CN112004024A

CN112004024A - 一种视频监控智慧运维系统

Info

Publication number: CN112004024A
Application number: CN202010905068.XA
Authority: CN
Inventors: 徐保征; 路紫葳; 何永丰
Original assignee: Shandong Hummingbird Internet Of Things Technology Co ltd
Current assignee: Shandong Hummingbird Internet Of Things Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-01
Filing date: 2020-09-01
Publication date: 2020-11-27

Abstract

本发明公开了一种视频监控智慧运维系统，包括主控板和测量板，所述主控板由主控部分、运算放大部分、以太网传输部分、4G通信部分、姿态传感部分、电源部分以及多种外设扩展端口部分组成，所述主控部分包括芯片U5，所述芯片U5为STM32F407芯片，具有114个通用I/O接口，芯片自带3个12位ADC模数转换，24个外部测试通道；该系统包括智慧运维平台和智能硬件终端。能够用于实时监测视频监控系统中摄像机、补光灯、风扇、加热器、防雷模块等外设的工作状态，并且可以由运维平台直接下发指令控制智能硬件终端，具有一套完整的可替代人工的运维流程，能够大大提高视频监控系统运维效率，降低人工运维的成本。

Description

一种视频监控智慧运维系统

技术领域

本发明涉及监控系统，具体是一种视频监控智慧运维系统。

背景技术

视频监控管理部门总是被动的管理硬件设备、网络传输、监控平台等，运维成本高且效率低下；目前没有一整套完整的运维系统，只能依靠简单的设备对摄像机做到单一的电力监控或者网络监控，不能实现自主告警，并且需要大量专业的运维人员进行定期巡查，无法做到同时对大量摄像机进行状态监控、远程操作和数据汇总。

现有的物联网关设备，通过以太网接口接入局域网内，可以通过手动设置摄像机的IP 地址来监测摄像机是否接入局域网，内置GPRS模块，可以通过2G网络回传数据，并且可以通过232或者485通讯接口与交换机进行通信，读取并且回传交换机运行状态，设备内有小容量锂电池，支持断电后工作一段时间。

但存在的问题是：1.只能进行网络通断监测，不能进行电力监测，当摄像机断网后无法判断出具体的故障原因；2.不能监测补光灯工作状态，夜晚工作环境下如果补光灯不工作，整个系统工作的意义不大；3.没有环境参数监测，当设备安装位置自然环境条件恶劣时，设备极易出现故障；4.不能进行远程操控，一些简单的故障可以通过重启设备或者通过远程软件升级进行解决；5.可扩展性差，功能单一，预留的扩展接口较少，不能适配多种多样的上下游设备；6.缺少完善的系统运维平台，当设备上线数量较多时，运维较困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种视频监控智慧运维系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种视频监控智慧运维系统，包括主控板和测量板，所述主控板由主控部分、运算放大部分、以太网传输部分、4G通信部分、姿态传感部分、电源部分以及多种外设扩展端口部分组成，所述主控部分包括芯片U5，所述芯片U5为STM32F407芯片，具有114个通用I/O接口，芯片自带3个12位ADC模数转换，24个外部测试通道，运算放大部分、以太网传输部分、4G通信部分、姿态传感部分、电源部分以及多种外设扩展端口部分均与主控部分中的芯片U5相连接。

所述运算放大部分包括前级放大电路和全波整流电路，前级放大电路的输出侧端子一端连接用电设备，另一端连接微型嵌入式电流互感器，电流互感器一侧连接有一根低阻抗的主电流导线，变比为100:1，电流互感器的输出端连接取样电阻，前级放大电路与全波整流电路相连接；所述电源部分包括电源供电电路，电源供电电路具有芯片U21，芯片U21连接有法拉电容组，芯片U21为DC-DC降压芯片MP1470，其中DC-005为电源适配器接口， P6为备用锂电池接口，芯片U21具有pwr_TST；所述以太网传输部分包括芯片U1和芯片 T1，芯片U1为PHY层芯片LAN8720A，芯片T1为芯片U1的网络插口，其型号为HR911105A；所述姿态传感器部分具有芯片U6，芯片U6为超低功耗高性能MEMS数字输出运动传感器 LIS3DHTR，芯片U6嵌入主控板，支持1.71V至3.6V宽电源电压，采用I2C/SPI数字输出接口；所述外设扩展端口部分包括四个模拟量输入接口和四个数字量输入接口，每个模拟量输入接口均具有信号处理电路，四个数字量输入接口通过光耦隔离电路接入微控制器 U9，可以自定义检测数字量通断输入；所述测量板的主要作用提供外部设备接口，测量板连接总输入为220的V交流市电，且测量板具有八路可实时监测端口电流、电压并且可以由运维平台控制的220V交流输出，八路输出连接有微控制器P100，测量板连接有驱动电路，驱动电路具有芯片U19，芯片U19型号为ULN2803，该芯片内部集成八个达林顿管。

作为本发明的优选方案：所述4G通信部分采用UIS8910平台，包括芯片U1，芯片U1连接芯片U2，芯片U2采用SIM卡，芯片U1型号为Air724UG，UIS8910平台支持LTE 3GPPRel.13技术。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本系统能够实时监测视频监控系统中摄像机的在线状态，捕获当前摄像机补光灯的开启状态；具有多路实时电流检测的可由系统平台操控的220v交流市电输出端口；能够实时监测设备环境的温湿度，当温度较高时自动开启风扇进行散热，当温度较低时自动开启加热器进行加热；提供千兆以太网接口，可以通过有线网络进行数据回传和指令下发，也可以配合交换机进行视频信号捕捉回传，同时具备4G无线网络接入，当有线网络断开后可以通过4G进行数据回传和指令下发；提供交换机设备和网络监控设备常用的485和232接口，可以和多种设备进行通信和数据交互；具有箱体倾斜检测装置；具有箱门状态检测装置；使用了先进的备用电源系统，当系统总电源断电后可以保持一段时间的数据上报。

发明一套完整的视频监控系统运维系统，该系统包括智慧运维平台和智能硬件终端。能够用于实时监测视频监控系统中摄像机、补光灯、风扇、加热器、防雷模块等外设的工作状态，并且可以由运维平台直接下发指令控制智能硬件终端，具有一套完整的可替代人工的运维流程，能够大大提高视频监控系统运维效率，降低人工运维的成本。

附图说明

图1为本发明芯片U21最小系统的电路图。

图2为本发明前级放大电路的原理图。

图3为本发明全波整流电路IDE原理图。

图4为本发明电源部分电路图。

图5为本发明以太网传输电路图。

图6为本发明姿态传感电路图。

图7为本发明中4G通信原理图图。

图8-9为本发明的拓展端口原理图。

图10为本发明继电器驱动部分的原理图。

图11为本发明测量板部分的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义

实施例1：

请参阅图1，一种视频监控智慧运维系统，包括主控板和测量板，所述主控板由主控部分、运算放大部分、以太网传输部分、4G通信部分、姿态传感部分、电源部分以及多种外设扩展端口部分组成，所述主控部分包括芯片U5，所述芯片U5为STM32F407芯片，具有114个通用I/O接口，芯片自带3个12位ADC模数转换，24个外部测试通道，具有浮点运算能力，能够运行嵌入式实时操作系统，最主要的是具有睡眠、停止和待机三种低功耗模式，搭配先进的算法设计，整台设备在低功耗模式下待机电流仅为20mA，运算放大部分、以太网传输部分、4G通信部分、姿态传感部分、电源部分以及多种外设扩展端口部分均与主控部分中的芯片U5相连接。

如图2-3，所述运算放大部分能够测量多路输出侧的实时电流值，运算放大部分包括前级放大电路和全波整流电路，前级放大电路的输出侧端子一端连接用电设备，另一端连接微型嵌入式电流互感器，电流互感器一侧连接有一根低阻抗的主电流导线，变比为100:1，电流互感器的输出端连接取样电阻，当采样电流流经主电流导线时，电流互感器另一侧会感应出相应的弱电流，感应出的电流信号就转化为电压信号，此时电压信号为交流小信号，需要先进行一级放大，将交流有效值放大到可以被检测的范围，但交流信号还是不能直接采集电压值，因为在一个周期内并不确定具体在哪一个时间点采集到电压值，所以需要把交流电压转换为直流电压，本设计前级放大电路采用的经典仪用放大电路，是一种高增益、直流耦合放大器，它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点。能够将微弱的电信号进行放大，在生活中应用也十分广泛，通常用在数据采集、自动控制及精密仪器等电子系统中，前级放大电路与全波整流电路相连接，将放大器的输出信号接入全波整流电路，就能获得较稳定的直流电压信号，将直流电压信号直接接入微处理器ADC接口，通过模数转换获得精确的电压值，进而推算出精确的电流值。

如图4，所述电源部分包括电源供电电路，电源供电电路具有芯片U21，芯片U21连接有法拉电容组，芯片U21为DC-DC降压芯片MP1470，其中DC-005为电源适配器接口， P6为备用锂电池接口，芯片U21具有pwr_TST，连接的用电设备会通过芯片U21控制自主选择供电方式，当适配器电源接入时，pwr_TST输出低电平信号至芯片U21，芯片U21控制切断备用锂电池供电，由适配器电源为设备供电；当适配器电源断开时，pwr_TST输出高电平信号至芯片U21，芯片U21控制接通备用锂电池供电，由备用锂电池电源为设备供电；在整个设备运行过程中，法拉电容组一直以旁路的状态存在与电源系统中，无论是适配器供电还是备用锂电池供电，都可以为法拉电容组进行充电，法拉电容组充满电后充当一个“蓄水池”的作用，一是可以增强整个系统的带载能力，最主要的是当适配器电源和备用锂电池都失效后，可以保证设备继续运行60s左右，以便及时上报故障；三种方案同时接入设备，可以保证设备拥有稳定可靠的12V电源，而在整个系统中，主控部分需要3.3V 供电电压，运算放大部分需要5V供电电压，4G通信部分需要3.8V供电电压，本设计采用 DC-DC降压芯片MP1470，具有4.7V～16V宽电压输入，输出最低可从0.8V开始调整，输出电流最高可达2A，12V输入通过滤波后直接接入MP1470，通过调整输出端电阻比可以获得稳定的5V输出，将5V输出在通过ASM1117-3.3V稳压芯片降至稳定的3.3V，4G通信部分所需的3.8V由另一组MP1470提供。

如图5，所述以太网传输部分包括芯片U1和芯片T1，芯片U1为PHY层芯片LAN8720A，支持通过RMII接口与以太网MAC层通信，可以通过自协商的方式与目的主机选择最佳的连接方式，支持HP-Auto-MDIX自动翻转功能，无需更换网线即可将连接更改为直连或交叉连接；芯片T1为芯片U1的网络插口，其型号为HR911105A。

如图6，所述姿态传感器部分具有芯片U6，芯片U6为超低功耗高性能MEMS数字输出运动传感器LIS3DHTR，芯片U6嵌入主控板，支持1.71V至3.6V宽电源电压，具有超低功耗模式，16位高精度数据输出，采用I2C/SPI数字输出接口，拥有两个独立的可编程中断，用于自由落体和运动检测的发生器，由于该传感器直接嵌入主控板，几乎不需要外围器件就可以独立工作，尺寸小、精度高，可以实时监测设备姿态。

如图8-9，所述外设扩展端口部分包括四个模拟量输入接口和四个数字量输入接口，每个模拟量输入接口均具有信号处理电路，模拟量输入接口支持0～3.3v模拟量输入，前级1～40dB可编程增益，通过信号处理电路进行有源滤波后直接接入微控制器ADC接口进行A/D采样，得到的电压值通过软件标定，数据换算就能推算出模拟传感器的精确值，本设备四个数字量输入接口通过光耦隔离电路接入微控制器U9，可以自定义检测数字量通断输入。

具体的，如图10-11，所述测量板的主要作用提供外部设备接口，测量板连接总输入为220的V交流市电，且测量板具有八路可实时监测端口电流、电压并且可以由运维平台控制的220V交流输出，该输入端口设计总电流保护装置，总电流超过1A设备自动断电，测量板的输入端口并联稳定性压敏电阻，当过电压出现在压敏电阻的两极间，压敏电阻可以将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现对后级电路的保护，八路交流输出分别给风扇、加热器、补光灯、摄像机提供稳定可控的供电，八路输出连接有微控制器P100，八路供电的通电控制是由微控制器控制继电器实现的，本设计选用的为12V高稳定性电磁继电器，测量板连接有驱动电路，驱动电路具有芯片U19，芯片U19型号为ULN2803，该芯片内部集成八个达林顿管，可以支持瞬时大电流，继电器的吸和电流大约为30mA，该芯片完全可以同时驱动八路继电器，同时做到高压器件和低压器件的电气隔离，保护了控制电路。

实施例2：

在实施例1的基础之上，如图7，所述4G通信部分采用UIS8910平台，包括芯片U1，芯片U1连接芯片U2，芯片U2采用SIM卡，芯片U1型号为Air724UG，UIS8910平台支持 LTE 3GPPRel.13技术，支持自定义注册包，心跳包等功能，支持2路Socket连接，支持TCP/UDP/HTTP/MQTT/HTTPS等多种通信协议，具有高速率，低延时的特点，本设计采用自动识别的SIM卡读取电路，支持1.8V和3V USIM/SIM卡。

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。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

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

1.一种视频监控智慧运维系统，包括主控板和测量板，其特征在于，所述主控板由主控部分、运算放大部分、以太网传输部分、4G通信部分、姿态传感部分、电源部分以及多种外设扩展端口部分组成，所述主控部分包括芯片U5，所述芯片U5为STM32F407芯片，具有114个通用I/O接口，芯片自带3个12位ADC模数转换，24个外部测试通道，运算放大部分、以太网传输部分、4G通信部分、姿态传感部分、电源部分以及多种外设扩展端口部分均与主控部分中的芯片U5相连接。

2.根据权利要求1所述的一种视频监控智慧运维系统，其特征在于，所述运算放大部分包括前级放大电路和全波整流电路，前级放大电路的输出侧端子一端连接用电设备，另一端连接微型嵌入式电流互感器，电流互感器一侧连接有一根低阻抗的主电流导线，变比为100:1，电流互感器的输出端连接取样电阻，前级放大电路与全波整流电路相连接。

3.根据权利要求1所述的一种视频监控智慧运维系统，其特征在于，所述电源部分包括电源供电电路，电源供电电路具有芯片U21，芯片U21连接有法拉电容组，芯片U21为DC-DC降压芯片MP1470，其中DC-005为电源适配器接口，P6为备用锂电池接口，芯片U21具有pwr_TST。

4.根据权利要求1所述的一种视频监控智慧运维系统，其特征在于，所述以太网传输部分包括芯片U1和芯片T1，芯片U1为PHY层芯片LAN8720A，芯片T1为芯片U1的网络插口，其型号为HR911105A。

5.根据权利要求1所述的一种视频监控智慧运维系统，其特征在于，所述姿态传感器部分具有芯片U6，芯片U6为超低功耗高性能MEMS数字输出运动传感器LIS3DHTR，芯片U6嵌入主控板，支持1.71V至3.6V宽电源电压，采用I2C/SPI数字输出接口。

6.根据权利要求1所述的一种视频监控智慧运维系统，其特征在于，所述外设扩展端口部分包括四个模拟量输入接口和四个数字量输入接口，每个模拟量输入接口均具有信号处理电路，四个数字量输入接口通过光耦隔离电路接入微控制器U9，可以自定义检测数字量通断输入。

7.根据权利要求1-6中任意一条所述的一种视频监控智慧运维系统，其特征在于，所述测量板连接总输入为220的V交流市电，且测量板具有八路可实时监测端口电流、电压并且可以由运维平台控制的220V交流输出，八路输出连接有微控制器P100，测量板连接有驱动电路，驱动电路具有芯片U19，芯片U19型号为ULN2803，该芯片内部集成八个达林顿管。

8.根据权利要求1-6中任意一条所述的一种视频监控智慧运维系统，其特征在于，所述4G通信部分采用UIS8910平台，包括芯片U1，芯片U1连接芯片U2，芯片U2采用SIM卡，芯片U1型号为Air724UG，UIS8910平台支持LTE 3GPP Rel.13技术。