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智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)與非智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和性能方面有所不同,它的設(shè)計不僅要求設(shè)計者熟悉光學(xué)系統(tǒng)、電子電路、精密機(jī)械結(jié)構(gòu)、光電傳感、信號處理等方面的知識,而且要熟悉微型計算機(jī)的硬件接口和軟件設(shè)計。
一、設(shè)計原則(1)從整體到局部的設(shè)計原則。開始設(shè)計時,首先根據(jù)系統(tǒng)功能和設(shè)計要求提出系統(tǒng)設(shè)計的總?cè)蝿?wù),并進(jìn)行系統(tǒng)的總體框圖設(shè)計,然后將總體框圖分解成一個個獨立的框圖,再繼續(xù)往下分,直到足夠簡單且易于實現(xiàn)為止。對智能系統(tǒng)而言,可把系統(tǒng)的總體框圖劃分為光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、電子電路、光電傳感、信號采集與分析處理、驅(qū)動與控制、微型計算機(jī)及其接口等子框圖,這些子框圖既相互獨立又相互關(guān)聯(lián)。基于此,可以把總設(shè)計任務(wù)分割成上述各子任務(wù),各個子任務(wù)又可再細(xì)分,各子任務(wù)完成后,再將它們有機(jī)地集合起來,便完成了總設(shè)計任務(wù)。
(2)經(jīng)濟(jì)性原則。為了獲得較高的性能價格比,設(shè)計時不應(yīng)盲目地追求復(fù)雜高級的方案。在滿足性能指標(biāo)的前提下,應(yīng)盡可能采用簡單的方案,因為方案簡單意味著結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低。在考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性時,除要考慮降低系統(tǒng)的研制成本和生產(chǎn)成本外,還要估計系統(tǒng)的使用成本,包括使用期間的維護(hù)費、備件費等,綜合考慮后再選擇適當(dāng)?shù)姆桨浮?/p>
(3)可靠性原則??煽啃灾笜?biāo)除了用完成功能的概率表示外,還可以用平均無故障時間、故障率、失效率或平均壽命等來表示。在選擇智能系統(tǒng)的光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方案時,要考慮所選用的機(jī)構(gòu)的可靠性,必要時,可采取適當(dāng)?shù)谋WC措施。電路及微機(jī)系統(tǒng)的可靠性主要考慮所用器件質(zhì)量的優(yōu)劣,選擇元器件時,要保證元器件的負(fù)載、速度、功耗、工作環(huán)境等技術(shù)參數(shù)有一定的安全量,并對元器件進(jìn)行老化和篩選。為了提高系統(tǒng)的可靠性,還可以采用"冗余結(jié)構(gòu)”的方法,即在設(shè)計時安排雙重結(jié)構(gòu)(主用件和備用件)的硬件電路,當(dāng)某部件發(fā)生故障時,備用件自動切入,從而保證系統(tǒng)的長期連續(xù)運行;對軟件而言,應(yīng)盡可能地減少軟件故障,并可采取相應(yīng)的軟件保護(hù)措施。
(4)操作與維護(hù)的原則。設(shè)計時,應(yīng)當(dāng)考慮操作方便,盡量降低對操作人員的專業(yè)知識要求。系統(tǒng)的控制開關(guān)或按鍵不能太多、太復(fù)雜,操作程序應(yīng)簡單明了,同時有詳細(xì)易懂的操作提示。智能系統(tǒng)應(yīng)有很好的維護(hù)性,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)要規(guī)范化、模塊化,并配有現(xiàn)場測試模塊和故障診斷程序,一旦發(fā)生故障,可有效地對故障進(jìn)行定位。
二、設(shè)計研制步驟設(shè)計研制智能系統(tǒng)大致上可以分為制定方案、實施方案和性能測定三個階段,下面對各階段的工作內(nèi)容和設(shè)計方法作一簡要的敘述。
(1)確定任務(wù)、制定設(shè)計方案。
①編寫設(shè)計任務(wù)書。在制定設(shè)計任務(wù)書之前,首先要進(jìn)行大量的調(diào)查研究。調(diào)查內(nèi)容主要包括兩個方面:一方面是現(xiàn)場條件、測控對象數(shù)學(xué)模型、技術(shù)配備、用戶的各種要求、國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定等;另一方面是國內(nèi)外同類系統(tǒng)或類似系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的比較、應(yīng)用情況及中外情報資料、專利查詢等。在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上,編寫出設(shè)計任務(wù)書,其內(nèi)容包括主題任務(wù)、研究內(nèi)容、技術(shù)指標(biāo)等項。其中技術(shù)指標(biāo)開始可以提得較粗,但必須切合實際,過高或過低都不能達(dá)到預(yù)期的目的。
②擬定初步方案。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求,研究可能實施的幾種設(shè)想、規(guī)劃,并加以比較,選擇一種可行的、較佳的方案作為初步方案。在初步方案中,對整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、主要部件、技術(shù)要求、可能應(yīng)用的開發(fā)手段及規(guī)劃進(jìn)度等要有說明。
③方案可行性論證。方案可行性論證要求論證貫穿整個設(shè)計工作的指導(dǎo)思想、技術(shù)原則是否正確,論證系統(tǒng)的可靠性采用先進(jìn)技術(shù)的必要性和可行性,論證達(dá)到起碼技術(shù)指標(biāo)的基本方案和留有余地的較佳方案,論證系統(tǒng)的可靠性、性能價格比等。在方案可行性論證過程中,必然要進(jìn)一步完善系統(tǒng)設(shè)計方案,但更重要的是要避免工程進(jìn)行中出現(xiàn)方案錯誤或不合理而導(dǎo)致任務(wù)無法進(jìn)行,或者造成報廢返工。
④方案制定。方案可行性論證得到肯定審核后,再進(jìn)一步制定總體實施方案,應(yīng)明確方案達(dá)到的總目標(biāo)、總體技術(shù)指標(biāo)、總體結(jié)構(gòu)(軟/硬件)方案及總預(yù)算、總進(jìn)度等。
(2)方案實施過程。在方案實施過程中,需要涉及系統(tǒng)各部分的軟/硬件設(shè)計及各部分調(diào)試和總體調(diào)試等任務(wù)。由于智能系統(tǒng)是以微型計算機(jī)為核心的系統(tǒng),其軟/硬件常交錯在一起。硬件尚未齊備,要在其上運行軟件進(jìn)行電子調(diào)試是不可能的;反之,軟件尚未調(diào)試好也無法支持硬件的調(diào)試。在設(shè)計研制過程中,要按一定的方法和步驟,并根據(jù)情況配備適當(dāng)?shù)拈_發(fā)工具或模擬裝置,使設(shè)計順利進(jìn)行?,F(xiàn)就其中一些主要步驟說明如下。