一种双机热备冗余的音视频系统
阅读：988发布：2020-05-08
专利汇可以提供一种双机热备冗余的音视频系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供一种双机热备冗余的音视频系统，属于音视频系统技术领域。该系统包括：第一音视频处理板卡、第二音视频处理板卡和控 制模 块 ； 控制模块 的第一、第二输入端分别连接第一、第二音视频处理板卡的心跳报文输出端；控制模块的第一、第二输出端分别连接第一、第二音视频处理板卡的使能端，控制模块的第一输出端和第二输出端反相；当第一音视频处理板卡的心跳报文出现故障时，控制模块的第二输出端输出使能 信号 ；当第二音视频处理板卡的心跳报文出现故障时，控制模块的第一输出端输出使能信号。该系统通过监控两个音视频处理板卡的心跳报文，选通正常的音视频处理板卡工作，使两个音视频处理板卡互为热备冗余，提高了系统的 稳定性 和可靠性。(ESM)同样的 发明 创造已同日 申请 发明 专利，下面是一种双机热备冗余的音视频系统专利的具体信息内容。
1.一种双机热备冗余的音视频系统，其特征在于，该音视频系统包括：第一音视频处理板卡、第二音视频处理板卡和控制模块；
所述控制模块的第一输入端连接第一音视频处理板卡的心跳报文输出端；
所述控制模块的第二输入端连接第二音视频处理板卡的心跳报文输出端；
所述控制模块的第一输出端连接第一音视频处理板卡的使能端，所述控制模块的第二输出端连接第二音视频处理板卡的使能端，所述控制模块的第一输出端和控制模块的第二输出端反相；当第一音视频处理板卡的心跳报文输出端输出的心跳报文出现故障时，控制模块的第二输出端输出使能信号；当第二音视频处理板卡的心跳报文输出端输出的心跳报文出现故障时，控制模块的第一输出端输出使能信号。
2.根据权利要求1所述的双机热备冗余的音视频系统，其特征在于，所述音视频系统还包括切换开关，所述控制模块的第一输出端控制连接切换开关，用以控制切换开关选通连接第一音视频处理板卡或第二音视频处理板卡。
3.根据权利要求1或2所述的双机热备冗余的音视频系统，其特征在于，所述控制模块包括或逻辑电路、第一施密特触发器、第二施密特触发器、第一反相器和第二反相器；
所述第一音视频处理板卡的心跳报文输出端与第一施密特触发器和第二反相器串联后连接或逻辑电路的第一输入端；
所述第二音视频处理板卡的心跳报文输出端与第二施密特触发器串联后连接或逻辑电路的第二输入端；
所述或逻辑电路的输出端为所述控制模块的第一输出端；
所述或逻辑电路的输出端连接第一反相器的输入端，第一反相器的输出端为所述控制模块的第二输出端。
4.根据权利要求3所述的双机热备冗余的音视频系统，其特征在于，所述第一反相器和第二反相器均为施密特触发反相器。
5.根据权利要求2所述的双机热备冗余的音视频系统，其特征在于，所述切换开关为型号是TS3L110PW的模拟开关。
一种双机热备冗余的音视频系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种双机热备冗余的音视频系统，属于音视频系统技术领域。
背景技术
[0002] 目前火车上都安装了视频监控系统，以实时监控火车的运行状况和乘务员的操作行为，但是由于视频监控系统的稳定性和可靠性差，会经常出现因视频监控系统出现故障而丢失部分监控信息，无法获得完整监控信息的现象。实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种双机热备冗余的音视频系统，用以解决目前的视频监控系统的稳定性和可靠性差的问题。
[0005] 所述控制模块的第一输入端连接第一音视频处理板卡的心跳报文输出端；
[0006] 所述控制模块的第二输入端连接第二音视频处理板卡的心跳报文输出端；
[0007] 所述控制模块的第一输出端连接第一音视频处理板卡的使能端，所述控制模块的第二输出端连接第二音视频处理板卡的使能端，所述控制模块的第一输出端和控制模块的第二输出端反相；当第一音视频处理板卡的心跳报文输出端输出的心跳报文出现故障时，控制模块的第二输出端输出使能信号；当第二音视频处理板卡的心跳报文输出端输出的心跳报文出现故障时，控制模块的第一输出端输出使能信号。
[0008] 本实用新型的有益效果是：该音视频系统利用控制模块对两个音视频处理板卡的心跳报文进行监控，以判断音视频处理板卡是否故障，并选通正常的音视频处理板卡工作，该音视频系统中的两个音视频处理板卡互为热备冗余，提高了音视频系统的稳定性和可靠性。
[0009] 为了进一步提高音视频系统的稳定性和可靠性，进一步地，所述音视频系统还包括切换开关，所述控制模块的第一输出端控制连接切换开关，用以控制切换开关选通连接第一音视频处理板卡或第二音视频处理板卡。
[0012] 所述第二音视频处理板卡的心跳报文输出端与第二施密特触发器串联后连接或逻辑电路的第二输入端；
[0013] 所述或逻辑电路的输出端为所述控制模块的第一输出端；
[0014] 所述或逻辑电路的输出端连接第一反相器的输入端，第一反相器的输出端为所述控制模块的第二输出端。
[0015] 为了实现第一反相器和第二反相器的反相功能，进一步地，所述第一反相器和第二反相器均为施密特触发反相器。
[0017] 图1是本实用新型实施例1的双机热备冗余的音视频系统的连接示意图；
[0018] 图2是本实用新型实施例1的双机热备冗余的音视频系统的结构连接图；
[0019] 图3是本实用新型实施例2的双机热备冗余的音视频系统的连接示意图；
[0020] 图4是本实用新型实施例2的双机热备冗余的音视频系统的结构连接图。
具体实施方式
[0021] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。
[0022] 实施例1：
[0023] 如图1所示，本实施例的双机热备冗余的音视频系统(以下简称音视频系统)，包括：音视频采集设备、交换机、第一音视频处理板卡NVR1、第二音视频处理板卡NVR2、控制模块和切换开关。
[0024] 本实施例中，音视频采集设备(例如摄像头和拾音器)连接交换机(型号为TL-SF1008P)，交换机通过切换开关同时与两个音视频处理板卡(即第一音视频处理板卡NVR1和第二音视频处理板卡NVR2，型号均为TSCP(A)-I-NVR)相连接，控制模块控制连接切换开关，并通过对两个音视频处理板卡的心跳报文进行监控以判断两个音视频处理板卡是否故障，然后根据判断结果输出控制信号，使切换开关选通连接正常的音视频处理板卡(即将交换机切换到与正常的音视频处理板卡相连接)，同时根据判断结果输出使能信号令正常的音视频处理板卡使能，以便音视频采集设备采集的视频和音频通过交换机实时地传输到被选通的音视频处理板卡上，保证音视频采集设备采集的音视频能够正常地进行录制和存储。
[0025] 本实施例中，交换机采用8路百兆POE(Power Over Ethernet，有源以太网)与音视频采集设备相连接，并通过千兆网口与音视频处理板卡相连接；切换开关采用型号为TS3L110PW的模拟开关，用于根据控制模块的控制信号选通相应的音视频处理板卡，即将交换机切换到与相应的音视频处理板卡相连接。
[0026] 如图2所示，本实施例的音视频系统中，控制模块包括或逻辑电路U2A(本实施例中为型号是MC74HC32AD的逻辑芯片)、第一施密特触发器U1B、第二施密特触发器U1D、第一反相器U1A和第二反相器U1C；其中，第一施密特触发器U1B、第二施密特触发器U1D、第一反相器U1A和第二反相器U1C均为型号是MC74HC14AN的施密特触发反相器(即具备反相功能的施密特触发器)。作为其他实施方式，第一反相器U1A和第二反相器U1C也可以只采用具备反相功能的普通反相器，而不采用施密特触发反相器。
[0027] 控制模块的电路结构具体如下：
[0028] 控制模块的第一输入端与电容C1、电阻R2串联后连接第一施密特触发器U1B的输入端(U1B_in)，第一施密特触发器U1B的输出端(U1B_out)连接第二反相器U1C的输入端(U1C_in)，第二反相器U1C的输出端(U1C_out)连接或逻辑电路U2A的第一输入端(U2A_in1)；其中，电容C1与电阻R2的串联点连接电容C2的一端，电容C2的另一端接地；电容C1与电阻R2的串联点连接二极管D1的阴极，二极管D1的阳极接地；电阻R3的一端连接第一施密特触发器U1B的输入端(U1B_in)，另一端接地；
[0029] 控制模块的第二输入端与电容C4、电阻R4串联后连接第二施密特触发器U1D的输入端(U1D_in)，第二施密特触发器U1D的输出端(U1D_out)连接或逻辑电路U2A的第二输入端(U2A_in2)；其中，电容C4与电阻R4的串联点连接电容C5的一端，电容C5的另一端接地；电容C4与电阻R4的串联点连接二极管D2的阴极，二极管D2的阳极接地；电阻R5的一端连接第二施密特触发器U1D的输入端(U1D_in)，另一端接地；
[0030] 或逻辑电路U2A的输出端(U2A_out)为控制模块的第一输出端；
[0031] 或逻辑电路U2A的输出端(U2A_out)连接第一反相器U1A的输入端(U1A_in)，第一反相器U1A的输出端(U1A_out)为控制模块的第二输出端。
[0032] 切换开关U3的电路结构具体如下：
[0033] 本实施例中，切换开关U3为型号是TS3L110PW的模拟开关，其中，切换开关U3的控制端(U3_S)(即切换开关U3的端口1)与电阻R1串联后接电源VCC，切换开关U3的端口3、端口6、端口13和端口10分别用于连接第一音视频处理板卡NVR1的ENT_P1TX+端口、ENT_P1TX-端口、ENT_P1RX+端口和ENT_P1RX-端口，切换开关的端口2、端口5、端口14和端口11分别用于连接第二音视频处理板卡NVR2的ENT_P2TX+端口、ENT_P2TX-端口、ENT_P2RX+端口和ENT_P2RX-端口，切换开关的端口4、端口7、端口12和端口9分别用于连接交换机的P2TX+端口、P2TX-端口、P2RX+端口和P2RX-端口，切换开关U3的端口8和端口15接地，切换开关U3的端口
16接电源VCC，切换开关U3的端口15与端口16之间连接有电容C3。
16接电源VCC，切换开关U3的端口15与端口16之间连接有电容C3。
[0034] 结合图2，本实施例的音视频系统的电路连接关系如下：
[0035] 音视频采集设备连接交换机的P1口-P6口，交换机的P2TX+端口、P2TX-端口、P2RX+端口和P2RX-端口分别连接切换开关U3的端口4、端口7、端口12和端口9，切换开关U3的端口3、端口6、端口13和端口10分别连接第一音视频处理板卡NVR1的ENT_P1TX+端口、ENT_P1TX-端口、ENT_P1RX+端口和ENT_P1RX-端口，切换开关的端口2、端口5、端口14和端口11分别连接第二音视频处理板卡NVR2的ENT_P2TX+端口、ENT_P2TX-端口、ENT_P2RX+端口和ENT_P2RX-端口；
[0036] 第一音视频处理板卡NVR1的心跳报文输出端NVR_PLU1连接控制模块的第一输入端，控制模块的第一输出端连接第一音视频处理板卡NVR1的使能端EN1，同时，控制模块的第一输出端连接切换开关U3的控制端(U3_S)；
[0037] 第二音视频处理板卡NVR2的心跳报文输出端NVR_PLU2连接控制模块的第二输入端，控制模块的第二输出端连接第二音视频处理板卡NVR2的使能端EN2。
[0038] 其中，音视频系统的电路结构中电容的大小、电阻的大小，二极管、交换机、音视频处理板卡、第一施密特触发器、第二施密特触发器、第一反相器、第二反相器、或逻辑电路、切换开关等的型号均可以根据音视频系统的实际需求进行选择，并不局限于本实施例中所给出的。
[0039] 下面对本实施例的音视频系统的工作原理进行详细介绍：
[0040] 控制模块根据第一音视频处理板卡NVR1的心跳报文和第二音视频处理板卡NVR2的心跳报文是否为周期性信号，判断第一音视频处理板卡NVR1和第二音视频处理板卡NVR2是否故障，具体如表1所示：
[0041] 表1音视频处理板卡故障判断结果表
[0042]
[0043] 由表1可知，当第一音视频处理板卡NVR1的心跳报文输出端NVR_PLU1输出的心跳报文为周期性信号时，代表第一音视频处理板卡NVR1正常；当第一音视频处理板卡NVR1的心跳报文输出端NVR_PLU1输出的心跳报文为非周期性信号(例如一直为低电平或一直为高电平)时，代表第一音视频处理板卡NVR1故障；第二音视频处理板卡NVR2的判断与第一音视频处理板卡NVR1相同；其中，当第一音视频处理板卡NVR1和第二音视频处理板卡NVR2均故障时，音视频系统无法使用，本实施例不再讨论此种情况。
[0044] 根据第一音视频处理板卡NVR1和第二音视频处理板卡NVR2是否故障，音视频系统中各元器件的输入输出真值表如表2所示(表中，高代表高电平，低代表低电平)，音视频系统工作状态表如表3所示。
[0045] 表2音视频系统中各元器件的输入输出真值表
[0046]
[0047]
[0048] 表3音视频系统工作状态表
[0049]
[0050] 结合表2和表3，本实施例的音视频系统有3种工作状态：
[0051] (1)第一音视频处理板卡NVR1和第二音视频处理板卡NVR2均为正常。
[0052] 这种工作状态下，或逻辑电路U2A的第一输入端(U2A_in1)为高电平，或逻辑电路U2A的第二输入端(U2A_in2)为低电平，或逻辑电路U2A的输出端(U2A_out)为高电平，那么，第一音视频处理板卡NVR1的使能端EN1为高电平，则第一音视频处理板卡NVR1使能；第二音视频处理板卡NVR2的使能端EN2为低电平，则第二音视频处理板卡NVR2未使能；切换开关U3的控制端(U3_S)为高电平，则切换开关U3选通连接第一音视频处理板卡NVR1；因此，该工作状态下，第一音视频处理板卡NVR1被选通且使能，则由第一音视频处理板卡NVR1录制和存储音视频；第二音视频处理板卡NVR2未被选通且未使能，则第二音视频处理板卡NVR2不录且不存储音视频。
[0053] (2)第一音视频处理板卡NVR1正常，第二音视频处理板卡NVR2故障。
[0054] 这种工作状态下，或逻辑电路U2A的第一输入端(U2A_in1)、第二输入端(U2A_in2)均为高电平，或逻辑电路U2A的输出端(U2A_out)也为高电平，那么，第一音视频处理板卡NVR1的使能端EN1为高电平，则第一音视频处理板卡NVR1使能；第二音视频处理板卡NVR2的使能端EN2为低电平，则第二音视频处理板卡NVR2未使能；切换开关U3的控制端(U3_S)为高电平，则切换开关U3选通连接第一音视频处理板卡NVR1；因此，该工作状态下，第一音视频处理板卡NVR1被选通且使能，则由第一音视频处理板卡NVR1录制和存储音视频；第二音视频处理板卡NVR2未被选通且未使能，则第二音视频处理板卡NVR2不录且不存储音视频。
[0055] (3)第一音视频处理板卡NVR1故障，第二音视频处理板卡NVR2正常。
[0056] 这种工作状态下，或逻辑电路U2A的第一输入端(U2A_in1)、第二输入端(U2A_in2)均为低电平，或逻辑电路U2A的输出端(U2A_out)也为低电平，那么，第一音视频处理板卡NVR1的使能端EN1为低电平，则第一音视频处理板卡NVR1未使能；第二音视频处理板卡NVR2的使能端EN2为高电平，则第二音视频处理板卡NVR2使能；切换开关U3的控制端(U3_S)为低电平，则切换开关选通连接第二音视频处理板卡NVR2；因此，该工作状态下，第二音视频处理板卡NVR2被选通且使能，则由第二音视频处理板卡NVR2录制和存储音视频；第一音视频处理板卡NVR1未被选通且未使能，则第一音视频处理板卡NVR1不录且不存储音视频。
[0057] 综上所述，本实施例的音视频系统中，音视频板卡只有同时使能和被选通，才能进行音视频的录制和存储，而且本实施例的音视频系统能够实现：当第一音视频处理板卡NVR1和第二音视频处理板卡NVR2均正常时，优选第一音视频处理板卡NVR1进行音视频的录制和存储；当第一音视频处理板卡NVR1和第二音视频处理板卡NVR2仅有一个正常时，选择正常的音视频处理板卡进行音视频的录制和存储。
[0058] 作为其他实施方式，要实现本实施例的音视频系统的功能，还可以将第一施密特触发器U1B和第二施密特触发器U1D均替换为不具备反相功能的施密特触发器，此时电路需作适应性调整。
[0059] 实施例2：
[0060] 结合图3和图4，本实施例与实施例1的区别在于：本实施例的音视频系统不包括切换开关，其电路连接关系也做了相应调整：
[0061] 交换机的P2TX+端口、P2TX-端口、P2RX+端口和P2RX-端口分别与音视频处理板卡NVR2的ENT_P2TX+端口、ENT_P2TX-端口、ENT_P2RX+端口和ENT_P2RX-端口相连接；交换机的P1TX+端口、P1TX-端口、P1RX+端口和P1RX-端口分别与音视频处理板卡NVR1的ENT_P1TX+端口、ENT_P1TX-端口、ENT_P1RX+端口和ENT_P1RX-端口相连接。
[0062] 本实施例的音视频系统，只要某个音视频处理板卡使能，该音视频处理板卡就能进行音视频的录制和存储。
[0063] 与实施例1类似，本实施例的音视频系统同样有3种工作状态：
[0064] (1)第一音视频处理板卡NVR1和第二音视频处理板卡NVR2均为正常。
[0065] 这种工作状态下，或逻辑电路U2A的输出端(U2A_out)为高电平，那么，第一音视频处理板卡NVR1的使能端EN1为高电平，第二音视频处理板卡NVR2的使能端EN2为低电平，则第一音视频处理板卡NVR1使能，由第一音视频处理板卡NVR1录制和存储音视频，第二音视频处理板卡NVR2未使能，第二音视频处理板卡NVR2不录制也不存储音视频。
[0066] (2)第一音视频处理板卡NVR1正常，第二音视频处理板卡NVR2故障。
[0067] 这种工作状态下，或逻辑电路U2A的输出端(U2A_out)为高电平，那么，第一音视频处理板卡NVR1的使能端EN1为高电平，第二音视频处理板卡NVR2的使能端EN2为低电平，则第一音视频处理板卡NVR1使能，由第一音视频处理板卡NVR1录制和存储音视频，第二音视频处理板卡NVR2未使能，第二音视频处理板卡NVR2不录制也不存储音视频。
[0068] (3)第一音视频处理板卡NVR1故障，第二音视频处理板卡NVR2正常。
[0069] 这种工作状态下，或逻辑电路U2A的输出端(U2A_out)为低电平，那么，第一音视频处理板卡NVR1的使能端EN1为低电平，第二音视频处理板卡NVR2的使能端EN2为高电平，则第二音视频处理板卡NVR2使能，由第二音视频处理板卡NVR2录制和存储音视频，第一音视频处理板卡NVR1未使能，第一音视频处理板卡NVR1不录制也不存储音视频。
[0070] 因此，本实施例的音视频系统能够实现：当第一音视频处理板卡NVR1和第二音视频处理板卡NVR2均正常时，优选第一音视频处理板卡NVR1进行音视频的录制和存储；当第一音视频处理板卡NVR1和第二音视频处理板卡NVR2仅有一个正常时，选择正常的音视频处理板卡进行音视频的录制和存储。
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