CN103676871B - 一种视频检测补光照明智能远程控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种视频检测补光照明智能远程控制系统，包括光线检测单元、485通信信道单元、信号处理单元、补光驱动器、LED模块、电源单元，所述光线检测单元用于检测现场环境的光照及补光强度；所述485通信信道单元将上位机向频闪灯发出的指令数据进行光耦隔离处理；所述信号处理单元用于并向补光驱动器发送亮度调整信号或/和脉宽调整信号；所述补光驱动器用于驱动LED模块补光；所述电源单元用于提供电源。本发明实现远程操作控制和光控智能控制，达到与高清摄像机补光效果的最佳匹配，解决了传统补光方式不能智能控制的问题，进一步提高了设备的智能化程度，完成了高效节能的设计目标。

Description

一种视频检测补光照明智能远程控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种远程控制系统及方法，具体的涉及一种视频检测补光照明智能远程控制系统及方法。

背景技术

智能交通应用的监控信息采集点分布在城市十字路口和道路的不同位置，各种位置的环境光照不同，有的地方有路灯，有的路口周围还有景观照明，而有的地方夜间却一点光照都没有，再加上白天、傍晚、夜间、黎明、云雾等情况下光照强度相差很大，另外，在工程设计上有的要求一个灯补一个车道，有的要求一个灯补两个车道。还有，智能交通电子警察项目要求检测车辆的后车牌，治安卡口项目要求检测车辆前车牌和看清车内驾乘人员面目。高清摄像机的光圈开启的大小和快门速度等参数都需要补光强度与摄像机的参数进行匹配。因此，如何能够方便快捷的对补光设备进行参数设置和达到自动化精确控制，实现最佳匹配光源强度，是补光设备需要解决的显得非常的问题。

传统的补光设备不能实现远程控制和自动化智能控制，需要调整补光强度只能到立杆上更换不同功率的补光灯，费工费力，甚至多次更换也不一定满足要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种视频检测补光照明智能远程控制系统及方法，实现在交通指挥中心，通过网络数字化通讯对前端补光设备的补光参数进行远程操作控制和光控智能控制。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种视频检测补光照明智能远程控制系统，包括光线检测单元、485通信信道单元、信号处理单元、补光驱动器、LED模块、电源单元，

所述光线检测单元用于检测现场环境的光照及补光强度，并将现场环境的光照及补光强度的光控信号传递给信号处理单元；

所述485通信信道单元将上位机向频闪灯发出的指令数据进行光耦隔离处理后传送给信号处理单元；

所述信号处理单元用于根据光控信号、指令数据对输入的单闪信号、频闪信号进行处理，并向补光驱动器发送亮度调整信号或/和脉宽调整信号；

所述补光驱动器用于根据亮度调整信号或脉宽调整信号驱动LED模块补光；

所述电源单元用于向补光驱动器、信号处理单元、485通信信道单元、光线检测单元提供电源；

所述信号处理单元包括单片机U2和模拟开关U5，所述U2为STM8S903K3芯片，所述U5为CD4501芯片，所述U2的30、31、32分别与485通信信道单元的电阻R9、R22、R21相连接，插座J6为程序下载接口，U2的1脚、J6的4脚、电阻R12的一端、电容C17的一端相连接，J6的1脚、电阻R12的另一端连接至5V电源的正极，J6的3脚、电容C17的另一端连接至5V电源的负极，插座J9为脉宽指示接口，J9的1脚连接至U2的27脚，J6的2脚、J9的2脚和U2的26脚相连接，J9的3脚连接至5V电源的负极，U2的2、3脚并联晶体X1，电容C7、C8的一端分别连接至U2的2、3脚，电容C7、C8的另一端连接至5V电源的负极；U2的4脚连接至5V电源的负极，U2的5脚与电容C9相连接，C9的另一端连接至5V电源的负极，U2的6脚、电容C10的一端、电阻R10、R11、R19的一端与+5V电源的正极相连接，电容C10的另一端接地，电阻R10、R11、R19的另一端分别与U2的11、12、7脚相连接，而且还分别与拔码开关K2的3、4脚和K3的4脚相连接，K2的5、6、7、8脚与地相连接，K3的1脚连接至5V电源的负极，K3的2脚连接至连接至5V电源的正极，K3的3脚连接至光线检测单元的插座J7的2脚，K2的1、2脚分别连接至U2的9、10脚，K1的1、2、3、4脚分别连接至U2的13、14、15、16脚，K1的5、6、7、8脚连接至5V电源的负极，K4的1、2、3、4脚连接至5V电源的负极，K4的5、6、7、8脚分别连接至U2的22、23、24、25脚，U2的19、20、21脚分别连接至U5的9、10、11脚，U5的5、1、12、15脚分别与电阻R18、R17、R16、R15的一端相连接，电阻R18、R17、R16、R15的另一端连接至5V电源的负极，U5的6、7、8脚连接至5V电源的负极，U5的16脚连接至5V电源的正极；U5的3脚连接至插座J8的1脚，J8的2脚连接至5V电源的负极，U2的17脚和29脚分别是频闪信号输入端和单闪信号输入端，U2的28脚和18脚分别是频闪信号输出端和单闪信号输出端。

本发明一种视频检测补光照明智能远程控制系统的有益效果是：本发明一种视频检测补光照明智能远程控制系统，实现在交通指挥中心，通过网络数字化通讯对前端补光设备的补光参数进行远程操作控制和光控智能控制，达到与高清摄像机补光效果的最佳匹配，解决了传统补光方式不能智能控制的问题，进一步提高了设备的智能化程度，完成了高效节能的设计目标。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述485通信信道单元还用于向上位机返回信号处理单元处理后的相应的数据。

进一步，所述485通信信道单元包括差分信号输入模块、MAX485芯片、6N137光耦合器模块、PC817光耦合器模块，所述差分信号输入模块的两个输出端分别与所述MAX485芯片的A脚和B脚相连，所述6N137光耦合器模块设有两个，所述两个6N137光耦合器模块分别与所述MAX485芯片的RO脚和DI脚相连，所述PC817光耦合器模块的输出端与所述MAX485芯片的RE脚和DE脚相连。

进一步，所述信号处理单元以STM8S903K3芯片为核心，STM8S903K3芯片根据远程地址、脉宽设置将单闪输入信号和频闪输入信号进行处理后输出亮度调节信号、单闪输出激励信号和频闪输出激励信号。

基于上述一种视频检测补光照明智能远程控制系统，本发明还提供了一种视频检测补光照明智能远程控制方法。

一种视频检测补光照明智能远程控制方法，包括以下步骤，

步骤一：将检测到的现场环境的光照及补光强度的光控信号传递给信号处理单元；

步骤二：远程上位机通过485通信信道单元将向频闪灯发出的指令数据传送给信号处理单元；

步骤三：将设备地址、单闪脉宽参数、频闪脉宽参数、亮度等级、光控使能、单闪触发信号、频闪同步信号输入信号处理单元，信号处理单元根据光控信号和指令数据对单闪触发信号、频闪同步信号、单闪脉宽参数、频闪脉宽参数、亮度等级、光控使能进行处理输出单闪同步信号、倍频频闪信号、亮度调整信号；

步骤四：信号处理单元将单闪同步信号、倍频频闪信号、亮度调整信号传送至补光驱动器，补光驱动器根据单闪同步信号、倍频频闪信号、亮度调整信号驱动LED模块，改变LED模块发光强度，实现补光；

步骤五：信号处理单元将处理后的单闪信号、频闪信号通过485通信信道单元返回给远程上位机。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述信号处理单元在处理单闪触发信号时，根据单闪脉宽参数，将单闪触发信号转化为预设脉宽的同步信号，并有频率检测，超频自动关闭输出以保护外部设备。

进一步，所述信号处理单元在处理频闪同步信号时，根据频闪脉宽参数、光控使能将频闪同步信号转化为倍频为70Hz的信号，并同步输出，智能地计算倍频数。

附图说明

图1为本发明一种视频检测补光照明智能远程控制系统的方框图；

图2为本发明一种视频检测补光照明智能远程控制系统电路模块图；

图3为本发明一种视频检测补光照明智能远程控制系统的智能LED补光灯的工作流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，一种视频检测补光照明智能远程控制系统，包括光线检测单元、485通信信道单元、信号处理单元、补光驱动器、LED模块、电源单元，所述光线检测单元用于检测现场环境的光照及补光强度，并将现场环境的光照及补光强度的光控信号传递给信号处理单元；所述485通信信道单元将上位机或智能摄像机向频闪灯发出的指令数据进行光耦隔离处理后传送给信号处理单元；所述信号处理单元用于根据光控信号、指令数据对输入的单闪信号、频闪信号进行处理，并向补光驱动器发送亮度调整信号或/和脉宽调整信号；所述补光驱动器用于根据亮度调整信号或脉宽调整信号驱动LED模块补光；所述电源单元用于向补光驱动器、信号处理单元、485通信信道单元、光线检测单元提供电源。

有关有远程控制的部分的相关电路图包括485通信信道单元和信号处理单元两个部分。远程控制的部分的相关电路图中各元器件的串联、并联及连接关系如下：如图2所示。

一、RS-485通信信道单元

接线座J14是本机与智能摄像机或其他上位机进行RS-485通讯的接口。RS1串接在J14的1脚和U13的6脚之间，RS2串接在J14的2脚和U13的7脚之间；电阻R27并联于U13的6、7脚之间；电阻R25的一端接在U13的7脚，另一端接至隔离的5V电源的正极；电阻R26的一端接在U13的6脚，另一端接至隔离的5V电源的正极；U11的负极接至U13的7脚，正极接至隔离的5V电源的负极；U12的负极接至U13的6脚，正极接至隔离的5V电源的负极；U13的8脚接至隔离的5V电源的正极；U13的5脚接至隔离的5V电源的负极；电阻R24串接于U8的3脚和U13的1脚之间；U13的2、3脚直接相连并和U9的4脚、电阻R23的一端相连接，电阻R23的另一端接至隔离5V电源的负极；U13的4脚、U7的6脚、电阻R29的一端相连接，电阻R29的另一端接至隔离5V电源的正极；U7的6、7脚、U8的2脚、U9的3脚接至隔离5V电源的正极，U7的5脚接至隔离5V电源的负极；U7的2脚、U9的1脚、U8的7、8脚接至5V电源的正极，U8的5接至5V电源的负极；电阻R22串接在U8的6脚和U2的31脚之间；电阻R21串接在U9的2脚和U2的32脚之间；电阻R9串接在U7的3脚和U2的30脚之间。

二、信号处理单元

本单元以单片机U2(STM8S903K3)为中心，U2的30、31、32分别与485通信信道单元的电阻R9、R22、R21相连接。

插座J6为程序下载接口，U2的1脚、J6的4脚、电阻R12的一端、电容C17的一端相连接，J6的1脚、电阻R12的另一端连接至5V电源的正极，J6的3脚、电容C17的另一端连接至5V电源的负极；插座J9为脉宽指示接口，J9的1脚连接至U2的27脚，J6的2脚、J9的2脚和U2的26脚相连接，J9的3脚连接至5V电源的负极；U2的2、3脚并联晶体X1(16MHz)，电容C7、C8的一端分别连接至U2的2、3脚，电容C7、C8的另一端连接至5V电源的负极；U2的4脚连接至5V电源的负极；U2的5脚与电容C9相连接，C9的另一端连接至5V电源的负极；U2的6脚、电容C10的一端、电阻R10、R11、R19的一端与+5V电源的正极相连接，电容C10的另一端接地，电阻R10、R11、R19的另一端分别与U2的11、12、7脚相连接，而且还分别与拔码开关K2的3、4脚和K3的4脚相连接；K2的5、6、7、8脚与地相连接；K3的1脚连接至5V电源的负极，K3的2脚连接至连接至5V电源的正极，K3的3脚连接至光线检测单元的插座J7的2脚；K2的1、2脚分别连接至U2的9、10脚；K1的1、2、3、4脚分别连接至U2的13、14、15、16脚，K1的5、6、7、8脚连接至5V电源的负极；K4的1、2、3、4脚连接至5V电源的负极；K4的5、6、7、8脚分别连接至U2的22、23、24、25脚；U2的19、20、21脚分别连接至U5(CD4501)的9、10、11脚，U5的5、1、12、15脚分别与电阻R18、R17、R16、R15的一端相连接，电阻R18、R17、R16、R15的另一端连接至5V电源的负极；U5的6、7、8脚连接至5V电源的负极，U5的16脚连接至5V电源的正极；U5的3脚连接至插座J8的1脚，J8的2脚连接至5V电源的负极；U2的17脚和29脚分别是频闪信号输入端和单闪信号输入端，U2的28脚和18脚分别是频闪信号输出端和单闪信号输出端。

远程控制的部分的相关电路分收、发两个工作状态：

①数据指令接收状态：单片机U2(STM8S903K3)的32脚输出高电平，此高电平经电阻R21送到U9的2脚，那么U9的4脚就输出低电平，此时电路就处于数据指令接收状态，正常工作时频闪灯就处于此种待机状态；当上位机或智能摄像机向频闪灯发出指令时，此指令数据通过J14送入到U13的6(A端)、7(B端)脚，为差分信号收发端，当A脚的电平高于B脚时，代表接收的数据为1，当A脚的电平低于B脚时，代表接收的数据为0，经U13内部接收器处理后，由U13的1脚输出代表指令信息的数据串，此数据串经电阻R24送到高速光耦U8(6N137)的3脚，经光耦隔离后从U8的6脚输出，经过电阻R22送到单片机的31脚，由单片机进行解码，再由U2的19、20、21输出相应的亮度调整控制信号或由U2的26、27脚输出相应的脉宽调整控制信号。

②数据指令发送状态：单片机U2对接收到的数据处理后，要向上位机返回相应的数据串，此时U2的32脚输出低电平，此低电平经电阻R21送到U9的2脚，那么U9的4脚就输出高电平，此时系统电路处于数据指令发送状态，由单片机U2的30脚经过电阻R9将要发送的数据送到U7的3脚，经此高速光耦的隔离，由U7的6脚输出，再送到U13的4脚，经内部驱动后，由A、B端向上位回送数据，当A脚的电平高于B脚时，代表发送的数据为1，当A脚的电平低于B脚时，代表发送的数据为0。数据发送完成后，U2的32脚变为高电平，系统又进入待机接收状态。

基于上述一种视频检测补光照明智能远程控制系统，本发明还提供了一种视频检测补光照明智能远程控制方法。

一种视频检测补光照明智能远程控制方法，包括以下步骤，

步骤一：将检测到的现场环境的光照及补光强度的光控信号传递给信号处理单元；

步骤二：远程上位机通过485通信信道单元将向频闪灯发出的指令数据传送给信号处理单元；

步骤三：将设备地址、单闪脉宽参数、频闪脉宽参数、亮度等级、光控使能、单闪触发信号、频闪同步信号输入信号处理单元，信号处理单元根据光控信号和指令数据对单闪触发信号、频闪同步信号、单闪脉宽参数、频闪脉宽参数、亮度等级、光控使能进行处理输出单闪同步信号、倍频频闪信号、亮度调整信号；

步骤四：信号处理单元将单闪同步信号、倍频频闪信号、亮度调整信号传送至补光驱动器，补光驱动器根据单闪同步信号、倍频频闪信号、亮度调整信号驱动LED模块，改变LED模块发光强度，实现补光；

步骤五：信号处理单元将处理后的单闪信号、频闪信号通过485通信信道单元返回给远程上位机。

图3为本发明一种视频检测补光照明智能远程系统的智能LED补光灯的工作流程图；在单闪控制部分，注入单闪触发信号输入,引用单闪脉宽参数，输出单闪同步信号，并有频率检测，超频自动关闭输出以保护外部设备(若超频则持续30秒无输出)；在频闪控制部分，注入频闪同步信号输入、光控信号输入，引用频闪脉宽参数及光控使能设定，同步输出倍频为70Hz左右的信号，智能地计算倍频数；在UART通讯部分，输入符合通讯协议的总线数据，引用设备地址值及自动/手动设定值，读取及改写单闪脉宽，频闪脉宽，亮度等级等数据，并依据通讯协议向总线作出回应，如果自动/手动设定值为0，则不可由总线改写内部参数值，但可以读取当前内部参数；在拨码设定区，输入单闪脉宽参数，频闪脉宽参数，亮度等级，依据规则改写相应的参数，如果自动/手动设定值为1，则外部拔码不能改写单闪脉宽，频闪脉宽，亮度等级这3个内部参数；在EEPROM备份部分，仅当自动/手动设定值为1时且总线对单闪脉宽，频闪脉宽，亮度等级的相应参数作出修改时，才触发备份，实现掉电存储；在功率控制部分，引用的参数为频闪脉宽、亮度等级，输出的是频闪脉宽指示，亮度控制输出，此部分输出信号用作调节外部频闪灯电源，以实现功率及亮度可调。

在本发明一种视频检测补光照明智能远程控制系统工作时，编写中心计算机(上位机)软件和编制摄像机转接软件及补光设备单片机软件，确定通讯协议和功能指令代码，编制补光设备地址码，设计摄像机与补光设备485通讯接口电路，设计LED发光功率调节单元与单片机接口电路。远程设置时，首先在交通指挥中心观看远端的现场图像效果，分析现场环境光照及补光强度，通过中心计算机(上位机)软件调出前端补光设备的当前设置参数，再根据图像效果重新修改参数，修改后的参数通过编码和网络设备传向前端的摄像机，由前端摄像机将修改后的参数通过485通讯接口转给智能LED补光灯，智能LED补光灯通过单片机软件接收地址码和控制指令码，解码后驱动亮度控制单元，改变LED发光强度，完成远程亮度控制，并将改变的信息保存，再通过485总线向上位机返回相应的数据，供上位机进行处理，并将处理结果显示在对应的窗口内。

本发明技术通过中心计算机软件编程和前端补光设备单片机软件及光控智能控制电路，实现在交通指挥中心，通过网络数字化通讯对前端补光设备的补光参数进行远程操作控制和光控智能控制。达到与高清摄像机补光效果的最佳匹配，解决了传统补光方式不能智能控制的问题，进一步提高了设备的智能化程度，完成了高效节能的设计目标。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种视频检测补光照明智能远程控制系统，其特征在于：包括光线检测单元、485通信信道单元、信号处理单元、补光驱动器、LED模块、电源单元，

所述光线检测单元用于检测现场环境的光照及补光强度，并将现场环境的光照及补光强度的光控信号传递给信号处理单元；

所述485通信信道单元将上位机向频闪灯发出的指令数据进行光耦隔离处理后传送给信号处理单元；

所述信号处理单元用于根据光控信号、指令数据对输入的单闪信号、频闪信号进行处理，并向补光驱动器发送亮度调整信号或/和脉宽调整信号；

所述补光驱动器用于根据亮度调整信号或脉宽调整信号驱动LED模块补光；

所述电源单元用于向补光驱动器、信号处理单元、485通信信道单元、光线检测单元提供电源；

所述信号处理单元包括单片机U2和模拟开关U5，所述U2为STM8S903K3芯片，所述U5为CD4501芯片，所述U2的30、31、32分别与485通信信道单元的电阻R9、R22、R21相连接，插座J6为程序下载接口，U2的1脚、J6的4脚、电阻R12的一端、电容C17的一端相连接，J6的1脚、电阻R12的另一端连接至5V电源的正极，J6的3脚、电容C17的另一端连接至5V电源的负极，插座J9为脉宽指示接口，J9的1脚连接至U2的27脚，J6的2脚、J9的2脚和U2的26脚相连接，J9的3脚连接至5V电源的负极，U2的2、3脚并联晶体X1，电容C7、C8的一端分别连接至U2的2、3脚，电容C7、C8的另一端连接至5V电源的负极；U2的4脚连接至5V电源的负极，U2的5脚与电容C9相连接，C9的另一端连接至5V电源的负极，U2的6脚、电容C10的一端、电阻R10、R11、R19的一端与+5V电源的正极相连接，电容C10的另一端接地，电阻R10、R11、R19的另一端分别与U2的11、12、7脚相连接，而且还分别与拔码开关K2的3、4脚和K3的4脚相连接，K2的5、6、7、8脚与地相连接，K3的1脚连接至5V电源的负极，K3的2脚连接至连接至5V电源的正极，K3的3脚连接至光线检测单元的插座J7的2脚，K2的1、2脚分别连接至U2的9、10脚，K1的1、2、3、4脚分别连接至U2的13、14、15、16脚，K1的5、6、7、8脚连接至5V电源的负极，K4的1、2、3、4脚连接至5V电源的负极，K4的5、6、7、8脚分别连接至U2的22、23、24、25脚，U2的19、20、21脚分别连接至U5的9、10、11脚，U5的5、1、12、15脚分别与电阻R18、R17、R16、R15的一端相连接，电阻R18、R17、R16、R15的另一端连接至5V电源的负极，U5的6、7、8脚连接至5V电源的负极，U5的16脚连接至5V电源的正极；U5的3脚连接至插座J8的1脚，J8的2脚连接至5V电源的负极，U2的17脚和29脚分别是频闪信号输入端和单闪信号输入端，U2的28脚和18脚分别是频闪信号输出端和单闪信号输出端。

2.根据权利要求1所述的一种视频检测补光照明智能远程控制系统，其特征在于：所述485通信信道单元还用于向上位机返回信号处理单元处理后的相应的数据。

3.根据权利要求1或2所述的一种视频检测补光照明智能远程控制系统，其特征在于：所述485通信信道单元包括差分信号输入模块、MAX485芯片、6N137光耦合器模块、PC817光耦合器模块，所述差分信号输入模块的两个输出端分别与所述MAX485芯片的A脚和B脚相连，所述6N137光耦合器模块设有两个，所述两个6N137光耦合器模块分别与所述MAX485芯片的RO脚和DI脚相连，所述PC817光耦合器模块的输出端与所述MAX485芯片的RE脚和DE脚相连。

4.根据权利要求1或2所述的一种视频检测补光照明智能远程控制系统，其特征在于：所述信号处理单元以STM8S903K3芯片为核心，STM8S903K3芯片根据远程地址、脉宽设置将单闪输入信号和频闪输入信号进行处理后输出亮度调节信号、单闪输出激励信号和频闪输出激励信号。

5.一种视频检测补光照明智能远程控制方法，其特征在于：包括以下步骤，

步骤一：将检测到的现场环境的光照及补光强度的光控信号传递给信号处理单元；

步骤二：远程上位机通过485通信信道单元将向频闪灯发出的指令数据传送给信号处理单元；

步骤三：将设备地址、单闪脉宽参数、频闪脉宽参数、亮度等级、光控使能、单闪触发信号、频闪同步信号输入信号处理单元，信号处理单元根据光控信号和指令数据对单闪触发信号、频闪同步信号、单闪脉宽参数、频闪脉宽参数、亮度等级、光控使能进行处理输出单闪同步信号、倍频频闪信号、亮度调整信号；

步骤四：信号处理单元将单闪同步信号、倍频频闪信号、亮度调整信号传送至补光驱动器，补光驱动器根据单闪同步信号、倍频频闪信号、亮度调整信号驱动LED模块，改变LED模块发光强度，实现补光；

步骤五：信号处理单元将处理后的单闪信号、频闪信号通过485通信信道单元返回给远程上位机。

6.根据权利要求5所述的一种视频检测补光照明智能远程控制方法，其特征在于：所述信号处理单元在处理单闪触发信号时，根据单闪脉宽参数，将单闪触发信号转化为预设脉宽的同步信号，并有频率检测，超频自动关闭输出以保护外部设备。

7.根据权利要求5或6所述的一种视频检测补光照明智能远程控制方法，其特征在于：所述信号处理单元在处理频闪同步信号时，根据频闪脉宽参数、光控使能将频闪同步信号转化为倍频为70Hz的信号，并同步输出，智能地计算倍频数。