使用无线适配器和PoE摄像头的安全系统及方法

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使用无线适配器和PoE摄像头的安全系统及方法\n背景技术\n[0001] 安全网络系统通常被用来监测在住宅及商业建筑物之内及附近的活动。安全网络典型地包括通过公共有线网络相互连接的键盘或其他访问控制设备、系统控制器、多个入侵传感器、安全摄像头及网络视频记录器（NVR）。\n[0002] 通常用于安全网络系统中的安全摄像头的一种类型是互联网协议（IP）安全摄像头。IP安全摄像头不同于闭路电视摄像头，因为IP安全摄像头能够经由网络来发送及接收数据，并且使用互联网协议地址模式。\n[0003] IP安全摄像头能够被用来监测建筑物以及建筑物内的房间，并且还能够被用来监测公共区域，例如，公园或者建筑物之内或附近的公共空间。在某些情况下，它们被用来捕捉非法活动。在其他情况下，它们被用来监测零售店内的购物模式或者公共道路上的交通水平，或者检测需要应急响应人员的干预的事件。\n[0004] 以太网供电（PoE）的有线安全摄像头正逐渐被采用。PoE是其中电能通过以太网类型的数据线缆来提供的技术。这种类型的线缆通常称为X类（Cat x）线缆。例如，Cat5线缆或更高的线缆将用于较高的数据传输速度。作为选择，Cat3线缆或更低的线缆用于较低的数据传输速度。此类摄像头由通过在Cat x线缆内的两个或更多的差分/绞合的导线对提供的直流电来供电。PoE技术提供了经由用于将安全设备连接至网络的同一数据线路来给网络或安全设备供电的优点。\n[0005] 典型地，PoE技术能够通过一种或两种方法来安装。一种方法包括铺设直接从PoE开关到PoE安全摄像头的线缆。第二方法包括铺设从非PoE开关到PoE注入器（injector）的线缆，该PoE注入器然后由线缆连接至PoE安全摄像头。如果安全摄像头不支持PoE，则PoE分离器能够在连接至安全摄像头之前被用来分离电力和数据。\n[0006] 通常需要安全系统提供在安全网络内的到远程安全设备的无线连接。其中有用的一个实例包括在远离对安全网络的有线部分的访问的远程位置的建筑物之外具有摄像头的安全系统。此外，无线连接可以是有用的，其中许多不同的安全摄像头被定位于整个建筑物的不同房间内。\n[0007] 典型地，通过添加无线接入点来将无线连接添加至有线安全网络。通常这些设备被称为WiFi接入点。WiFi是Wi-Fi联盟（Wi-Fi Alliance）的商标，并且指的是使用IEEE802.11标准系列的设备。无线连接使用以下两种方式之一来添加至安全摄像头：1）分立的无线适配器；或者2）具有安全设备的集成无线适配器。\n发明内容\n[0008] 将集成的无线能力提供于摄像头内是有问题的，因为它产生了额外的成本。集成的设置要求制造商设计新的（或重新设计）具有内置的无线功能的摄像头，同时继续通过单独的连接给每个摄像头供电。因此，这意味着更多的研发（R&D）费用以及增加的制造及存货成本。而且，集成的摄像头由于内部适配器潜在的功能问题还将需要未来的支持成本。\n[0009] 例如，为摄像头提供分立的无线适配器具有诸如启用单个适配器来支持多个摄像头的无线连接的优点。而且，相同的适配器能够用于在网络上的其他安全设备。\n[0010] 问题是：使用常规的无线适配器仍然需要用于摄像头的分立电源。这增加了用于每个摄像头的安装成本，因为每个设备需要在安装时连接。将每个设备连接至电源以及至适配器影响部署设备的成本。此外，这增加了制造成本，因为现在每个摄像头都需要电源插口和数据插口。添加这些插口增加了设备的总制造成本。\n[0011] 本发明涉及用于经由自无线适配器的接口线缆在有线安全设备（例如，IP安全摄像头）的同一物理端口/插口供应电源和数据连接两者的无线适配器。在当前的实施例中，无线适配器经由例如PoE给安全摄像头提供数据连接和电源。\n[0012] 这具有优点，因为由于在将一个物理插口用于电源和数据两者时存在较少的线缆而能够使得摄像头的制造成本显著降低。而且，同一标准的摄像头能够用于与该无线适配器进行标准的有线连接及无线连接。\n[0013] 一般地，根据一方面，本发明的特征在于用于提供到至少一个有线安全设备的无线连接的无线适配器。无线适配器包括：至少一个有线安全设备与其连接的至少一个组合的数据/电力物理端口、接收来自外部电源的电力的电源模块、接收来自电源模块的供电并且给组合的数据/电力物理端口提供电力的电力注入器、保持经由组合的数据/电力物理端口到有线安全设备的有线数据连接的适配器控制器，以及用于使用至少一个天线保持到远程的无线接入点的无线数据连接的无线收发器。\n[0014] 一般地，根据另一方面，本发明的特征在于一种安全网络系统，包括：远程的有线安全设备、经由接口线缆来供电并具有与远程的有线安全设备间的有线数据连接的无线适配器、控制并接收来自远程的有线安全设备的数据的安全网络控制器，以及用于支持到无线适配器的无线数据连接的无线接入点。\n[0015] 一般地，根据又一方面，本发明的特征在于一种将远程的安全设备连接至安全网络的方法，包括：提供经由组合的数据/电力物理端口来供电的有线安全设备，提供无线适配器，在远程位置安装有线安全设备，安装无线适配器并且使适配器布线至外部电源，经由安全设备的组合的数据/电力物理端口以接口线缆将有线安全设备连接至无线适配器，使用适配器来建立到安全网络的无线连接，经由接口线缆将电力从无线适配器传输到有线安全设备，以及然后通过接口线缆将数据从有线安全设备传输到无线适配器并且然后通过无线连接从无线适配器传送到安全网络。\n[0016] 本发明的上述及其他特征，包括部件的构造及组合的各种新细节以及其他优点，现在将参照附图更具体地描述并且将在权利要求书中指出。应当理解，用于实现本发明的具体方法及设备通过说明的方式来示出，但不作为对本发明的限制。本发明的原理及特征在不脱离本发明的范围的情况下可以在各种及众多实施例中实现。\n附图说明\n[0017] 在附图中，参考符号指示在全部不同的视图中的相同部分。附图并不一定按照比例；相反地，则要强调其对本发明的原理的说明。在附图中：\n[0018] 图1是示出各种部件（例如，无线适配器、IP安全摄像头及接入点）之间的关系的安全网络系统的框图。\n[0019] 图2A是根据本发明的用于提供到有线安全设备的PoE的无线适配器的一种实施例的框图。\n[0020] 图2B是用于提供到有线安全设备的PoE的无线适配器的另一种实施例的框图。\n[0021] 图3是一种常规的IP安全摄像头的框图。\n[0022] 图4是示出用于在安全网络系统的无线部分内部署安全设备的方法的流程图。\n具体实施方式\n[0023] 图1示出了根据本发明的原理构造的安全网络系统100和无线适配器130。\n[0024] 在一种实例中，安全网络系统100被部署于装置102，例如，办公室复合体、单个建筑物或较大的机构。装置102包括分布于整个装置102内的远程的有线安全设备104，105。例如，两个安全设备104、105位于建筑物106内。另一个安全设备104被定位于停车场区域108之外。三个安全设备104、105位于另一个建筑物107内。\n[0025] 某些有线安全设备是安全摄像头，并且优选为IP安全摄像头104。这些IP安全摄像头104每个都被定位以观察并记录来自被观察的区域的图像。这些IP安全摄像头104优选地每个都包括组合的数据/电力物理端口110。\n[0026] 在安全网络系统100中，通常同样包括其他有线安全设备105。这些其他设备典型地属于下列类别之一：键盘、其他接入控制设备及入侵传感器。优选地，为了安装方便，这些其他安全设备105典型地同样可以各自具有组合的数据/电力物理端口110。\n[0027] 有线安全设备104、105各自的组合的数据/电力物理端口110优选为实现以太网供电或PoE技术的物理端口。这是允许通过以太网线缆来连同数据传输电能的系统。一般地，使用Cat x线缆（例如，Cat5或6线缆），尽管在某些实现方式中能够使用Cat3。PoE在IEEE802.3af-2003PoE标准内进行了概括。所更新的IEEE802.3at-2009PoE标准，也称为PoE+或PoE plus，提供了较大的网络设备功率消耗。\n[0028] 整个安全网络系统100典型地通过安全网络控制器114来控制。典型地，这些控制器执行对安全网络系统100设备的鉴认。特别地，它们确认，在系统100上的每个设备都是有效的鉴认过的设备，并且都适当地操作。控制器114还优选地包括操作者界面，该操作者界面提供由每个安全摄像头104生成的视频图像的显示，编译并显示来自其他安全设备105的信息，并且还控制物理入口点，例如装置102的通道或大门。\n[0029] 网络视频记录器（NVR）起着用于由每个IP安全摄像头104生成的图像数据的中央视频数据存储位置的作用。在某些实例中，NVR存储由安全摄像头104发送的全部视频数据。\n在其他实例中，它仅存储与具体事件关联的数据。通常，NVR还将所感兴趣的具体事件（例如安全违反事件）的视频编入索引并且可能分析所感兴趣的具体事件（例如安全违反事件）的视频。\n[0030] 在网络的有线部分中，网络线缆120将网络安全设备104、105连接至其他安全网络部件，例如，NVR112和网络控制器114。电力有时使用分立的PoE网络电力注入器115来注入该线缆上。该设备负责以用来经由它们组合的数据/电力物理端口110给PoE设备供电的DC电源来给一个或多个绞线对的Cat x网络线缆120供能。\n[0031] 将有线安全设备104、105连接到网络安全系统100内经由无线数据连接来实现。在所示出的实例中，这使用无线接入点116来实现。这些接入点116连接至安全系统100的有线部分，并且特别地连接至网络线缆120，该网络线缆120通常还连接诸如NVR112、控制器114及至少一些有线安全设备104、105之类的设备。\n[0032] 无线接入点116建立到一个或多个无线适配器130的无线数据连接136。要建立无线数据连接136，无线接入点116和适配器130两者都具有它们自己的天线118。在某些实例中，这些天线处于相应的接入点116或适配器130的内部或外部。在某些实例中，使用多输入和多输出（MIMO）天线阵列。\n[0033] 一般地，两个主要类型的无线适配器130包括WiFi和蜂窝网。WiFi适配器经由接入点116提供到系统100的有线部分的无线连接136并且实现一种或多种IEEE802.11b/g/n/ac协议。蜂窝网或宽带蜂窝网的适配器，也称为“空中卡（air card）”、“宽带适配器”或“宽带卡”，提供使用起着接入点116的作用的第三方蜂窝网络的同一无线数据连接136。当前及未来的技术在此包括3G、4G（LTE）及5G。\n[0034] 根据本发明的另一些方面，无线适配器130每个都包括一个或多个组合的数据/电力物理端口110。如同前面所描述的，这些端口优选为在适配器130的情况下对与适配器130的这些端口110连接的有线安全设备104、105供电的PoE端口。\n[0035] 该配置要求无线适配器130既是无线数据连接点也是有线安全设备104、105的电力源。结果，每个适配器130都连接至分离的外部电力源132。通常，该电力源是在建筑物内可获得的标准的120伏AC电源。在其他实例中，电力可以通过专用的安全系统DC电源总线来供应。\n[0036] 每个适配器130都布线至它所支持的有线安全设备104、105。例如，在建筑物107内，无线适配器130都连接至两个IP安全摄像头104、104N及有线安全设备105。该连接典型地使用Cat x线缆120来进行，将适配器130的组合的数据/电力物理端口110连接至IP安全摄像头104以及有线安全设备105上的组合的数据/电力物理端口110。应当注意，根据本发明，适配器130的组合的数据/电力物理端口110起着经由它们各自的组合的数据/电力物理端口110传输至有线安全设备104、105的电力源的作用。\n[0037] 在一种实施例中，无线适配器130还作为给非PoE安全设备（例如，IP安全摄像头\n104N）供电的DC电源端口236。特别地，IP安全摄像头104N包括标准的数据端口152以及接收来自适配器130的电力输出端口236的电力的分立的电力输入端口154。\n[0038] 在有线安全摄像头的无线部署的其他实例中，安全摄像头被定位用于观察停车场\n108。它经由各自的组合的数据/电力物理端口110连接至专用的无线适配器130。该无线适配器130还建立它到无线接入点116的无线数据连接136。\n[0039] 图2A示出了根据一种实施例的无线适配器130的内部体系结构。适配器130包括外壳202，该外壳202可以被设计用于部署于建筑物之内或之外。在所示出的实例中，天线118位于外壳202内。\n[0040] 在所示出的实施例中，存在一个组合的数据/电力物理端口110。在使用PoE时，物理端口110典型地使用安装于外壳202内的RJ-45插口230来实现。网络线缆120或接口线缆经由RJ-45插头232连接至RJ-45插口230。\n[0041] 数据连接控制器210管理物理层的数据通信。与端口110间的数据传输被传递至适配器控制器212。无线收发器214经由天线118建立无线数据连接136。以此方式，来自IP安全摄像头104的图像数据在适配器130处接收并且然后经由接入点116传输至控制器114和/或NVR112。\n[0042] 在所示出的实例中，还提供了安全鉴认电路216。它使得系统控制器114能够鉴认适配器130，并且还优选地帮助管理对任何连接至无线适配器130的有线安全设备104、105的鉴认。\n[0043] 内部电源模块218生成电压为无线适配器130内的各种电路及芯片所需要的电压的电力。在所示出的实例中，电源模块218对适配器控制器212、无线收发器214及连接控制器210提供电力。电源模块218经由布线至外部电力源132的输入电力端口234来接收AC或DC输入电力。\n[0044] 来自内部电源模块218的电力还经由PoE注入器模块220供应给组合的数据/电力物理端口110，特别是RJ-45插口230。通常，该模块220提供了电流及电压由PoE标准指定的电力。它还处理电路及电压过载条件和短路条件。\n[0045] 在一种实施例中，接入点130还具有DC电源输出端口236。该电源输出端口以来自电源模块218的电力来供应。它用于可以经由分立的电源端口而不是组合的电源/数据端口\n110来要求电力的某些传统设备。\n[0046] 图2B示出了无线适配器130的一种可替换实施例。它一般地类似于前面所描述的适配器。但是，在本实例中，提供了两个组合的数据/电力物理端口110。这些端口每个都被实现为安装于适配器外壳202上的RJ-45插口230。\n[0047] 连接控制器210被提供用于每个组合的数据/电力物理端口110。类似地，PoE注入器模块220提供被注入线缆120内的电力，以经由线缆120的RJ-45插口230和RJ-45插头232给安全设备104、105供电。\n[0048] 图3示出了使用PoE来供电的并且与当前系统兼容的常规的IP安全摄像头。标准地，它包括在成像器芯片312上形成被观察区域的图像的光学系统（optics）310。控制模块\n314接收来自成像器芯片312的图像数据。这些图像数据然后被传输至输入/输出端口控制器316，该输入/输出端口控制器316经由组合的数据/电力物理端口110通过接口线缆120来传输数据。在IP安全摄像头104的实例中，组合的数据/电力物理端口110是用于摄像头104的电力源。也就是，摄像头电源控制器320接收来自端口110的，特别是RJ-45插口230的供电，并且然后给摄像头104内的芯片及电路（例如，端口控制器316、控制模块314及成像器芯片312）提供电力。\n[0049] 在使用PoE标准时，组合的数据/电力物理端口110被实现为安装于IP安全摄像头外壳320内的RJ-45插口230。接口线缆120的RJ-45插头232然后连接至该插口230内。\n[0050] 使用该系统，即，使用无线适配器130来给经由无线数据连接136连接至安全网络系统100的IP安全摄像头104供电，具有多个优点。首先，相同的IP安全摄像头104能够用于安全系统100的有线部分以及无线部分两者。这减少了后勤问题，因为安全系统厂商仅需存货单个或较少类型的安全摄像头。而且，IP安全摄像头104能够是制造较便宜的。制造的一个主要成本是必须设置于摄像头外壳320上的物理端口的数量。通过使用本系统，只需要单个组合的数据/电力物理端口110。\n[0051] 而且，还降低了安装成本。安装的主要成本是在安全系统100的各个部件之间布线。使用当前的系统，只需要在无线适配器130与有线安全设备104、105之间布设单个导线、接口线缆120，因为该单个线缆提供了电力和数据两者。\n[0052] 在某些方面，无线适配器130的复杂性现在更高，因为它必须执行两种功能：为网络安全设备104、105提供无线数据连接136，以及对那些设备提供电力。另一方面，在任何情况下都需要用于无线适配器130的分立电力源。并且，给无线适配器130添加PoE能力的成本是相对小的。\n[0053] 图4示出了根据本发明的一种用于以无线部分来部署并使用安全系统的方法。\n[0054] 在步骤410中，提供通过组合的数据/电力物理端口供电的IP安全摄像头104。然后在步骤412中使用经由组合的数据/电力物理端口（例如，PoE）供电的Wi-Fi适配器130。\n[0055] 在步骤414中，IP安全摄像头104安装于所期望的位置。这通常是远程的位置，为远程的位置提供有线数据连接将是过于昂贵的，从而需要无线数据连接136。\n[0056] 在步骤416中，无线适配器130然后典型地安装于IP安全摄像头104附近，并且连接至外部电力源132。然后，在步骤418中，IP安全摄像头104经由延伸于每个设备的每个组合的数据/电力物理端口之间的接口线缆120连接至无线适配器130。在步骤420中，摄像头然后通过适配器130经由该接口线缆120来供电。\n[0057] 在步骤422中，无线适配器130与安全系统100的有线部分上的接入点116建立无线数据连接136。优选地，该数据连接是安全Wi-Fi通信信道。\n[0058] 在一种实施例中，控制器114或者可能为NVR112鉴认在安全系统100上的适配器\n130或IP安全摄像头/设备104/105之一或两者。\n[0059] 在操作期间，在步骤426中，图像数据由摄像头104通过接口线缆120传输到无线适配器130。然后，在步骤428中，这些图像数据由Wi-Fi适配器130传输到接入点116。然后，图像数据通常被记录于NVR112内和/或可由网络100的操作者通过安全网络控制器114获得。\n[0060] 虽然本发明已经参考本发明的实施例具体地示出并描述了，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求书所包含的本发明的范围的情况下可以在其中进行各种形式及细节改变。