CN115250007B - 变电站运维监控终端 - Google Patents

Abstract

本发明属于配电自动化技术领域，提出了变电站运维监控终端，包括均与第一主控芯片连接的定位模块、可见光摄像模块和红外摄像模块，第一主控芯片与后台监控系统通信连接，红外摄像模块包括红外焦平面探测器U2和温控电路，红外焦平面探测器U2用于采集红外光信号并发送至第一主控芯片，温控电路用于控制红外焦平面探测器U2的工作温度，温控电路包括温度设定电路、比较器U6A、PWM调制电路、与门U8、反相器U9、与门U10和H桥电路，H桥电路的正输出端接入红外焦平面探测器U2的热电制冷器正极，H桥电路的负输出端接入红外焦平面探测器U2的热电制冷器负极。通过上述技术方案，解决了现有技术中变电站运维监控精度差的问题。

Description

变电站运维监控终端

技术领域

本发明属于配电自动化技术领域，涉及变电站运维监控终端。

背景技术

变电设备作为变电站的核心部分，其运行维护质量是保证变电系统稳定、可靠运行的关键。因此必须要充分认识到变电设备维护工作的重要性，加强对变电设备的日常维护与管理，以提高变电运行的可靠性与安全性。传统人工运维方式不仅劳动强度大，而且会有疏漏，因此，各变电站逐渐采用运维机器人代替人工，运维机器人在变电站内行走，其上设置有可见光摄像机和红外摄像机，分别读取变电站内设备的仪表读数和温度数据，并远程发送至后台监控系统，这样后台管理人员通过后台监控系统即可实施了解变电站内的设备情况。运维机器人不仅能够实现远程在线监测，而且大大提升运维的内容和频率，改变传统运维方式，实现运维智能化。

其中，红外摄像机主要通过红外焦平面探测器检测红外光信号，红外焦平面探测器是非制冷微测辐射热计型红外焦平面探测器，其焦平面上排列着多个像元，各个像元的红外吸收层吸收红外能量后温度发生变化，不同像元接收到不同能量的热辐射，其自身的温度变化就不同，从而引起各像元的热敏层电阻值发生相应的改变，这种变化经由探测器内部的读出电路转换成电信号输出，经过探测器外部的信号采集和数据处理电路最终得到反映目标温度分布情况的可视化电子图像。由于红外焦平面探测器是利用红外辐射改变象元的电阻温度特性来探测红外目标温度的，所以焦平面的自身温度会直接影响探测器的灵敏度和成像性能。只有焦平面中各像元自身基准温度一致和稳定时，才能得到高质量的红外图像。

目前，对红外焦平面探测器的自身温度控制不准确，导致红外摄像机的成像质量差，从而影响变电站运维监控精度。

发明内容

本发明提出变电站运维监控终端，解决了现有技术中变电站运维监控精度差的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：包括均与第一主控芯片连接的定位模块、可见光摄像模块和红外摄像模块，所述第一主控芯片与后台监控系统通信连接，所述红外摄像模块包括红外焦平面探测器U2和温控电路，所述红外焦平面探测器U2用于采集红外光信号并发送至所述第一主控芯片，

所述温控电路用于控制所述红外焦平面探测器U2的工作温度，所述温控电路包括温度设定电路、比较器U6A、PWM调制电路、与门U8、反相器U9、与门U10 和H桥电路，

所述温度设定电路的输入端与所述第一主控芯片连接，所述温度设定电路的输出端接入所述比较器U6A的同相输入端，所述红外焦平面探测器U2的温度输出端接入所述比较器U6A的反相输入端，所述比较器U6A的输出端接入所述与门U8的第一输入端，所述PWM调制电路的输出端接入所述与门U8的第二输入端，所述与门U8的输出端用于控制所述H桥电路的正输出端和负输出端之间输出正向电压，

所述比较器U6A的输出端同时接入所述反相器U9的输入端，所述反相器U9的输出端接入所述与门U10的第一输入端，所述PWM调制电路的输出端接入所述与门U10的第二输入端，所述与门U10的输出端用于控制所述H桥电路的正输出和负输出端之间输出反向电压，

所述H桥电路的正输出端接入所述红外焦平面探测器U2的热电制冷器正极，所述H桥电路的负输出端接入所述红外焦平面探测器U2的热电制冷器负极，

所述PWM调制电路包括依次连接的运放U7、绝对值检测电路和比较器U6B，所述温度设定电路的输出端接入所述运放U7的同相输入端，所述红外焦平面探测器U2的温度输出端接入所述运放U7的反相输入端，所述运放U7的输出端通过电阻R6反馈连接至所述运放U7的反相输入端，所述运放U7的输出端接入所述绝对值检测电路的输入端，所述绝对值检测电路的输出端接入所述比较器U6B的同相输入端，所述比较器U6B的反相输入端与三角波发生电路连接，所述比较器U6B的输出端作为所述PWM调制电路的输出。

进一步，所述温度设定电路包括DA转换芯片U5，所述DA转换芯片U5的时钟输入端、数据输入端和锁存端均与所述第一主控芯片连接，所述DA转换芯片U5的输出端作为所述温度设定电路的输出端。

进一步，所述温度设定电路还包括第一基准源电路，所述第一基准源电路包括电压基准芯片U13，所述电压基准芯片U13的阳极通过电阻R17连接电源+5V，所述电压基准芯片U13的阴极接地，所述电压基准芯片U13参考极作为基准电压VREF1，接入所述DA转换芯片U5的参考电压输入端。

进一步，所述绝对值检测电路包括依次连接的运放U8A和运放U8B，所述运放U8A的反相输入端通过电阻R11连接所述运放U7的输出端，所述运放U8A的同相输入端接地，所述运放U8A的输出端连接二极管D21的阳极，所述二极管D21的阴极通过电阻R9接入所述运放U8A的反相输入端，

所述二极管D21的阴极接入所述运放U8B的同相输入端，所述运放U8B的反相输入端连接所述运放U8B的输出端，所述运放U8B的输出端作为所述绝对值检测电路的输出，接入所述比较器U6B的同相输入端。

进一步，所述H桥电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4，所述三极管Q1的基极与所述与门U8的输出端连接，所述三极管Q1的集电极与电源AVDD连接，所述三极管Q1的发射极与所述三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q3的基极与所述与门U10的输出端连接，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q2的基极与所述与门U10的输出端连接，所述三极管Q2的发射极与所述三极管Q4的集电极连接，所述三极管Q4的基极与所述与门U8的输出端连接，所述三极管Q4的发射极接地，

所述三极管Q1的发射极作为所述H桥电路的正输出端，接入所述红外焦平面探测器U2的热电制冷器正极，所述三极管Q2的发射极作为所述H桥电路的负输出端，接入所述红外焦平面探测器U2的热电制冷器负极。

进一步，还包括AD 转换芯片U3，所述AD转换芯片U3的时钟输入端与所述第一主控芯片连接，所述AD转换芯片U3的第一差分输入端与所述红外焦平面探测器U2的第一差分输出端连接，所述AD转换芯片U3的第二差分输入端与所述红外焦平面探测器U2的第二差分输出端连接，所述AD转换芯片U3的数字输出端与所述第一主控芯片连接。

进一步，还包括第二基准源电路，所述第二基准源电路包括电压基准芯片U1，所述电压基准芯片U1的电源输入端与电源+5V连接，所述电压基准芯片U1的输出端作为基准电压VREF2，接入所述AD转换芯片U3的参考电压输入端。

进一步，所述可见光摄像模块包括均与第一主控芯片连接的可见光摄像机、光照强度检测电路和补光灯控制电路，所述补光灯控制电路包括与第二主控芯片连接的补光灯驱动电路，所述第二主控芯片与所述第一主控芯片通信连接，

所述补光灯驱动电路包括驱动芯片U12，所述驱动芯片U12的调光端与所述第二主控芯片连接，所述驱动芯片U12的供电端与电源12V连接，所述驱动芯片U12的供电端通过电阻R22连接电流采样端，所述驱动芯片U12的电流采样端与LED灯带的阳极连接，所述LED灯带的阴极通过电感L3接入所述驱动芯片U12的漏极开路端。

进一步，所述补光灯控制电路还包括电源电路，所述电源电路包括电阻R28、MOS管Q5、稳压模块、二极管D8、电容C23和电压检测电路，

所述MOS管Q5的栅极与所述第二主控芯片连接，所述MOS管Q5的漏极通过电阻R28连接电源12V，所述MOS管Q5的源极接地，所述稳压模块的第一输入端与电源12V 连接，所述稳压模块的第二输入端与所述MOS管Q5的漏极连接，所述稳压模块的输出端与二极管D8的阳极连接，所述二极管D8的阴极与电容C23的第一端连接，所述电容C23的第二端接地，所述电容C23的第一端接入所述第二主控芯片的供电端，

所述电压检测电路用于检测所述电容C23的电压，所述电压检测电路的输出端接入所述第二主控芯片。

进一步，所述电压检测电路包括比较器U11，电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R24和电阻R23，所述电阻R25的第一端与所述电容C23的第一端连接，所述电阻R25的第二端通过电阻R26接地，所述电阻R25的第二端接入所述比较器U11的反相输入端，

所述电阻R24的一端与电源+5V连接，所述电阻R24的第二端通过电阻R27接地，所述电阻R24的第二端接入所述比较器U11的同相输入端，

所述比较器U11的输出端通过电阻R23反馈连接至所述比较器U11的同相输入端，所述比较器U11的输出端作为所述电压检测电路的输出端，接入所述第二主控芯片。

进一步，所述光照强度检测电路包括串联的电阻R21和光敏电阻RG2，所述电阻R21的一端与电源+5V连接，所述光敏电阻RG2的一端接地，所述电阻R21和所述光敏电阻RG2的串联点作为所述光照强度检测电路的输出，接入所述第一主控芯片的AD通道。

本发明的工作原理及有益效果为：

本发明中，红外焦平面探测器U2用于采集红外光信号并转换为图像信号发送至第一主控芯片，第一主控芯片根据红外焦平面探测器U2发送的信号可以计算出设备温度。温控电路用于稳定红外焦平面探测器U2的工作温度，从而保证红外摄像机的成像质量。其工作原理为：红外焦平面探测器U2内部集成有温度传感器和热电制冷器（TEC），温度传感器用于检测红外焦平面探测器U2的温度，并输出至红外焦平面探测器U2的温度输出端；热电制冷器(TEC)是一种半导体PN结器件，它利用帕尔贴效应对焦平面进行制冷或加热，热电制冷器(TEC)存在一个加热端和一个制冷端，而且其加热端和制冷端在电流方向翻转时可以互相转换。温控电路通过调节热电制冷器(TEC)的电流大小和方向，实现热电制冷器(TEC)对红外焦平面探测器U2的加热或制冷，达到稳定温度的目的。

具体的，温度设定电路的输出接入运放U6A的同相输入端，红外焦平面探测器U2的温度输出端接入运放U6A的反相输入端，当温度设定电路的输出电压大于红外焦平面探测器U2的温度输出端电压时，运放U6A输出高电平，控制H桥电路的正输出端和负输出端之间输出正向电压，热电制冷器(TEC)工作在加热状态，红外焦平面探测器U2的温度升高；当温度设定电路的输出电压小于红外焦平面探测器U2的温度输出端电压时，运放U6A输出低电平，控制H桥电路的正输出端和负输出端之间输出反向电压，热电制冷器(TEC)工作在制冷状态，红外焦平面探测器U2的温度降低。

H桥电路输出电压的大小由PWM调制电路输出的PWM信号决定，温度设定电路的输出接入运放U7的同相输入端，红外焦平面探测器U2的温度输出端接入运放U7的反相输入端，运放U7构成减法运算电路，用于计算温度设定电路的输出端和红外焦平面探测器U2的温度输出端的电压差，该电压差经绝对值检测电路之后得到电压差的绝对值，电压差的绝对值送入比较器U6B的同相输入端，与三角波发生电路输出的三角波进行比较，比较器U6B输出与三角波同频率的方波信号，即PWM信号。PWM信号接入与门U8的第二输入端，与运放U6A的输出信号相与之后，得到PWM1信号 。PWM1信号作为H桥电路的控制信号，不仅能控制H桥电路输出正向电压，而且PWM1信号的占空比可以控制H桥电路的输出电压幅值，由于PWM1信号的占空比与运放U7输出的电压差同步变化，所以H桥电路的输出电压幅值跟随运放U7输出的电压差同步变化。同理，与运放U6A的输出信号经反相器U9之后，接入与门U10的第一输入端，PWM信号接入与门U10的第二输入端，两个信号相与之后，得到PWM2信号 。由于反相器U9的作用，PWM2信号作为H桥电路的控制信号，不仅能控制H桥电路输出反向电压，而且PWM2信号的占空比可以控制H桥电路的输出电压幅值。

本发明温控电路的设置，能够将红外焦平面探测器U2的温度稳定在设定值，从而保证红外摄像机的成像质量，提高变电站运维监控的精度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明中红外焦平面探测器U2的电路原理图；

图2为本发明中温度设定电路原理图；

图3为本发明中PWM调制电路原理图；

图4为本发明中H桥电路原理图；

图5为本发明中补光灯驱动电路原理图；

图6为本发明中电源电路原理图；

图7为本发明中光照强度检测电路原理图；

图中：1、红外焦平面探测器U2， 21、温度设定电路，22 、PWM调制电路，23、 H桥电路，3、光照强度检测电路，41、补光灯驱动电路，42、电源电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本实施例变电站运维监控终端包括均与第一主控芯片连接的定位模块、可见光摄像模块和红外摄像模块，第一主控芯片与后台监控系统通信连接，红外摄像模块包括红外焦平面探测器U2和温控电路，红外焦平面探测器U2用于采集红外光信号并发送至第一主控芯片，

温控电路用于控制红外焦平面探测器U2的工作温度，温控电路包括温度设定电路、比较器U6A、PWM调制电路、与门U8、反相器U9、与门U10 和H桥电路，

如图2-图4所示，温度设定电路的输入端与第一主控芯片连接，温度设定电路的输出端接入比较器U6A的同相输入端，红外焦平面探测器U2的温度输出端接入比较器U6A的反相输入端，比较器U6A的输出端接入与门U8的第一输入端，PWM调制电路的输出端接入与门U8的第二输入端，与门U8的输出端用于控制H桥电路的正输出端和负输出端之间输出正向电压，

比较器U6A的输出端同时接入反相器U9的输入端，反相器U9的输出端接入与门U10的第一输入端，PWM调制电路的输出端接入与门U10的第二输入端，与门U10的输出端用于控制H桥电路的正输出端和负输出端之间输出反向电压，

H桥电路的正输出端接入红外焦平面探测器U2的热电制冷器正极，H桥电路的负输出端接入红外焦平面探测器U2的热电制冷器负极，

PWM调制电路包括依次连接的运放U7、绝对值检测电路和比较器U6B，温度设定电路的输出端接入运放U7的同相输入端，红外焦平面探测器U2的温度输出端接入运放U7的反相输入端，运放U7的输出端通过电阻R6反馈连接至运放U7的反相输入端，运放U7的输出端接入绝对值检测电路的输入端，绝对值检测电路的输出端接入比较器U6B的同相输入端，比较器U6B的反相输入端与三角波发生电路连接，比较器U6B的输出端作为PWM调制电路的输出。

本实施例中，红外焦平面探测器U2用于采集红外光信号并转换为图像信号发送至第一主控芯片，第一主控芯片根据红外焦平面探测器U2发送的信号可以计算出设备温度。温控电路用于稳定红外焦平面探测器U2的工作温度，从而保证红外摄像机的成像质量。其工作原理为：红外焦平面探测器U2内部集成有温度传感器和热电制冷器（TEC），温度传感器用于检测红外焦平面探测器U2的温度，并输出至红外焦平面探测器U2的温度输出端；热电制冷器(TEC)是一种半导体PN结器件，它利用帕尔贴效应对焦平面进行制冷或加热，热电制冷器(TEC)存在一个加热端和一个制冷端，而且其加热端和制冷端在电流方向翻转时可以互相转换。温控电路通过调节热电制冷器(TEC)的电流大小和方向，实现热电制冷器(TEC)对红外焦平面探测器U2的加热或制冷，达到稳定温度的目的。

具体的，温度设定电路的输出接入运放U6A的同相输入端，红外焦平面探测器U2的温度输出端接入运放U6A的反相输入端，当温度设定电路的输出电压大于红外焦平面探测器U2的温度输出端电压时，运放U6A输出高电平，控制H桥电路的正输出端和负输出端之间输出正向电压，热电制冷器(TEC)工作在加热状态，红外焦平面探测器U2的温度升高；当温度设定电路的输出电压小于红外焦平面探测器U2的温度输出端电压时，运放U6A输出低电平，控制H桥电路的正输出端和负输出端之间输出反向电压，热电制冷器(TEC)工作在制冷状态，红外焦平面探测器U2的温度降低。

H桥电路输出电压的大小由PWM调制电路输出的PWM信号决定，温度设定电路的输出接入运放U7的同相输入端，红外焦平面探测器U2的温度输出端接入运放U7的反相输入端，运放U7构成减法运算电路，用于计算温度设定电路的输出端和红外焦平面探测器U2的温度输出端的电压差，该电压差经绝对值检测电路之后得到电压差的绝对值，电压差的绝对值送入比较器U6B的同相输入端，与三角波发生电路输出的三角波进行比较，比较器U6B输出与三角波同频率的方波信号，即PWM信号。PWM信号接入与门U8的第二输入端，与运放U6A的输出信号相与之后，得到PWM1信号 。PWM1信号作为H桥电路的控制信号，不仅能控制H桥电路输出正向电压，而且PWM1信号的占空比可以控制H桥电路的输出电压幅值，由于PWM1信号的占空比与运放U7输出的电压差同步变化，所以H桥电路的输出电压幅值跟随运放U7输出的电压差同步变化。同理，与运放U6A的输出信号经反相器U9之后，接入与门U10的第一输入端，PWM信号接入与门U10的第二输入端，两个信号相与之后，得到PWM2信号 。由于反相器U9的作用，PWM2信号作为H桥电路的控制信号，不仅能控制H桥电路输出反向电压，而且PWM2信号的占空比可以控制H桥电路的输出电压幅值。

本实施例温控电路的设置，能够将红外焦平面探测器U2的温度稳定在设定值，从而保证红外摄像机的成像质量，提高变电站运维监控的精度。

进一步，如图2所示，温度设定电路包括DA转换芯片U5，DA转换芯片U5的时钟输入端CLK、数据输入端D和锁存端LE均与第一主控芯片连接，DA转换芯片U5的输出端OUT作为温度设定电路的输出端。

第一主控芯片输出的温度设定值经DA转换芯片U5转换为模拟电压信号，该模拟电压信号作为温度设定电路的输出，分别接入比较器U6A和运放U7的同相输入端，与红外焦平面探测器U2的温度输出端信号VTEMP进行比较。

进一步，如图2所示，温度设定电路还包括第一基准源电路，第一基准源电路包括电压基准芯片U13，电压基准芯片U13的阳极通过电阻R17连接电源+5V，电压基准芯片U13的阴极接地，电压基准芯片U13的参考极作为基准电压VREF1，接入DA转换芯片U5的参考电压输入端。

电压基准芯片U13的参考极输出稳定的基准电压VREF1，作为DA转换芯片U5的参考电压，有利于保证DA转换芯片U5的转换精度。

进一步，如图3所示，绝对值检测电路包括依次连接的运放U8A和运放U8B，运放U8A的反相输入端通过电阻R11连接运放U7的输出端，运放U8A的同相输入端接地，运放U8A的输出端连接二极管D21的阳极，二极管D21的阴极通过电阻R9接入运放U8A的反相输入端，

二极管D21的阴极接入运放U8B的同相输入端，运放U8B的反相输入端连接运放U8B的输出端，运放U8B的输出端作为绝对值检测电路的输出，接入比较器U6B的同相输入端。

如图3所示，温度设定电路的输出电压和红外焦平面探测器U2的温度输出端电压VTEMP经运放U7运算之后，得到二者的电压差，该电压差记为Err。电压差Err接入运放U8A的反相输入端，当电压差Err大于零时，运放U8A的反相输入端电压大于同相输入端电压，运放U8A输出低电平，二极管D21截止，电压差Err依次经电阻R11、电阻R9接入运放U8B的同相输入端，运放U8B构成电压跟随器，运放U8B的输出端电压等于电压差Err。

当电压差Err小于零时，运放U8A的反相输入端电压小于同相输入端电压，运放U8A输出高电平，二极管D21导通，运放U8A构成反相比例放大电路，设置R9=R11，则反相比例放大电路的放大倍数为-1，运放U8A的输出电压为-Err；运放U8A的输出端接入运放U8B的同相输入端，运放U8B构成电压跟随器，运放U8B的输出端电压等于-Err，实现绝对值检测功能。

进一步，如图4所示，H桥电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4，三极管Q1的基极与与门U8的输出端连接，三极管Q1的集电极与电源AVDD连接，三极管Q1的发射极与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的基极与与门U10的输出端连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q2的基极与与门U10的输出端连接，三极管Q2的发射极与三极管Q4的集电极连接，三极管Q4的基极与与门U8的输出端连接，三极管Q4的发射极接地，

三极管Q1的发射极作为H桥电路的正输出端，接入红外焦平面探测器U2的热电制冷器正极，三极管Q2的发射极作为H桥电路的负输出端，接入红外焦平面探测器U2的热电制冷器负极。

三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4构成H桥电路，其中，三极管Q1和三极管Q4同步控制，三极管Q2和三极管Q3同步控制。当温度设定电路的输出电压大于红外焦平面探测器U2的温度输出端电压VTEMP时，运放U6A输出高电平，与门U8输出PWM1信号到三极管Q1和三极管Q4的基极，与门U10输出低电平信号，三极管Q2和三极管Q3截止，三极管Q1的发射极与电源AVDD连接，三极管Q4的集电极接地，三极管Q1的发射极作为H桥电路的正输出端，三极管Q4的集电极作为H桥电路的负输出端，在红外焦平面探测器U2的TEC正极TEC+和TEC负极TEC-之间加上正向电压，红外焦平面探测器U2内部的TEC工作在加热状态。

同理，当温度设定电路的输出电压小于红外焦平面探测器U2的温度输出端电压VTEMP时，运放U6A输出低电平，与门U8输出低电平，与门U10输出PWM2信号到三极管Q2和三极管Q3的基极，三极管Q1和三极管Q4截止，三极管Q2的发射极与电源AVDD连接，三极管Q3的集电极接地，三极管Q2的发射极作为H桥电路的负输出端，在红外焦平面探测器U2的TEC正极TEC+和TEC负极TEC-之间加上反向电压，三极管Q3的集电极作为H桥电路的正输出端，红外焦平面探测器U2内部的TEC工作在制冷状态。

进一步，如图1所示，还包括AD 转换芯片U3，AD转换芯片U3的时钟输入端AD_CLK与第一主控芯片连接，AD转换芯片U3的第一差分输入端VINA与红外焦平面探测器U2的第一差分输出端OUTA连接，AD转换芯片U3的第二差分输入端VINB与红外焦平面探测器U2的第二差分输出端OUTB连接，AD转换芯片U3的数字输出端BIT1~BIT14与第一主控芯片连接。

红外焦平面探测器U2的第一差分输出端OUTA和第二差分输出端OUTB的模拟信号经AD转换芯片U3转换为14路数字信号BIT1~BIT14，发送至第一主控芯片。本实施例中AD转换芯片U3的具体型号为AD9240，具有极高的采样速率和转换速率，适用于视频采集和图像处理的信号采集，有利于对红外焦平面探测器U2输出信号的准确读取。

进一步，如图1所示，还包括第二基准源电路，第二基准源电路包括电压基准芯片U1，电压基准芯片U1的电源输入端与电源+5V连接，电压基准芯片U1的输出端作为基准电压VREF2，接入AD转换芯片U3的参考电压输入端。

电压基准芯片U1输出稳定的基准电压VREF2，基准电压VREF2输入AD转换芯片U3的参考电压输入端，有利于保证AD转换芯片U3的转换精度。

进一步，可见光摄像模块包括均与第一主控芯片连接的可见光摄像机、光照强度检测电路和补光灯控制电路，补光灯控制电路包括与第二主控芯片连接的补光灯驱动电路，第二主控芯片与第一主控芯片通信连接，

如图5所示，补光灯驱动电路包括驱动芯片U12，驱动芯片U12的调光端与第二主控芯片连接，驱动芯片U12的供电端与电源12V连接，驱动芯片U12的供电端通过电阻R22连接电流采样端，驱动芯片U12的电流采样端与LED灯带的阳极连接，LED灯带的阴极通过电感L3接入驱动芯片U12的漏极开路端。

在可见光摄像机拍照时，如果光线不足，会影响图像采集的清晰度。本实施例设置有光照强度检测电路和补光灯控制电路，光照强度检测电路用于检测光照强度，并转换为电信号发送至第一主控芯片，当第一主控芯片接收到的光照强度信号小于设定值时，发送高电平控制信号LT_CTRL到第二主控芯片，并把光照强度数据通过IIC接口发送至第二主控芯片（SDA_LT和SCL_LT），第二主控芯片接收到LT_CTRL控制信号后，从IIC接口读取光照强度数据，并根据光照强度数据输出PWM控制信号PWM_LT到驱动芯片U12的调光端DIM，调光端DIM连接驱动芯片U12内部MOS管的栅极，驱动芯片U12内部MOS管的漏极连接漏极开路端SW。LED1~LED3组成灯带，灯带的阳极与电源12V连接，灯带的阴极通过电感L3与漏极开路端SW连接，PWM控制信号PWM_LT的占空比根据光照强度数据的不同而不同，可以调节灯带的电流，从而实现对灯带亮度的调节。

进一步，补光灯控制电路还包括电源电路，如图6所示，电源电路包括电阻R28、MOS管Q5、稳压模块、二极管D8、电容C23和电压检测电路，

MOS管Q5的栅极与第二主控芯片连接，MOS管Q5的漏极通过电阻R28连接电源12V，MOS管Q5的源极接地，稳压模块的第一输入端与电源12V 连接，稳压模块的第二输入端与MOS管Q5的漏极连接，稳压模块的输出端与二极管D8的阳极连接，二极管D8的阴极与电容C23的第一端连接，电容C23的第二端接地，电容C23的第一端接入第二主控芯片的供电端，

电压检测电路用于检测电容C23的电压，电压检测电路的输出端接入第二主控芯片。

电源12V通过稳压模块降压后，为第二主控芯片供电，MOS管Q5串联在稳压模块的第二输入端和地之间，当需要补光时，第二主控芯片接收到第一主控芯片发送的高电平信号LT_CTRL，第二主控芯片输出高电平信号PWR_CTRL到MOS管Q5的栅极，MOS管Q5导通，稳压模块通电，为第二主控芯片供电，同时通过二极管D8为电容C23充电，电容C23储能；当不需要补光时，第二主控芯片接收到第一主控芯片发送的低电平信号LT_CTRL，第二主控芯片进入低功耗模式，第二主控芯片输出低电平信号PWR_CTRL到MOS管Q5的栅极，MOS管Q5不导通，稳压模块不工作，由电容C23为第二主控芯片供电，维持低功耗模式。

电压检测电路用于检测电容C23的电压大小，当电容C23的电压小于设定值时，电压检测电路输出高电平信号LV到第二主控芯片，第二主控芯片接收到该高电平信号后，输出高电平信号PWR_CTRL到MOS管Q5的栅极，MOS管Q5重新导通，稳压模块重新开始工作，为第二主控芯片供电，同时通过二极管D8为电容C23充电。如此反复，在不需要补光时，维持第二主控芯片的低功耗模式。

需要说明的是，稳压模块采用目前通用的稳压芯片实现，本实施例具体首先采用LDO线性稳压芯片PW6206；第一主控芯片和第二主控芯片采用通用的单片机、DSP、ARM实现，本实施例中，第一主控芯片具体采用DSP芯片TMS320F28335，第二主控芯片具体采用单片机STM32F101R6。

进一步，如图6所示，电压检测电路包括比较器U11，电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R24和电阻R23，电阻R25的第一端与电容C23的第一端连接，电阻R25的第二端通过电阻R26接地，电阻R25的第二端接入比较器U11的反相输入端，

电阻R24的一端与电源+5V连接，电阻R24的第二端通过电阻R27接地，电阻R24的第二端接入比较器U11的同相输入端，

比较器U11的输出端通过电阻R23反馈连接至比较器U11的同相输入端，比较器U11的输出端作为电压检测电路的输出端，接入第二主控芯片。

电阻R27和电阻R24组成串联分压电路，电阻R27的端电压接入比较器U11的同相输入端；电阻R26和电阻R25组成串联分压电路，电阻R26的端电压接入比较器U11的反相输入端；比较器U11构成滞回比较器，在低功耗模式下，当电容C23电压小于低门限电压设定值时，比较器U11输出高电平信号LV到第二主控芯片，此时第二主控芯片输出高电平信号PWR_CTRL到MOS管Q5的栅极，MOS管Q5导通，稳压模块重新开始工作，为主控芯片供电，同时通过二极管D8为电容C23充电。随着电容C23的充电，电容C23电压升高，当电容C23电压大于高门限电压设定值时，比较器U11输出低电平信号LV到第二主控芯片，此时第二主控芯片输出低电平信号PWR_CTRL到MOS管Q5的栅极，MOS管Q5不导通，稳压模块停止工作。滞回比较器的设置，避免电容C23充电、放电状态的频繁切换。

进一步，如图7所示，光照强度检测电路包括串联的电阻R21和光敏电阻RG2，电阻R21的一端与电源+5V连接，光敏电阻RG2的一端接地，电阻R21和光敏电阻RG2的串联点作为光照强度检测电路的输出，接入第一主控芯片的AD通道。

电阻R21和光敏电阻RG2组成串联分压电路，当光照弱时，光敏电阻RG2阻值增加，光敏电阻RG2分压增加，光敏电阻RG2分压接入第一主控芯片的AD通道，第一主控芯片通过光敏电阻RG2分压即可判断当前的光照情况。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.变电站运维监控终端，移动设置在变电站内，包括均与第一主控芯片连接的定位模块、可见光摄像模块和红外摄像模块，所述第一主控芯片与后台监控系统通信连接，其特征在于：所述红外摄像模块包括红外焦平面探测器U2（1）和温控电路，所述红外焦平面探测器U2（1）用于采集红外光信号并发送至所述第一主控芯片，

所述温控电路用于控制所述红外焦平面探测器U2（1）的工作温度，所述温控电路包括温度设定电路（21）、比较器U6A、PWM调制电路（22）、与门U8、反相器U9、与门U10 和H桥电路（23），

所述温度设定电路（21）的输入端与所述第一主控芯片连接，所述温度设定电路（21）的输出端接入所述比较器U6A的同相输入端，所述红外焦平面探测器U2（1）的温度输出端接入所述比较器U6A的反相输入端，所述比较器U6A的输出端接入所述与门U8的第一输入端，所述PWM调制电路（22）的输出端接入所述与门U8的第二输入端，所述与门U8的输出端用于控制所述H桥电路（23）的正输出端和负输出端之间输出正向电压，

所述比较器U6A的输出端同时接入所述反相器U9的输入端，所述反相器U9的输出端接入所述与门U10的第一输入端，所述PWM调制电路（22）的输出端接入所述与门U10的第二输入端，所述与门U10的输出端用于控制所述H桥电路（23）的正输出端和负输出端之间输出反向电压，

所述H桥电路（23）的正输出端接入所述红外焦平面探测器U2（1）的热电制冷器正极，所述H桥电路（23）的负输出端接入所述红外焦平面探测器U2（1）的热电制冷器负极，

所述PWM调制电路（22）包括依次连接的运放U7、绝对值检测电路和比较器U6B，所述温度设定电路（21）的输出端接入所述运放U7的同相输入端，所述红外焦平面探测器U2（1）的温度输出端接入所述运放U7的反相输入端，所述运放U7的输出端通过电阻R6反馈连接至所述运放U7的反相输入端，所述运放U7的输出端接入所述绝对值检测电路的输入端，所述绝对值检测电路的输出端接入所述比较器U6B的同相输入端，所述比较器U6B的反相输入端与三角波发生电路连接，所述比较器U6B的输出端作为所述PWM调制电路（22）的输出。

2.根据权利要求1所述的变电站运维监控终端，其特征在于：所述温度设定电路（21）包括DA转换芯片U5，所述DA转换芯片U5的时钟输入端、数据输入端和锁存端均与所述第一主控芯片连接，所述DA转换芯片U5的输出端作为所述温度设定电路（21）的输出端。

3.根据权利要求2所述的变电站运维监控终端，其特征在于：所述温度设定电路（21）还包括第一基准源电路，所述第一基准源电路包括电压基准芯片U13，所述电压基准芯片U13的阳极通过电阻R17连接电源+5V，所述电压基准芯片U13的阴极接地，所述电压基准芯片U13的参考极作为基准电压VREF1，接入所述DA转换芯片U5的参考电压输入端。

4.根据权利要求1所述的变电站运维监控终端，其特征在于：所述绝对值检测电路包括依次连接的运放U8A和运放U8B，所述运放U8A的反相输入端通过电阻R11连接所述运放U7的输出端，所述运放U8A的同相输入端接地，所述运放U8A的输出端连接二极管D21的阳极，所述二极管D21的阴极通过电阻R9接入所述运放U8A的反相输入端，

所述二极管D21的阴极接入所述运放U8B的同相输入端，所述运放U8B的反相输入端连接所述运放U8B的输出端，所述运放U8B的输出端作为所述绝对值检测电路的输出，接入所述比较器U6B的同相输入端。

5.根据权利要求1所述的变电站运维监控终端，其特征在于：所述H桥电路（23）包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3和三极管Q4，所述三极管Q1的基极与所述与门U8的输出端连接，所述三极管Q1的集电极与电源AVDD连接，所述三极管Q1的发射极与所述三极管Q3的集电极连接，所述三极管Q3的基极与所述与门U10的输出端连接，所述三极管Q3的发射极接地，所述三极管Q2的基极与所述与门U10的输出端连接，所述三极管Q2的发射极与所述三极管Q4的集电极连接，所述三极管Q4的基极与所述与门U8的输出端连接，所述三极管Q4的发射极接地，

所述三极管Q1的发射极作为所述H桥电路（23）的正输出端，接入所述红外焦平面探测器U2（1）的热电制冷器正极，所述三极管Q2的发射极作为所述H桥电路（23）的负输出端，接入所述红外焦平面探测器U2（1）的热电制冷器负极。

6.根据权利要求1所述的变电站运维监控终端，其特征在于：还包括AD 转换芯片U3，所述AD转换芯片U3的时钟输入端与所述第一主控芯片连接，所述AD转换芯片U3的第一差分输入端与所述红外焦平面探测器U2（1）的第一差分输出端连接，所述AD转换芯片U3的第二差分输入端与所述红外焦平面探测器U2（1）的第二差分输出端连接，所述AD转换芯片U3的数字输出端与所述第一主控芯片连接。

7.根据权利要求6所述的变电站运维监控终端，其特征在于：还包括第二基准源电路，所述第二基准源电路包括电压基准芯片U1，所述电压基准芯片U1的电源输入端与电源+5V连接，所述电压基准芯片U1的输出端作为基准电压VREF2，接入所述AD转换芯片U3的参考电压输入端。

8.根据权利要求1所述的变电站运维监控终端，其特征在于：所述可见光摄像模块包括均与第一主控芯片连接的可见光摄像机、光照强度检测电路（3）和补光灯控制电路，所述补光灯控制电路包括与第二主控芯片连接的补光灯驱动电路（41），所述第二主控芯片与所述第一主控芯片通信连接，

所述补光灯驱动电路（41）包括驱动芯片U12，所述驱动芯片U12的调光端与所述第二主控芯片连接，所述驱动芯片U12的供电端与电源12V连接，所述驱动芯片U12的供电端通过电阻R22连接电流采样端，所述驱动芯片U12的电流采样端与LED灯带的阳极连接，所述LED灯带的阴极通过电感L3接入所述驱动芯片U12的漏极开路端。

9.根据权利要求8所述的变电站运维监控终端，其特征在于：所述补光灯控制电路还包括电源电路（42），所述电源电路（42）包括电阻R28、MOS管Q5、稳压模块、二极管D8、电容C23和电压检测电路，

所述MOS管Q5的栅极与所述第二主控芯片连接，所述MOS管Q5的漏极通过电阻R28连接电源12V，所述MOS管Q5的源极接地，所述稳压模块的第一输入端与电源12V 连接，所述稳压模块的第二输入端与所述MOS管Q5的漏极连接，所述稳压模块的输出端与二极管D8的阳极连接，所述二极管D8的阴极与电容C23的第一端连接，所述电容C23的第二端接地，所述电容C23的第一端接入所述第二主控芯片的供电端，

所述电压检测电路用于检测所述电容C23的电压，所述电压检测电路的输出端接入所述第二主控芯片。

10.根据权利要求9所述的变电站运维监控终端，其特征在于：所述电压检测电路包括比较器U11，电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R24和电阻R23，所述电阻R25的第一端与所述电容C23的第一端连接，所述电阻R25的第二端通过电阻R26接地，所述电阻R25的第二端接入所述比较器U11的反相输入端，

所述电阻R24的一端与电源+5V连接，所述电阻R24的第二端通过电阻R27接地，所述电阻R24的第二端接入所述比较器U11的同相输入端，

所述比较器U11的输出端通过电阻R23反馈连接至所述比较器U11的同相输入端，所述比较器U11的输出端作为所述电压检测电路的输出端，接入所述第二主控芯片。

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