于接收传感器的信号的无线通信模块，由传感器发送信号给无线通信模块，经数据处理后触发网络摄像机电路实现开门抓拍、门铃、报警、录像、信息推送，用户不但可以通过网络远程接收监控视频和图像，还可以进行布防、撤防等功能状态设定，使用户无需通过实时监控或回看监控录像就能及时了解和掌握监控区域安防情况，提高了安全系数和安防效率。\n附图说明\n[0015] 图1为本发明多功能网络摄像机结构框图；\n[0016] 图2为本发明多功能网络摄像机使用状态连接图；\n[0017] 图3为摄像机系统结构图；\n[0018] 图4为433M无线处理模块电路原理图；\n[0019] 图5为CMOS图像传感器电路原理图；\n[0020] 图6为H.264编码器电路原理图；\n[0021] 图7为USB集线器电路原理图；\n[0022] 图8为TF卡电路原理图；\n[0023] 图9为音频放大器电路原理图；\n[0024] 图10为马达电路原理图；\n[0025] 图11为电源电路原理图；\n[0026] 图12为RJ45接口电路原理图；\n[0027] 图13为音频编码电路原理图。\n具体实施方式\n[0028] 下面结合附图对本发明作详细说明。\n[0029] 如图1、2所示，本发明多功能网络摄像机，包括摄像机系统、以太网接口、433M无线通信模块和传感器。以太网接口、433M无线通信模块与摄像机系统连接，门磁与433M无线通信模块进行通信，以太网接口通过RJ45接口或WIFI局域网经路由器、互联网、电信运营商网络与用户手机实现通信。上述摄像机系统用于拍摄照片和录音、录像并传输至以太网接口；\n以太网接口用于将接收到的摄像机系统信号进行远程传输；433M无线通信模块用于接收处理门磁信号并发送至摄像机系统；传感器用于向433M无线通信模块发出触发信号，传感器包括门磁、红外传感器、水浸传感器和烟雾传感器。\n[0030] 本发明在网络摄像机中内置433M无线通信模块来接收传感器信号，当监控区域情况发生变化后，相应的门磁、红外传感器、水浸传感器或烟雾传感器就会发出触发信号给\n433M无线通信模块，经信号数据处理后通过I2C接口通讯电路发给摄像机系统，摄像机系统立即抓拍照片；如果在布防状态时，还将触发报警和录音、录像，并把信息通过网络传递推送服务器，推送服务器发送警示信息给用户手机，用户可以使用手机客户端通过WIFI网络、\n3G、4G手机网络或有线网络连接查看抓拍的照片和录音、录像，无需用户实时查看摄像机的视频画面就能及时准确把握监控信息。用户还可以通过手机来远程控制本发明装置进入布防或撤防状态，这些改进显著提升了监控效率。\n[0031] 上述433M无线通信模块也可以采用315M RF模块、ZIGBEE模块、Z-WAVE模块、蓝牙模块或WIFI模块等其他无线通信模块进行替代。\n[0032] 如图3所示，摄像机系统以一个频率为360M的ARM芯片为控制模块，还包括图形处理模块、音频模块和驱动马达；控制模块内置I2C通讯接口、SPI通讯接口、USART串口、I2S通讯接口、USB2.0通讯接口、时钟、电源、SDRAM控制器、通用I/O接口、音频通讯接口、RJ45有线接口和WIFI无线接口等外围接口单元；图形处理模块，由CMOS图像传感器、H.264编码器、红外线照明灯、TF卡和USB集线器组成，CMOS图像传感器、红外线照明灯均连接H.264编码器，H.264编码器、TF卡与USB集线器连接，USB集线器与控制模块的USB2.0通讯接口；音频模块由音频解码器、音频放大器、扬声器、麦克风组成，麦克风连接音频解码器、扬声器通过音频放大器连接音频解码器，音频解码器与控制模块的音频通讯接口连接。存储模块包括连接控制模块中SDRAM控制器的SDRAM内存和连接SPI通讯接口的闪存；驱动马达连接控制模块通用I/O接口，通用I/O接口同时连接摄像机状态指示灯。控制模块的I2C通讯接口与433M无线通信模块连接，控制模块的网络接口与以太网接口连接。\n[0033] 上述，433M无线通信模块与摄像机系统之间也可以通过SPI接口、USART串口或并口接口进行连接。\n[0034] 本发明中各主要功能模块的具体功能如下：\n[0035] 红外线照明灯：在黑暗的环境中开启，补充环境亮度，提高拍摄图片质量；\n[0036] CMOS图像传感器：用于拍摄照片和录像的传感器，把模拟图像转为数字数据；\n[0037] H.264编码器：把图像数据进行压缩编码，便于传输和处理；\n[0038] USB集线器：CMOS图像传感器和TF卡的数据和控制模块之间通过USB协议来传送数据，由USB集线器对USB设备统一管理；\n[0039] 音频编解码器：对麦克风传来的数据进行编码后传给控制模块，对控制模块传来的音频数据解码后通过扬声器发出；\n[0040] SDRAM内存和闪存：用于保存控制模块运行所需的数据和程序；\n[0041] 马达：用于控制CMOS图像传感器进行上下、左右旋转；\n[0042] 如图4所示，433M无线通信模块包括型号为PIC16F1829的主控单片机和CC1100的\n433M RF收发模块及天线。433M RF收发模块接收并处理外接门磁的信号，然后把信号通过I2C通讯接口发送给摄像机系统，实现每次门磁错位时自动实现抓拍照片的功能。图中，UX2为控制模块，其第5、6、7、9、11、13脚与编号为UX3的433M RF收发模块的8、7、6、3、4、5脚对应连接，控制433M RF收发模块的工作状态，把433M RF收发模块收到的门磁错位信号传递给UX2的控制模块，经数据处理，如果是已对码的配套门磁，控制模块就把信号通过UX2的第\n10、12脚以I2C通讯协议传递给摄像机系统。PIC16F1829主控单片机的10、12脚连接摄像机系统，433M RF收发模块的11脚连接天线，PIC16F1829主控单片机的1脚、433M RF收发模块的2脚接地。\n[0043] 如图5所示，CMOS图像传感器型号为OV9712_CSP28，它通过光学镜头把感应到的原始图像信息通过转换为模拟信号，进入一个AD转换器，AD转换器工作在12M频率，与像素频率完全同步，经过处理的图像信号由OV9712_CSP28的IMG0-IMG9管脚输出，随后电信号传递给图6所示的H.264编码器，OV9712_CSP28的S_HSYNC和S_VSYNS管脚是用来图像同步的信号，以免出现每帧的图像失真，OV9712_CSP28的SCI和SDA管脚与H.264芯片连接通讯，实现各种工作状态及参数的设定。\n[0044] 如图6所示为H.264编码器，核心部件为SN9C291，其主要功能是接收并处理图5所示的CMOS图像传感器传递来的图像数据，图像数据经S_IMG_0-S_IMG_8数据输入引脚送至SN9C291，此数据接口集成传感器接口和颜色处理引擎，它可以支持大多数现有的CMOS传感器，范围从VGA到UXGA或HD，XIN和XOUT引脚为SN9C291的时钟输入输出端，SF_SO、SF_SI、SF_SCK、SF_CS四个引脚为SN9C291的SPI FLASH接口，S_HSYNC和S_VSYNS管脚接图像传感器的相同引脚，以实现图像同步。最终通过压缩编码为H.264标准的数据流，并以USB协议输出给主控，以便实现以较小的带宽实现高质量的图像传输。\n[0045] 如图7所示为USB集线器，其核心部件的型号为AU6350MGL，其作用是为了扩展主CPU的USB驱动接口，通过与主CPU的通讯，可以切换主CPU和图6所示的H.264编码或与图8所示的TF卡进行数据通讯；AU6350MGL的XSCO和XSCI引脚为12MHz时钟输出和输入端，DP2_DM和DP2_DP引脚为两路标准USB接口，用于与标准USB设备进行数据交互，SDDAT0-SDDAT3、SDWP、SDCMD、SDCDN、SDCLK、SD_V33引脚为AU6350MGL外挂SD(TF)卡的数据、时钟及电源端口，报警触发的录像、图片数据就是经过DP2_DM和DP2_DP的USB输入后存至SD卡上的。\n[0046] 如图8所示为TF卡电路，核心为MicroSD的卡座电路，插入MicroSD卡(TF卡)，主CPU可以通过图7所示的USB集线器读、写MicroSD卡(TF卡)中的数据；其中SDDAT0-SDDAT3脚为数据，SDCLK为时钟信号，SDCDN为卡监测数据位，SDCMD为命令/回复脚。\n[0047] 如图9所示,音频扬声电路用于把音频编解码电路输出的微弱信号扬声至刻印直接驱动扬声器发出声音，其核心器件的型号为LM4890芯片，是一款D类音频扬声器，功放芯片LM4890的输入端引脚3串接电阻R417的一端，电阻R417的另一端串接电容C418的一端，输入端引脚4串接电阻R419的一端，R419的另一端串接电容C422的一端，电容C418的另一端和电容C422的另一端分别连接音频解码器的两个输出端，电容C418和电容C422之间并联电容C419；功放芯片LM4890的引脚5串接电阻R420的一端，电阻R416的一端串接旁路，电阻R420的另一端和电阻R416的另一端之间串接电容C420，电容C420并联在输入端引脚3和输入端引脚4之间，电容C418、电容C419、电容C422、电容C420、电阻R416、电阻R417和电阻R419组成了输入端阻容干扰衰减电路，用于滤除无用干扰信号；功放芯片的引脚6经电感L403连接电源，功放芯片的引脚6与电感L403之间连接相互并联的电容CD406和电容427的一端，电容CD406和电容427的另一端接地用于滤波；功放芯片的引脚7接地；功放芯片的引脚5串接电感L401的一端，引脚8串接电感L402的一端，电感L401和电感L402的另一端分别连接扬声器的两个输入端；电感L401的另一端连接电容C417的一端，电容C417的另一端接地，电感L402的另一端连接电容C423的一端，电容C423的另一端接地，电容C417与电容C423之间串接电容C421，电感L401、电感L402、电容C417、电容C421和电容C423组成输出端噪声滤除电路，用于提高音质。\n[0048] 如图10所示是马达电路，其核心部件型号为ULN2803驱动芯片，其是一款专用于马达驱动的集成电路，具有完整的驱动信号放大、马达保护的电路。ULN2803驱动芯片的1-8脚对分别对应外接电阻R507-A、电阻R507-B、电阻R507-C、电阻R507-D、电阻R508-A、电阻R508-B、电阻R508-C和电阻R508-D的一端，电阻R507-A、电阻R507-B、电阻R507-C、电阻R507-D、电阻R508-A、电阻R508-B、电阻R508-C和电阻R508-D的另一端均连接3.3V直流电源，以加大驱动电流；ULN2803驱动芯片的9脚接地；ULN2803驱动芯片的10脚连接由5V电源、接地和串接在5V电源与接地之间的电容C504组成的第一电源滤波电路，ULN2803驱动芯片的11-14脚分别对应连接第一马达的2-5脚，第一马达的1脚连接第一电源滤波电路；\nULN2803驱动芯片的15-18脚连接第二马达的2-5脚，第二马达的1脚连接由5V电源、接地和串接在5V电源与接地之间的电容C503组成的第二电源滤波电路，实现摄像头上下120度、左右350的旋转，全方位监控。\n[0049] 如图11所示为电源电路，其核心电路由2块FP8860D电路组成，其工作类型属于开关电源，主要功能是分别把输入的5V电源转换为3.3V和1.8V电源，为整机其它电路提供合适的工作电源。FR9886D输入端外接TVS保护二极管D601，可以有效的保护FR9886D在超电压输入时不至于损坏；电阻R602和电阻R603组成3.3V输出所需的调整比，电阻R611和电阻R612组成1.8V输出所需的调整比；电容C603和电容C624为各自的消自激反馈电容；电容CD601、电容C605、电容C61为3.3V输出的滤波电容，电容CD602和电容C626为1.8V输出的滤波电容。\n[0050] 如图12所示为有线RJ45网络电路，其核心部件型号为网络变压器H1102，通过其内置的电压器，实现了外部和内部网络信号的传递，同时又实现了电气隔离，避免单台设备的故障导致影响整个网络。H1102外接的电阻R301、电阻R302、电阻R303、电阻R304为阻抗匹配电阻。\n[0051] 如图13所示为音频编解码电路，其核心电路为ES8388，这是一款音频压缩和解压缩的编、解码电路，实现把麦克风输入的语音信号编码压缩后传递给主CPU处理，同时可以把主CPU发来的音频数据解压缩后送给音频放大电路放大后给扬声器。ES8388的LIN1、RIN1接收来自MIC的微弱声音信号，经内部放大后采用高达24位192K的ADC采样数字化，经5、6、\n7、8、27、28脚标准的I2C方式送至主控芯片，同时来自远端的音频信号同样经过I2C接口送至内部的DAC将数字语音还原成模拟声音，通过11、12脚LOUT1、ROUT1送至扬声器。\n[0052] 本发明中，控制模块中的I2C通讯接口和433M无线数据处理模块二者间采用自定义协议通讯，主要内容如下：\n[0053] 1、网络摄像机系统读从433M无线数据处理模块格式\n[0054]\n[0055]\n[0056] 2、类型与操作值表\n[0057]\n类型Type 操作id\n0x00遥控器 0x00对码\n0x01门磁 0x01告警\n0x02红外 0X02门铃\n0x03烟感 0x03布防\n0x04水浸 0x04撤防\n[0058] 3、网络摄像机系统主动写指令到433M无线数据处理模块功能操作\n[0059]\n功能说明 控制 流水号 命令 Data 校验\n远程布防 写 XX 0xF2 布防 xx\n远程报警 写 XX 0xF3 报警 xx\n远程对码 写 XX 0xF4 对码 xx\n[0060] 4、网络摄像机系统主动读指令到433M无线数据处理模块功能操作\n[0061]\n[0062] 现以门磁为例说明多功能网络摄像机的具体工作过程如下：\n[0063] 1)、当门磁检测到被错位时，发送信号数据：门磁ID码+类型(门磁)+操作(开启)通过433M频率以FSK编码方式发给433M无线通信模块；\n[0064] 2)、433M无线通信模块经过判别此门磁的ID码，如果不是已对码的门磁ID则丢弃数据，如果是已经对码的门磁ID，将把门磁数据转发给摄像机系统的控制模块；\n[0065] 3)、摄像机系统的控制模块收到门磁数据后，如果在撤防状态，将立即拍摄照片2张；如果是布防状态，将抓拍照片3张，并定时录像和录音15秒，然后再上下旋转和左右旋转录像1圈，并把照片和录像记录在TF卡中；\n[0066] 4)、通过有线网络或无线网络推送信息到推送服务器，推送服务器查找数据库，给已经添加入库的用户手机发送推送信息；信息显示分为：传感器的动作类别+摄像机UID码+触发时间，动作类别分为：门铃、布防、撤防、扬声等；\n[0067] 5)、手机收到推送信息提示用户有人进入监控区域；用户可以通过手机的客户端软件或有线网络远程控制网络摄像机的布防或撤防状态、门磁开启或关闭状态，查看抓拍的照片和录像，并经过发出语音警告；\n[0068] 6)、摄像机系统接收到用户的远程指令后，控制模块将语音信息经音频解码电路解码后，再经音频放大电路放大后通过扬声器输出；同时，控制模块也可根据用户布防指令发出其他报警声音语音信息经解码、放大后输出。\n[0069] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。