CN112019746B - 一种摄像机智能电池远程控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摄像机智能电池远程控制系统及方法，包括AI摄像头、便携式电池组、电源控制模块、定位模块、通讯模块和后台服务器。本申请通过通讯模块，将智能电池设备连接到后台服务器，通过后台服务器完成对智能电池设备的监测和控制工作。同时一套智能电池系统包含多个便携式电池，并且针对电池设计了电量监测以及多入单出的控制逻辑。在智能电池设备中加入定位模块，为摄像机系统的管理提供了位置信息，便于运维人员的日常管理维护。相比于目前的普通电池设备，本发明进行了智能化信息化创新功能设计，使得电池设备能够更好的适应物联网便携式摄像头等产品的模块化细致化需求。

Description

一种摄像机智能电池远程控制系统及方法

技术领域

本发明涉及摄像机设备领域，具体涉及一种摄像机智能电池远程控制系统及方法。

背景技术

由于摄像机耗电量巨大，且电池模块一般采用单一电池组，因此摄像机若需长时间使用，更换电池的工作必不可少，同时在电池更换过程中摄像机需要停止工作。现如今的摄像机电池，一般也没有任何显示其内部电量的方式，而在日常使用中，通常会随机配备多块电池，这些电池外观完全相同，用户无法直观地辨别剩余的电池电量，只有将其安装在摄像机上，通过摄像机才可了解。同时，通常的电池体积较大，不利于安装以及携带。上述情况无形中增加了用户的负担，给用户日常使用带来不便。

便携式摄像机可以在特定的位置进行快速搭建，这就要求该型摄像机需要配备移动电源进行供电。因此若摄像机需要采用电池进行供电，则需要配备电池模块。现有普通的电池模块由锂电池组、镍铬电池组或镍氢电池组加上一个塑料壳封装而成，在塑料壳上设置接插件从而与摄像机相连接，结构较为简单，体积较大，仅可以对摄像机提供电能支持，其功能较为单一。

发明内容

本发明的目的提供一种摄像机智能电池远程控制系统及方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

根据本发明的一个方面，一种摄像机智能电池远程控制系统，包括AI摄像头、便携式电池组、电源控制模块、定位模块、通讯模块和后台服务器；

AI摄像头，主要用于执行拍摄作业；

便携式电池组，用于对所述AI摄像头及整个系统提供电源；

电源控制模块，用于检测所述便携式电池组的电量和控制所述便携式电池组的电池切换；

定位模块，用于采集位置信息；

通讯模块，用于接收位置信息和所述电源控制模块检测的电量信息，并通过无线移动数据网络向所述后台服务器收发数据；

后台服务器，用于接收所述位置信息和所述电量信息，并对所有摄像机的电量进行管理和下发控制指令。

所述电源控制模块分别与所述AI摄像头、所述便携式电池组、所述定位模块和通讯模块连接，所述通讯模块与所述后台服务器通过无线移动数据网络连接。

在某些实施方式中，所述便携式电池组设有三组独立的电池，用于对设备提供12V电源，三组所述的独立电池不能同时使用。

在某些实施方式中，所述电源控制模块可对所述便携式电池组的每组电池进行电压检测并根据电压推算所述每组电池的剩余电量。

在某些实施方式中，所述电源模块每一组所述电池供电回路的开断情况可根据其所对应电路中的LED指示灯判断。

在某些实施方式中，所述电源控制模块可将每组所述电池的电量信息通过所述通讯模块传输至所述后台服务器，所述电源控制模块可通过所述通讯模块接收所述后台服务器发送的电池切换信号。

在某些实施方式中，所述电源控制模块优先选择所述剩余电量最小的一组电池进行供电，并能根据所述后台服务器下达的所述控制指令设置工作、待机、休眠三种状态来控制所述AI摄像头的工作状态。

在某些实施方式中，所述定位模块通过GPS定位和基站定位组合进行位置信息采集。

在某些实施方式中，所述通讯模块可内插SIM卡，并通过MQTT通信协议与所述电源控制模块和所述后台服务器进行数据通讯。

根据本发明的另一个方面，一种摄像机智能电池远程控制方法，包括以下步骤：

S1.启动所述AI摄像头；

S2.所述电源控制模块检测所述便携式电池组内三组电池的电量信息，并选择剩余电量最小的一组电池作为供电电源；

S3.所述定位模块开始采集位置信息并向所述电源控制模块传输；

S4.所述通讯模块接收所述电源控制模块传输的所述电量信息和所述位置信息，并通过无线移动数据网络将所述有数据发送至所述后台服务器。

S5.所述后台服务器接收所述电量信息和所述位置信息进行数据管理。

在某些实施方式中，运维人员可通过所述后台服务器向所述电源控制模块下发工作、待机、休眠三种状态的控制指令和电池切换指令。

本发明提供的一种摄像机智能电池远程控制系统及方法，其有益效果在于：

1)采用智能化物联网技术，模块化便携式设计，提高了整套系统的使用灵活性以及适用范围，降低对适用环境的要求。

2)使用MQTT协议完成智能电池系统与后台服务器之间的数据通信，有效降低上下行数据的网络流量，减小硬件开销，提高运行效率。

3)可同时装设三路便携式电池，能够检测电池电量，并且可以选择输出的电池回路，提高设备供电可靠性，灵活性。

4)配备有GPS+基站定位模块，能够定位并回传设备所在位置，方便后台及运维人员进行设备管理。

附图说明

图1为本发明的一种实施方式的一种摄像机智能电池远程控制系统的结构框图；

图2为本发明的一种实施方式的一种摄像机智能电池远程控制系统的控制框图；

图3为本发明的一种实施方式的一种摄像机智能电池远程控制系统的电源控制模块的结构示意图；

图4为本发明的一种实施方式的一种摄像机智能电池远程控制系统的微控制器的电路图；

图5为本发明的一种实施方式的一种摄像机智能电池远程控制系统的电压采样电路模块的电路图；

图6为本发明的一种实施方式的一种摄像机智能电池远程控制系统的电量指示电路的电路图；

图7为本发明的一种实施方式的一种摄像机智能电池远程控制系统的电源输出控制电路的电路图；

图8为本发明的一种实施方式的一种摄像机智能电池远程控制系统的双和一硬件模块的结构示意图；

图9为本发明的一种实施方式的一种摄像机智能电池远程控制系统的AIR800芯片的电路图；

图10为本发明的一种实施方式的一种摄像机智能电池远程控制系统的SIM卡槽电路的电路图；

图11为本发明的一种实施方式的一种摄像机智能电池远程控制系统的降压电路的电路图；

图12为本发明的一种实施方式的一种摄像机智能电池远程控制方法的流程图示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明进行进一步详细的说明。

如图1所示，根据本发明的一种摄像机智能电池远程控制系统，包括AI摄像头1、便携式电池组2、电源控制模块3、定位模块4、通讯模块5和后台服务器6；

AI摄像头1，主要用于执行拍摄作业；

便携式电池组2，用于对AI摄像头1及整个系统提供电源；

电源控制模块3，用于检测便携式电池组2的电量和控制便携式电池组2的电池切换；

定位模块4，用于采集位置信息；

通讯模块5，用于接收位置信息和电源控制模块3检测的电量信息，并通过无线移动数据网络向后台服务器6收发数据；

后台服务器6，用于接收位置信息和电量信息，并对所有摄像机的电量进行管理和下发控制指令。

电源控制模块3分别与AI摄像头1、便携式电池组2、定位模块4和通讯模块5连接，通讯模块5与后台服务器6通过无线移动数据网络连接。

如图2所示，便携式电池组2设有A\B\C三组电池，电池组为3串2并的锂电池组成，用于对设备提供12V电源，不同的电池不能同时使用。

电源控制模块3可同时接入有A\B\C三路便携式电池，并根据控制指令选择一路电池回路作为输出电源。装置内部集合了电量显示功能电路以及锂电池\聚合物电池保护电路，使得该模块能够实现直观了解每块电池的剩余电量以及实现对电池充放电进行保护的功能。

电源控制模块3可接收后台服务器6发送的下行数据，根据下行数据选择指定的一路便携式电池回路作为输出电源，进行输出电源电池回路的远程切换操作，同时可根据控制指令设置工作、待机、休眠三种状态，以控制摄像机的工作状态。

如图3所示，电源控制模块3包括电压采样电路模块31、电源输出控制电路32、微控制器33和电量指示电路34，电压采样电路模块31和电源输出控制电路32均与便携式电池组2电性连接，电压采样电路模块31与微控制器33连接，电源输出控制电路32与微控制器33连接，电量指示电路34分别与微控制器33和便携式电池组2连接。

如图4所示，微控制器33的型号为STM32L151C8T6A，通讯模块5的型号为AIR800，电压采样电路模块31和电源输出控制电路32均与便携式电池组2电性连接，电压采样电路模块31与微控制器33的ADC_1到ADC_3接口连接，电源输出控制电路32与微控制器33的EN_PWR_IN_1EN_PWR_IN_2、EN_PWR_IN_3、EN_PWR_OUT_1、EN_PWR_OUT_2和EN_PWR_OUT_3接口连接，通讯模块5与微控制器3的AIR800_TX、AIR800_RX、AIR800_PWR_EN接口连接。

如图5所示，电压采样电路模块31使用电阻串联分压原理，按照一定的电阻比例对电池组的输出电压进行分压采样，并将采样得到的电压引出到微控制器33的ADC模数转换功能引脚，根据微控制器33内预设采样程序推算出各个电池组的剩余电量。

该电路计算公式为：

ADC_1点电压＝R62/(R62+R56)*(12V_A)

ADC_2点电压＝R63/(R63+R57)*(12V_B)

ADC_3点电压＝R64/(R64+R58)*(12V_C)

R59、R60、R61为限流电阻，防止电流过大击穿微控制器接口。

C39、C40、C41为滤波电容，将采集到的ADC电压信号更加平滑，提高ADC信号的抗干扰能力。

如图6所示，电量指示电路34包括+12V电压输入端接口、轻触电量显示按键SW1、比较器U2A～U2D和LED指示灯LED1-LED4，+12V电压输入端口连接比较器U2A～U2D正负输入端和LED指示灯LED1-LED4的正极，比较器U2A～U2D的输出端分别连接LED指示灯LED1-LED4的负极，LED指示灯LED1～LED4的亮灭用于指示电量，每个LED指示灯代表25％的电量。

电量显示电路34对接入电池的电压采用电阻按输入电压的25％,50％,75％,100％的比例进行降压采样，并与LM324N设定的基准电压相比较，当比较器的正向输入端大于反向输入时则将输出端的发光二极管熄灭，从而显示不同的电池电量。电量显示电路34输出控制4颗LED的亮灭，每颗LED灯代表了25％的电量。

电量显示电路34通过轻触电量显示按键SW1进行触发，仅在需要时进行工作，降低电路功耗。

如图7所示，电源输出控制电路32包括的+12A，+12B，+12C的结构为三组电池A\B\C三路输出控制电路的接口端，每路电源输出控制电路32均包括三极管S8050和升压芯片AP4435，其中三极管S8050可控制电池输出的通断，电池电压经过升压芯片AP4435可稳定提升至13.2V,用于对摄像机供电。

电源控制模块3可收集本模块和定位模块4所采集的相关信息，并通过2G/4G通信模块将采集到的数据上传至后台服务器6；电源控制模块3内部智能硬件通过对便携式电池组2各个接入的电池的电压进行检测，根据电池电压大小推算出各个电池的电量信息，默认情况下优先选择剩余电量最小的一路便携式电池作为输出电源。

如图8-图9所示，定位模块4和通讯模块5为一种双合一的硬件模块的两个部分，该双合一的硬件模块包括包括AIR800芯片41、SIM卡槽电路51和降压电路42，该模块通过串口的形式与微控制器33通信,采用AIR800芯片进行紧凑型封装设计，拥有行业标准接口，通过北斗系统或者GPS系统进行定位，用于采集AI摄像机1的位置信息，SIM卡槽电路51设有SIM卡槽，用于获取电量信息和位置信息，通过无线移动数据网络连接后台服务器6并上传和接收数据。

AIR800芯片41可通过内部GPS+基站定位功能，对摄像机等设备的位置做精确定位，之后将定位所得到的经纬度位置信息传递到电源控制模块3，由其上传后台进行统一管理，该模块能够方便后台及时获取摄像机设备的位置信息，有利于后台及运维人员进行多设备统一化管理。

如图10所示，降压电路42包括+12V电源输入接口和降压转换器U4，降压转换器的型号为JW5033T，用于对输入电压进行降压处理并为双合一的硬件模块供电，+12V电源输入接口与降压转换器U4的VIN接口连接，降压转换器U4的SW和FB接口接入降压电路的AIR8000_3V8_PWR接口连接AIR800芯片的VBAT接口，降压转换器U4的FB接口用于调节SW接口输出电压，FB接口作为输出电压的采样端，可通过FB接口外接的R48和R49设置输出电压，其输出电压的公式为Vfb＝Vout*R49/R49+R48。

如图11所示，SIM卡槽电路51的VCC接口与AIR800芯片41的SIM_VDD连接，SIM卡槽电路51的CLK接口与AIR800芯片41的SIM_CLK连接、SIM卡槽电路51的DAT接口与AIR800芯片41的SIM_DAT连接，SIM卡槽电路51的RET接口与AIR800芯片41的SIM_RET连接接口连接，SIM卡槽电路51用于使用SIM卡并获取电量信息和位置信息，通过无线移动数据网络连接后台服务器6并上传和接收数据。

SIM卡槽电路51可内插SIM卡，并通过MQTT通信协议与电源控制模块3和所述后台服务器6进行数据通讯，通过插入SIM卡使得通讯模块5连接2G/4G移动数据网络，使用MQTT协议完成智能电池系统与后台服务器6之间的数据通信，有效降低上下行数据的网络流量，减小硬件开销，提高运行效率。

如图12所示，根据本发明的一种摄像机智能电池远程控制方法，包括以下步骤：

S1.启动AI摄像头1；

S2.电源控制模块3检测便携式电池组2内三组电池的电量信息，并选择剩余电量最小的一组电池作为供电电源；

S3.定位模块4开始采集位置信息并向电源控制模块3传输；

S4.通讯模块5接收电源控制模块3传输的电量信息和位置信息，并通过无线移动数据网络将有数据发送至后台服务器6。

S5.后台服务器6接收电量信息和位置信息进行数据管理。

具体的控制方法，开始启动AI摄像头1电源，由三路电池同时给微控制器33供电，微控制器33会同时通过ADC电路判断三路电压，微控制器33通过读取到的电压，进行输入控制电路的控制，将高电压与中电压的电池电源输入关闭，减少此两路电源的电损耗，只打开电压最低的那一路，并控制输出控制电路，将最低电压的电源给升压模块供电，升压模块将电压稳定到13.2V给AI摄像头1供电，当电池降低至9V，微控制器33自动判断该电池不可供应AI摄像头1的正常工作，随即切换下个电池；定位模块4可通过内部GPS+基站定位功能硬件，对摄像机等设备的位置做精确定位，采集位置信息，同时将位置信息向电源控制模块3发送，电源控制模块3将接收的位置信息和检测得到的便携式电池组2的电量信息发送插有SIM卡的通讯模块5，通讯模块5使用MQTT协议和2G/4G移动数据网络将所有数据传输至后台服务器6。

运维人员可通过后台服务器6实时查看每个摄像机的位置和电量，以便进行统一管理，同时运维人员可通过后台服务器6向电源控制模块3下发工作、待机、休眠三种状态的控制指令和电池切换指令，远程控制摄像机的工作状态和电池的选择。

以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种摄像机智能电池远程控制系统，其特征在于，包括：AI摄像头（1）、便携式电池组（2）、电源控制模块（3）、定位模块（4）、通讯模块（5）和后台服务器（6）；

AI摄像头（1），主要用于执行拍摄作业；

便携式电池组（2），用于对所述AI摄像头（1）及整个系统提供电源；

电源控制模块（3），用于检测所述便携式电池组（2）的电量和控制所述便携式电池组（2）的电池切换；

定位模块（4），用于采集位置信息；

通讯模块（5），用于接收位置信息和所述电源控制模块（3）检测的电量信息，并通过无线移动数据网络向所述后台服务器（6）收发数据；

后台服务器（6），用于接收所述位置信息和所述电量信息，并对所有摄像机的电量进行管理和下发控制指令，

所述电源控制模块（3）分别与所述AI摄像头（1）、所述便携式电池组（2）、所述定位模块（4）和通讯模块（5）连接，所述通讯模块（5）与所述后台服务器（6）通过无线移动数据网络连接；

所述电源控制模块（3）能够将每组所述电池的电量信息通过所述通讯模块（5）传输至所述后台服务器（6），所述电源控制模块（3）可通过所述通讯模块（5）接收所述后台服务器（6）发送的电池切换信号。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述便携式电池组（2）设有三组独立的电池，用于对设备提供12V电源，三组所述的独立电池不能同时使用。

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述电源控制模块（3）可对所述便携式电池组（2）的每组电池进行电压检测并根据电压推算所述每组电池的剩余电量。

4.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述便携式电池组（2）每一组所述电池供电回路的开断情况可根据其所对应电路中的LED指示灯判断。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述电源控制模块（3）优先选择剩余电量最小的一组电池进行供电，并能根据所述后台服务器（6）下达的所述控制指令设置工作、待机、休眠三种状态来控制所述AI摄像头（1）的工作状态。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述定位模块（4）通过GPS定位和基站定位组合进行位置信息采集。

7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述通讯模块（5）可内插SIM卡，并通过MQTT通信协议与所述电源控制模块（3）和所述后台服务器（6）进行无线网络通讯。

8.一种应用权利要求1-7任一项所述的远程控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.启动所述AI摄像头（1）；

S2.所述电源控制模块（3）检测所述便携式电池组（2）内三组电池的电量信息，并选择剩余电量最小的一组电池作为供电电源；

S3.所述定位模块（4）开始采集位置信息并向所述电源控制模块（3）传输；

S4.所述通讯模块（5）接收所述电源控制模块（3）传输的所述电量信息和所述位置信息，并通过无线网络将所述电量信息和所述位置信息发送至所述后台服务器（6）；

S5.所述后台服务器（6）接收所述电量信息和所述位置信息进行数据管理。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，运维人员可通过所述后台服务器（6）向所述电源控制模块（3）下发工作、待机、休眠三种状态的控制指令和电池切换指令。

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