CN106506634A - 一种摄像机智能供电系统及快充方法 - Google Patents

一种摄像机智能供电系统及快充方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种摄像机智能供电系统及快充方法，包括：具有定位跟踪功能的摄像机电池、具有智能管理方式的充电器、数据服务器和移动客户端。其中，所述具有定位跟踪功能的摄像机电池包括，定位模块、通信模块和电池管理单元，用于为摄像机供电并上传定位数据信息；所述具有智能管理方式的充电器包括，降压整流模块、充电管理模块、输出显示模块和通信模块，用于多组摄像机电池的快速充电；所述数据服务器，用于接收处理所述摄像机电池回传的位置信息；所述移动客户端，作为人机交互载体，用于获取定位跟踪服务，并得出相应充电器实时工作情况和所有电池组的充电参数及电池使用状况，更加智能有效的对摄像机供电系统进行有效管理。

Description

一种摄像机智能供电系统及快充方法
技术领域
本发明涉及定位服务和电池充放电管理领域，特别涉及一种摄像机智能供电系统及快充方法。
背景技术
随着拍摄行业的不断发展，用于婚礼、开业、庆典等活动的拍摄工作不断增加，租赁摄像机的业务量也在快速提高。在此租赁行为中，没有相应的行业规范进行有效约束，目前基本依靠押金及租金的形式限制租赁者行为，逾期归还甚至失联不还的情况时有发生，给被租赁方带来巨大财产损失。随着工业发展的不断前进及人们对自然界的不断探索，工作人员需要完成越来越多的野外拍摄任务，在拍摄过程中存在的许多未知问题会对相关人员人身安全带来风险和挑战，怎样实时跟踪监测工作团队的精确位置及活动范围，成为一项亟待解决的问题。目前广告团队或剧组等行业对摄像机的使用需求明显增加，目前业内摄像机电池产品的容量大都在10000mAh以内，最高性能充电器也只能提供6A左右的最大功率输出，远远不能满足日常拍摄需求，影响工作效率和拍摄进度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明专利提出一种摄像机智能供电系统及快充方法，可实现针对摄像机及相关工作人员的实时定位监控，提出的智能快充方法可对电池的充电过程进行智能监管，安全高效的完成多组锂电池的快充工作。
为实现上述目的，本发明专利提供了一种摄像机智能供电系统，包括：具有定位跟踪功能的摄像机电池、具有智能管理方式的充电器、数据服务器和移动客户端；其中，
所述具有定位跟踪功能的摄像机电池其特征在于，包括：定位模块、通信模块和电池管理单元；
所述定位模块包括卫星定位和多基站定位两种模式，用于获取电池位置。所述卫星定位模式，包括北斗、GPS、格洛纳斯等复合卫星定位方法，精度半径10米；所述多基站定位模式，采用自主开发多基站定位算法，七基站饱和数据精度半径20米；所述定位模式具有精度优先级差异，根据定位精度和实时外界环境智能甄选定位模式；所述定位模块还利用惯性导航方式，包括加速度计和陀螺仪等惯性测量设备，用于进一步增加位置信息精度；
所述通信模块为无线通信方式，用于传输数据信息，采用多种无线通信方式，包括WIFI、4G、3G、GPRS和GSM等，多种方式有效时采用更为稳定高效的一种进行数据传输；
所述电池管理单元包括：锂离子充电电池，电池充电管理模块和电池放电管理模块，用于向摄像机供电；所述锂离子充电电池为四组串联结构，串联输出电压为16.8V，根据不同需求进行16.8V电池组并联输出相应电能；
所述具有智能管理方式的充电器其特征在于，包括：降压整流模块、充电管理模块、输出显示模块和通信模块；
所述降压整流模块，用于将220V交流市电进行降压整流，转化为12到48V范围直流输出电压，同时对四组本发明中提出的摄像机电池进行快速充电，所述模块满足600瓦的实施有效功率输出；
所述充电管理模块，用于同时向不低于四组本发明中提出的摄像机电池快速充电并进行智能管理；
所述输出显示模块，用于提供多种接口方式的功率输出及充电状态实时显示，包括但不限于V型接口，安顿接口，USB接口和卡农接口等；所述显示模块采用LED屏显或液晶屏显，用于分路显示各电池组充电状态，包括但不限于充电组别、充电电压、充电电流、充电时长、充电次数和剩余充电时间等；
所述通信模块，为短距离无线通信模块，包括蓝牙、WIFI等多种方式，用于和移动客户端进行充电数据交互。
所述数据服务器用于接收处理所述摄像机电池回传的位置信息。
所述移动客户端，作为人机交互载体，为多种形式的人机交互平台，包括但不限于网页服务、移动通信设备安装运行地图定位软件、短消息接收或APP推送等，用于向客户提供定位跟踪服务，并显示相应充电器实时工作情况和所有电池组的充电参数及电池使用状况，更加智能有效的对摄像机供电系统进行有效管理。
本发明专利还提出一种快充方法，其特征在于，包括：能够支撑快速充电功率的硬件电路和智能安全快充管理方式；
所述硬件电路包括降压整流模块、充电管理模块和输出显示模块中所有涉及功率输入和输出的电路元件，本方法的充电性能为单充电器同时可提供四组所述摄像机电池的快速充电能力，四组正常电量耗尽的电池的充电时长在3.5小时内。
所述智能安全快充管理方式为在不影响锂电池充电寿命前提下进行恒流涓流-恒流快充-恒压涓流的三流程充电法。为保证充放电过程安全可控，4组串联结构中每组电压分别检测，根据可充电锂离子电池的充放电特性曲线，电池能量耗尽后的初始充电状态为恒流涓流充电，单节电池电流大小保证为0.1C以内约320mA，所有组别电池电压达到3.7V后，切换至恒流快充模式，单节电池充电电流不小于1.62A，4组电池中任意一组到达4.2V后进入恒压涓流充电模式，单组充电电流小于320mA后完成充电过程停止电量输出。
所述系统具有电池健康状况算法，根据电池电压、充电时长及发热量离散数据采集进行对比分析，得出当前电池组的健康状况，上传至移动客户端。所述管理方式在充电中有至少4项安全监测机制同时工作，包括：多点温度检测、多路电压检测、充电电流检测和充电时长检测，保证充电过程安全可控。
上述技术方案具有如下有益效果：
在获取定位指令后，摄像机电池退出休眠模式，快速判断当前运行状态，向数据服务器发出握手数据包，建立连接；利用多种方式进行复合定位，获取坐标信息，上传至数据服务器；数据服务器对数据流进行接收处理，存储至缓冲区；在需要实时位置信息时，客户利用移动客户端向数据服务器提交申请，获取定位跟踪服务。通过以上流程，全程跟进人员设备位置动向，获取位移路径，以便快速找回设备，挽回财产损失，保障人身安全。
所述具有智能管理方式的充电器，可同时对四块摄像机电池提供快充接口，4组摄像机电池全部充满的时间小于3.5小时，快充模式下单块电池平均充电电流不小于6.48A，实现快速充电，满足大多数业务应用需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明专利实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明专利系统功能结构图；
图2为本发明专利摄像机电池中定位模块功能构成框图；
图3为本发明专利提出的摄像机电池定位流程；
图4为本发明专利提出的充电器功能框图；
图5为本发明专利移动客户端功能结构图；
图6为本发明专利提出的快速充电方法硬件电路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明专利实施例中的附图，对本发明专利实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。
本发明专利提出了一种摄像机智能供电系统，如图1所示；
所述摄像机智能供电系统包括：具有定位跟踪功能的摄像机电池1、具有智能管理方式的充电器2、数据服务器3和移动客户端4。
所述摄像机电池1包括：定位模块11、通信模块12和电池管理单元13；
所述具有智能管理方式的充电器2包括：降压整流模块21、充电管理模块22、输出显示模块23和通信模块24。
实施例1
如图2所示，图2为本发明专利摄像机电池中定位模块功能构成框图，所述定位模块11包括卫星定位单元111、控制单元112、多基站定位单元113和惯性导航辅助单元114。
所述卫星定位单元111采用北斗、GPS、格洛纳斯等复合卫星定位方法，所述卫星定位天线接收卫星数据，经过卫星信号放大电路后将数据传输至卫星信号解析单元，卫星信号解析单元以片内震荡晶体记录的粗略时间为基础，通过对卫星频偏数据的快速分析得出UTC（世界标准时间），之后经过1个完整卫星信号周期完成卫星信号强度筛选，通过4颗卫星参数得出实时经纬度坐标数据。
所述多基站定位单元113采用自主研发的LBS定位算法，控制设备通过射频天线发出数据请求，基站回传数据信息经过射频天线和RF信号芯片处理后传输至基站数据解析单元。所述基站数据解析单元提取数据流中的多组LAC和CELLID数据，通过访问基站信息服务器或基站数据库获取周围基站位置信息，利用以上位置数据计算多基站相对质心并结合基站信号强度加权算法得出实时坐标数据。
所述惯性导航辅助单元114用于加强以上两种定位模式数据精度。
实施例2
如图3所示，为本发明专利提出的摄像机电池定位流程。摄像机电池1在初始化完成后进入省电休眠模式，多种定位触发机制中的一种或几种有效后，所述定位模块11开始工作。定位模式具有精度优先级划分，首优先级定位为卫星定位（精度10米），卫星定位基于北斗、GPS、格洛纳斯等复合定位芯片，通过网络辅助定位手段实现快速精准经纬度坐标获取，上传定位数据；由于外界环境影响导致卫星定位无法实现时，所述定位模块11自动切换至多基站定位方式，利用自主研发多基站LBS算法实现快速定位被监测对象坐标位置（精度20米），上传定位数据。所述定位模块11在必要环境下可利用惯性导航组件进行惯导辅助定位，进一步提高数据有效性。
所述定位功能包括多种触发机制，在危险系数较高工种作业中，可由工作人员设置始终实时定位；通过移动客户端向服务器提交位置信息获取申请，服务器下发定位跟踪指令；突发事件发生后，通过对摄像机电池的操作，完成主动位置信息上传。
实施例3
如图4所示，为本发明专利提出的充电器功能框图。所述充电器2包括：降压整流模块21、充电管理模块22、输出显示模块23和通信模块24。
所述降压整流模块21，用于将220V交流市电进行降压整流，转化为12到48V范围直流输出电压；所述充电管理模块22，用于同时向四组本发明中提出的摄像机电池快速充电并进行智能管理，四分路电路完全隔离独立供电，任意路的充电状态改变不会影响其他分路工作（四路电路记为221-224）；所述输出显示模块23，用于提供多种接口方式的功率输出及充电状态实时显示，包括V型接口231，安顿接口232，USB接口233、卡农接口234和B型接口235等；所述显示单元236采用LED屏显或液晶屏显，用于分路显示各电池组充电状态，包括但不限于充电组别、充电电压、充电电流、充电时长、充电次数和剩余充电时间等；所述通信模块24，为短距离无线通信模块，包括蓝牙241、WIFI242等多种方式，用于和移动客户端进行充电数据交互。
实施例4
如图5所示，为本发明专利移动客户端功能结构图，所述移动客户端4包括，定位服务功能单元41和充电管理功能单元42。
所述定位服务单元包括实时定位服务411和轨迹回放服务412，在获取实时定位指令后，摄像机电池1退出休眠模式，快速判断当前运行状态，向数据服务器3发出握手数据包，建立连接；利用多种方式进行复合定位，获取坐标信息，上传至数据服务器3；数据服务器3对数据流进行接收处理；用户利用移动客户端4向数据服务器3提交申请，获取定位跟踪服务；用户通过移动客户端4发出轨迹回放服务指令，数据服务器3提取摄像机电池1相应时间段的离散坐标点阵，结合地图服务接口发送至移动客户端4界面。
所述充电管理功能单元42可通过蓝牙、Wifi等近场通信手段完成数据交互，无需连接数据服务器3，避免由于工作环境特殊性导致无法获取充电信息的情况。用户通过客户端4相应接口实时获取充电器各分路所有数据信息，包括：充电时长411、充电电压412、充电电流413、充电次数414和电池健康状况415等，相应数据可存储于移动客户端4的数据库中，供用户进行电池状态分析。
实施例5
如图6所示，本发明专利提出的快速充电方法硬件电路原理图。所述摄像机电池采用四级锂离子电池串联组合结构，四节标准4.2V锂电池串联电压达到16.8V向摄像机供电，每组锂电池为4-6节并联结构，以增加电荷承载能力；充放电管理模块集成至同一电池管理芯片中，通过电池管理芯片、大功率充电MOS管和放电MOS管、相应的信息采集传感器完成快速充电功能。所述快充方法采用复合充电安全控制机制进行充电管理，包括:自VC1至VC4的四级电压检测电路；R-SENSE组件检测电路实时充电电流；S-8254A中CTL管脚连接NTC温度传感器，检测温升率和温升幅度等。
所述智能安全快充方法为在不影响锂电池充电寿命前提下进行恒流涓流-恒流快充-恒压涓流的三流程充电法。为保证充放电过程安全可控，4组串联结构中每组电压分别检测，根据可充电锂离子电池的充放电特性曲线，电池能量耗尽后的初始充电状态为恒流涓流充电，单节电池电流大小保证为0.1C以内约320mA，所有组别电池电压达到3.7V后，切换至恒流快充模式，单节电池充电电流不小于1.62A，4组电池中任意一组到达4.2V后进入恒压涓流充电模式，单组充电电流小于320mA后完成充电过程停止电量输出。
综上所述，本发明专利是对于摄像机有关行业违约行为、相关工作人员安全保障问题和提高工作效率有着非常针对性的解决方案。通过内置于摄像机电池的定位跟踪设备完成10米内高精度坐标定位，并经由数据服务器和移动客户端向客户提供实时服务，挽回财产损失，保障人身安全。通过智能的软硬件智能管理实现大容量摄像机电池的多路快速充电，满足长时间拍摄业务的用电需求，降低成本、提高工效。
以上具体实施方式，对本发明专利的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明专利的具体实施方式而已，并不用于限定本发明专利的保护范围，凡在本发明专利的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种摄像机智能供电系统及快充方法，其特征在于，包括：一种具有定位跟踪功能的摄像机电池；
所述具有定位跟踪功能的摄像机电池，其特征在于，包括：定位模块、通信模块和电池管理单元；
所述定位模块包括卫星定位和多基站定位两种模式，用于获取电池位置信息；
所述通信模块为无线通信方式，用于传输数据信息；
所述电池管理单元包括：锂离子充电电池，电池充电管理模块和电池放电管理模块，用于向摄像机供电；
2.如权利要求1所述的摄像机智能供电系统及快充方法，其特征在于，还包括：一种具有智能管理方式的充电器。
3.所述具有智能管理方式的充电器其特征在于，包括：降压整流模块、充电管理模块、输出显示模块和通信模块；
所述降压整流模块，用于将220V交流市电进行降压整流，转化为12到48V范围直流电压进行高功率输出；
所述充电管理模块，用于向多组权利要求1所述的摄像机电池快速充电并进行智能管理；
所述输出显示模块，用于提供多种接口方式的功率输出及充电状态实时显示；
所述通信模块，为短距离无线通信模块，包括蓝牙、WIFI等多种方式，用于和手机移动客户端进行充电数据交互。
4.如权利要求1和2所述的摄像机智能供电系统及快充方法，其特征在于，还包括：数据服务器和移动客户端；
所述数据服务器，用于接收处理所述摄像机电池回传的位置信息；
所述移动客户端，作为人机交互载体，用于获取定位跟踪服务，并得出相应充电器实时工作情况和所有电池组的充电参数及电池使用状况，更加智能有效的对摄像机供电系统进行有效管理。
5.如权利要求1、2和3所述的摄像机智能供电系统及快充方法，其特征在于，还包括：一种摄像机电池的快速充电方法；
所述快速充电方法包括能够支撑快速充电功率的硬件电路和智能安全快充管理方式；
所述硬件电路包括降压整流模块、充电管理模块和输出显示模块中所有涉及功率输入和输出的电路元件；
所述智能安全快充管理方式是指在不影响锂电池充电寿命前提下进行恒流涓流-恒流快充-恒压涓流的三流程充电法；
所述管理方式在充电中有至少4项安全监测机制同时工作，包括：多点温度检测、多路电压检测、充电电流检测和充电时长检测。
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