CN107942775A - 一种激光雷达智能启动和失电保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光雷达智能启动和失电保护系统，涉及激光雷达系统技术领域。供电单元包括发电机单元和市电供电单元，且发电机单元和市电供电单元均与UPS单元连接，UPS单元与ARM控制单元连接，ARM控制单元分别与参数储存单元、PC单元相互连接，ARM控制单元与执行继电器单元连接，且执行继电器单元与功能模块连接。通过执行继电器单元完成系统自启和失电保护等功能；ARM控制单元通过串口通讯完成外围数据采集，通过中转PC单元的控制命令完成对功能模块中激光器模块工作状态的控制；PC单元负责运行采集软件和分析软件，且通过串口与ARM控制单元通讯，完成数据交流和控制调配。有效解决了启动问题，并解决了激光雷达在数据采集前后存在的供电连续性问题。

Description

一种激光雷达智能启动和失电保护系统

技术领域

本发明涉及激光雷达系统技术领域，具体涉及一种激光雷达智能启动和失电保护系统。

背景技术

激光雷达系统分为多个功能模块，如工控机、激光器、吹扫装置、光电倍增管及扫描头等。一方面，在启动激光雷达系统时，需要先对各模块进行供电。另一方面，系统在数据采集前后均需要满足一定的条件。目前激光雷达系统有两种启动模式：手动逐个模块启动或一键多模块同时启动，手动逐个模块启动是指人工手动操作按照一定的顺序对各功能模块进行逐一通电；一键多模块同时启动是指打开总开关后系统瞬间对各模块进行同时通电。系统在数据采集前，必须完成诸如激光器、光电倍增管的预热操作；数据采集期间，必须保证激光器、倍增管以及工控机等模块的供电连续性。

现有的两种激光雷达启动模式均存在一定的缺点，手动逐个模块启动需要人工完成多次开启动作，且具有一定的时序，操作十分不便，更不利于后期激光雷达系统的无人值守设计；一键多模块同时启动由于供电在瞬间完成，供电电源需提供很大的瞬时功率，这对电源提出了很高的要求，因此增加了成本。另外，较大的瞬时功率会产生传到辐射和空间辐射，影响弱电控制系统的稳定性。

激光雷达系统在数据采集期间如果供电突然丢失会使采集终止，导致数据采集不连续且系统不能及时将此应急事件反馈给操作人员；在激光雷达系统整机处于失电状态时，如果市电突然来电，此时激光雷达操作系统不仅存在启动问题，而且存在采集问题，必须需要操作人员亲临现场才能进行下一步的采集工作。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效解决了以上存在的启动问题，并解决了激光雷达在数据采集前后存在的供电连续性问题的激光雷达智能启动和失电保护系统。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明是采用以下技术方案：一种激光雷达智能启动和失电保护系统，它包含执行继电器单元、参数储存单元、ARM控制单元、PC单元、UPS单元和供电单元；其中，所述的供电单元包括发电机单元和市电供电单元，且发电机单元和市电供电单元均与UPS单元连接，UPS单元与ARM控制单元连接，ARM控制单元分别与参数储存单元、PC单元相互连接，ARM控制单元与执行继电器单元连接，且执行继电器单元与功能模块连接。

本发明的工作流程为：

步骤(A)、在市电供电单元供电正常时，启动一键开关按钮，UPS单元启动后首先给ARM控制单元供电；ARM控制单元上电后通过串口通讯实时获取UPS单元的工作状态，一旦获取到UPS单元的正常工作状态标志位，认为UPS单元启动成功；

步骤(B)、UPS单元启动成功后，通过执行继电器单元给PC单元供电，延时20s后给激光器模块电源供电，再延时20s后给光电倍增管电源供电，由于激光器模块、PC单元以及光电倍增管启动后均需要一定的‘预热’时间，因此系统需要计时10min，计时期间，ARM控制单元实时与激光器模块电源通讯，获取其剩余预热时间，直至剩余预热时间为0，认为系统启动完成，进入采集准备状态；

步骤(C)、在数据采集过程中，ARM控制单元实时监测UPS单元的工作状态，若市电丢失，UPS单元发送异常信号给ARM控制单元，此时ARM控制单元实时监测UPS单元的电量和数据采集剩余时间，若数据采集完成后UPS单元电量不到其下限，此时ARM控制单元立即关闭激光器模块电源，停止后续采集，并存储此时的工作状态，等待市电再次供电进行后续采集；

步骤(D)、若数据采集期间，UPS单元电量到达下限，ARM控制单元启动发电机装置，完成数据采集后，立即关闭激光器电源，此时发动机给UPS单元充电，ARM控制单元实时监测UPS单元是否充满，若充满，则关闭发电机装置，等待市电再次供电进行后续采集；同时将系统工作状态反馈给操作人员，以便操作人员及时处理；

步骤(E)、UPS单元电量不足时启动发电机单元，如此循环，直至市电供电正常，或者操作人员通过远程发送关机命令，关闭整机系统；

步骤(F)、在系统未整机关闭之前市电供电正常，此时系统会先对UPS单元充电，充电完成后给激光器模块电源供电，直至预热结束，进入数据采集准备状态；

步骤(G)、在系统整机关闭状态下市电供电正常，此时系统会按步骤(A)和步骤(B)流程完成启动，PC单元、采集软件、UPS单元均设计来电自启，系统自动进行数据采集，并将工作状态反馈给操作人员。

作为本发明的进一步改进，所述的ARM控制单元采用STM32F407系列微控制器。

采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

1、一键启动方案，结合UPS单元、PC单元以及采集软件自启动设计，实现激光雷达的一键启动和采集；

2、实时失电保护方案，通过引入发电机装置、ARM控制单元以及UPS单元状态查询机制实现供电的连续性，实现数据的完整采集；

3，实时反馈方案，通过网络接口，ARM控制单元实时将各模块的工作状态存储并反馈给操作人员。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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为本发明所提供的实施例的结构框图；

附图标记：

1-执行继电器单元；2-参数储存单元；3-ARM控制单元；4-PC单元；5-UPS单元；6-发电机单元；7-市电供电单元；8-供电单元；9-功能模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本具体实施方式采用以下技术方案：一种激光雷达智能启动和失电保护系统，它包含执行继电器单元1、参数储存单元2、ARM控制单元3、PC单元4、UPS单元5、发电机单元6、市电供电单元7、供电单元8和功能模块9；其中，所述的供电单元8包括发电机单元6和市电供电单元7，且发电机单元6和市电供电单元7均与UPS单元5连接，UPS单元5与ARM控制单元3连接，所述的ARM控制单元3采用STM32F407系列微控制器；ARM控制单元3分别与参数储存单元2、PC单元4相互连接，ARM控制单元3与执行继电器单元1连接，且执行继电器单元1与功能模块9连接；通过执行继电器单元1完成系统自启和失电保护功能、调配功能模块9实现系统的数据采集和其他辅助功能；ARM控制单元3通过串口通讯完成外围数据采集(环境温湿度、UPS单元5工作状态)，通过中转PC单元4的控制命令完成对功能模块9中激光器模块工作状态的控制；PC单元4负责运行采集软件和分析软件，且通过串口与ARM控制单元3通讯，完成数据交流和控制调配。

本具体实施方式的工作流程为：

步骤(A)、在市电供电单元7220VAC/50Hz供电正常时，启动一键开关按钮，UPS单元5启动后首先给ARM控制单元3供电；ARM控制单元3上电后通过串口通讯实时获取UPS单元5的工作状态(发送命令WR\n)，一旦获取到UPS单元5的正常工作状态标志位，认为UPS单元5启动成功；

步骤(B)、UPS单元5启动成功后，通过执行继电器单元1给PC单元4供电，延时20s后给激光器模块电源供电，再延时20s后给光电倍增管电源供电，由于激光器模块、PC单元4以及光电倍增管启动后均需要一定的‘预热’时间，因此系统需要计时10min(激光器预热时间可调)，计时期间，ARM控制单元3实时与激光器模块电源通讯，获取其剩余预热时间(发送命令WM\n)，直至剩余预热时间为0，认为系统启动完成，进入采集准备状态；

步骤(C)、在数据采集过程中，ARM控制单元3实时监测UPS单元5的工作状态，若市电丢失，UPS单元5发送异常信号给ARM控制单元3，此时ARM控制单元3实时监测UPS单元5的电量和数据采集剩余时间，若数据采集完成后UPS单元5电量不到其下限，此时ARM控制单元3立即关闭激光器模块电源，停止后续采集，并存储此时的工作状态，等待市电再次供电进行后续采集；

步骤(D)、若数据采集期间，UPS单元5电量到达下限，ARM控制单元3启动发电机装置，完成数据采集后，立即关闭激光器电源，此时发动机给UPS单元5充电，ARM控制单元3实时监测UPS单元5是否充满，若充满，则关闭发电机装置，等待市电再次供电进行后续采集；同时将系统工作状态反馈给操作人员，以便操作人员及时处理；

步骤(E)、UPS单元5电量不足时启动发电机单元，如此循环，直至市电供电正常，或者操作人员通过远程发送关机命令，关闭整机系统；

步骤(F)、在系统未整机关闭之前市电供电正常，此时系统会先对UPS单元5充电，充电完成后给激光器模块电源供电，直至预热结束，进入数据采集准备状态；

步骤(G)、在系统整机关闭状态下市电供电正常，此时系统会按步骤(A)和步骤(B)流程完成启动，PC单元4、采集软件、UPS单元5均设计来电自启，系统自动进行数据采集，并将工作状态反馈给操作人员。

本发明的原理为：

1、在初次开机时，现有的两种启动模式均存在其固有的缺点，本发明提出了一键自启动模式，只需一键就可使系统中各模块有序供电完成启动且不会对供电电源造成影响，更不会产生强辐射。

2、本发明在传统系统中加入不间断供电模块(UPS单元5)和发电机单元6，引入实时控制系统，在系统供电突然丢失时，UPS单元5会继续对系统进行供电并把失电信息反馈给控制系统，此时控制系统实时监测UPS单元5的电量，当UPS单元5电量低于下限且系统供电仍不正常时，控制系统会启动发电机单元6继续给系统供电，完成数据的完整采集。另外，在启动发电机单元6的同时，控制系统会把目前的状态通过网络发送给操作人员，告知目前系统状况以便采取应对措施。

3、本发明引入UPS单元5、PC单元4、空调以及采集软件来电自启技术，在系统自启完成后，自动对数据进行采集，实现全自动无人值守。另外，操作人员也可通过远程控制操作激光雷达系统工作状态。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种激光雷达智能启动和失电保护系统，其特征在于，它包含执行继电器单元、参数储存单元、ARM控制单元、PC单元、UPS单元和供电单元；其中，所述的供电单元包括发电机单元和市电供电单元，且发电机单元和市电供电单元均与UPS单元连接，UPS单元与ARM控制单元连接，ARM控制单元分别与参数储存单元、PC单元相互连接，ARM控制单元与执行继电器单元连接，且执行继电器单元与功能模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种激光雷达智能启动和失电保护系统，其特征在于，所述的ARM控制单元采用STM32F407系列微控制器。

3.根据权利要求1所述的一种激光雷达智能启动和失电保护系统，其特征在于，通过执行继电器单元完成系统自启和失电保护功能、调配功能模块实现系统的数据采集和其他辅助功能；ARM控制单元通过串口通讯完成外围数据采集，通过中转PC单元的控制命令完成对功能模块中激光器模块工作状态的控制；PC单元负责运行采集软件和分析软件，且通过串口与ARM控制单元通讯，完成数据交流和控制调配。

4.一种激光雷达智能启动和失电保护系统，其特征在于，它的工作流程为：

步骤(A)、在市电供电单元供电正常时，启动一键开关按钮，UPS单元启动后首先给ARM控制单元供电；ARM控制单元上电后通过串口通讯实时获取UPS单元的工作状态，一旦获取到UPS单元的正常工作状态标志位，认为UPS单元启动成功；

步骤(B)、UPS单元启动成功后，通过执行继电器单元给PC单元供电，延时20s后给激光器模块电源供电，再延时20s后给光电倍增管电源供电，由于激光器模块、PC单元以及光电倍增管启动后均需要‘预热’时间，因此系统需要计时10min，计时期间，ARM控制单元实时与激光器模块电源通讯，获取其剩余预热时间，直至剩余预热时间为0，认为系统启动完成，进入采集准备状态；

步骤(C)、在数据采集过程中，ARM控制单元实时监测UPS单元的工作状态，若市电丢失，UPS单元发送异常信号给ARM控制单元，此时ARM控制单元实时监测UPS单元的电量和数据采集剩余时间，若数据采集完成后UPS单元电量不到其下限，此时ARM控制单元立即关闭激光器模块电源，停止后续采集，并存储此时的工作状态，等待市电再次供电进行后续采集；

步骤(D)、若数据采集期间，UPS单元电量到达下限，ARM控制单元启动发电机装置，完成数据采集后，立即关闭激光器电源，此时发动机给UPS单元充电，ARM控制单元实时监测UPS单元是否充满，若充满，则关闭发电机装置，等待市电再次供电进行后续采集；同时将系统工作状态反馈给操作人员，以便操作人员及时处理；

步骤(E)、UPS单元电量不足时启动发电机单元，如此循环，直至市电供电正常，或者操作人员通过远程发送关机命令，关闭整机系统；

步骤(F)、在系统未整机关闭之前市电供电正常，此时系统会先对UPS单元充电，充电完成后给激光器模块电源供电，直至预热结束，进入数据采集准备状态；

步骤(G)、在系统整机关闭状态下市电供电正常，此时系统会按步骤(A)和步骤(B)流程完成启动，PC单元、采集软件、UPS单元均设计来电自启，系统自动进行数据采集，并将工作状态反馈给操作人员。