视频监控系统故障报警设计

苏家洪

(北京信息职业技术学院，北京 100018）

引言

随着监控现场的扩展和探头数量增多，在监控端的图像显示系统中，经常需要接收外部数据并把相关的信息实时地连同图像显示在监控屏幕上，以便使用人员知道该图像信息以何种方式来自何处及与之相关的信息，时间，地区徽标，实时数据显示在屏幕上。但是对于监控人员而言，监控端遭到攻击是一个值得担心的问题，因此，改善技术方案和增强安全性是对目前状况提出的一种迫切要求。监控人员希望所看到的是得到验证的真实图像，无论时间、环境、探头位置、角度和焦距都必须得到保证。在远程监控场合，有关重要部门的监控者往往对于接收图像的实时性和真实性不完全放心，尤其是如果对高科技对象实时监控，那么，当监控者因故临时离开监控台一段时间后，由于不知道被监控方是否对监控系统进行了攻击，所有被监控的图像也不可能同时都显示在显示器上，当摄像机出现故障时要及时报警，并定位摄像机的位置。为处理和检修设备提供有效地支持。

本设计是防止系统在运行时监控头被拆卸或损坏。一旦出现这种情况，主监控端输出报警信号，当然，检测出被监控方随意拆动监控头系统的行为，也报警从而有效防止了因信号传输线路被随意改动而导致伪图像的引入。

一、系统组成

实现以89c51为CPU的单片机控制板；以MAX7461芯片完成故障点的采集，能够完成 8 路、16 路、32、64、128。路摄像机控制点的输入，可以控制器级联；实现64路、128路、256甚至更多路摄像机控制点的输入；实现输入的路数与输出报警对应的显示；实现摄像机白屏、黑屏和无任何信号以及线路损坏和随意拆卸等故障的报警。

二、电路设计

本电路的设计是基于美信公司生产的MAX7461芯片，设计完成视频信号采集和故障检测报警系统。

1、MAX7461芯片

MAX7461单通道同步丢失报警器(LOS)用于复合视频信号的同步检测，非常适合NTSC、PAL和 SECAM标准清晰度电视(SDTV)系统。MAX7461内部提供可靠的同步检测电路，可防止因噪声引起的错误的同步丢失报警。该器件可接受交流耦合的复合视频信号(CVBS)、灰度信号(Y)或任何其它带同步头的视频信号，输出为逻辑电平信号。当检测到输入端不存在视频同步信号时，漏极开路LOS输出被拉低；当检测到同步信号时，LOS为高阻输出。器件采用单+5V供电。MAX7461提供5引脚SOT23封装，工作于-40°C至+85°C温度范围。

可输入CVBS、Y或其它带同步头的视频信号、同步丢失报警输出、噪声环境下可靠工作、"线或"报警输出、适用于NTSC、PAL和SECAM、小尺寸5引脚SOT23封装。

MAX7461单通道LOS报警器可理想用于任何需要检测视、频源是否存在的系统，该器件可接受交流耦合的CVBS、Y或其它带有同步头的视频信号，若在LOS检测时间(典型值为3.4ms)内仍未检测到输入(IN)的复合同步信号，则拉低LOS。

箝位

MAX7461具有输入箝位，可利用逐行偏置修正任何直流漂移。外部交流耦合电容为输入提供直流隔离。

低通滤波器

MAX7461内部集成了低通滤波器，以增强同步检测能力，该低通滤波器通过降低色突发信号、色度和噪声避免错误的同步检测。

同步检测/LOS滤波器

同步检测器监测大于最小同步电压(0.13VP-P)的同步脉冲。如果检测器在超过3.4ms(典型值)的时间内没有检测到同步脉冲，LOS滤波器将拉低LOS。在检测到同步脉冲至少2.2ms(典型)后，LOS 滤波器使LOS返回高阻态。LOS为漏极开路输出，应在LOS与VCC间接一个1k上拉电阻。

上电复位(POR)

上电时，LOS被拉低，在释放LOS之前，MAX7461 在 2.2ms(典型值)内检测有效的同步信号。当检测到输入存在有效的同步信号时，LOS保持高阻。

输入考虑

输入端采用0.1F陶瓷电容交流耦合，不能采用直流耦合。输入电容隔离直流电平，将视频信号箝位到合适的直流电压，以便正确进行同步检测。

电源旁路

仔细处理PCB布局对优化系统性能非常重要。不要使用接线板或面包板。尽可能使用具有专用的低感抗接地层和电源层的多层板。将所有的GND输入端连接至单独的接地层，将VCC接至单独的电源层。用0.1F电容将VCC旁路至地。

“线或”应用

漏极开路输出LOS允许MAX7461用于“线或”连接。

2、逻辑电路

89C51单片机通过逻辑芯片实现对MAX7461的片选、时钟、数据等信号的控制，摄像机的检测信号通过MAX7461芯片完成故障点的采集；经过光电隔离后，在74ls245的控制下；进入89c51单片机进行处理。处理后的信号即为检测到的故障点故障输出报警信号。信号经74LS244和74LA05驱动LED灯显示故障点；同时蜂鸣器鸣叫以通知人员进行处理。设计的逻辑图如下：

结束语

通过和大家交流视频监控系统中，摄像机的故障及线路问题的检测和报警，可以看到：产品设计中关键是MAX7461芯片的使用，如果没有这款芯片或者不了解芯片的作用，要想设计同样功能的产品，那是相当的困难。要紧扣时代的发展，才能与时俱进。

[1]美国美信公司的max7461芯片介绍，2011，01.