專利名稱：基于太陽能供電的節(jié)能云臺控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于監(jiān)控?cái)z像機(jī)太陽能供電系統(tǒng)節(jié)能型的云臺控制器，屬太陽能光伏供電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是離網(wǎng)太陽能光伏供電道路監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前太陽能光伏供電道路監(jiān)控系統(tǒng)主要是由太陽能極板、太陽能控制器、蓄電池、 逆變器、光端機(jī)、解碼器及云臺攝像機(jī)組成的，如圖1所示。其中太陽能極板、太陽能控制器、蓄電池組成太陽能供電系統(tǒng)，通過太陽能控制器來控制蓄電池充電及放電；太陽能供電系統(tǒng)直流電源經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換后通過解碼器對云臺攝像機(jī)供電，監(jiān)控視頻信號經(jīng)光端機(jī)光纖鏈路傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，同時(shí)監(jiān)控中心控制信號也由光端機(jī)傳輸至現(xiàn)場解碼器對云臺攝像機(jī)進(jìn)行控制。由于太陽能供電系統(tǒng)需要根據(jù)實(shí)際供電負(fù)載進(jìn)行系統(tǒng)配置，在太陽能光伏供電道路監(jiān)控系統(tǒng)中主要負(fù)載就是云臺攝像機(jī)及光端機(jī)，傳統(tǒng)方案中云臺攝像機(jī)由解碼器負(fù)責(zé)電源供電及動(dòng)作控制，云臺攝像機(jī)始終處于帶電工作狀態(tài)，而根據(jù)道路監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況來看，一天中云臺攝像機(jī)累計(jì)控制動(dòng)作時(shí)間不超過一個(gè)小時(shí)，其余時(shí)間云臺攝像機(jī)工作功耗屬于靜止消耗狀態(tài)。對于太陽能供電系統(tǒng)來說，如何減少并控制供電系統(tǒng)負(fù)載功耗最為重要，減少太陽能組件及蓄電池的配置，減少資金能源的投入，對太陽能供電系統(tǒng)的進(jìn)一步推廣意義重大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是要通過節(jié)能云臺控制器對云臺攝像機(jī)進(jìn)行能耗控制，根據(jù)云臺攝像機(jī)實(shí)際工作情況合理降低功耗，有效提高監(jiān)控?cái)z像機(jī)太陽能供電系統(tǒng)的運(yùn)行效率。本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題通過下述技術(shù)方案得以解決基于太陽能供電的節(jié)能云臺控制器，其特征在于，包括微處理器1，電源2通過電源控制單元4與微處理器1相連接，微處理器1的串口端連接有控制信號接收單元13，微處理器1的I/O端還連接有攝像機(jī)動(dòng)作控制單元6、狀態(tài)指示單元7、控制協(xié)議及地址選擇單元8、云臺動(dòng)作控制單元10以及輔助開關(guān)控制單元12。進(jìn)一步地，所述電源控制單元4由電源電路41和轉(zhuǎn)換控制電路42組成。所述攝像機(jī)動(dòng)作控制單元6由第一驅(qū)動(dòng)電路61和第一控制輸出電路62組成。所述云臺動(dòng)作控制單元10由第二驅(qū)動(dòng)電路101和第二控制輸出電路102組成。所述觸發(fā)控制單元11由第一云臺動(dòng)作觸發(fā)器111和第二云臺動(dòng)作觸發(fā)器112組成。所述輔助開關(guān)控制單元12由第三驅(qū)動(dòng)電路121和第三控制輸出電路122組成。本實(shí)用新型提供的基于太陽能供電的節(jié)能云臺控制器，適用于內(nèi)置不帶解碼器并帶有斷電自鎖的云臺。該節(jié)能云臺控制器較傳統(tǒng)解碼器功能區(qū)別在于，不僅對云臺攝像機(jī)進(jìn)行電源供電及動(dòng)作控制，而且預(yù)先對RS485云臺攝像機(jī)控制信號解碼分析，根據(jù)RS485云臺攝像機(jī)控制信號的實(shí)際命令對云臺攝像機(jī)進(jìn)行分級控制。[0011]外部RS485云臺攝像機(jī)控制信號經(jīng)控制信號接收單元13的串口通訊電路131電平處理后，通過微處理器1的串口端傳遞到微處理器1進(jìn)行解碼分析。市場現(xiàn)有云臺攝像機(jī)控制協(xié)議有許多，目前監(jiān)控系統(tǒng)中最常用的為PELCO D和PELCO P協(xié)議，同時(shí)大部分控制協(xié)議均已協(xié)議透明。本實(shí)用新型提供的基于太陽能供電的節(jié)能云臺控制器，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，通過控制協(xié)議及地址選擇單元8的撥碼開關(guān)電路81設(shè)置好控制協(xié)議的波特率及云臺對應(yīng)控制地址，再傳遞給微控制器1，然后將解碼后的RS485云臺攝像機(jī)控制信號，通過微控制器1的I/O端經(jīng)相關(guān)電路輸出給相應(yīng)云臺攝像機(jī)接口，包括攝像機(jī)供電單元5、攝像機(jī)動(dòng)作控制單元6、云臺供電單元9、云臺動(dòng)作控制單元10以及輔助開關(guān)控制單元12。狀態(tài)指示單元7中的指示燈電路71，通過與微處理器1的I/O端連接，來指示節(jié)能云臺控制器的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)微控制器1解碼分析后的RS485云臺攝像機(jī)控制信號為控制攝像機(jī)動(dòng)作信號時(shí)，即控制信號命令為鏡頭變倍、聚焦及光圈動(dòng)作，本實(shí)用新型提供的基于太陽能供電的節(jié)能云臺控制器僅對攝像機(jī)供電單元5、攝像機(jī)動(dòng)作控制單元6進(jìn)行控制。由于在監(jiān)控系統(tǒng)中攝像機(jī)是核心組成部分，系統(tǒng)一切功能都是圍繞攝像機(jī)展開的，所以必須保證攝像機(jī)工作正常，滿足穩(wěn)定供電需求。電源2連接電源電路41及轉(zhuǎn)換控制電路42，輸出直流12V電壓傳遞給攝像機(jī)供電單元5。在控制信號命令為鏡頭變倍、聚焦及光圈動(dòng)作的情況下，微控制器1的I/O端將輸出信號傳遞給攝像機(jī)動(dòng)作控制單元6中的第一驅(qū)動(dòng)電路61，再經(jīng)其第一控制輸出電路62輸出，同時(shí)電源2通過電源電路41及轉(zhuǎn)換控制電路42，將輸出電壓傳遞到第一控制輸出電路62。與此同時(shí)保證攝像機(jī)供電單元5在任何情況在都穩(wěn)定輸出。當(dāng)解碼分析后的RS485云臺攝像機(jī)控制信號為控制云臺動(dòng)作信號時(shí)，即控制信號命令為云臺上、下、左、右轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作，本實(shí)用新型提供的基于太陽能供電的節(jié)能云臺控制器在對保證攝像機(jī)供電單元5穩(wěn)定輸出的同時(shí)，僅對云臺動(dòng)作控制單元10進(jìn)行控制。以交流 MV云臺為例，由于云臺本身工作功耗較大，同時(shí)對云臺供電逆變器在太陽能供電系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換效率不高，且自身也有一定的功耗，所以只有當(dāng)控制信號為控制云臺動(dòng)作信號時(shí)，使云臺及逆變器正常工作，才能合理有效控制系統(tǒng)整體功耗。在控制信號命令為云臺上、下、左、 右轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作的情況下，保證攝像機(jī)供電單元5穩(wěn)定輸出的同時(shí)，微控制器1的I/O端將輸出信號傳遞給云臺動(dòng)作控制單元10中的第二驅(qū)動(dòng)電路101，再經(jīng)其第二控制輸出電路102輸出，觸發(fā)控制單元11中的第一云臺動(dòng)作觸發(fā)器111接收到第二控制輸出電路102觸發(fā)信號后，通過信號傳遞將逆變單元3開啟，同時(shí)逆變單元3輸出交流24V給云臺動(dòng)作控制單元10 中的第二控制輸出電路102，實(shí)現(xiàn)云臺上、下、左、右轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)解碼分析后的RS485云臺攝像機(jī)控制信號為輔助開關(guān)功能信號時(shí)，這里主要為護(hù)罩上雨刷控制信號，本實(shí)用新型提供的基于太陽能供電的節(jié)能云臺控制器在對攝像機(jī)供電單元5穩(wěn)定輸出的同時(shí)，僅對輔助開關(guān)控制單元12進(jìn)行控制。護(hù)罩雨刷為交流24V供電， 在控制信號命令為雨刷控制的情況下，保證攝像機(jī)供電單元5穩(wěn)定輸出的同時(shí)，微控制器1 的I/O端將輸出信號傳遞給輔助開關(guān)控制單元12中的第三驅(qū)動(dòng)電路121，再經(jīng)其第三控制輸出電路122輸出，觸發(fā)控制單元11中的第二云臺動(dòng)作觸發(fā)器112接收到第三控制輸出電路122觸發(fā)信號后，通過信號傳遞將逆變單元3開啟，同時(shí)逆變單元3輸出交流24V給輔助控制控制單元12中的第三控制輸出電路122，實(shí)現(xiàn)護(hù)罩雨刷相應(yīng)動(dòng)作。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)[0016]1、有效地控制了云臺攝像機(jī)的實(shí)際使用功耗。本實(shí)用新型提供的基于太陽能供電的節(jié)能云臺控制器，實(shí)現(xiàn)負(fù)載功率的分級控制，最大限度地實(shí)現(xiàn)了降耗節(jié)能功能，整體功耗降低至三分之一左右。2、有助于監(jiān)控?cái)z像機(jī)太陽能供電系統(tǒng)的應(yīng)用推廣。本實(shí)用新型提供的基于太陽能供電的節(jié)能云臺控制器，合理結(jié)合太陽能供電系統(tǒng)，控制負(fù)責(zé)功耗并且減小了太陽能供電系統(tǒng)中電源轉(zhuǎn)換間損耗，最終減少太陽能組件及蓄電池的配置，及資金能源的投入。3、自身功耗低。本實(shí)用新型提供的基于太陽能供電的節(jié)能云臺控制器，采用單片機(jī)控制系統(tǒng)，供電電壓為直流12V。在太陽能工作電壓為直流24V系統(tǒng)中，電源DCDC轉(zhuǎn)換效率高達(dá)95%以上；若太陽能工作電壓為直流12V，則直接適用于該系統(tǒng)。

圖1是傳統(tǒng)太陽能光伏供電道路監(jiān)控系統(tǒng)框圖。圖2是基于太陽能供電的節(jié)能云臺控制器的太陽能光伏供電道路監(jiān)控系統(tǒng)框圖。圖3是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)框圖。圖4是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)詳圖。圖中，微處理器1、電源2、逆變單元3、電源控制單元4、電源電路41、轉(zhuǎn)換控制電路 42、攝像機(jī)供電單元5、攝像機(jī)動(dòng)作控制單元6、第一驅(qū)動(dòng)電路61、第一控制輸出電路62、狀態(tài)指示單元7、指示燈電路71、控制協(xié)議及地址選擇單元8、撥碼開關(guān)電路81、云臺供電單元 9、云臺動(dòng)作控制單元10、第二驅(qū)動(dòng)電路101、第二控制輸出電路102、觸發(fā)控制單元11、第一云臺動(dòng)作觸發(fā)器111、第二云臺動(dòng)作觸發(fā)器112、輔助開關(guān)控制單元12、第三驅(qū)動(dòng)電路121、 第三控制輸出電路122、控制信號接收單元13、串口通訊電路131。下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作詳細(xì)的介紹。
具體實(shí)施方式
如圖3-圖4所示，本實(shí)用新型的基于太陽能供電的節(jié)能云臺控制器，包括微處理器1，電源2通過電源控制單元4與微處理器1相連接，微處理器1的串口端連接有控制信號接收單元13，微處理器1的I/O端還連接有攝像機(jī)動(dòng)作控制單元6、狀態(tài)指示單元7、控制協(xié)議及地址選擇單元8、云臺動(dòng)作控制單元10以及輔助開關(guān)控制單元12。電源控制單元4由電源電路41和轉(zhuǎn)換控制電路42組成。攝像機(jī)動(dòng)作控制單元6 由第一驅(qū)動(dòng)電路61和第一控制輸出電路62組成。云臺動(dòng)作控制單元10由第二驅(qū)動(dòng)電路 101和第二控制輸出電路102組成。觸發(fā)控制單元11由第一云臺動(dòng)作觸發(fā)器111和第二云臺動(dòng)作觸發(fā)器112組成。輔助開關(guān)控制單元12由第三驅(qū)動(dòng)電路121和第三控制輸出電路 122組成。本實(shí)施例的節(jié)能云臺控制器，其系統(tǒng)框圖如圖2所示，是用于將太陽能供電系統(tǒng)輸出的直流電源、DCDC電源、逆變器、節(jié)能云臺控制器及云臺攝像機(jī)組成的監(jiān)控?cái)z像機(jī)太陽能供電系統(tǒng)。其中太陽能極板、蓄電池和太陽能控制器組成太陽能供電系統(tǒng)，輸出相應(yīng)等級的工作電壓，通過DCDC電源轉(zhuǎn)換給光端機(jī)和節(jié)能云臺控制器供電；云臺攝像機(jī)的視頻信號線連接光端機(jī)視頻輸入接口，光端機(jī)RS485云臺攝像機(jī)控制信號線接入節(jié)能云臺控制器控制信號接口 ；節(jié)能云臺控制器攝像機(jī)功能線與攝像機(jī)相應(yīng)連接，包括包括攝像機(jī)直流供電電源線和攝像機(jī)動(dòng)作控制線；節(jié)能云臺控制器云臺功能線與云臺相應(yīng)連接，包括云臺供電電源線和云臺動(dòng)作控制線；節(jié)能云臺控制器輔助開關(guān)功能線與護(hù)罩雨刷控制線相連接。監(jiān)控中心通過光端機(jī)上傳的視頻信號對監(jiān)控畫面進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)實(shí)際情況對現(xiàn)場云臺攝像機(jī)進(jìn)行控制，控制信號經(jīng)光端機(jī)傳輸給節(jié)能控制器。節(jié)能控制器對RS485云臺攝像機(jī)控制信號進(jìn)行解碼分析，若控制信號命令為鏡頭變倍、聚焦及光圈動(dòng)作，該節(jié)能云臺控制器輸出相對應(yīng)鏡頭變倍、聚焦及光圈動(dòng)作的功能控制信號給攝像機(jī)，同時(shí)保證攝像機(jī)直流供電電源穩(wěn)定輸出；若控制信號命令為云臺上、下、左、右轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作，在保證攝像機(jī)電源供電的同時(shí)，該節(jié)能云臺控制器輸出相對應(yīng)云臺上、下、左、右轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作的功能控制信號給云臺，并且開啟逆變器電源給云臺供電；若輔助開關(guān)功能信號時(shí)，這里主要為護(hù)罩上雨刷控制信號，在保證攝像機(jī)電源供電的同時(shí)，該節(jié)能云臺控制器輸出雨刷控制的信號給護(hù)罩雨刷，并且開啟逆變器電源給護(hù)罩雨刷供電。核算該監(jiān)控?cái)z像機(jī)太陽能供電系統(tǒng)實(shí)際負(fù)載功耗，包括光端機(jī)功率5W，一天工作M小時(shí)；攝像機(jī)功率5W，一天工作M小時(shí)；云臺功率40W，一天累計(jì)工作1小時(shí)；節(jié)能云臺控制器4W，一天工作M小時(shí)；太陽能控制器2W，一天工作M小時(shí)；那么該監(jiān)控?cái)z像機(jī)太陽能供電系統(tǒng)一天實(shí)際負(fù)載功耗為(5W+5W+4W+2W) +24VX 24H+40W+24VX IH ^ 17. 7AH若該監(jiān)控?cái)z像機(jī)太陽能供電系統(tǒng)采用傳統(tǒng)解碼器，而沒有節(jié)能控制器，解碼器功率也為4W，則該點(diǎn)一天實(shí)際負(fù)載功耗為(5W+5W+4W+2W+40W ) + 24V X 24H=56AH裝有節(jié)能控制器的監(jiān)控?cái)z像機(jī)太陽能供電系統(tǒng)一天實(shí)際負(fù)載功耗僅為傳統(tǒng)解碼器系統(tǒng)的31. 6%，節(jié)能效果顯著，可以減少太陽能組件及蓄電池的配置來滿足太陽能供電系統(tǒng)需求。本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
權(quán)利要求1.基于太陽能供電的節(jié)能云臺控制器，其特征在于，包括微處理器(1)，電源(2)通過電源控制單元(4 )與微處理器(1)相連接，微處理器(1)的串口端連接有控制信號接收單元 (13)，微處理器(1)的I/O端還連接有攝像機(jī)動(dòng)作控制單元(6)、狀態(tài)指示單元(7)、控制協(xié)議及地址選擇單元(8)、云臺動(dòng)作控制單元(10)以及輔助開關(guān)控制單元(12)。
2.如權(quán)利要求1所述節(jié)能云臺控制器，其特征在于，所述電源控制單元(4)由電源電路 (41)和轉(zhuǎn)換控制電路(42)組成。
3.如權(quán)利要求1所述節(jié)能云臺控制器，其特征在于，所述攝像機(jī)動(dòng)作控制單元(6)由第一驅(qū)動(dòng)電路(61)和第一控制輸出電路(62)組成。
4.如權(quán)利要求1所述節(jié)能云臺控制器，其特征在于，所述云臺動(dòng)作控制單元(10)由第二驅(qū)動(dòng)電路(101)和第二控制輸出電路(102)組成。
5.如權(quán)利要求1所述節(jié)能云臺控制器，其特征在于，所述觸發(fā)控制單元(11)由第一云臺動(dòng)作觸發(fā)器(111)和第二云臺動(dòng)作觸發(fā)器(112)組成。
6.如權(quán)利要求1所述節(jié)能云臺控制器，其特征在于，所述輔助開關(guān)控制單元(12)由第三驅(qū)動(dòng)電路(121)和第三控制輸出電路(122)組成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于太陽能供電的節(jié)能云臺控制器，其特征在于，包括微處理器，電源通過電源控制單元與微處理器相連接，微處理器的串口端連接有控制信號接收單元，微處理器的I/O端還連接有攝像機(jī)動(dòng)作控制單元、狀態(tài)指示單元、控制協(xié)議及地址選擇單元、云臺動(dòng)作控制單元以及輔助開關(guān)控制單元。本實(shí)用新型能有效控制云臺攝像機(jī)的實(shí)際使用功耗，有助于監(jiān)控?cái)z像機(jī)太陽能供電系統(tǒng)的應(yīng)用推廣，而且自身功耗低。
文檔編號G05B19/04GK202102271SQ20112013610
公開日2012年1月4日 申請日期2011年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月3日
發(fā)明者李曉春, 林慶友, 狄彪, 郝晉, 陳潔涵 申請人:杭州感想科技有限公司