CN113347414A - 基于物联网的视频运维管理终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于物联网的视频运维管理终端，包括箱体内的智能运维控制器，所述智能运维控制器与箱体内的风扇、交换机模块、防雷模块分别相连接，市电进入空气开关后进入防雷模块，再进入智能运维控制器，所述交换机模块通过网线与外界进行通讯；所述智能运维控制器包括控制模块、温度检测模块、网络通信模块、六路插座控制模块和电源模块，所述控制模块和温度检测模块、网络通信模块、六路插座控制模块、电源模块分别相连接，所述网络通信模块和交换机模块相连接。本发明对于初代视频运维管理终端进行了改进，集成设计减少施工难度，整合接口出线方式。

Description

基于物联网的视频运维管理终端

技术领域

本发明涉及一种管理终端，尤其是涉及一种基于物联网的视频运维管理终端。

背景技术

国家推动监控系统建设工程以来，各级政府投入了大量的资金建设如雪亮工程、平安城市、平安社区、平安乡村、平安校园、智慧交通、智慧城市等，视频监控系统的建设和应用也已经成为政府和公安机关打击犯罪、社会管理和服务人民群众的重要科技支撑系统。但是在系统规模不断扩大、社会效益不断显现的同时，出现了系统故障率偏高、运维成本高和故障维护处理不及时等诸多问题，在很大程度上影响了系统实战效能的正常发挥。

监控系统基于物联网实现，物联网是指通过各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

但是现有的设备集成度不高，各模块间相互独立却又不相互解耦，需要接线的部分操作繁琐，甚至不具备防呆设计，接线错误会烧毁设备甚至造成用电事故；现有设备通常不具有外围配置接口，有时甚至需要拆解外壳来对设备进行配置；现有设备一般只有一级电路防护功能，安全性能差。

发明内容

本发明提供了一种基于物联网的视频运维管理终端，解决了现有基于IO采集板的视频运维系统只具备采集信息功能，不具备控制功能，对如何配置设备自有信息未进行描述的问题，从而实现终端具有采集信息功能，同时具有控制功能（如控制机箱柜门控制功能、风扇控制功能），对于终端自有信息，可通过以太网方式及Type-C接口进行配置，其技术方案如下所述：

一种基于物联网的视频运维管理终端，包括箱体内的智能运维控制器，所述智能运维控制器与箱体内的风扇、交换机模块、防雷模块分别相连接，市电进入空气开关后进入防雷模块，再进入智能运维控制器，所述交换机模块通过网线与外界进行通讯；所述智能运维控制器包括控制模块、温度检测模块、网络通信模块、六路插座控制模块和电源模块，所述控制模块和温度检测模块、网络通信模块、六路插座控制模块、电源模块分别相连接，所述网络通信模块和交换机模块相连接。

所述电源模块为控制模块、网络通信模块、温度检测模块、六路插座控制模块供电，包括带防护部分的电源模块、可拆卸开关电源模块、断电续航模块，所述带防护部分的电源模块与五路AC220V插座相连接，所述可拆卸开关电源模块与一路DC220V插座相连接，所述五路AC220V插座相连接、一路DC220V插座与六路插座控制模块相连接，所述六路插座控制模块还与控制模块相连接。

所述电源模块还包含将12V转5V的高频降压开关稳压芯片MP1584，以及5V转3.3V降压型DC/DC转换芯片RT8059。

所述带防护部分的电源模块中的防护部分选用陶瓷气体放电管和压敏电阻，陶瓷气体放电管设置有两组，分为GDT1和GDT2，压敏电阻设置有三组；火线L经过保险丝F后，后端的第一触点经过GDT1、MOV到达零线N上的第二触点，第二触点经过MOV、GDT2、MOV到达火线上的第三触点，第三触点位于第一触点后端，所述GDT2接地。

所述带防护部分的电源模块还包含有电能计量芯片HLW8032，所述电能计量芯片HLW8032与控制模块相连接。

所述可拆卸开关电源模块为一路DC200V插座供电，还能够提供DC12V。

所述断电续航模块包括五个并联设置的电容供电模块，所述电容供电模块包括大容量法拉模组和与其相连接的超级电容充电保护芯片BW6101，所述超级电容充电保护芯片BW6101和控制模块相连接。

所述控制模块包含单片机、看门狗芯片MAX6369、EEPROM、FLASH芯片W25Q128，所述单片机与看门狗芯片MAX6369、EEPROM、FLASH芯片W25Q128分别相连接。

所述六路插座控制模块包括七重达林顿晶体管阵列ULN2004、六路光耦隔离控制继电器HF3FA，所述七重达林顿晶体管阵列ULN2004和六路光耦隔离控制继电器HF3FA相连接，所述七重达林顿晶体管阵列ULN2004与控制模块中的单片机相连接，当单片机给对应控制引脚高电平或低电平时，完成控制动作。

所述箱体采用高强度2mm冷轧钢制成，为双层或单层结构，其外面覆盖有涂层，箱体上部装有电磁锁，所述电磁锁与智能运维控制器相连接。

所述智能运维控制器配备高性能ARM架构处理器，采用ucos-iii操作系统，搭配WEB操作页面，能够实现控制机箱柜门控制功能、箱门状态监测、机箱供电状态检测、温度检测、摄像机工作状态检测、风扇工作状态检测、网络传输设备工作状态检测功能；配备对应的管理平台，能够实时展示前端各设备箱的运行情况，能够按照时间、区域进行统计分析，形成故障发现、故障定位、自动修复的运维管理闭环，智能化提升运维管理效率，提高摄像头的在线率、完好率，保障前端设备“全时可用”、“全程可控”。

本发明对于初代视频运维管理终端进行了改进，集成设计减少施工难度，整合接口出线方式；本发明提供的终端合理设计了运维控制设备的内部结构，提升了设备的集成度，整合了缓启开关电源模块、六路继电器控制的品字型插座，简化了接线难度；新增Type-C接口，简化了配置设备信息（如设备的IP地址、设备序列号、设备名称等）的流程。

附图说明

图1是所述基于物联网的视频运维管理终端的完整结构示意图；

图2是所述智能运维控制器的结构示意图；

图3是所述带防护部分的电源模块中的防护部分示意图；

图4a是所述电能计量芯片的部分示意图；

图4b是所述电能计量芯片的部分示意图；

图5是所述电容供电模块的示意图；

图6是所述温度检测模块的示意图；

图7a是所述六路插座控制模块的部分示意图；

图7b是所述六路插座控制模块的部分示意图。

具体实施方式

如图1所示，所述基于物联网的视频运维管理终端包括放置在箱体00中的智能运维控制器、风扇、交换机模块、空气开关、防雷模块，所述智能运维控制器与风扇、交换机模块、防雷模块分别连接。可见，所述基于物联网的视频运维管理终端包括了智能运维控制器、箱体内器件和箱体。

在具体应用中，所述箱体00为采用高强度2mm冷轧钢（可选双层或单层）制成，外面覆盖有防雨、防尘、防静电涂层，是防护等级IP55的抱杆式防水箱，箱体上部装有电磁锁。

所述风扇安装在箱体内，用于降低箱体内温度。所述风扇可远程设定智能运维控制器的温度联动值，根据温度智能启停风扇，并能够实时监测风扇的工作状态，在风扇工作异常时发出故障报告到视频监控智慧运维系统。

所述交换机模块通过网线与智能运维控制器连接，为智能运维控制器提供网络环境。

所述防雷模块与智能运维控制器的检测I/O接口进行连接，用于实时监测电源防雷器的失效状态，当电源防雷器失效时，智能运维控制器通过其网络通信模块能够发出告警，将告警通知到视频监控智慧运维系统。所述电源防雷器安装于空气开关后端作为防护器件，都位于箱体内。

所述空气开关，又名空气断路器，是断路器的一种。是一种只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关。空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。除能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护。本实施例中，市电进入空气开关，再经过防雷保护模块后进入 智能运维控制器的带防护部分的电源模块，再到达可拆卸开关电源模块。

如图2所示，所述智能运维控制器为整套系统（基于物联网的视频运维管理终端）的核心部分器件。所述智能运维控制器包括控制模块、温度检测模块、网络通信模块、六路插座控制模块和电源模块，所述控制模块和温度检测模块、网络通信模块、六路插座控制模块、电源模块分别相连接，所述网络通信模块和视频监控智慧运维系统通过网线连接。

所述电源模块包括带防护部分的电源模块、可拆卸开关电源模块、断电续航模块。所述电源模块为控制模块、网络通信模块、温度检测模块、六路插座控制模块供电，包含将12V转5V的高频降压开关稳压芯片MP1584及其外围电路；和5V转3.3V降压型DC/DC转换芯片RT8059及其外围电路。所述带防护部分的电源模块与五路AC220V插座相连接，所述可拆卸开关电源模块与一路DC220V插座相连接，所述五路AC220V插座相连接、一路DC220V插座与六路插座控制模块相连接，所述六路插座控制模块还与控制模块相连接。

如图3所示，所述带防护部分的电源模块用于为五路AC220V插座供电，该五路插座可接摄像机。带防护部分的电源模块中的防护部分选用陶瓷气体放电管（ GDT，GasDischarge Tube ）和压敏电阻（MOV，Mental Oxide Varistors）的防护方案，陶瓷气体放电管设置有两组，分为GDT1和GDT2，压敏电阻设置有三组，其中，火线L经过保险丝F后，后端的第一触点经过GDT1、MOV到达零线N上的第二触点，第二触点经过MOV、GDT2、MOV到达火线上的第三触点，第三触点位于第一触点后端，所述GDT2接地。其中，External Interface指的是预留在电路板上的5.08 3pin接口，Next Circuit指下一级电路，包括5路插座、到可拆卸开关电源模块这部分电路。

此电源方案满足IEC61000-4-5,GB/T17626.5等浪涌测试标准。

所述GDT1选用器件为UN2E5-600LL，直流标称电压为600±20%V，冲击电流（8/20μs）为5kA，Cp<1.0pF，电阻>1GΩ；

所述GDT2选用器件为UN3E8-600HM，直流标称电压为600±20%V，冲击电流（8/20μs）为20kA，Cp<1.5pF，电阻>1GΩ；

所述MOV选用器件为20D471K，压敏电压（at1mA）为423V-517V，突破电流耐量（8/20μs）为6500A，最大抑制电压（at5A）为775V。

如图4a和图4b所示，带防护部分的电源模块还包含有电能计量芯片HLW8032，所述电能计量芯片HLW8032能够测量单相有功能量、有功功率、电流电压有效值等参数数据；电能计量芯片HLW8032与控制模块相连接，所述控制模块对电能计量芯片HLW8032采集的参数数据进行处理，通过网络通信模块发送到视频监控智慧运维系统。其中，图4a和图4b的连接处用a作为标记。

所述可拆卸开关电源模块为一路DC200V插座供电，该路插座可接交换机、光端机。所述可拆卸开关电源模块还能够为电源模块提供DC12V。在智能运维控制器的PCB电路板上焊接有18pin野口接插件，可拆卸开关电源模块通过此接插件与PCB连接。所述可拆卸开关电源模块在交流电、超级电容同时接入的条件下，始终同时工作，用以实现市电——逆变无缝连接。

可拆卸开关电源模块设置的引脚包括PE、AC IN、200V+、200V-、CH12V+、CH12V-、12V IN和OVER T。

接口定义：

PE 接机箱外壳；

AC IN 接入交流电；

200V+ 逆变输出正；

200V- 逆变输出负；

CH12V+ 接电容正端；

CH12V- 接电容负端；

12V IN 外接12V电源的正端口电压范围8.5~16V；

OVER T 其自带温度过高报警功能：当温度过高时，OVER T引脚输出一高电平；温度正常时，输出0（低电平）。

所述断电续航模块包括五个并联设置的电容供电模块，如图5所示，所述电容供电模块包括相连接的大容量法拉模组（2.7V 22F）和超级电容充电保护芯片BW6101及其外围电路，所述芯片BW6101和控制模块分别相连接。当市电异常时，所述断电续航模块能短暂为设备供电，使控制模块将故障信息通过网络通信模块上报出去。

所述温度检测模块用于检测箱体内温度，如图6所示，温度检测模块包括温湿度传感器芯片LM75A及其外围电路。所述控制模块与温度检测模块通过IIC总线连接，对温度数据进行读取、处理，经过控制模块对温度数据进行处理，通过网络通信模块发送到视频监控智慧运维系统。

所述控制模块包含单片机、看门狗芯片MAX6369及其外围电路、串行电可擦写可编程只读存储器（EEPROM）AT24C08及其外围电路、FLASH芯片W25Q128及其外围电路，所述单片机与看门狗芯片MAX6369、EEPROM、FLASH芯片W25Q128分别相连接；本实施例中单片机优选工业级的STM32F103ZET6。

所述网络通信模块与控制模块连接，包括标准以太网接口RJ45、以太网芯片W5500及其外围电路，所述以太网芯片W5500与标准以太网接口RJ45相连接，所述以太网芯片W5500与控制模块相连接，网络通信模块将电力状态信息、网络状态信息、防雷失效与否信息、箱门状态检测信息、箱内温度信息等信息发送到视频监控智慧运维系统。所述网络通信模块还包括Type-C接口，以通过Type-C接口和控制模块进行数据通讯。

如图7a和图7b所示，所述六路插座控制模块由七重达林顿晶体管阵列ULN2004、六路光耦隔离控制继电器HF3FA及其外围电路组成，用于控制视频监控前端系统的各个设备进行供电、断电或重启，所述七重达林顿晶体管阵列ULN2004和六路光耦隔离控制继电器HF3FA相连接；七重达林顿晶体管阵列ULN2004与控制模块中的单片机相连接，当单片机给对应控制引脚高电平或低电平时，完成控制动作。其中，图7a和图7b的连接处用a作为标记。

本发明按照一体化、集成化的思路合理设计了硬件结构，集成电源模块、六路继电器控制的品字型插座等，提升了硬件集成度，简化了设备接线、组装难度，模块间方便拆卸，便于设备维护。本发明新增标准24pin Type-C硬件接口，对原有配置方式进行了改进；新增搭配GDT以及MOV等防护元件的次级防雷电路，满足IEC61000-4-5,GB/T17626.5等浪涌测试标准，能通过1.2/50μS-8/20μS组合波差模、共模浪涌测试，配合前级防护电路共两级防护，相对一般只有一级防护的设备，提升了设备安全性，为设备使用人员提供了安全保障。

本发明能够实现控制机箱柜门控制功能、箱门状态监测、机箱供电状态检测、温度检测、摄像机工作状态检测、风扇工作状态检测、网络传输设备工作状态检测功能；配备对应的管理平台，能够实时展示前端各设备箱的运行情况，能够按照时间、区域进行统计分析，形成故障发现、故障定位、自动修复的运维管理闭环，智能化提升运维管理效率，提高摄像头的在线率、完好率，保障前端设备“全时可用”、“全程可控”。

所述风扇检测功能通过检测风扇启动瞬间电压值来确定风扇工作状态是否正常，并在所述风扇的工作状态为异常时将风扇异常工作状态发送至管理终端。

根据所述箱门的开关状态产生报警信息，包括：若当前处于布防设置状态，则在门为开状态时产生报警信息；门状态为关时则不产生报警信息，在平台侧显示“正常”。

根据所述摄像机的网络状态信息确定所述摄像机是否处于掉线状态，若全部摄像机均处于掉线状态，则判断所述交换机为异常工作状态。

进一步的，本发明实现了市政视频监控点位故障排除、故障定位、远程报警、远程操控等功能，可以分析并初步判断设备故障类型，进行自动排除故，断电工作保障等。

远程报警：终端具有温湿度传感器、I/O检测功能，当箱体内温度异常（过高或过低）、市电异常（过高或过低）、箱门被非法打开时发出报警信息。

视频监控点位故障排除：视频监控智慧运维系统（与视频运维管理终端配套的软件系统）中录入了监控摄像头的IP信息，配合视频运维管理终端，可初步判断故障情况：

摄像头在平台显示“掉线”，视频运维管理终端判断市电正常、网络正常，可初步判断为摄像头故障；

摄像头在平台显示“掉线”，视频运维管理终端判断市电异常、网络正常，可初步判断为市电异常导致摄像头掉线；

摄像头在平台显示“掉线”，视频运维管理终端判断市电正常、网络异常，可初步判断为网络故障导致摄像头掉线；

远程操控：通过控制视频运维管理终端I/O，进而操控继电器，可实现摄像头等接入DC/AC 220V的设备的重启、断路等功能。

本发明专利合理设计了运维控制设备的内部结构，提升了设备的集成度，整合了缓启开关电源模块、六路继电器控制的品字型插座，简化了接线难度；新增Type-C接口；简化了配置设备信息（如设备的IP地址、设备序列号、设备名称等）的流程。

Claims (10)

1.一种基于物联网的视频运维管理终端，其特征在于：包括箱体内的智能运维控制器，所述智能运维控制器与箱体内的风扇、交换机模块、防雷模块分别相连接，市电进入空气开关后进入防雷模块，再进入智能运维控制器，所述交换机模块通过网线与外界进行通讯；所述智能运维控制器包括控制模块、温度检测模块、网络通信模块、六路插座控制模块和电源模块，所述控制模块和温度检测模块、网络通信模块、六路插座控制模块、电源模块分别相连接，所述网络通信模块和交换机模块相连接。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的视频运维管理终端，其特征在于：所述电源模块为控制模块、网络通信模块、温度检测模块、六路插座控制模块供电，包括带防护部分的电源模块、可拆卸开关电源模块、断电续航模块，所述带防护部分的电源模块与五路AC220V插座相连接，所述可拆卸开关电源模块与一路DC220V插座相连接，所述五路AC220V插座相连接、一路DC220V插座与六路插座控制模块相连接，所述六路插座控制模块还与控制模块相连接。

3.根据权利要求2所述的基于物联网的视频运维管理终端，其特征在于：所述电源模块还包含将12V转5V的高频降压开关稳压芯片MP1584，以及5V转3.3V降压型DC/DC转换芯片RT8059。

4.根据权利要求2所述的基于物联网的视频运维管理终端，其特征在于：所述带防护部分的电源模块中的防护部分选用陶瓷气体放电管和压敏电阻，陶瓷气体放电管设置有两组，分为GDT1和GDT2，压敏电阻设置有三组；火线L经过保险丝F后，后端的第一触点经过GDT1、MOV到达零线N上的第二触点，第二触点经过MOV、GDT2、MOV到达火线上的第三触点，第三触点位于第一触点后端，所述GDT2接地。

5.根据权利要求2所述的基于物联网的视频运维管理终端，其特征在于：所述带防护部分的电源模块还包含有电能计量芯片HLW8032，所述电能计量芯片HLW8032与控制模块相连接。

6.根据权利要求2所述的基于物联网的视频运维管理终端，其特征在于：所述可拆卸开关电源模块为一路DC200V插座供电，还能够提供DC12V。

7.根据权利要求2所述的基于物联网的视频运维管理终端，其特征在于：所述断电续航模块包括五个并联设置的电容供电模块，所述电容供电模块包括大容量法拉模组和与其相连接的超级电容充电保护芯片BW6101，所述超级电容充电保护芯片BW6101和控制模块相连接。

8.根据权利要求1所述的基于物联网的视频运维管理终端，其特征在于：所述控制模块包含单片机、看门狗芯片MAX6369、EEPROM、FLASH芯片W25Q128，所述单片机与看门狗芯片MAX6369、EEPROM、FLASH芯片W25Q128分别相连接。

9.根据权利要求1所述的基于物联网的视频运维管理终端，其特征在于：所述六路插座控制模块包括七重达林顿晶体管阵列ULN2004、六路光耦隔离控制继电器HF3FA，所述七重达林顿晶体管阵列ULN2004和六路光耦隔离控制继电器HF3FA相连接，所述七重达林顿晶体管阵列ULN2004与控制模块中的单片机相连接，当单片机给对应控制引脚高电平或低电平时，完成控制动作。

10.根据权利要求1所述的基于物联网的视频运维管理终端，其特征在于：所述箱体采用高强度2mm冷轧钢制成，为双层或单层结构，其外面覆盖有涂层，箱体上部装有电磁锁，所述电磁锁与智能运维控制器相连接。

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