嵌入式地質(zhì)災(zāi)害視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種嵌入式地質(zhì)災(zāi)害視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。系統(tǒng)由嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置、無(wú)線中繼裝置、無(wú)線入網(wǎng)裝置三部分構(gòu)成，嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置安裝在監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)用于采集視頻信號(hào)；無(wú)線中繼裝置安裝在山頂用于傳輸中繼；無(wú)線入網(wǎng)裝置安裝在可以上網(wǎng)的城鎮(zhèn)最終將信號(hào)傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)。前端控制器控制采集各傳感器數(shù)據(jù)，分析計(jì)算并初步判斷災(zāi)害狀況，根據(jù)實(shí)際需要控制打開(kāi)或關(guān)閉監(jiān)控?cái)z像機(jī)和紅外閃光燈的電源、判斷災(zāi)情，輸出信號(hào)。本實(shí)用新型具有主動(dòng)、被動(dòng)紅外夜視能力，不受白天黑夜限制，將災(zāi)害損失降低到最小。采用風(fēng)光互補(bǔ)供電、節(jié)省能源確保系統(tǒng)正常工作。應(yīng)用中繼通信方式在通信不發(fā)達(dá)的偏僻山村能有效使用。預(yù)警預(yù)報(bào)精度高，簡(jiǎn)單實(shí)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】嵌入式地質(zhì)災(zāi)害視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)
一、【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)控和預(yù)警，特別是嵌入式地質(zhì)災(zāi)害視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)及方法。
二、【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境災(zāi)害與地質(zhì)災(zāi)害每年造成國(guó)家與人民的生命與財(cái)產(chǎn)的巨大損失。對(duì)環(huán)境災(zāi)害與地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)與報(bào)警十分重要。近年來(lái)對(duì)環(huán)境災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報(bào)預(yù)警工作取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。
[0003]中國(guó)專(zhuān)利CN201110062816.3《自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法與系統(tǒng)》公開(kāi)了一種自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警方法與系統(tǒng)，信息采集設(shè)備實(shí)時(shí)采集各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的自然條件數(shù)據(jù)與視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，并通過(guò)信息傳輸設(shè)備將自然條件數(shù)據(jù)與根據(jù)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)得到的視頻監(jiān)控文件發(fā)送給信息處理系統(tǒng)。中國(guó)專(zhuān)利CN201110224128.2《地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)預(yù)警方法”》，地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)包括分布在被監(jiān)測(cè)區(qū)域的若干GNSS監(jiān)測(cè)站，對(duì)可能由地表位移引起的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、沉降和地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行實(shí)時(shí)的地表位移監(jiān)測(cè)，并結(jié)合遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，對(duì)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，對(duì)預(yù)警信息進(jìn)行自動(dòng)發(fā)布，由此對(duì)可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)預(yù)警的目的。中國(guó)專(zhuān)利CN201010297945.6《基于雨強(qiáng)、斜坡土壤含水量和形變量的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)系統(tǒng)》包括用于監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的雨量雨強(qiáng)的自動(dòng)雨量計(jì)、用于監(jiān)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)土壤中水分的土壤水分傳感器、用于檢測(cè)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的地表和內(nèi)部形變的全方位傾斜傳感器、用于評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生規(guī)模的全方位視覺(jué)傳感器、用于無(wú)線傳輸視頻以及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的嵌入式系統(tǒng)和用于進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)，監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)包括通信模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、基于雨量雨強(qiáng)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)模塊、基于斜坡位移-時(shí)間曲線進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)模塊、基于土壤含水量與雨量雨強(qiáng)的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)模塊和基于土壤含水量與斜坡變形量的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)模塊。上述幾種實(shí)用新型都用到了視頻地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)控技術(shù)，但是還存在不足:1、都是在可見(jiàn)光下的監(jiān)測(cè)，不適用于夜間監(jiān)測(cè)，2、能耗較高，需要較大的電源，3、通信帶寬要求較寬，必須依靠成熟的通信網(wǎng)絡(luò)。然而地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)地點(diǎn)往往處于偏遠(yuǎn)山區(qū)，沒(méi)法供電，也沒(méi)有成熟的通信系統(tǒng)。災(zāi)害發(fā)生時(shí)間往往在夜間，由于監(jiān)測(cè)設(shè)備不能在夜間使用，災(zāi)害將造成很大的人員、物質(zhì)損失。
三、實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種主要用于山區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用風(fēng)光互補(bǔ)供電方式，節(jié)能策略，應(yīng)用中繼通信方式，具有主動(dòng)、被動(dòng)紅外夜視能力的視頻災(zāi)害監(jiān)測(cè)與災(zāi)害分析系統(tǒng)，不受白天黑夜限制，節(jié)省能源，可在通信不發(fā)達(dá)的偏僻山村使用的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)和方法。
[0005]本實(shí)用新型的目的是這樣達(dá)到的:系統(tǒng)由嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置、無(wú)線中繼裝置、無(wú)線入網(wǎng)裝置三部分構(gòu)成，嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置安裝在監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，用于采集視頻信號(hào)；無(wú)線中繼裝置用于將嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置采集的視頻信號(hào)傳輸?shù)綗o(wú)線入網(wǎng)裝置；無(wú)線入網(wǎng)裝置安裝在可以上網(wǎng)的城鎮(zhèn)；嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置采集的視頻信號(hào)通過(guò)無(wú)線中繼裝置的中繼傳輸?shù)綗o(wú)線入網(wǎng)裝置，再由無(wú)線傳輸裝置傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)；無(wú)線中繼裝置安裝在山頂，用于對(duì)嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置和無(wú)線入網(wǎng)裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸中繼。
[0006]嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置中含有前端控制器，前端控制器用于采集雨量傳感器、水位壓力傳感器、基座拾音器、頂部拾音器的數(shù)據(jù)，分析計(jì)算這些傳感器數(shù)據(jù)，初步判斷災(zāi)害狀況，根據(jù)災(zāi)害狀況控制嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置運(yùn)行狀態(tài)，并控制前端視頻監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)與無(wú)線中繼裝置之間的數(shù)據(jù)通信。
[0007]所述前端控制器由ARM控制電路，供電控制電路和4路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，4路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路分別連接基座拾音器、頂部拾音器、雨量傳感器和水位壓力傳感器，并將接基座拾音器、頂部拾音器、雨量傳感器和水位壓力傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)送給ARM控制電路；ARM控制電路通過(guò)通用輸入接口與4個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的數(shù)據(jù)接口、供電控制電路、紅外閃光燈連接；ARM控制電路通過(guò)接插件與無(wú)線網(wǎng)橋連接，無(wú)線網(wǎng)橋用于嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置與無(wú)線中繼裝置之間的數(shù)據(jù)通信；ARM控制電路通過(guò)并行通信接口與監(jiān)控?cái)z像機(jī)連接；供電控制電路與ARM控制電路、紅外閃光燈、監(jiān)控?cái)z像機(jī)連接；供電控制電路是帶有繼電器的控制電路，供電控制電路受ARM控制電路的控制，并在ARM控制電路的控制下打開(kāi)或關(guān)閉監(jiān)控?cái)z像機(jī)和紅外閃光燈的電源。
[0008]嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置上設(shè)置有監(jiān)控?cái)z像機(jī)、紅外閃光燈、前端控制器、前端無(wú)線網(wǎng)橋。嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置各部件安裝在立桿和基座上，立桿緊固連接在基座上，立桿上方設(shè)置太陽(yáng)能光伏板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、前端天線、雨量傳感器和機(jī)箱。風(fēng)力發(fā)電機(jī)固定在風(fēng)力發(fā)電支架。蓄電池、風(fēng)光控制器、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、紅外閃光燈、前端控制器和無(wú)線網(wǎng)橋安裝在機(jī)箱內(nèi)，頂部拾音器安裝在機(jī)箱的下方。在立桿的下方安裝有水位壓力傳感器，在立桿底部豎向開(kāi)有一漏水槽，基座拾音器安裝在基座上。
[0009]前端控制器中的監(jiān)控?cái)z像機(jī)由非致冷紅外焦平面探測(cè)器以及外圍電路、可見(jiàn)光圖像傳感器以及外圍電路、可編程門(mén)陣列以及外圍電路、內(nèi)存電路、數(shù)字信號(hào)處理芯片以及其外圍電路、數(shù)字溫度傳感器構(gòu)成。非致冷紅外焦平面探測(cè)器以及外圍電路的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，包括主時(shí)鐘、復(fù)位信號(hào)、積分信號(hào)由可編程門(mén)陣列以及外圍電路提供；非致冷紅外焦平面探測(cè)器以及外圍電路的輸出信號(hào)，包括輸出像素信號(hào)、行有效信號(hào)、第一行信號(hào)送給可編程門(mén)陣列以及外圍電路。可見(jiàn)光圖像傳感器及外圍電路的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，包括行同步信號(hào)、場(chǎng)同步信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、驅(qū)動(dòng)時(shí)序信號(hào)、曝光控制信號(hào)由編程門(mén)陣列以及外圍電路提供；可見(jiàn)光圖像傳感器及外圍電路的像素亮度信號(hào)送給可編程門(mén)陣列以及外圍電路。內(nèi)存電路與可編程門(mén)陣列以及外圍電路連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)字信號(hào)處理芯片以及其外圍電路與可編程門(mén)陣列以及外圍電路連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)字溫度傳感器的數(shù)據(jù)輸送給可編程門(mén)陣列。非致冷紅外焦平面探測(cè)器和可見(jiàn)光圖像傳感器焊接在同一張印制板上，且成像靶面的對(duì)應(yīng)邊平行擺放。
[0010]所述可見(jiàn)光圖像傳感器以及外圍電路由可見(jiàn)光圖像傳感器、時(shí)序驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換、可見(jiàn)光圖像傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成；可見(jiàn)光圖像傳感器可以是CCD圖形傳感器或CMOS圖像傳感器、時(shí)序驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路將可編程門(mén)陣列以及外圍電路提供的行同步信號(hào)、場(chǎng)同步信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、驅(qū)動(dòng)時(shí)序信號(hào)、曝光控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成符合圖像傳感器電平要求的相關(guān)信號(hào)，可見(jiàn)光圖像傳感器的圖像模擬信號(hào)送給可見(jiàn)光圖像傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，可見(jiàn)光圖像傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將可見(jiàn)光圖像傳感器的圖像模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，即像素亮度信號(hào)送給可編程門(mén)陣列以及外圍電路。
[0011]所述非致冷紅外焦平面探測(cè)器以及外圍電路由非致冷紅外焦平面探測(cè)器、電源與偏置電路、放大與濾波電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成；電源與偏置電路為非致冷紅外焦平面探測(cè)器提供電源與偏置信號(hào)，非致冷紅外焦平面探測(cè)器的圖像輸出模擬信號(hào)由放大與濾波電路放大后，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸送給可編程門(mén)陣列，非致冷紅外焦平面探測(cè)器的主時(shí)鐘、復(fù)位信號(hào)、積分信號(hào)、行有效信號(hào)、第一行信號(hào)與可編程門(mén)陣列連接。
[0012]本實(shí)用新型的積極效果是:
[0013]1、本實(shí)用新型是具有主動(dòng)、被動(dòng)紅外夜視能力的視頻災(zāi)害監(jiān)測(cè)與災(zāi)害分析裝置，不受白天黑夜限制，夜間使用為災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)贏得寶貴時(shí)間，將災(zāi)害損失降低到最小。
[0014]2、采用風(fēng)光互補(bǔ)供電、節(jié)省能源方式，按照需要供電拍攝照片，確保能源自給，確保預(yù)警系統(tǒng)正常工作，減少設(shè)備的維修、保養(yǎng)，節(jié)約人力物力，特別是在環(huán)境惡劣的地區(qū)，更能突顯優(yōu)勢(shì)。
[0015]3、應(yīng)用中繼通信方式，由無(wú)線中繼裝置、無(wú)線入網(wǎng)裝置保障通信，在通信不發(fā)達(dá)的偏僻山村能夠有效使用本地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，達(dá)到災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)的目的。
[0016]4、具有災(zāi)害分析能力，在前端控制器中采用ARM控制電路對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行初步分析，減少誤報(bào)，大幅提高預(yù)警預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性。
四、【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置示意圖。
[0019]圖3是前端控制器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是前端控制器中模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖。
[0021 ]圖5?圖11是微處理器ARM控制電路圖。
[0022]圖12是供電控制電路圖。
[0023]圖13是監(jiān)控?cái)z像機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖14是可見(jiàn)光圖像傳感器以及外圍電路。
[0025]圖15可見(jiàn)光圖像傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖。
[0026]圖16是可見(jiàn)光圖像傳感器電路圖。
[0027]圖17是時(shí)序驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路圖。
[0028]圖18是非致冷紅外焦平面探測(cè)器以及外圍電路圖。
[0029]圖19是電源與偏置電路與非致冷紅外焦平面探測(cè)器電路圖。
[0030]圖20是放大濾波電路圖。
[0031]圖21模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖。
[0032]圖22?25是可編程門(mén)陣列以及外圍電路圖。
[0033]圖26?27是內(nèi)存電路圖。
[0034]圖28?34是數(shù)字信號(hào)處理芯片以及外圍電路。
[0035]圖中，I嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置，2無(wú)線中繼裝置，3無(wú)線入網(wǎng)裝置，4水位壓力傳感器，5漏水槽，6基座，7固定孔，8立桿，9-1、9-2太陽(yáng)能光伏板，10風(fēng)力發(fā)電機(jī)，11風(fēng)力發(fā)電機(jī)支架，12雨量傳感器,13機(jī)箱,14蓄電池，15風(fēng)光控制器,16監(jiān)控?cái)z像機(jī),17紅外閃光燈，18前端，19安裝基礎(chǔ)，20頂部拾音器，21基座拾音器，22前端控制器，23前端無(wú)線網(wǎng)橋。
五、【具體實(shí)施方式】
[0036]參見(jiàn)附圖1?3。
[0037]嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置I安裝在監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，用于采集視頻信號(hào)；無(wú)線中繼裝置2用于將嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置采集的視頻信號(hào)傳輸?shù)綗o(wú)線入網(wǎng)裝置；無(wú)線入網(wǎng)裝置3安裝在可以上網(wǎng)的城鎮(zhèn)。嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置采集的視頻信號(hào)通過(guò)無(wú)線中繼裝置的中繼傳輸?shù)綗o(wú)線入網(wǎng)裝置，再由無(wú)線傳輸裝置傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)。無(wú)線中繼裝置安裝在山頂，用于對(duì)嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置和無(wú)線入網(wǎng)裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸中繼。
[0038]嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置上設(shè)置有監(jiān)控?cái)z像機(jī)16、紅外閃光燈17、前端控制器22、前端無(wú)線網(wǎng)橋23。嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置各部件安裝在立桿8和基座6上，立桿8緊固連接在基座6上，立桿上方設(shè)置太陽(yáng)能光伏板9-1、9-2、風(fēng)力發(fā)電機(jī)10、前端天線18、雨量傳感器12和機(jī)箱13 ;風(fēng)力發(fā)電機(jī)10固定在風(fēng)力發(fā)電支架11 ;蓄電池14、風(fēng)光控制器15、監(jiān)控?cái)z像機(jī)16、紅外閃光燈17、前端控制器22和無(wú)線網(wǎng)橋23安裝在機(jī)箱13內(nèi)，頂部拾音器20安裝在機(jī)箱的下方；在立桿的下方安裝有水位壓力傳感器4、在立桿底部豎向開(kāi)有一漏水槽5，基座拾音器21安裝在基座上。
[0039]立桿固定并支撐所有傳感器以及其他相關(guān)裝置。立桿高度比可以預(yù)見(jiàn)的最高水位高1.5米以上。立桿一般為空心鋼管，其強(qiáng)度可以安裝所有其他傳感器以及相關(guān)裝置，并能抵抗可以預(yù)見(jiàn)最大泥石流的破壞力?；c立桿緊固連接在一起，安裝在基座底面，與安裝基礎(chǔ)接觸，用于在施工基礎(chǔ)上固定立桿。本實(shí)施例中，基座上的固定孔不少于4個(gè)，固定孔用于將立桿固定在安裝基礎(chǔ)上。
[0040]基座拾音器是防水拾音器，用于米集通過(guò)大地傳輸?shù)穆曇?，安裝在基座底座的下方，基礎(chǔ)的上方?；耙羝鞯妮敵鲞B接到前端控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換的模擬輸入接口。頂部拾音器安裝在立桿頂部的機(jī)箱下，在可以預(yù)測(cè)的最高水位下不會(huì)被水淹沒(méi)，采集空間聲音。頂部拾音器的輸出連接到前端控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換的模擬輸入接口。基座拾音器、頂部拾音器選用杭州艾力特音頻技術(shù)有限公司的防水拾音器K0-210。
[0041]水位壓力傳感器用于測(cè)量水位的高度。安裝在立桿內(nèi)部的最下短，水位壓力傳感器的輸出連接到前端控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換的模擬輸入接口，選用北京雙科恒信機(jī)電儀表有限公司BPY800型。在立桿2底部豎向開(kāi)有一漏水槽5，使得水可以從漏水槽漏到立桿內(nèi)，接觸水位壓力傳感器。
[0042]太陽(yáng)能光伏板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)支架、蓄電池、風(fēng)光控制器為系統(tǒng)的風(fēng)光發(fā)電設(shè)備，為整個(gè)系統(tǒng)提供能源。風(fēng)光發(fā)電設(shè)備由成都振中電氣有限公司提供成套設(shè)備。太陽(yáng)能光伏板、風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝在立桿頂部，保證在可以預(yù)測(cè)最大水位不被淹沒(méi)。蓄電池、風(fēng)光控制器安裝在機(jī)箱里。
[0043]雨量傳感器感應(yīng)安裝地的降雨量，選擇徐州市星球高科技研究所XYL-1型翻斗式雨量傳感器。雨量傳感器輸出連接到前端控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換的模擬輸入接口。機(jī)箱用于安裝蓄電池、風(fēng)光控制器、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、紅外閃光燈、前端控制器，并做防水設(shè)計(jì)，保證蓄電池、風(fēng)光控制器、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、紅外閃光燈、前端控制器不接觸到水。機(jī)箱安裝高度在可以預(yù)測(cè)的最高水位以上。監(jiān)控?cái)z像機(jī)用于監(jiān)控地質(zhì)災(zāi)害的可見(jiàn)光視頻信號(hào)，被動(dòng)紅外視頻信號(hào)，主動(dòng)紅外視頻信號(hào)，并對(duì)光視頻信號(hào)，被動(dòng)紅外視頻信號(hào)，主動(dòng)紅外視頻信號(hào)進(jìn)行視頻數(shù)據(jù)融合，災(zāi)害分析。紅外閃光燈為主動(dòng)紅外視頻信號(hào)提供紅外光源。前端天線則與無(wú)線中繼裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0044]安裝基礎(chǔ)為立桿的安裝基礎(chǔ)，可以選擇安裝地合適的巖石基礎(chǔ)或安裝地人工基礎(chǔ)。安裝基礎(chǔ)要求能保證立桿以及立桿所有設(shè)備的穩(wěn)定，并能使立桿抵抗可以預(yù)見(jiàn)的最大泥石流的沖擊。本實(shí)施例，紅外閃光燈17采用上海菱尚光電科技有限公司，型號(hào):LS-MCL-1R8D ;無(wú)線中繼裝置2采用美國(guó)UBNT公司，型號(hào):Nano Station M5，風(fēng)光控制器15，太陽(yáng)能光伏板9-1、9-2，風(fēng)力發(fā)電機(jī)10共同構(gòu)成風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電設(shè)備,米用成都振中電氣有限公司提供的成套設(shè)備。
[0045]參見(jiàn)附圖3。前端控制器是系統(tǒng)中最重要部件，采集雨量傳感器、水位壓力傳感器、基座拾音器、頂部拾音器的數(shù)據(jù)，分析計(jì)算這些傳感器數(shù)據(jù)，初步判斷災(zāi)害狀況，根據(jù)災(zāi)害狀況控制嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置運(yùn)行狀態(tài)，并控制前端視頻監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)與無(wú)線中繼裝置之間的數(shù)據(jù)通信。前端無(wú)線網(wǎng)橋用于前端視頻監(jiān)控裝置與無(wú)線中繼裝置之間的數(shù)據(jù)通信，本實(shí)施例采用美國(guó)UBNT公司，型號(hào):Nano Station M5。
[0046]圖4是前端控制電路中的模數(shù)中電路，4個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采用相同的結(jié)構(gòu)，IN連接傳感器模擬輸出，UP5為模數(shù)轉(zhuǎn)換集成電路，第5、6腳為串行數(shù)據(jù)輸出接口，與ARM集成電路的兩個(gè)不同的通用輸入輸出接口連接。UP4為美國(guó)TEXAS INSTRUMENTS公司生產(chǎn)的運(yùn)算放大器0PA335 ；UP5為美國(guó)TEXAS INSTRUMENTS公司生產(chǎn)的模數(shù)在轉(zhuǎn)換芯片ADS1252。
[0047]圖5?11給出了微處理器ARM控制電路圖。ARM控制電路對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。圖中，UlO為美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)AT91RM9200，Ull為美國(guó)Micron Technology公司生產(chǎn)48LC4M32，U16為中國(guó)臺(tái)灣瑞昱半導(dǎo)體公司生產(chǎn)RTL8201，J4是RJ45接插件，用于連接無(wú)線網(wǎng)橋。
[0048]參見(jiàn)附圖12。供電控制電路是帶有繼電器的控制電路，圖中，+24V接蓄電池輸出，POWER輸出監(jiān)控?cái)z像機(jī)和紅外閃光燈，由各連接電路變換到自己需要的電壓模式。Pl.0，Pl.1連接ARM集成電路的兩個(gè)不同的通用輸入輸出接口連接。U4:德國(guó)HAMLIN公司生產(chǎn)的繼電器HE721C。
[0049]參見(jiàn)圖13?17。監(jiān)控?cái)z像機(jī)由非致冷紅外焦平面探測(cè)器以及外圍電路、可見(jiàn)光圖像傳感器以及外圍電路、可編程門(mén)陣列以及外圍電路、內(nèi)存電路、數(shù)字信號(hào)處理芯片以及其外圍電路、數(shù)字溫度傳感器構(gòu)成。非致冷紅外焦平面探測(cè)器以及外圍電路的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，包括主時(shí)鐘、復(fù)位信號(hào)、積分信號(hào)由可編程門(mén)陣列以及外圍電路提供。非致冷紅外焦平面探測(cè)器以及外圍電路的輸出信號(hào)，包括輸出像素信號(hào)、行有效信號(hào)、第一行信號(hào)送給可編程門(mén)陣列以及外圍電路。可見(jiàn)光圖像傳感器及外圍電路的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，包括行同步信號(hào)、場(chǎng)同步信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、驅(qū)動(dòng)時(shí)序信號(hào)、曝光控制信號(hào)由編程門(mén)陣列以及外圍電路提供。可見(jiàn)光圖像傳感器及外圍電路的像素亮度信號(hào)送給可編程門(mén)陣列以及外圍電路。內(nèi)存電路與可編程門(mén)陣列以及外圍電路連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)字信號(hào)處理芯片以及其外圍電路與可編程門(mén)陣列以及外圍電路連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)字溫度傳感器的數(shù)據(jù)輸送給可編程門(mén)陣列。非致冷紅外焦平面探測(cè)器和可見(jiàn)光圖像傳感器焊接在同一張印制板上，且成像靶面的對(duì)應(yīng)邊平行擺放。數(shù)字溫度傳感器采用深圳市鉬電科技有限公司生產(chǎn)，型號(hào):DS18B20。[0050]可見(jiàn)光圖像傳感器以及外圍電路由可見(jiàn)光圖像傳感器、時(shí)序驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換、可見(jiàn)光圖像傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成?？梢?jiàn)光圖像傳感器可以是CCD圖形傳感器或CMOS圖像傳感器、時(shí)序驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路將可編程門(mén)陣列以及外圍電路提供的行同步信號(hào)、場(chǎng)同步信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、驅(qū)動(dòng)時(shí)序信號(hào)、曝光控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成符合圖像傳感器電平要求的相關(guān)信號(hào)，可見(jiàn)光圖像傳感器的圖像模擬信號(hào)送給可見(jiàn)光圖像傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，可見(jiàn)光圖像傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將可見(jiàn)光圖像傳感器的圖像模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，即像素亮度信號(hào)送給可編程門(mén)陣列以及外圍電路。
[0051]附圖15中可見(jiàn)光圖像傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換電路芯片選型為美國(guó)Analog Devic公司:AD9949。圖16中圖像傳感器芯片選擇日本SONY公司:ICX285 ;圖17中時(shí)序驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路中芯片選型為日本SONY公司:CXD3400。
[0052]圖18是非致冷紅外焦平面探測(cè)器以及外圍電路圖。非致冷紅外焦平面探測(cè)器以及外圍電路主要由非致冷紅外焦平面探測(cè)器、電源與偏置電路、放大與濾波電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。電源與偏置電路為非致冷紅外焦平面探測(cè)器提供電源與偏置信號(hào)，非致冷紅外焦平面探測(cè)器的圖像輸出模擬信號(hào)由放大與濾波電路放大后，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸送給可編程門(mén)陣列，非致冷紅外焦平面探測(cè)器的主時(shí)鐘、復(fù)位信號(hào)、積分信號(hào)、行有效信號(hào)、第一行信號(hào)與可編程門(mén)陣列連接。
[0053]圖19是電源與偏置電路與非致冷紅外焦平面探測(cè)器電路圖。圖中，U3非致冷紅外焦平面探測(cè)器為法國(guó)ULIS公司的UL01021E，Ul、U2、U4、U5、U6、U7、U8構(gòu)成電源與偏置電路。U1、U2為美國(guó)TEXAS INSTRUMENTS公司生產(chǎn)的TPS79533 ;U4、U5為美國(guó)MAXM公司生產(chǎn)的MAX6004 ;U6為美國(guó)TEXAS INSTRUMENTS公司生產(chǎn)的LM317 ;U7、U8為美國(guó)TEXASINSTRUMENTS公司生產(chǎn)的TLV5638。MC:主時(shí)鐘；INT:積分信號(hào)；RESET:復(fù)位信號(hào)；LIGNE1:第一行信號(hào)；DATAVAL:行有效信號(hào)；A0UT:輸出給放大與濾波電路。
[0054]圖20是放大濾波電路圖。圖中，Ul:為美國(guó)TEXAS INSTRUMENTS公司:0PA2890 ；AOUT接口連接到非致冷紅外焦平面探測(cè)器的輸出；ADCIN連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入。圖21模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖中，Ul:美國(guó)TEXAS INSTRUMENTS公司生產(chǎn)0PA2890，AOUT:連接到非致冷紅外焦平面探測(cè)器的輸出；ADCIN連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入。
[0055]參見(jiàn)附圖22?25。
[0056]可編程門(mén)陣列以及外圍電路電路圖?？删幊涕T(mén)陣列芯片選擇美國(guó)XILINX公司:XC3S1200。圖26?27是內(nèi)存電路圖。內(nèi)存電路模塊有2塊，連接在編程門(mén)陣列即外圍電路上，相同的兩個(gè)內(nèi)存U3，U4采用美國(guó)Micron Technology公司:MT48LC4M32。
[0057]圖28?34是數(shù)字信號(hào)處理芯片以及外圍電路。圖中，U4:美國(guó)TEXAS INSTRUMENTS公司生產(chǎn)芯片DM642 ；IC1,IC2是美國(guó)Micron Technology公司生產(chǎn)MT48LC8M32 ；IC3是美國(guó)AMD公司生產(chǎn)的AM29LV320。
【權(quán)利要求】
1.一種嵌入式地質(zhì)災(zāi)害視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:系統(tǒng)由嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置、無(wú)線中繼裝置、無(wú)線入網(wǎng)裝置三部分構(gòu)成，嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置安裝在監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)，用于采集視頻信號(hào)；無(wú)線中繼裝置用于將嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置采集的視頻信號(hào)傳輸?shù)綗o(wú)線入網(wǎng)裝置；無(wú)線入網(wǎng)裝置安裝在可以上網(wǎng)的城鎮(zhèn)；嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置采集的視頻信號(hào)通過(guò)無(wú)線中繼裝置的中繼傳輸?shù)綗o(wú)線入網(wǎng)裝置，再由無(wú)線入網(wǎng)裝置傳輸?shù)交ヂ?lián)網(wǎng)；無(wú)線中繼裝置安裝在山頂，用于對(duì)嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置和無(wú)線入網(wǎng)裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸中繼； 嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置中含有前端控制器，前端控制器用于采集雨量傳感器、水位壓力傳感器、基座拾音器、頂部拾音器的數(shù)據(jù)，分析計(jì)算這些傳感器數(shù)據(jù)，初步判斷災(zāi)害狀況，根據(jù)災(zāi)害狀況控制嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置運(yùn)行狀態(tài)，并控制前端視頻監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)與無(wú)線中繼裝置之間的數(shù)據(jù)通信。
2.如權(quán)利要求1所述的嵌入式地質(zhì)災(zāi)害視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述前端控制器由ARM 控制電路，供電控制電路和4路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，4路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路分別連接基座拾音器、頂部拾音器、雨量傳感器和水位壓力傳感器，并將基座拾音器、頂部拾音器、雨量傳感器和水位壓力傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)送給ARM控制電路；ARM控制電路通過(guò)通用輸入輸出接口與4個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的數(shù)據(jù)接口、供電控制電路、紅外閃光燈連接；ARM控制電路通過(guò)接插件與無(wú)線網(wǎng)橋連接，無(wú)線網(wǎng)橋用于嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置與無(wú)線中繼裝置之間的數(shù)據(jù)通信;ARM控制電路通過(guò)并行通信接口與監(jiān)控?cái)z像機(jī)連接；供電控制電路與ARM控制電路、紅外閃光燈、監(jiān)控?cái)z像機(jī)連接；供電控制電路是帶有繼電器的控制電路，供電控制電路受ARM控制電路的控制，并在ARM控制電路的控制下打開(kāi)或關(guān)閉監(jiān)控?cái)z像機(jī)和紅外閃光燈的電源。
3.如權(quán)利要求1所述的嵌入式地質(zhì)災(zāi)害視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置上設(shè)置有監(jiān)控?cái)z像機(jī)(16)、紅外閃光燈(17)、前端控制器(22)、前端無(wú)線網(wǎng)橋(23 );嵌入式前端視頻監(jiān)控裝置各部件安裝在立桿(8 )和基座(6 )上，立桿(8 )緊固連接在基座(6 )上，立桿上方設(shè)置太陽(yáng)能光伏板(9-1、9-2 )、風(fēng)力發(fā)電機(jī)(10 )、前端天線(18 )、雨量傳感器(12)和機(jī)箱(13);風(fēng)力發(fā)電機(jī)(10)固定在風(fēng)力發(fā)電支架(11);蓄電池(14)、風(fēng)光控制器(15)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)(16)、紅外閃光燈(17)、前端控制器(22)和無(wú)線網(wǎng)橋(23)安裝在機(jī)箱(13)內(nèi)，頂部拾音器(20)安裝在機(jī)箱的下方；在立桿的下方安裝有水位壓力傳感器(4 )、在立桿底部豎向開(kāi)有一漏水槽(5 )，基座拾音器(21)安裝在基座上。
4.如權(quán)利要求2所述的嵌入式地質(zhì)災(zāi)害視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述前端控制器中的監(jiān)控?cái)z像機(jī)由非致冷紅外焦平面探測(cè)器以及外圍電路、可見(jiàn)光圖像傳感器以及外圍電路、可編程門(mén)陣列以及外圍電路、內(nèi)存電路、數(shù)字信號(hào)處理芯片以及其外圍電路、數(shù)字溫度傳感器構(gòu)成；非致冷紅外焦平面探測(cè)器以及外圍電路的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，包括主時(shí)鐘、復(fù)位信號(hào)、積分信號(hào)由可編程門(mén)陣列以及外圍電路提供；非致冷紅外焦平面探測(cè)器以及外圍電路的輸出信號(hào)，包括輸出像素信號(hào)、行有效信號(hào)、第一行信號(hào)送給可編程門(mén)陣列以及外圍電路；可見(jiàn)光圖像傳感器及外圍電路的驅(qū)動(dòng)時(shí)序，包括行同步信號(hào)、場(chǎng)同步信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、驅(qū)動(dòng)時(shí)序信號(hào)、曝光控制信號(hào)由編程門(mén)陣列以及外圍電路提供；可見(jiàn)光圖像傳感器及外圍電路的像素亮度信號(hào)送給可編程門(mén)陣列以及外圍電路；內(nèi)存電路與可編程門(mén)陣列以及外圍電路連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)字信號(hào)處理芯片以及其外圍電路與可編程門(mén)陣列以及外圍電路連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)字溫度傳感器的數(shù)據(jù)輸送給可編程門(mén)陣列；非致冷紅外焦平面探測(cè)器和可見(jiàn)光圖像傳感器焊接在同一張印制板上，且成像靶面的對(duì)應(yīng)邊平行擺放。
5.如權(quán)利要求4所述的嵌入式地質(zhì)災(zāi)害視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述可見(jiàn)光圖像傳感器以及外圍電路由可見(jiàn)光圖像傳感器、時(shí)序驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換、可見(jiàn)光圖像傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成；可見(jiàn)光圖像傳感器可以是CCD圖形傳感器或CMOS圖像傳感器、時(shí)序驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換電路將可編程門(mén)陣列以及外圍電路提供的行同步信號(hào)、場(chǎng)同步信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、驅(qū)動(dòng)時(shí)序信號(hào)、曝光控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成符合圖像傳感器電平要求的相關(guān)信號(hào)，可見(jiàn)光圖像傳感器的圖像模擬信號(hào)送給可見(jiàn)光圖像傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，可見(jiàn)光圖像傳感器模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將可見(jiàn)光圖像傳感器的圖像模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，即像素亮度信號(hào)送給可編程門(mén)陣列以及外圍電路。
6.如權(quán)利要求4所述的嵌入式地質(zhì)災(zāi)害視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述非致冷紅外焦平面探測(cè)器以及外圍電路由非致冷紅外焦平面探測(cè)器、電源與偏置電路、放大與濾波電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成；電源與偏置電路為非致冷紅外焦平面探測(cè)器提供電源與偏置信號(hào)，非致冷紅外焦平面探測(cè)器的圖像輸出模擬信號(hào)由放大與濾波電路放大后，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸送給可編程門(mén)陣列，非致冷紅外焦平面探測(cè)器的主時(shí)鐘、復(fù)位信號(hào)、積分信號(hào)、行有效信號(hào)、第一行信號(hào)與可編程門(mén)陣列連接。
7.如權(quán)利要求1所述的嵌入式地質(zhì)災(zāi)害視頻監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于:所述前端電路中ARM控制電路通過(guò)RJ45接插件與無(wú)線網(wǎng)橋連接。
【文檔編號(hào)】H04N7/18GK203673624SQ201420011839
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】莫思特, 張斌, 馬娟, 石愛(ài)軍, 薛躍明, 黃喆, 張德拉, 王燦峰, 李碧雄, 鄧建輝 申請(qǐng)人:四川大學(xué), 中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院