專利名稱：利用光纖傳輸?shù)娘L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于風(fēng)能及太陽能組合利用技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種利用光纖傳輸?shù)娘L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站監(jiān)視系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著化學(xué)化工能源(石油、煤炭等)的逐漸枯竭，對太陽能、風(fēng)能等天然、環(huán)保型能源的大規(guī)模開發(fā)與利用已成為各國關(guān)注和研究的熱點(diǎn)。光電系統(tǒng)是利用太陽電池將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，再經(jīng)過控制器對蓄電池充電，然后通過逆變器給負(fù)載供電。風(fēng)電系統(tǒng)是利用風(fēng)力發(fā)電機(jī)把風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能，經(jīng)過控制器對蓄電池充電，然而通過逆變器給負(fù)載供電。另外，光能與風(fēng)能在地域和時(shí)間上有較強(qiáng)的互補(bǔ)性。一般地，白天太陽光較強(qiáng)時(shí)風(fēng)反而?。煌砩瞎夂苋醯捎诘乇頊夭钭兓髤s風(fēng)能變強(qiáng)。夏季太陽光強(qiáng)度大而風(fēng)??；冬季太陽光輻射弱而風(fēng)大。這種互補(bǔ)性使風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在資源利用上可以匹配，成為好的離網(wǎng)獨(dú)立電源，尤其適用于一些負(fù)載不大、電網(wǎng)送電不方便的偏遠(yuǎn)地區(qū)，可以依賴當(dāng)?shù)氐奶烊伙L(fēng)、光能源，克服電網(wǎng)供電的困難。根據(jù)用戶的用電負(fù)荷和當(dāng)?shù)仫L(fēng)光資源條件，合理配置風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)包括發(fā)電單元、儲(chǔ)能單元以及能源變換單元，優(yōu)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行，既可降低用電價(jià)格，又能保證供/用電安全。由于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站需要依賴當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，因此，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站一般設(shè)置在較為偏遠(yuǎn)的沿?；蛘唛_闊的平原地帶，現(xiàn)有技術(shù)中雖然也會(huì)設(shè)置一些傳感器對風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站的風(fēng)機(jī)和太陽能電池板的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測，但是風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站的管理者還是不能直接從傳感器輸出的參數(shù)來全面直觀地了解風(fēng)機(jī)和太陽能電池板具體運(yùn)行細(xì)節(jié)，例如， 風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、振動(dòng)和抖動(dòng)狀態(tài)，以及太陽能電池板的實(shí)時(shí)輻照情況等。因此有必要開發(fā)一種監(jiān)視器，使得工程設(shè)計(jì)人員、管理者可以直觀地對風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站的風(fēng)機(jī)和太陽能電池板的運(yùn)行細(xì)節(jié)進(jìn)行觀察，以保障根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)設(shè)計(jì)的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站能夠穩(wěn)定運(yùn)行，并得到充分利用，有效地防災(zāi)、防盜。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型之目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，而提供一種實(shí)現(xiàn)對風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站進(jìn)行監(jiān)測、增加了風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的使用效率及可靠性、減少了災(zāi)害的發(fā)生的一種利用光纖傳輸?shù)娘L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站監(jiān)視系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是攝像機(jī)，用于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站的風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和太陽能電池板光照情況的監(jiān)視，并輸出視頻電信號；圖像發(fā)送模塊，用于接入攝像機(jī)的視頻電信號，并與偏置電流合成，驅(qū)動(dòng)光源發(fā)光，轉(zhuǎn)換成光信號，輸出耦合進(jìn)入光纖；光纖，連接圖像發(fā)送模塊和圖像接收模塊，用于將圖像發(fā)送模塊的光信號輸入到圖像接收模塊；圖像接收模塊，用于接入通過光纖傳來由圖像發(fā)送模塊輸出的光信號，并轉(zhuǎn)換成電信號輸出；顯示器，連接于圖像接收模塊，將圖像接收模塊輸出的電信號顯示成視頻圖像。進(jìn)一步設(shè)置是所述的攝像機(jī)設(shè)置有多個(gè)。進(jìn)一步設(shè)置是所述的攝像機(jī)為帶有紅外夜視功能的攝像機(jī)。進(jìn)一步設(shè)置是所述的圖像發(fā)送模塊包括有模擬信號輸入端口、光源(如LED、LD等) 驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)制電路、光源芯片與光纖耦合機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步設(shè)置是所述的圖像發(fā)送模塊還包括有編碼器、擾碼器、時(shí)鐘同步電路。進(jìn)一步設(shè)置是包括有圖像接收模塊包括有光探測器、低阻抗輸出放大器、自動(dòng)增益控制電路、解碼器、解擾器、時(shí)鐘同步電路和判決再生電路。進(jìn)一步設(shè)置是還包括有含視頻采集卡及帶顯示器的電腦，用于將圖像接收模塊輸出的電信號錄制成視頻，并存儲(chǔ)展示。進(jìn)一步設(shè)置是還包括有同軸信號電纜，用于將圖像接收模塊輸出的電信號傳給電腦的視頻采集卡。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是將風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站的風(fēng)機(jī)和太陽能電池板的運(yùn)行情況，以視頻圖像的方式傳遞給工程設(shè)計(jì)人員、管理者，直觀性好，而且，采用光纖并配合編碼器、擾碼器、時(shí)鐘同步電路和判決再生電路進(jìn)行數(shù)字傳輸，可以同時(shí)對多路攝像機(jī)的視頻信號進(jìn)行寬帶傳輸，抗干擾、抗雜波能力強(qiáng)。下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步介紹。
圖1本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
原理方框圖；圖2本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
圖像發(fā)送模塊電路圖；圖3本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
圖像接收模塊電路圖。
具體實(shí)施方式
如圖1 一圖3所示的本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
，如圖1所示，包括有攝像機(jī)，用于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站的風(fēng)機(jī)和太陽能電池板監(jiān)視，并輸出視頻電信號；圖像發(fā)送模塊(圖1中也稱光發(fā)送機(jī))，用于接入攝像機(jī)的視頻點(diǎn)信號，并轉(zhuǎn)換成光信號輸出；圖像接收模塊(圖1 中也稱光接收機(jī))，用于接入圖像發(fā)送模塊的光信號，并轉(zhuǎn)換成電信號輸出；光纖，連接圖像發(fā)送模塊和圖像接收模塊，用于將圖像發(fā)送模塊的光信號傳到圖像接收模塊；顯示器，連接于圖像接收模塊，將圖像接收模塊輸出的電信號顯示成視頻圖像。若傳輸數(shù)字圖象信號，需在圖1的圖像發(fā)送模塊中加上編碼器和擾碼器、時(shí)鐘同步電路。另外，多路電視信號由光纖傳輸，其原理和組成與單路電視信號大致相同，只是把多路電視信號作為一個(gè)整體在光纖中傳輸。本實(shí)用新型所用的攝像機(jī)當(dāng)然可以是錄像機(jī)，本實(shí)施例該攝像機(jī)優(yōu)選采用帶紅外夜視功能的攝像機(jī)，可直接從市場上采購。由原理框圖1可知，首先，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站的風(fēng)機(jī)和太陽能電池板運(yùn)行的圖像信號的采集需要通過攝像機(jī)，被攝物體的圖像經(jīng)過鏡頭聚焦至攝象機(jī)或錄象機(jī)的機(jī)芯里，攝象機(jī)或錄象機(jī)根據(jù)光的強(qiáng)弱積累相應(yīng)比例的電荷，各個(gè)像素積累的電荷在視頻時(shí)序的控制下，逐點(diǎn)外移，經(jīng)濾波、放大處理后，形成視頻信號輸出。攝象機(jī)或錄象機(jī)的電路由CCD攝像器件、時(shí)序脈沖發(fā)生器及驅(qū)動(dòng)電路、視頻的采樣與保持電路、視頻處理電路、同步信號發(fā)生器、電源變換電路等構(gòu)成。其中(1) CCD (電荷耦合器件)攝像機(jī)其作用是進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，輸出視頻信號。(2)時(shí)序脈沖發(fā)生器及驅(qū)動(dòng)電路其作用是產(chǎn)生CCD攝像器件進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換、電荷存儲(chǔ)、電荷轉(zhuǎn)移和信號輸出所需的各種脈沖信號，并進(jìn)行放大輸出(3)視頻的采樣與保持電路其作用是消除CCD輸出的視頻信號(此信號在時(shí)間上是離散的，在幅度上是連續(xù)的)中，因信號電荷轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的各種信號。經(jīng)該電路處理， 使模擬視頻信號變成數(shù)字信號。(4)視頻處理電路該電路與攝像管式攝像機(jī)電路具有完全相同的特點(diǎn)，所涉及電路有鉗位放大(clamper amplifier)、Y 校正(Y correct)、白電平切割(white clip)、 消隱混合(blanking max)、黑白平控制(PEDC0NT)、同步混合(SYNC)、輸出激勵(lì)(output driver)等電路。視頻信號經(jīng)過電路處理后，形成標(biāo)準(zhǔn)的全電視信號。(5)同步信號發(fā)生器這部分電路與攝像管式攝像機(jī)中的同步信號發(fā)生器的原理基本相同，主要產(chǎn)生視頻處理電路所需的脈沖信號，它們是復(fù)合消隱脈沖(BLK)、復(fù)合同步脈沖(SYNC)、水平驅(qū)動(dòng)信號(HD)、隔行脈沖(0/E)。但因CCD攝像機(jī)沒有掃描電路，故不需要供掃描電路用的驅(qū)動(dòng)脈沖。(6)電源變換電路為簡化C⑶攝像機(jī)的供電，一般從外部只輸入一種電源 (12V)，而機(jī)內(nèi)其他各種電壓值的電源都由電源變換獲得。其次，把采集到的圖像視頻信號輸入到圖像發(fā)送模塊的模擬信號輸入端口，見附圖2。經(jīng)過LED驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)制電路和光發(fā)射器HFBR-1312T及其接口電路)，轉(zhuǎn)換成光信號。 信號調(diào)制采用光強(qiáng)度調(diào)制的方法，直接對半導(dǎo)體光源(LED、LD等)的注入電流進(jìn)行調(diào)制，再通過信道耦合器，最大可能地將光信號耦合進(jìn)入光纖中。接著，通過光纖傳輸?shù)焦饨邮漳K，將光信號轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)過一種低阻抗輸出放大器(如MAX404)將信號放大后輸出。在接收端，必須具有自動(dòng)增益控制電路，其作用除了可以使接收機(jī)的信號動(dòng)態(tài)范圍擴(kuò)大外，更重要的是因?yàn)檫@種系統(tǒng)接收端的輸出信號是隨著收到的光功率的大小而變化的，因而自動(dòng)增益控制使接收端電視信號輸出電平維持衡定的電平。最后，將輸出的信號接入電視機(jī)或經(jīng)圖像采集卡到電腦顯示器，電視機(jī)或電腦顯示器就顯示出攝像頭所拍攝的圖像。電視信號從點(diǎn)到面的順序取樣、傳送和復(fù)現(xiàn)是靠掃描來完成的。各國的電視掃描制式不盡相同，在我國是每秒25幀，每幀625行。每行從左到右掃描，每幀按隔行從上到下分奇數(shù)行、偶數(shù)行兩場掃完，用以減少閃爍感覺。掃描過程中傳送圖像信息。當(dāng)掃描電子束從上一行正程結(jié)束返回到下一行起始點(diǎn)前的行逆程回掃線， 以及每場從上到下掃完，回到上面的場逆程回掃線均應(yīng)予以消隱。在行場消隱期間傳送行場同步信號，使收、發(fā)的掃描同步，以準(zhǔn)確地重現(xiàn)原始圖像。這樣就組成了圖像信號模擬光纖傳輸系統(tǒng)。圖像信號發(fā)送模塊電路圖見附圖2。在該圖中，通常采用發(fā)光二極管(LED)作為光源。LED的特點(diǎn)是性能穩(wěn)定，線性度好，在多模光纖中不會(huì)產(chǎn)生模式噪聲，因此能得到較好的信噪比、微分增益和微分相位。當(dāng)然也可以采用半導(dǎo)體激光器(LD)作為光源。LD可工作在單模1310 nm窗口， 由于單模1310 nm窗口損耗小(考慮附加損耗后每公里0. 45dB)，可以滿足遠(yuǎn)距離應(yīng)用要求，傳輸距離可達(dá)30公里。但是和LED相比，LD光源的線性度不好，在電路設(shè)計(jì)中必須增加預(yù)失真電路。因此增加了硬件成本和調(diào)試難度。圖像信號接收模塊電路圖見附圖3。在圖像信號接收端主要用到的芯片是寬帶互導(dǎo)型放大器(如MAX404等)，這種放大器是為視頻和其它高速應(yīng)用的理想選擇。在工作時(shí) MAX404保持穩(wěn)定無限容性負(fù)載。在模擬圖象視頻信號的光纖傳輸系統(tǒng)中，影響系統(tǒng)性能的主要參數(shù)是信噪比(S/ N)和信號的非線性失真。信噪比決定了接收機(jī)的靈敏度，非線性失真決定了接收圖象的質(zhì)量，由微分增益(DG)和微分相位(DP)失真來描述。圖象的非線性失真主要是由光源的非線性引起的。LED的線性比LD的線性要好得多，故目前主要采用LED。為使非線性失真足夠小，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ鼽c(diǎn)，而且調(diào)制系數(shù)不能太大。另外還可以采用電路來補(bǔ)償光源的非線性，例如對LED，一般采用預(yù)失真法來補(bǔ)償其非線性，用普通LED的非線性在發(fā)送端使信號預(yù)先失真，用以抵消LED的非線性。工作過程首先，通過攝像頭采集圖像信號，根據(jù)光的強(qiáng)弱積累相應(yīng)比例的電荷，各個(gè)像素積累的電荷在視頻時(shí)序的控制下，逐點(diǎn)外移，經(jīng)濾波、放大處理后，完成光電轉(zhuǎn)換，形成視頻信號輸出，將信號輸入PlOl圖像輸入接口進(jìn)入光發(fā)送模塊(見說明書附圖2)，以BG102為主構(gòu)成的電路是LED的驅(qū)動(dòng)電路，調(diào)節(jié)這一電路中的RP102可使LED的偏置電流在(T50mA 的范圍內(nèi)變化；被傳圖像信號由BGlOl為主構(gòu)成的放大電路放大后經(jīng)電容器C104耦合到 BG102基極，對LED的工作電流進(jìn)行調(diào)制，從而使LED發(fā)送出光強(qiáng)隨圖像信號變化的光信號， 再將光信號耦合到傳輸光纖進(jìn)行傳輸。如圖3，光信號由接收器接收，從輸入的光信號中取出有用的電信號，完成光-電轉(zhuǎn)換，再將電信號耦合到BG103的基極，經(jīng)過光電二極管BG103 的反偏壓，電壓經(jīng)檢波電路和直流放大得到的電平大小隨射頻信號(由輸出放大級取出) 大小而變化，信號經(jīng)電容器Cl 19和C120耦合去噪，通過SIG進(jìn)入以MAX435為主的放大電路，將微弱的電信號放大；再將電信號送入由C121和C122組成的T型衰減器，完成對帶寬內(nèi)信號幅度的調(diào)整，保證輸出級有合適的輸出電平(即保證接收機(jī)有合適的輸出電平)；再將信號送入由電阻Rl 10、電容C123和ClM以及可調(diào)電阻RP104組成的可調(diào)均衡器實(shí)現(xiàn)對電信號的均衡調(diào)節(jié)，將信號送入以MAX404低阻抗輸出放大器為主的視頻輸出級放大電路， 將視頻信號放大，由P102圖像輸出接口輸出，再將放大后的圖像信號輸入電腦顯示器，顯示器(電視機(jī)也可)靠掃描來完成從點(diǎn)到面的順序取樣、傳送和復(fù)現(xiàn)，在掃描過程中傳送圖像信息，當(dāng)掃描電子束從上一行正程結(jié)束返回到下一行起始點(diǎn)前的行逆程回掃線，以及每場從上到下掃完，回到上面的場逆程回掃線均應(yīng)予以消隱，在行場消隱期間傳送行場同步信號，使收、發(fā)的掃描同步，以準(zhǔn)確地重現(xiàn)原始圖像。上述實(shí)施例對本實(shí)用新型的具體描述，只用于對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定，本領(lǐng)域的技術(shù)工程師根據(jù)上述實(shí)用新型的內(nèi)容對本實(shí)用新型作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種利用光纖傳輸?shù)娘L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于包括有攝像機(jī)，用于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站的風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和太陽能電池板光照情況的監(jiān)視，并輸出視頻電信號；圖像發(fā)送模塊，用于接入攝像機(jī)的視頻電信號，并與偏置電流合成，驅(qū)動(dòng)光源發(fā)光，轉(zhuǎn)換成光信號，輸出耦合進(jìn)入光纖；光纖，連接圖像發(fā)送模塊和圖像接收模塊，用于將圖像發(fā)送模塊的光信號輸入到圖像接收模塊；圖像接收模塊，用于接入通過光纖傳來由圖像發(fā)送模塊輸出的光信號，并轉(zhuǎn)換成電信號輸出；顯示器，連接于圖像接收模塊，將圖像接收模塊輸出的電信號顯示成視頻圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光纖傳輸?shù)娘L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于所述的攝像機(jī)設(shè)置有多個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用光纖傳輸?shù)娘L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于所述的攝像機(jī)為帶有紅外夜視功能的攝像機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用光纖傳輸?shù)娘L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于所述的圖像發(fā)送模塊包括有模擬信號輸入端口、光源驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)制電路、光源芯片與光纖耦合機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種利用光纖傳輸?shù)娘L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于所述的圖像發(fā)送模塊還包括有編碼器、擾碼器、時(shí)鐘同步電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用光纖傳輸?shù)娘L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于包括有圖像接收模塊包括有光探測器、低阻抗輸出放大器、自動(dòng)增益控制電路、解碼器、 解擾器、時(shí)鐘同步電路和判決再生電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用光纖傳輸?shù)娘L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于還包括有含視頻采集卡及帶顯示器的電腦，用于將圖像接收模塊輸出的電信號錄制成視頻，并存儲(chǔ)展示。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用光纖傳輸?shù)娘L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站監(jiān)視系統(tǒng)，其特征在于還包括有同軸信號電纜，用于將圖像接收模塊輸出的電信號傳給電腦的視頻采集卡。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種利用光纖傳輸?shù)娘L(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站監(jiān)視系統(tǒng)，包括有攝像機(jī)、電纜、圖像發(fā)送模塊、光纖、圖像接收模塊和含視頻采集卡及顯示器的電腦，用于將由攝像機(jī)拍攝到的互補(bǔ)發(fā)電站的圖像經(jīng)圖像發(fā)送模塊、光纖、圖像接收模塊輸出，并錄制成視頻，用電腦存儲(chǔ)、展示。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是將風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站的風(fēng)機(jī)和太陽能電池板的運(yùn)行情況，以視頻圖像的方式傳遞給工程設(shè)計(jì)人員、管理者，讓他們直觀方便實(shí)時(shí)地觀測、分析、保存風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站的風(fēng)機(jī)和太陽能電池板的運(yùn)行數(shù)據(jù)，改進(jìn)設(shè)計(jì)，以保障所設(shè)計(jì)的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站得到充分利用，并有效地防災(zāi)、防盜。而且，還具有帶寬大、速度快、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H04N7/18GK202043251SQ20112017587
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者韋勇詮, 韋文生 申請人:溫州大學(xué)