CN111866309B - 网络摄像设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种网络摄像设备，包括：供电电源、监控芯片、处理器、温度传感器、多个第一加热电路以及电源控制电路；每个第一加热电路均与供电电源、处理器连接，该处理器还与电源控制电路、监控芯片以及温度传感器连接，在该设备上电时，供电电源为每个第一加热电路供电，以使其为第一组件加热，在该设备内的温度高于或等于预设的第一温度值时，处理器在电源控制电路的控制作用下开始工作，并根据设备内的实时温度控制每个第一加热电路的工作状态，以及在网络摄像设备内的温度高于预设的第二温度值时启动监控芯片工作。该技术方案中，网络摄像设备在超低温环境中正常工作，且成本低，系统稳定性高。

Description

网络摄像设备

技术领域

本申请涉及电路技术领域，尤其涉及一种网络摄像设备。

背景技术

网络摄像机(IP camera，IPC)由一种由传统摄像机与网络视频技术相结合的新一代摄像机，其可以将影像通过网络传输至远端，且远端的浏览者只需要用标准的网络浏览器便可监视其影像。

现阶段，大多数IPC的最低工作温度为-40℃，在低于-40℃的超低温工作环境中将无法正常工作。现有技术中，若想得到适用于超低温(低于-40℃)工作环境的IPC，通常做法是在硬件上采用耐低温的元器件来设计。

然而，耐低温的元器件通常比较昂贵，成本高，而且IPC工作是否可靠过分依赖于这些耐低温元器件的性能好坏，IPC的工作稳定性无法得到保证。

发明内容

本申请提供一种网络摄像设备，以克服现有耐低温IPC的成本高、工作不稳定的问题。

本申请实施例提供的一种网络摄像设备，包括：供电电源、监控芯片、处理器、温度传感器、多个第一加热电路以及电源控制电路；每个第一加热电路均与所述供电电源、所述处理器连接，所述处理器还与所述电源控制电路、所述监控芯片以及所述温度传感器连接；

在所述网络摄像设备上电时，所述供电电源为每个第一加热电路供电，每个第一加热电路用于为与对应第一加热电路贴合的第一组件加热，所述第一组件包括：镜头、图像传感器和所述监控芯片；

在所述网络摄像设备内的温度高于或等于预设的第一温度值时，所述处理器在所述电源控制电路的控制作用下开始工作，用于获取所述温度传感器检测到的所述网络摄像设备内的实时温度；

所述处理器还用于根据所述实时温度控制每个第一加热电路的工作状态，以及在所述网络摄像设备内的温度高于预设的第二温度值时向所述监控芯片发送启动信号，以启动所述监控芯片工作。

在本实施例中，网络摄像设备IPC在超低温环境中可以根据自身的温度进行阶段加热，无需使用价格昂贵的元器件也可以保证监控芯片正常工作，降低了成本，提高了系统的性能。

在本申请实施例的一种可能设计中，每个第一加热电路包括：第一三极管、继电器、第一发热片；

对于每个第一加热电路，所述第一三极管的基极与所述处理器的输出管脚连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与所述继电器连接，所述继电器还与所述供电电源和所述第一发热片连接；

对于每个第一加热电路，所述处理器具体用于根据所述实时温度输出第一电平信号，所述第一三极管用于在所述第一电平信号的作用下导通或截止，以通过所述继电器控制所述供电电源是否为所述第一发热片供电。

可选的，对于每个第一加热电路，所述处理器具体用于在所述实时温度低于预设的第三温度值时输出第一低电平信号，所述第一三极管在所述第一低电平信号的作用下截止，所述供电电源通过所述继电器为所述第一发热片供电，所述第一加热电路正常工作。

可选的，对于每个第一加热电路，所述处理器还具体用于在所述实时温度高于预设的第三温度值时输出第一高电平信号，所述第一三极管在所述第一高电平信号的作用下导通，所述供电电源停止为所述第一发热片供电，所述第一加热电路停止工作。

在本申请实施例的另一可能设计中，所述网络摄像设备还包括：多个第二加热电路；

每个第二加热电路均与所述供电电源、所述处理器连接，所述处理器用于根据所述实时温度控制每个第二加热电路的工作状态，每个第二加热电路用于为与对应第二加热电路贴合的第二组件加热，所述第二组件包括：镜头玻璃、存储卡。

在本申请实施例的上述可能设计中，每个第二加热电路包括：第二三极管、MOS管、第二发热片；

所述第二三极管的基极与所述处理器的输出管脚连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与所述MOS管的栅极连接，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的漏极和所述供电电源均与所述第二发热片连接；

对于每个第二加热电路，所述处理器具体用于根据所述实时温度输出第二电平信号，所述第二三极管用于在所述第二电平信号的作用下导通或截止，以通过所述MOS管控制所述供电电源是否为所述第二发热片供电

可选的，对于每个第二加热电路，所述处理器具体用于在所述实时温度低于预设的第四温度值时输出第二低电平信号，所述第二三极管在所述第二低电平信号的作用下截止，所述供电电源通过所述MOS管为所述第二发热片供电，所述第二加热电路正常工作。

可选的，对于每个第二加热电路，所述处理器还具体用于在所述实时温度高于或等于预设的第四温度值时输出第二高电平信号，所述第二三极管在所述第二高电平信号的作用下导通，所述供电电源停止为所述第二发热片供电，所述第二加热电路停止工作。

在第一方面的又一种可能设计中，

所述网络摄像设备还包括：电流检测芯片和供电回路；

所述电流检测芯片与所述处理器连接，所述电流检测芯片与所述供电回路连接，所述供电回路包括：采样电阻；

所述电流检测芯片用于采集所述采样电阻两端的采样电压，并基于所述采样电压和所述采集电阻的阻值确定所述网络摄像设备的功耗值，并将所述功耗值传输至所述处理器；

所述处理器还用于在接收到的所述功耗值大于预设的设备功耗值时，发出第二高电平信号传输至与所述存储卡贴合的第二加热电路，以使与所述存储卡贴合的第二加热电路停止工作。

在第一方面的又一种可能设计中，所述电源控制电路包括：低压差线性稳压器芯片和热敏电阻；

所述低压差线性稳压器芯片与所述处理器、所述供电电源和所述热敏电阻分别连接；

在所述网络摄像设备内的温度高于或等于预设的第一温度值时，所述低压差线性稳压器芯片用于在所述供电电源和所述热敏电阻的作用下开始工作，并输出所述处理器所需的工作电压，以使所述处理器在所述工作电压的作用下开始工作。

本申请实施例提供的网络摄像设备，在该设备上电时，供电电源为该设备的每个第一加热电路供电，使得每个第一加热电路为与对应第一加热电路贴合的镜头、图像传感器和监控芯片等第一组件加热，在该设备内的温度高于或等于预设的第一温度值时，处理器在电源控制电路的控制作用下开始工作，可以获取温度传感器检测到的该设备内的实时温度，并且根据该实时温度控制每个第一加热电路的工作状态，以及在该设备内的温度高于预设的第二温度值时向监控芯片发送启动信号，以启动监控芯片工作。该技术方案的网络摄像设备，在温度较低时，能够利用第一加热电路自动加热以使设备内的温度升高，无需使用耐低温的元器件，降低了IPC的成本，提高了工作稳定性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的网络摄像设备实施例一的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的网络摄像设备实施例二的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的网络摄像设备实施例三的结构示意图；

图4为本实施例中第一加热电路的原理示意图；

图5为本实施例中第二加热电路的原理示意图；

图6为本申请实施例提供的单片机的管脚分布的示意图；

图7为电源控制电路的原理示意图；

图8为功耗检测电路的原理示意图；

图9为本申请实施例提供的网络摄像设备的硬件架构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

网络摄像机(IP camera，IPC)是传统摄像机与网络视频技术相结合的新一代产品，摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过网络总线传送到Web服务器，网络上用户可以直接用浏览器观看Web服务器上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机在云台镜头的动作或对系统配置进行操作。

现阶段，支持低温工作的IPC中，大多数IPC的最低工作温度只能达到-40℃，对于更低温度的环境(例如，-60℃的超低温环境)，IPC无法正常工作，达不到监控的效果。

由背景技术中的介绍可知，针对超低温的工作环境，现有技术中可以通过在硬件上选取耐低温的元器件设计IPC，以实现更低温的监控效果。但是，耐低温的元器件通常比较昂贵，成本高，而且IPC工作是否可靠过分依赖于这些耐低温元器件的性能好坏，IPC的工作稳定性无法得到保证。

示例性的，在超低温环境(-60℃工作环境)中，首先IPC中的存储卡(例如，SD卡)在工作时，易出现掉卡、数据丢包等问题，影响设备数据存储及图像回放功能；其次IPC在低温工作时，镜头玻璃容易起雾，严重影响监测到的图像质量，导致IPC达不到监控的效果；再次现有的超低温IPC只考虑核心芯片的失效，未考虑其他元器件失效的可能性，而在实际超低温情况下，多种元器件(例如，端口物理层(port physical layer，PHY)芯片，晶振等)都有失效的现象；此外，耐低温的IPC选用的耐低温元器件大多成本高。

针对上述问题，本申请实施例提供了一种网络摄像设备，在该设备上电时，供电电源为该设备的每个第一加热电路供电，使得每个第一加热电路为与对应第一加热电路贴合的镜头、图像传感器和监控芯片等第一组件加热，在该设备内的温度高于或等于预设的第一温度值时，处理器在电源控制电路的控制作用下开始工作，可以获取温度传感器检测到的该设备内的实时温度，并且根据该实时温度控制每个第一加热电路的工作状态，以及在该设备内的温度高于预设的第二温度值时向监控芯片发送启动信号，以启动监控芯片工作。该技术方案的网络摄像设备，在温度较低时，能够利用第一加热电路自动加热以使设备内的温度升高，无需使用耐低温的元器件，降低了IPC的成本，提高了工作稳定性。

下面，通过具体实施例对本申请的技术方案进行详细说明。需要说明的是，下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

图1为本申请实施例提供的网络摄像设备实施例一的结构示意图。如图1所示，该网络摄像设备可以包括：供电电源11、监控芯片12、处理器13、温度传感器14、多个第一加热电路15以及电源控制电路16。

其中，每个第一加热电路15均与该供电电源11、该处理器13连接，该处理器13还与电源控制电路16、监控芯片12以及温度传感器14连接，该供电电源11还与电源控制电路16、监控芯片12连接。

在本申请的实施例中，在该网络摄像设备上电时，该供电电源11为每个第一加热电路15供电，每个第一加热电路15用于为与对应第一加热电路15贴合的第一组件加热，其中，第一组件包括：镜头、图像传感器和该监控芯片12。

在该网络摄像设备内的温度高于或等于预设的第一温度值时，该处理器13在电源控制电路16的控制作用下开始工作，用于获取该温度传感器14检测到的该网络摄像设备内的实时温度。

在本实施例中，该电源控制电路16主要实现在温度达到预设第一温度值时，可以启动该处理器13开始工作，以实现处理器13对第一加热电路15、第二加热电路的加热状态。该电源控制电路16可以提高该网络摄像设备的工作可靠性，降低设备的功耗。

在本实施例中，该处理器13还用于根据上述实时温度控制每个第一加热电路15的工作状态，以及在该网络摄像设备内的温度高于预设的第二温度值时向监控芯片12发送启动信号，以启动该监控芯片12工作。

可选的，本申请实施例提供的网络摄像设备可以是一种经济型的适用于超低温环境的IPC，其考虑了设备在低温工作时，其部件失效的全部可能性以及低温工作时影响监控图像质量的各个因素。

示例性的，在本实施例中，该网络摄像设备可以工作在超低温环境中，其成本低且节省功耗。具体的，由于该网络摄像设备的每个第一加热电路15均与供电电源11连接，因而，在该网络摄像设备上电时，该供电电源11可以为每个第一加热电路15供电，每个第一加热电路15为与其贴合的第一组件加热，从而使得第一组件的温度升高，相应的，该网络摄像设备内的温度也相应的升高。

示例性的，该第一组件包括但不局限于包括：镜头、图像传感器、监控芯片12，其可以根据实际情况确定，此处不再赘述。其中，该镜头为网络摄像设备的前端镜头，利用该前端镜头，用户可以监控该镜头可视范围内的景象；该图像传感器又称感光元件，是一种将光学图像转换成电子信号的器件，该监控芯片12可以为网络摄像设备的主监控平台，可以支持各种信息存储、图像处理等多种功能。

在本申请的实施例中，上述处理器13与电源控制电路16连接，该电源控制电路16在设备内温度的影响下，可以自动控制处理器13的工作启停。示例性的，在网络摄像设备内的温度低于预设的第一温度值时，处理器13未开始工作。

随着多个第一加热电路15的加热作用，该设备内的温度开始升高，当该网络摄像设备内的温度达到该第一温度值时，该处理器13在该电源控制电路16的作用下开始工作，并且可以获取上述温度传感器14检测到的网络摄像设备内的实时温度，相应的，可以根据该实时温度，控制上述每个第一加热电路15的加热状态和监控芯片12的工作状态。

可选的，当处理器13基于从温度传感器14获取到的实时温度，确定该网络摄像设备内的温度达预设的第二温度值时，便可以向监控芯片12发送启动信号，以启动该监控芯片12工作，这时该IPC可以正常工作了。

可选的，在本实施例中，通常情况下，预设的第一温度值可以为-35℃，预设的第二温度值可以为-30℃，该第二温度值可以是监控芯片12的最低工作温度。值得说明的是，该第一温度值和第二温度值的具体取值可以根据实际情况确定，本实施例并不对其进行限定。下述预设的第三温度值和预设第四温度值类似。

本申请实施例提供的网络摄像设备，在温度较低时，能够利用第一加热电路自动加热以使设备内的温度升高，无需使用耐低温的元器件，降低了IPC的成本，提高了工作稳定性。

示例性的，在上述实施例的基础上，图2为本申请实施例提供的网络摄像设备实施例二的结构示意图。如图2所示，该网络摄像设备还可以包括：多个第二加热电路21。

其中，每个第二加热电路21均与上述供电电源11、处理器13连接。该处理器13用于根据获取到的实时温度控制每个第二加热电路21的工作状态，每个第二加热电路21用于为与对应第二加热电路21贴合的第二组件加热，该第二组件包括：镜头玻璃、存储卡。

可选的，在本实施例中，该镜头玻璃是指镜头外部的玻璃镜片，其可以影响拍摄图像的质量。该存储卡可以包括：用于存储监控数据的安全数码(secure digital，SD)卡、用作IPC内存的双倍速率(double data rate，DDR)存储器、以及用于存储代码的闪存(FLASH)等不同的种类。

示例性的，IPC在低温工作时，镜头玻璃容易起雾，可能造成图像模糊，严重影响IPC的监控效果，因而，设备内部设置的一个第二加热电路21可以与该镜头玻璃相贴合，进而利用该第二加热电路21对镜头玻璃进行加热。

可选的，镜头玻璃的加热功率可以设置为6W。

示例性的，在本实施例中，存储卡(例如，SD卡)在低温环境中也容易失效，易出现存储卡不能识别的问题和数据丢包现象，因此，设备内部设置的另一个第二加热电路21可以与该存储卡相贴合，进而利用该第二加热电路21对该存储卡加热。

可选的，存储模块的加热功率可以设置为4W。

可选的，在本实施例中，该网络摄像设备是一种耐低温的设备，其工作环境比较苛刻，可能存在元器件未知失效的可能性，在设备内增加相关元器件的加热，例如，晶振，这样可以提高设备正常工作的可靠性。可选的，在本实施例中，该部分加热的功率可以设置为4W。

因而，该第二组件还可以包括：该IPC内的其他元器件，例如，晶振、网络通信芯片等。本申请实施例并不限定第二组件的具体形式，其可以根据实际情况确定，此处不再赘述。

在本实施例中，通过利用第二加热电路21对第二组件进行加热，例如，对存储卡和镜头玻璃进行加热，能够确保IPC的低温存储和回放功能，有效防止了低温雾气对IPC采集到的图像质量的影响。

可选的，如图2所示，在本实施例中，该IPC设备还可以包括：第三加热电路22，该第第三加热电路22用于在第一加热电路15和第二加热电路21均工作预设时长，但上述监控芯片12仍无法正常工作时，对第一组件和/或第二组件进行加热，直到该网络摄像设备内的温度达到预设的第四温度值。

关于第三加热电路22的实现原理可以参见上述对第一加热电路15的介绍，其实现原理与第一加热电路15的实现原理类似，此处不再赘述。

示例性的，该预设时长可以为15分钟，因而，在本实施例中，当IPC中的第一加热电路15和第二加热电路21均工作15分钟后，上述监控芯片12仍不能正常工作时，可以利用该第三加热电路对第一组件和/或第二组件进行加热，直到该网络摄像设备内的温度达到0℃。

示例性的，如图2所示，在本实施例中，该网络摄像设备还可以包括：电流检测芯片23和供电回路24。

其中，该电流检测芯片23与上述处理器13连接，该电流检测芯片23与供电回路24连接，该供电回路24包括：采样电阻。

该电流检测芯片23用于采集采样电阻两端的采样电压，并基于该采样电压和采集电阻的阻值确定该网络摄像设备的功耗值，并将该功耗值传输至上述处理器13。

相应的，该处理器13还用于在接收到的功耗值大于预设的设备功耗值时，发出第二高电平信号传输至与该存储卡贴合的第二加热电路21，以使与该存储卡贴合的第二加热电路21停止工作。

在本实施例中，当IPC内的温度传感器14检测到设备内的温度达到预设的-15℃时，处理器13可以通过控制第一加热电路15停止对镜头、图像传感器和监控芯片12等第一组件的加热，这段时间内，IPC的设备功耗最大，因此，为了避免不必要的功耗浪费，可以利用该电流检测芯片23检测该IPC的功耗值。

具体的，该电流检测芯片23可以与供电回路24连接，通过采集供电回路24中采样电阻两端的采样电压和采集电阻的阻值确定出该网络摄像设备的功耗值。

示例性的，当电流检测芯片23确定出到该IPC的功耗大于预设的设备功耗值(例如，35W)时，处理器13可以通过控制第二加热电路21停止对存储卡的加热。

进一步的，当处理器13确定该IPC设备内的温度达到0℃时，控制供电电源11停止为所有的第一加热电路15和所有的第二加热电路21加热，从而使所有的第一加热电路15和所有的第二加热电路21停止工作。

在本实施例中，该电流检测芯片23与处理器13连接，利用该处理器13监控整机的功耗，可以防止第一加热电路15和第二加热电路21的加热功率过大，导致局部加热温度过高，会在一定程度存在能量浪费的问题。

例如，IPC最大功耗在-30℃至-15℃加热期间，最大可达35W。IPC功耗监测功能更符合设备节能经济的理念。该功耗监测功能采用软硬件结合设计。IPC通过电流检测芯片23检测工作电流值，以监测设备的功耗，防止第一加热电路15或第二加热电路21的浪费能量问题。

示例性的，在上述实施例的基础上，图3为本申请实施例提供的网络摄像设备实施例三的结构示意图。如图3所示，该网络摄像设备还可以包括：网络通信芯片31。

其中，该网络通信芯片31与上述监控芯片12连接，可以获取从云平台获取更新指示，该更新指示用于指示对上述处理器13的版本进行升级，该更新指示可以包括：上述处理器13的数据更新包。该监控芯片12可以将获取到的更新指示转发给处理器13，以使处理器13基于接收到的该更新指示进行版本升级。

也即，网络通信芯片31可以将从网页或浏览器获取到的更新指示发送给监控芯片12，监控芯片12可以再将其发送给处理器13，从而实现了处理器13程序的在线升级。

在线升级的功能相对现有技术中通过拉高BOOT0管脚，再对处理器13进行升级的方式，网页IE在线升级，便利快速，更利于客户自行去操作新版本的加热程序升级，能够避免拆装设备升级程序的过程中对设备损害的可能性，提高设备工作的可靠性。

示例性的，在本实施例的一种可能设计中，该监控芯片12还可以用于周期性向处理器13发送预设信号，该预设信号用于指示监控芯片12处于正常工作状态。

相应的，在该处理器13还可以用于在未接收到监控芯片12周期性发送的预设信号时，确定该监控芯片12可能出现故障，这时可以通过向监控芯片12发送重启信号，以实现对该监控芯片12的重新启动。

示例性的，由于IPC工作在超低温环境下，许多未知因素可能导致监控芯片12不能正常工作，因此，增加一个用于表征处理器13与监控芯片12正常通信的心跳功能，监控芯片12定时向处理器13发送预设信号，利用该预设信号指示监控芯片12处于正常工作状态，如果处理器13未收到该预设信号，则表明该监控芯片12可能出现了工作异常，这时可以通过处理器13重新启动该监控芯片12以确定其是否正常工作。

示例性的，下面通过具体的电路原理图对上述图1至图3所示实施例中涉及的第一加热电路15、第二加热电路21、处理器13、电源控制电路16、电流检测芯片23的工作原理进行举例说明。

在本实施例的一种可能设计中，图4为本实施例中第一加热电路的原理示意图。每个第一加热电路的原理示意图类似，图4示例性的以一个第一加热电路进行举例说明。如图4所示，上述第一加热电路15包括：第一三极管QD22、继电器U18和第一发热片JP19。

在本实施例中，对于每个第一加热电路15，第一三极管QD22的基极b与处理器13的输出管脚连接，该第一三极管QD22的发射极e接地，该第一三极管QD22的集电极c与该继电器U18连接，该继电器U18还与上述供电电源11和第一发热片JP19连接。

对于每个第一加热电路15，该处理器13具体用于根据该实时温度输出第一电平信号，该第一三极管QD22用于在该第一电平信号的作用下导通或截止，以通过该继电器U18控制供电电源11是否为该第一发热片JP19供电。

示例性的，在本实施例中，对于每个第一加热电路15，该处理器13具体用于在该实时温度低于预设的第三温度值时输出第一低电平信号，该第一三极管QD22在该第一低电平信号的作用下截止，该供电电源11通过该继电器U18为第一发热片JP19供电，该第一加热电路15正常工作。

对于每个第一加热电路15，该处理器13还具体用于在该实时温度高于预设的第三温度值时输出第一高电平信号，该第一三极管QD22在第一高电平信号的作用下导通，该供电电源11停止为第一发热片JP19供电，该第一加热电路15停止工作。

具体的，在本实施例中，在该IPC上电时，处理器13未开始工作，处理器13无电平信号输出，第一三极管QD22截止，继电器U18的输入管脚无信号输入，继电器U18与供电电源11(例如，12V)之间默认导通，从而使得继电器U18与第一发热片JP19之间的通路导通，该供电电源11为第一发热片JP19供电，该第一发热片JP19发热，从而为与该第一发热片JP19贴合的第一组件加热。

同理，该设备内的温度高于预设的第一温度值时，处理器13开始工作，处理器13可以控制该第一加热电路15的工作状态，在处理器13基于从温度传感器14获取到的实时温度确定该设备内的温度低于预设的第三温度值时输出第一低电平信号，第一三极管QD22截止，该继电器U18的输入管脚仍然无信号输入，继电器U18与供电电源11(例如，12V)之间导通，从而使得继电器U18与第一发热片JP19之间的通路导通，该供电电源11为第一发热片JP19供电，该第一发热片JP19发热，从而继续为与该第一发热片JP19贴合的第一组件加热。

例如，若与该第一发热片JP19贴合的第一组件为监控芯片12，则该第一发热为监控芯片12供热。同理，第一发热片JP19为镜头、图像传感器等组件供热的原理类似，此处不再赘述。

在处理器13基于从温度传感器14获取到的实时温度确定该设备内的温度高于或等于预设的第三温度值时输出第一高电平信号，第一三极管QD22导通，继电器U18与供电电源11(例如，12V)之间截止，第一发热片JP19无电压输入，停止为与该第一发热片JP19贴合的第一组件加热。

示例性的，在本实施例中，该预设的第三温度值可以为-15℃，也即，当IPC的温度传感器14检测到该IPC内的温度达到-15℃时，处理器13可以通过输出第一高电平信号，从而使得该第一加热电路15停止对贴合的第一组件加热。

例如，在实际应用中，该处理器13通过单片机实现时，经实际测试验证，当第一加热电路15的功率为24W时，IPC内的温度可以在15分钟内，从-60℃加热到-15℃，从而完成第一阶段的加热，在此期间单片机开始工作。

在本实施例中，在第一阶段中，第一加热电路15对镜头加热的功率为8W，对图像传感器加热的功率为6W，对主监控平台加热的功率为10W。

具体的，假设继电器U18有12个管脚，图4所示的示意图中仅给出本方案涉及的几个管脚，其他的管脚未示出，也不对其进行说明。在本实施例中，该处理器13为单片机，单片机的基准电压为3.3V，本申请的供电电源11为12V，上述第一温度值为-35℃，第二温度值为-30℃，第三温度值为-15℃，第四温度值为0℃进行说明。本申请实施例不对各温度值的具体取值进行限定。

参照图4所示，在本实施例中，该单片机与第一三极管QD22的基极b连接，该第一三极管QD22的集电极c连接到继电器U18的12管脚，该第一三极管QD22的发射极e接地。该继电器U18的1管脚与单片机的3.3V基准电压连接，该继电器U18的3管脚和10管脚与基准电压12V连接，该继电器U18的4管脚和9管脚与第一发热片JP19的1管脚连接，该继电器U18的5管脚和8管脚接地，第一发热片JP19的2管脚、3管脚和4管脚均接地。

关于第一三极管QD22、继电器U18和第一发热片JP19的连接关系未详尽的地方参见图4所示的电路图，此处不再赘述。

在本实施例中，参照图4所示，当该网络摄像设备内的温度低于-35℃时，由于单片机未开始工作，这时3.3V_MCU等于0，因而，第一三极管QD22截止，继电器U18的1管脚和12管脚无输入电压，继电器U18默认导通12V电压，第一发热片JP19自动发热。当温度升至-35℃时，第一加热电路15的加热交由处理器13控制，这时处理器13发出第一低电平信号，第一三极管QD22截止，继电器U18的1管脚和12管脚无电平变化，仍旧默认导通12V，即第一发热片JP19仍然导通12V，第一发热片JP19持续发热，IPC内的温度继续上升直到达到-15℃。

当单片机通过IPC内的温度传感器14确定该IPC内的温度达到-15℃时，单片机发出第一高电平信号，第一三极管QD22导通，继电器U18的4管脚、5管脚导通，8管脚、9管脚导通，此时，第一发热片JP19无电压输入，第一加热电路15停止为第一组件供热。

可选的，在图4所示的电路图中，电阻R368为第一三极管QD22的限流电阻，其阻值可以为1kΩ，电阻R355用于拉低单片机输出的第一电平信号，其阻值可以为4.7kΩ，电容CD22、电容CH62和电容CH63均为滤波电容，用于滤除电路中的无用信号或噪声，二极管D34为防反二极管，防止电流逆向流动。

本申请实施例提供的第一加热电路，通过第一三极管、继电器和第一发热片配合的加热方法能够有效控制PCB的面积，节约了成本，提高了IPC的工作稳定性。

在本实施例的另一种可能设计中，图5为本实施例中第二加热电路的原理示意图。每个第二加热电路的原理示意图类似，图5示例性的以一个第二加热电路进行举例说明。如图5所示，上述第二加热电路21包括：第二三极管QH2、MOS管QH1和第二发热片JP24。

在本实施例中，该第二三极管QH2的基极b与处理器13的输出管脚连接，该第二三极管QH2的发射极e接地，该第二三极管QH2的集电极c与MOS管QH1的栅极G连接，该MOS管QH1的源极S接地，该MOS管QH1的漏极D和该供电电源11均与第二发热片JP24连接。

在本实施例中，对于每个第二加热电路21，该处理器13具体用于根据获取到的实时温度输出第二电平信号，该第二三极管QH2用于在第二电平信号的作用下导通或截止，以通过该MOS管QH1控制供电电源11是否为第二发热片JP24供电。

示例性的，对于每个第二加热电路21，该处理器13具体用于在该设备内的实时温度低于预设的第四温度值时输出第二低电平信号，该第二三极管QH2在第二低电平信号的作用下截止，该供电电源11通过MOS管QH1为该第二发热片JP24供电，第二加热电路21正常工作。

同理，对于每个第二加热电路21，该处理器13还具体用于在上述实时温度高于或等于预设的第四温度值时输出第二高电平信号，该第二三极管QH2在该第二高电平信号的作用下导通，该供电电源11停止为第二发热片JP24供电，该第二加热电路21停止工作。

具体的，如图5所示，在本实施例中，当处理器13发出第二低电平信号时，第二三极管QH2截止，MOS管QH1导通，第二加热片JP24开始发热，当该网络摄像设备内的温度达到0℃时，处理器13发出第二高电平信号时，第二三极管QH2导通，MOS管QH1截止，此时，第二加热片JP24则不加热，从而实现对与其贴合的第二组件进行加热的目的。

可选的，参照图5所示，电阻RH8为第二电平信号的上拉电阻，其阻值可以为10kΩ，电阻RH11和电阻RH6为第二三极管QH2的限流电阻，电容CH7、电容CH5和电容CH6为滤波电容。

关于第二加热电路21中各元器件的连接关系可以参照图5所示的电路图，此处不再赘述。

在本实施例中，第二加热电路21通过第二三极管、MOS管和发热片实现，可以节约IPC的成本，降低IPC的整体功耗，能够有效控制IPC内PCB的体积，提高了IPC的工作稳定性和适用广泛性。

在本实施例的上述任一实施例的基础上，本实施例的处理器13可以通过单片机实现，但是本实施例并不限定该处理器13的实现方式，例如，其还可以通过各种型号的处理芯片实现，具体的实现方式可以根据实际情况确定，本实施例并不对其进行限定。

示例性的，当处理器13采用成本低、最低工作温度为-40℃的单片机实现时，该IPC的加热方案可以分为两个阶段：

第一阶段可以称为预热阶段。当IPC刚上电时，IPC内的温度低于预设的第一温度值时，该IPC可以采用至少一个第一加热电路15对第一组件进行加热，当IPC内的温度上升到第一温度值时，单片机开始工作，并由单片机控制第一加热电路15的加热过程。

例如，对于IPC所在环境为-60℃时，若IPC内的温度在-60℃至-35℃时，IPC可以采用继电器的方式默认自动加热IPC的第一组件，例如，前端镜头、图像传感器和主监控平台，当IPC内的温度达到-35℃时，单片机在电源控制电路16的作用下开始正常工作，相应的，该第一加热电路15的加热状态由单片机进行控制。

第二阶段也即单片机控制加热的阶段。在该加热阶段中，单片机可以控制第一加热电路15对第一组件的加热状态以及控制第二加热电路21对第二组件的加热状态，当IPC内的温度达到预设的第二温度值时，监控芯片12开始工作，从而可以实现正常的监控工作。

例如，单片机可以控制第一加热电路15和第二加热电路21对SD卡、镜头玻璃、相关元器件、前端镜头、图像传感器和监控芯片12的加热，当IPC内的温度达到-30℃时，IPC可进行正常的监控功能。

值得说明的是，该IPC内具有温度传感器14，其可以检测该IPC内的温度，并将其传给单片机，由该单片机控制整个设备的加热过程。

可选的，在本实施例中，该处理器13可以采用图6所示的单片机实现，下面示例性的给出了单片机的一种管脚功能示意图。示例性的，图6为本申请实施例提供的单片机的管脚分布的示意图。该单片机可以正常工作在低温环境中，并可以实现基本的加热控制功能，其在满足IPC的基本功能的前提下，是一款成本低的芯片，其能够在一定程度上降低IPC的成本，适合广泛应用。

示例性的，表1为单片机各管脚的标号和功能描述表。关于单片机各管脚的功能描述参见表1所示：

关于单片机与各芯片的工作原理可以参见下述实施例中的记载此处不再赘述。

示例性的，参见上述表1所示，单片机的19和20管脚用于与电流检测芯片23通信，从而实现单片机监控整机功耗的目的。

参照上述表1所示的管脚关系中，单片机的8管脚和9管脚可以用于与该监控芯片12通信，该监控芯片12又与网络通信芯片31通信，所以，网络通信芯片31可以将从网页或浏览器获取到的更新指示发送给监控芯片12，监控芯片12再将其发送给单片机，以实现单片机程序的在线升级。

示例性的，在本申请的实施例中，图7为电源控制电路的原理示意图。如图7所示，该电源控制电路16包括：低压差线性稳压器(low dropoutregulator，LDO)芯片71和热敏电阻R100。

如图7所示，该LDO芯片71与该处理器13、该供电电源11和该热敏电阻R100分别连接；在该网络摄像设备内的温度高于或等于预设的第一温度值时，该LDO芯片71用于在该供电电源11和该热敏电阻R100的作用下开始工作，并输出该处理器13所需的工作电压，以使该处理器13在该工作电压的作用下开始工作。

具体的，该电源控制电路16采用热敏电阻R100结合LDO芯片71实现。可选的，该LDO芯片71可以选用转换速率快、噪声低、可工作在超低温环境下的电源芯片实现，进而可以在超低温环境中控制处理器13的工作电压转换。

示例性的，对于处理器13为单片机的场景，参照图7所示，LDO芯片71的IN管脚输入的是VI＝12V的系统工作电压，EN/UV为LDO芯片71的使能管脚，当该EN/UV管脚的工作电压高于1.18V时，LDO芯片71才进行转换，基于该特点，采用热敏电阻R100和固定电阻R101搭配，控制LDO芯片71的使能。其中，热敏电阻R100的阻值随着温度的升高而降低，当设备内的温度为-35℃时，热敏电阻R100的阻值大约为154K，因此，通过选用相应的固定电阻R101，可以实现LDO芯片71管脚的1.18V开启电压。

电阻R_PG为PG管脚的限流电阻，阻值可以为200K。PG管脚可以用于指示LDO芯片71是否正常工作。LDO芯片71的SET管脚用于设置输出电压。根据公式V_S＝I_S·R_S，且I_S为100μA，因此，当输出电压为3.3V时，R_S为33.2K。

LDO芯片71的ILIM管脚也可以用于指示芯片是否正常工作，电阻R_ILIM为该ILIM管脚的限流电阻，其阻值可以499Ω。LDO芯片71的PGFB管脚可以用于指示LDO芯片71的PG管脚输出，即指示芯片输出反馈的输出管脚，根据公式0.3V·(1+R_PGFB2/R_PGFB1)＝VO，当输出电压VO为3.3V时，R_PGFB2的阻值可以为450KΩ，该R_PGFB1的阻值可以为50K。

可选的，该电源控制电路16中的电容C₁₁、电容C₁₂和电容C₁₃均为滤波电容，阻值可以为4.7μf。

在本实施例中，由于该LDO芯片具有低压差、线性、稳压器的特点，且热敏电阻具有随温度升高而阻值减小的特点，因而，该电源控制电路可以准确控制处理器的工作状态，进而实现控制第一加热电路和第二加热电路的功能。

示例性的，图8为功耗检测电路的原理示意图。如图8所示，该功耗监测电路采用电流检测芯片23实现，该电流检测芯片23的工作温度可低至-40℃，满足工作环境的要求。该功耗检测电路通过I2C接口与处理器13通信，将电流检测芯片23确定的功耗值传输给处理器13，以控制第二加热电路21的加热状态。如图8所示，该电流检测芯片23的12和13管脚为输入，设备工作电压12V通过串接电阻R1598分成两路，再通过两个阻值很小的电阻R1596和R1597串接电流检测芯片23的IN-和IN+，实现检测设备的工作电流。

其中，电阻R1598为采样电阻，电容CS135和电容C415为去耦电容，电容CS134为滤波电容，该电容CS134和电阻R1596、电阻R1597组成滤波网络。

示例性的，在本实施例中，当IPC上电时，该第一加热电路15默认开始工作，当温度上升至-30℃时，IPC开始正常工作，其能够实现正常的网络预览功能，此时，该第一加热电路15由处理器13控制，并且继续工作，在IPC正常工作时，处理器13控制电流检测芯片23监测设备的电流或个功耗值，从而监测整机功耗，在该IPC内的温度处于-30℃至-15℃期间时，如果测得IPC的整机功耗大于35W时，处理器13可以控制第二加热电路21停止对存储卡进行加热，如果整机功耗在35W之内，则该用于给存储卡加热的第二加热电路21可以正常工作，直至该IPC内的温度达到-15℃。

综上所述，本实施例提供的网络摄像设备是一种能够工作在超低温环境下、且成本低的IPC，其具有如下优点：

首先，该IPC可以采用低成本的单片机和电源控制电路实现，成本低，易于推广；

其次，该IPC实现了涵盖存储模块和镜头玻璃的加热，确保IPC的低温存储和回放功能，防止低温雾气对IPC的图像质量的影响；

再次，该IPC的第一加热电路采用分阶段加热方式，在保证系统正常启动和工作的可靠性前提下，在一定程度上降低设备功耗；

此外，该IPC的第一加热电路在加热期间，处理器可以实时监测IPC的功耗，能够防止能量的不必要的浪费和过度加热可能导致局部温度过高，器件损坏。

最后，该IPC提供单片机的程序在线升级，客户可在网页IE上自行升级，并且IPC支持心跳功能，实时检测平台运行状态，确保设备正常运行。

示例性的，图9为本申请实施例提供的网络摄像设备的硬件架构示意图。参照图9所示，该网络摄像设备的硬件架构主要包括：数字信号处理(digital signal processing，DSP)主板、设备前端板、灯板和SD卡板。

可选的，该DSP主板主要由最小平台系统、DC-DC模块和LDO电源模块、单片机、复合视频广播信号(composite video broadcast signal，CVBS)模块、电机驱动电平转换模块、红外补光驱动电路和网络通信芯片构成。

其中，该CVBS模块与12PIN(带卡扣)的插座连接，用于控制视频图像的输出。

在本实施例中，最小平台系统通过实时时钟(real-time clock，RTC)与电池连接，以实现对最小平台系统的供电。

示例性的，该最小平台系统还与非易失性存储模块连接，以存储控制该最小平台系统的程序等内容。

在本实施例中，热敏电阻与LDO芯片连接，用于控制单片机的3.3v电压输入，进而控制单片机的启动。

该DSP主板中最小平台系统(即上述实施例中的监控芯片)可以通过串口与单片机(即上述实施例中的处理器)的通信，例如，通过通用异步收发传输器(universalasynchronous receiver/transmitter，UART)接口与单片机通信，从而实现单片机监控平台工作及单片机程序在线升级功能，在加热控制系统中，单片机通过GPIO管脚控制继电器和/或MOS管对最小平台系统、图像传感器、镜头、存储模块、玻璃等期间的加热，以及控制温度传感器和最小平台系统的电源使能，通过I2C接口控制电流检测芯片实现功耗检测。

前端板主要由图像传感器和LDO电源模块构成，图像传感器与DSP主板上的50PIN的柔性电路板(flexible printed circuit，FPC)相连接，这两部分就可实现IPC的基本网络预览图像功能。DSP主板的最小平台系统通过脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)的方式控制红外补光驱动电路，进而控制灯板上的红外灯，以实现红外补光功能。DSP主板的最小平台系统通过PHY芯片与网络通信芯片连接，实现了IPC的网络通信。

此外，超低温IPC图像回放功能主要通过SD卡的存储板实现，主板通过20PIN的贴片座连接SD卡板。由于IPC工作在恶劣的超低温环境中，设备功能失效除了基本的芯片、电容和电阻等元器件引起外，失效因素还包括连接各单板通信的插座，经验证，超低温各插座都可在超低温(低至-60℃)正常工作。

示例性的，该IPC还包括加密模块，该加密模块可以保证检测图像的安全性。

值得说明的是，在本实施例中，IPC并不限定图9所包含的器件，在实际应用中，其还可以包括其他器件，例如，处理模块等，其可以根据实际情况确定，此处不对其进行限定。

关于本实施例中未相见的介绍可以参见上述实施例中的介绍，此处不再赘述。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系；在公式中，字符“/”，表示前后关联对象是一种“相除”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b，或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，a-b，a-c，b-c，或a-b-c，其中，a，b，c可以是单个，也可以是多个。

可以理解的是，在本申请的实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。

可以理解的是，在本申请的实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请的实施例的实施过程构成任何限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种网络摄像设备，其特征在于，包括：供电电源、监控芯片、处理器、温度传感器、多个第一加热电路以及电源控制电路；每个第一加热电路均与所述供电电源、所述处理器连接，所述处理器还与所述电源控制电路、所述监控芯片以及所述温度传感器连接；

在所述网络摄像设备上电时，所述供电电源为每个第一加热电路供电，每个第一加热电路用于为与对应第一加热电路贴合的第一组件加热，所述第一组件包括：镜头、图像传感器和所述监控芯片；

在所述网络摄像设备内的温度高于或等于预设的第一温度值时，所述处理器在所述电源控制电路的控制作用下开始工作，用于获取所述温度传感器检测到的所述网络摄像设备内的实时温度；

所述处理器还用于根据所述实时温度控制每个第一加热电路的工作状态，以及在所述网络摄像设备内的温度高于预设的第二温度值时向所述监控芯片发送启动信号，以启动所述监控芯片工作。

2.根据权利要求1所述的网络摄像设备，其特征在于，每个第一加热电路包括：第一三极管、继电器、第一发热片；

对于每个第一加热电路，所述第一三极管的基极与所述处理器的输出管脚连接，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与所述继电器连接，所述继电器还与所述供电电源和所述第一发热片连接；

对于每个第一加热电路，所述处理器具体用于根据所述实时温度输出第一电平信号，所述第一三极管用于在所述第一电平信号的作用下导通或截止，以通过所述继电器控制所述供电电源是否为所述第一发热片供电。

3.根据权利要求2所述的网络摄像设备，其特征在于，

对于每个第一加热电路，所述处理器具体用于在所述实时温度低于预设的第三温度值时输出第一低电平信号，所述第一三极管在所述第一低电平信号的作用下截止，所述供电电源通过所述继电器为所述第一发热片供电，所述第一加热电路正常工作。

4.根据权利要求2所述的网络摄像设备，其特征在于，

对于每个第一加热电路，所述处理器还具体用于在所述实时温度高于预设的第三温度值时输出第一高电平信号，所述第一三极管在所述第一高电平信号的作用下导通，所述供电电源停止为所述第一发热片供电，所述第一加热电路停止工作。

5.根据权利要求1-4任一项所述的网络摄像设备，其特征在于，所述网络摄像设备还包括：多个第二加热电路；

每个第二加热电路均与所述供电电源、所述处理器连接，所述处理器用于根据所述实时温度控制每个第二加热电路的工作状态，每个第二加热电路用于为与对应第二加热电路贴合的第二组件加热，所述第二组件包括：镜头玻璃、存储卡。

6.根据权利要求5所述的网络摄像设备，其特征在于，每个第二加热电路包括：第二三极管、MOS管、第二发热片；

所述第二三极管的基极与所述处理器的输出管脚连接，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与所述MOS管的栅极连接，所述MOS管的源极接地，所述MOS管的漏极和所述供电电源均与所述第二发热片连接；

对于每个第二加热电路，所述处理器具体用于根据所述实时温度输出第二电平信号，所述第二三极管用于在所述第二电平信号的作用下导通或截止，以通过所述MOS管控制所述供电电源是否为所述第二发热片供电。

7.根据权利要求6所述的网络摄像设备，其特征在于，

对于每个第二加热电路，所述处理器具体用于在所述实时温度低于预设的第四温度值时输出第二低电平信号，所述第二三极管在所述第二低电平信号的作用下截止，所述供电电源通过所述MOS管为所述第二发热片供电，所述第二加热电路正常工作。

8.根据权利要求6所述的网络摄像设备，其特征在于，

对于每个第二加热电路，所述处理器还具体用于在所述实时温度高于或等于预设的第四温度值时输出第二高电平信号，所述第二三极管在所述第二高电平信号的作用下导通，所述供电电源停止为所述第二发热片供电，所述第二加热电路停止工作。

9.根据权利要求5所述的网络摄像设备，其特征在于，所述网络摄像设备还包括：电流检测芯片和供电回路；

所述电流检测芯片与所述处理器连接，所述电流检测芯片与所述供电回路连接，所述供电回路包括：采样电阻；

所述电流检测芯片用于采集所述采样电阻两端的采样电压，并基于所述采样电压和所述采样电阻的阻值确定所述网络摄像设备的功耗值，并将所述功耗值传输至所述处理器；

所述处理器还用于在接收到的所述功耗值大于预设的设备功耗值时，发出第二高电平信号传输至与所述存储卡贴合的第二加热电路，以使与所述存储卡贴合的第二加热电路停止工作。

10.根据权利要求1-4、6-9任一项所述的网络摄像设备，其特征在于，所述电源控制电路包括：低压差线性稳压器芯片和热敏电阻；

所述低压差线性稳压器芯片与所述处理器、所述供电电源和所述热敏电阻分别连接；

在所述网络摄像设备内的温度高于或等于预设的第一温度值时，所述低压差线性稳压器芯片用于在所述供电电源和所述热敏电阻的作用下开始工作，并输出所述处理器所需的工作电压，以使所述处理器在所述工作电压的作用下开始工作。

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