CN101909169B - 机载无线字符编码摄像发射仪 - Google Patents
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Abstract
一种机载无线字符编码摄像发射仪，属于应用在移动采掘机械设备的信息发射仪。装置的场景摄像仪安装在移动机械或车辆的前端，场景摄像仪的输出端与字符编码器的输入端连接，字符编码器的输出端与无线发射仪的视频输入端连接，麦克风与无线发射仪的音频输入端连接，无线发射仪通过天线发射。优点：1、能够视频监控所有移动机械或车辆目标车号，调用或查询各机车运行情况。2、能够实时地将作业过程场景图像画面发回到调度中心。3、采用视频通信方式，与地面保持通信。4、调度中心能够进行话路联系和视频监控。5、能够记录移动机械或车辆和各种事件。6、能够对记录事件进行存储，打印以及回放。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用在移动采掘机械设备的信息发射仪，特别是一种机载无线字符编码摄像发射仪。
背景技术
目前，在矿山地下巷道进行工程施工、生产的环境恶劣，大都是采用运行的移动机械进行施工、生产，但是对移动机械在工程施工、生产过程中没有视频监督，特别是没有对进行开采作业时使用的采煤机、掘进机、运输车辆等进行视频监督，只能对一些移动机械的开、停状态及工作状态等进行简单远程监控，不能对移动机械进行远程调度和管理，由于缺乏移动机械设备的远程调度、监控和管理，不能对采煤机、掘进机作业过程的一举一动进行视频图像监控，当发生瓦斯、透水、淹井等矿难事故时，不能及时发现，给国家和人民生命财产带来损失。
发明内容
本发明的目的是要提供一种：机载无线字符编码摄像发射仪，解决矿山地下巷道移动机械或车辆施工作业、生产的远程视频监控的传感问题。
本发明的目的是这样实现的：机载无线字符编码摄像发射仪，将场景摄像仪安装在移动机械或车辆上，场景摄像仪的镜头保持对着前方，场景摄像仪将场景信息转换成视频电信号输出，视频电信号的输出端与字符编码器输入端连接；字符编码器生成机械设备字符编码，该机械设备字符编码与视频电信号的信息图像相叠加，机械设备字符编码位于视频电信号的信息图像中的某个小区域构成叠加信号，该叠加信号在字符编码器中再合成视频信息信号，从字符编码器的输出端输出；该合成视频信息信号进入无线发射仪的视频输入端；同时，麦克风输出音频信号进入无线发射低度声道输入端，这样构成既有视频信号又有音频信号的全电视信号，该全电视信号在无线发射仪内直接调制谐振回路，经载波功率放大后，由天线辐射出微波信号，微波信号载波频率为0.8--30GHz。
所述的字符编码器将输入的视频信号同时送到视频叠加控制器开关和同步分离器；同步分离器同时输出场同步信号和行同步信号，场同步信号和行同步信号均放入字符库静态只读存储器，场同步信号从同步分离器的输出端直接进入微处理器，字符库静态只读存储器的输出信号送入到微处理器，字符库静态只读存储器同时与微处理器和动态存储器之间通过地址总线相互传送信息，微处理器同时与字符库静态只读存储器和动态存储器通过数据总线相互传送信息，第二晶振为字符库静态只读存储器提供时钟频率，第一晶振为微处理器提供时钟频率，微处理器与动态存储器之间通过读、写控制信号控制动态存储器的存储信息进或出，微处理器具有RS-232通讯接口；字符库静态只读存储器的视频字符信号送入到视频叠加控制器开关，视频叠加控制器开关将合成的视频信号输出；字符编码可随机改变。
所述的无线发射仪将输入的左声道调制放大信号、右声道调制放大信号和视频放大信号同时送到压控放大器，波段选择控制器的信号送入到可编程控制器，第三晶振为可编程控制器提供时钟频率，可编程控制器通过锁相环路将信号送入到压控放大器；压控放大器将合成的输出信号送入到高频放大器，并经高频放大器的天钱将信号发出，左右声道频率300-340Hz。
装置包括场景摄像仪、麦克风、字符编码器和无线发射仪构成，场景摄像仪安装在移动机械或车辆的前端，场景摄像仪的输出端与字符编码器的输入端连接，字符编码器的输出端与无线发射仪的视频输入端连接，麦克风与无线发射仪的音频输入端连接，无线发射仪通过天线发射。
所述的字符编码器有视频叠加控制器和同步分离器，视频输入信号同时与视频叠加控制器开关和同步分离器的输入端连接，同步分离器的行同步输出端和场同步输出端同时与字符库静态只读存储器的同步输入端连接，同步分离器的场同步输出端直接与微处理器的外部中断输入端连接，字符库静态只读存储器和同步输出端与微处理器的串口输入端连接，字符库静态只读存储器分别通过地址总线与微处理器和动态存储器连接，微处理器通过数据总线同时与字符库静态只读存储器和动态存储器连接，第二晶振与字符库静态只读存储器连接，第一晶振与微处理器连接，微处理器通过读、写端与动态存储器的读、写端对应连接，微处理器有RS-232通讯端口，字符库静态只读存储器的视频字符输出端与视频叠加控制器开关的视频字符输入端连接，视频叠加控制器开关的合成视频输出端输出合成视频信号。
所述的无线发射仪为微波发射仪，有左声道调制放大器、右声道调制放大器和视频放大器，左声道信号、右声道信号和视频信号分别与左声道调制放大器、右声道调制放大器和视频放大器的输入端连接，视频放大器分别与左声道调制放大器和右声道调制放大器连接，左声道调制放大器和右声道调制放大器的输出端同时与压控放大器连接，压控放大器的输出端与高频放大器连接，高频放大器有输出天线，波段选择控制器与可编程控制器的输入端连接，第三晶振与可编程控制器的时钟输入端连接，可编程控制器和输出端与锁相环路控制器的输入端连接，锁相环路的输入端跨接在压控放大器的输入端、输出端二端。
有益效果，由于采用了上述方案，机载无线字符编码摄像发射仪，安装在移动机械或车辆上，具有五个特点：
特点之一，机载就是安装在静止机械设备上(如洗选机械设备、机械车床)或安装移动机械或车辆上(如采煤机、掘进机、运输车辆)上。本发明特别适合于安装到移动机械或车辆上，机载字符编码是随机可调的，根据生产管理任务确定移动机械编号，实现目标管理。有了编号就可自动跟随移动机械或车辆目标运动，不管移动机械如何运动，或运行到那里，机载无线字符编码摄像发射仪均可将场景信息发出。
特点之二，场景摄像仪的作用就是捕捉和摄取前方景物场景，大多采用摄像机完成。监控系统大多采用黑白摄像，摄像机能够在低照度环境下取景和具有视频显示分辨率高的功能。采用CCD型具有图像信号随不断增加的累积贞数而增加；在增加累积贞数的过程中，由于躁声的随机性，有一部分躁声相互抵消而被平滑掉，所以总体图象的信躁比增大，图象质量明显改善。
特点之三，字符编码器生成机械设备字符编码，是统计工作的基础。矿山调度管理就是利用远程视频监控地下开采作业的各种移动机械和车辆，实现对每台设备每班完成的生产量进行统计，字符编码器对移动机械和车辆进行编号，使视频监控管理就有了监控目标。场景摄像仪输入的视频信息经过一个视频叠加控制器，视频叠加控制器的控制端由视频字符编码器控制，视频叠加控制器的视频输出端输出的信号就是合成的视频信息。
所述的对视频叠加控制器的控制，平时模拟开关控制端的字符编码信号为“0”，模拟开关相当于短路，也就是开关处于闭合状态，这时输入信号等于输出信号；当模拟开关控制端有视频字符编码信息，控制信号为“1”，模拟开关相当于叠加，输出就产生合成的视频信息。或者说视频信号输入是通过视频字符编码器控制一个叠加切换开关视频叠加控制器的通断，在视频叠加控制器的视频输出端就输出具有叠加有机械字符编号的合成视频信息。字符编码器由同步分离、字符库(EPROM)、动态存储器、微处理器、晶振、RS-232串口及视频叠加控制器电路组成；其中同步分离、字符库、第二晶振2和叠加开关等电路完成按行同步和场同步在字符库中查找视频字符，并将找到字符以视频频率控制叠加转换开关。最后得到具有叠加字符的合成视频输出。其余字符库、动态存储器、微处理器、第一晶振1、RS-232串口组成对字符修改或造字的操作，这些操作均由微处理器进行协调完成，包括对字符库的读、写、串行通信和界面显示等。图中字符库为只读(EPROM)静态存储器。
特点之四，无线发射仪由接口电路来的三个L、R、U信号，L、R是电视伴音的音频信号，U是电视视频信号，将左声道L伴音音频信号和右声道R伴音音频信号分别调制到视频频率信号上得到视频调制信号，然后两个视频调制信号进行叠加后送到下一级压控放大器的一个输入端，而另一输入端与锁相环路(LMX233LA)输出相接。视频调制电路由压控放大器、锁相环路(LMX233LA)、可编程控制器(PLC16C54C)、第三晶振(4MHz)、波段选择、高频选频网络组成。这里可编程控制器(PLC16C54C)以第三晶振频率(4MHz)、波段选择进行逻辑编程，逻辑运算结果与发射载波频率要一致，成为本机振荡中心频率，锁相环路控制以中心频率的左右边频带宽，采用跟踪和捕捉方法保证中心频率有足够稳定带宽范围；选频网络将视频信号调制到锁相环路输出的本振中心频率上，压控放大器输出端一方面输出高频放大器，另一方面反馈到锁相环路输入端。高频载波信号经高频放大器放大后，信号由天线以电磁波向巷道空间发射。
特点之五，无线音频伴音电路有两个输出端分别是L、R，而L、R是左右声道音频伴音信号，与MIC(麦克风)电路相接。MIC把各种声响引起空气震动转换为电流大小在电路中流动，通过音频放大器接入左右两个接口L、R端。该声道接口作为MIC电路。任何生物发出声音频率范围在300-3400Hz。这个音频频率信号与摄像视频输出信号一同送到发射器输入，进行调制、放大输出载波信号，信号中不仅包括视频信号而且包括音频信号。该声道接口就接入MIC。
解决了矿山地下巷道移动机械或车辆施工作业、生产的远程视频监控的传感问题，达到了本发明的目的。
该发明就是为远程视频监控系统提供地下移动机械作业的场景的多媒体信息。移动机械安装了这种无线字符编码摄像发射仪，它不仅能够将该编号移动机械作业图像信息而且将移动机械运行位置图像信息同时上传。因此该发明具有如下优点：
1、能够视频监控所有移动机械或车辆目标车号，确保机械或车辆不发生丢失。并随时可调用或查询各机车运行情况。
2、机载无线字符编码摄像发射仪装置能够实时地将作业过程场景图像画面发回到调度中心。
3、能够适应地下采掘机械的移动性特点，采用视频调制巷道微载波传输电磁波信号的通信方式，与地面保持通信。
4、调度中心能够对现场进行无线视频监控，同时还能进行话路联系，能够在通话的同时进行视频率监控。
5、能够记录移动机械或车辆出现事故地点，故障类型，及发生时间。
6、能够对记录事件进行存储，打印以及回放。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图。
图2是场景摄像仪连接结构图。
图3是设备字符编码器连接结构图。
图4是无线微波发射仪连接结构图。
图5是麦克风连接结构图。
图中：1、移动机械或车辆；2、场景摄像仪；3、字符编码器；4、无线发射仪；5、麦克风；6、天线。
具体实施方式
实施例1：机载无线字符编码摄像发射仪，将场景摄像仪安装在移动机械或车辆上，场景摄像仪的镜头保持对着前方，场景摄像仪将场景信息转换成视频电信号输出，视频电信号的输出端与字符编码器输入端连接；字符编码器生成机械设备字符编码，该机械设备字符编码与视频电信号的信息图像相叠加，机械设备字符编码位于视频电信号的信息图像中的某个小区域构成叠加信号，该叠加信号在字符编码器中再合成视频信息信号，从字符编码器的输出端输出；该合成视频信息信号进入无线发射仪的视频输入端；同时，麦克风输出音频信号进入发射器声道输入端，这样构成既有视频信号又有音频信号的全电视信号，该全电视信号在无线微波发射仪内直接调制谐振回路，经载波功率放大后，由天线辐射出电磁波信号，微波信号载波频率为0.8---30GHz。
所述的字符编码器将输入的视频信号同时送到视频叠加控制器开关和同步分离器；同步分离器同时输出场同步信号和行同步信号，场同步信号和行同步信号均放入字符库静态只读存储器，场同步信号从同步分离器的输出端直接进入微处理器，字符库静态只读存储器的输出信号送入到微处理器，字符库静态只读存储器同时与微处理器和动态存储器之间通过地址总线相互传送信息，微处理器同时与字符库静态只读存储器和动态存储器通过数据总线相互传送信息，第二晶振为字符库静态只读存储器提供时钟频率，第一晶振为微处理器提供时钟频率，微处理器与动态存储器之间通过读、写控制信号控制动态存储器的存储信息进或出，微处理器具有RS-232通讯接口；字符库静态只读存储器的视频字符信号送入到视频叠加控制器开关，视频叠加控制器开关将合成的视频信号输出；字符编码可随机改变。
所述的无线发射仪将输入的左声道调制放大信号、右声道调制放大信号和视频放大信号同时送到压控放大器，波段选择控制器的信号送入到可编程控制器，第三晶振为可编程控制器提供时钟频率，可编程控制器通过锁相环路将信号送入到压控放大器；压控放大器将合成的输出信号送入到高频放大器，并经高频放大器的天钱将信号发出，左右声道频率300-340Hz。
装置包括场景摄像仪2、麦克风5、字符编码器3和无线发射仪4构成，场景摄像仪2安装在移动机械或车辆1的前端，场景摄像仪2的输出端与字符编码器3的输入端连接，字符编码器3的输出端与无线发射仪4的视频输入端连接，麦克风5与无线发射仪4的音频输入端连接，无线发射仪4通过天线6发射。
所述的字符编码器有视频叠加控制器和同步分离器，视频输入信号同时与视频叠加控制器开关和同步分离器的输入端连接，同步分离器的行同步输出端和场同步输出端同时与字符库静态只读存储器的同步输入端连接，同步分离器的场同步输出端直接与微处理器的外部中断输入端连接，字符库静态只读存储器和同步输出端与微处理器的串口输入端连接，字符库静态只读存储器分别通过地址总线与微处理器和动态存储器连接，微处理器通过数据总线同时与字符库静态只读存储器和动态存储器连接，第二晶振与字符库静态只读存储器连接，第一晶振与微处理器连接，微处理器通过读、写端与动态存储器的读、写端对应连接，微处理器有RS-232通讯端口，字符库静态只读存储器的视频字符输出端与视频叠加控制器开关的视频字符输入端连接，视频叠加控制器开关的合成视频输出端输出合成视频信号。
所述的无线发射仪为微波发射仪，有左声道调制放大器、右声道调制放大器和视频放大器，左声道信号、右声道信号和视频信号分别与左声道调制放大器、右声道调制放大器和视频放大器的输入端连接，视频放大器分别与左声道调制放大器和右声道调制放大器连接，左声道调制放大器和右声道调制放大器的输出端同时与压控放大器连接，压控放大器的输出端与高频放大器连接，高频放大器有输出天线，波段选择控制器与可编程控制器的输入端连接，第三晶振与可编程控制器的时钟输入端连接，可编程控制器和输出端与锁相环路控制器的输入端连接，锁相环路的输入端跨接在压控放大器的输入端、输出端二端。
所述的场景摄像仪和麦克风均为市售产品。
无线字符编码摄像发射仪安装在移动机械或车辆1上，随移动机械或车辆1运动而运动，机械移动到哪里无线字符编码摄像发射仪则就追踪到哪里，使得移动机械或车辆总在人们视线的监控之下。
图像信息包括有机械设备编号、前方目标的左右上下作业空间、以及作业环境场景等，这些图像信息直接反映现场生产作业流程和工艺，通过流程和工艺图像就可看到移动机械完成生产作业的工作顺序，以及每道工序存在的瑕疵，有利于提高安全生产，避免机械生产事故发生。
移动机械装载了机载无线字符编码摄像发射仪，通过地面调度中心的调度模拟盘，在调度模拟盘上显示出移动机械追踪监控目标，巷道移动机械或车辆作业过程的实时举动都通过视频显示在调度模拟盘上，不仅有静态设备编号模拟位置显示，而且有现场动态瞬时位置的场景视频监控。从全局宏观上调度管理了解掌握各个移动机械或车辆作业方向和位置。
机载无线字符编码摄像发射仪，还能够通过现代的影视调度管理监控方式，屏幕中移动机械或车辆的实时举动映衬在三维立体场景画面，有了这种三维场景可清楚看到移动机械或车辆作业的全方位立体图像，这对作业机械劳动生产安全的监控大有好处，并可为下一个生产环节的工艺过程可能遇到的难题提供较好的预测作业方案。
Claims (4)
1.一种机载无线字符编码摄像发射仪，其特征是：机载无线字符编码摄像发射仪，将场景摄像仪安装在移动机械或车辆上，场景摄像仪的镜头保持对着前方，场景摄像仪将场景信息转换成视频电信号输出，视频电信号的输出端与字符编码器输入端连接；字符编码器生成机械设备字符编码，该机械设备字符编码与视频电信号的信息图像相叠加，机械设备字符编码位于视频电信号的信息图像中的某个小区域构成叠加信号，该叠加信号在字符编码器中再合成视频信息信号，从字符编码器的输出端输出；该合成视频信息信号进入无线发射仪的视频输入端；同时，麦克风输出音频信号进入无线发射仪声道输入端，这样构成既有视频信号又有音频信号的全电视信号，该全电视信号在无线发射仪内直接调制谐振回路，经载波功率放大后，由天线辐射出微波信号，微波信号载波频率为0.8--30GHz；
所述的字符编制码器将输入的视频信号同时送到视频叠加控制器开关和同步分离器；同步分离器同时输出场同步信号和行同步信号，场同步信号和行同步信号均放入字符库静态只读存储器，场同步信号从同步分离器的输出端直接进入微处理器，字符库静态只读存储器的输出信号送入到微处理器，字符库静态只读存储器同时与微处理器和动态存储器之间通过地址总线相互传送信息，微处理器同时与字符库静态只读存储器和动态存储器通过数据总线相互传送信息，第二晶振为字符库静态只读存储器提供时钟频率，第一晶振为微处理器提供时钟频率，微处理器与动态存储器之间通过读、写控制信号控制动态存储器的存储信息进或出，微处理器具有RS-232通讯接口；字符库静态只读存储器的视频字符信号送入到视频叠加控制器开关，视频叠加控制器开关将合成的视频信号输出；字符编码能够随机改变。
2.根据权利要求1所述的机载无线字符编码摄像发射仪，其特征是：所述的无线发射仪将输入的左声道调制放大信号、右声道调制放大信号和视频放大信号同时送到压控放大器，波段选择控制器的信号送入到可编程控制器，第三晶振为可编程控制器提供时钟频率，可编程控制器通过锁相环路将信号送入到压控放大器；压控放大器将合成的输出信号送入到高频放大器，并经高频放大器的天钱将信号发出，左右声道频率300-340Hz。
3.一种实现机载无线字符编码摄像发射仪的装置，其特征是：装置包括场景摄像仪、麦克风、字符编码器和无线发射仪构成，场景摄像仪安装在移动机械或车辆的前端，场景摄像仪的输出端与字符编码器的输入端连接，字符编码器的输出端与无线发射仪的视频输入端连接，麦克风与无线发射仪的音频输入端连接，无线发射仪通过天线发射；
所述的字符编码器有视频叠加控制器和同步分离器，视频输入信号同时与视频叠加控制器开关和同步分离器的输入端连接，同步分离器的行同步输出端和场同步输出端同时与字符库静态只读存储器的同步输入端连接，同步分离器的场同步输出端直接与微处理器的外部中断输入端连接，字符库静态只读存储器和同步输出端与微处理器的串口输入端连接，字符库静态只读存储器分别通过地址总线与微处理器和动态存储器连接，微处理器通过数据总线同时与字符库静态只读存储器和动态存储器连接，第二晶振与字符库静态只读存储器连接，第一晶振与微处理器连接，微处理器通过读、写端与动态存储器的读、写端对应连接，微处理器有RS-232通讯端口，字符库静态只读存储器的视频字符输出端与视频叠加控制器开关的视频字符输入端连接，视频叠加控制器开关的合成视频输出端输出合成视频信号。
4.根据权利要求3所述的机载无线字符编码摄像发射仪的装置，其特征是：所述的无线发射仪为微波发射仪，有左声道调制放大器、右声道调制放大器和视频放大器，左声道信号、右声道信号和视频信号分别与左声道调制放大器、右声道调制放大器和视频放大器的输入端连接，视频放大器分别与左声道调制放大器和右声道调制放大器连接，左声道调制放大器和右声道调制放大器的输出端同时与压控放大器连接，压控放大器的输出端与高频放大器连接，高频放大器有输出天线，波段选择控制器与可编程控制器的输入端连接，第三晶振与可编程控制器的时钟输入端连接，可编程控制器和输出端与锁相环路控制器的输入端连接，锁相环路的输入端跨接在压控放大器的输入端、输出端二端。
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