CN201657193U - 视频叠加显示运行状态的监控装置 - Google Patents

Abstract

视频叠加显示运行状态的监控装置，壳体内有视频叠加电路，电路有具有参数控制程序的单片机电路，单片机电路连有模拟量参数输入电路、开关量信号输入电路、功能按键电路和图像处理电路，图像处理电路连有图像库存储芯片和视频输入、输出接点，图像库存储芯片有预置的模拟量和开关量文字及数字水位计标尺。本实用新型可安装在锅炉现场，在接收锅炉参数信号后将其叠加到炉膛监控图像上，用一条传输线传送到集控室，操作人员就可在一台监视屏上直观、准确、集中地监看锅炉的各路信号状态，本仪表可为彩色水位计汽红水绿视频图像配备数字标尺，该标尺不受现场光线、环境影响，使操作人员可以清晰的对比出汽包水位的准确位置。

Description

视频叠加显示运行状态的监控装置 

技术领域

本发明涉及显示锅炉运行状态监视器的监控装置，特别是一种显示锅炉运行状态监视器的监控装置的视频叠加电路。 

背景技术

锅炉在运行时要把现场运行状态如温度、压力、水位、设备的开关位置等运行状态参数，炉膛火焰状况、就地仪表和设备等视频图像传到到集控室用显示装置显示出来。为把运行状态参数和视频图像从现场传输到集控室，现有技术中，是将各类参数传送到集控室的显示箱内，由显示箱来显示各类运行状态参数。这种方式由于要将所有的运行状态参数信号和各路视频信号从锅炉现场分别用传输线传送到集控室，在传输中，需要大量的传输线缆，有些工况的集控室距现场有千米之遥，即使用高容量的光纤传输，也要占用大量的光端机端口。 

锅炉现场就地仪表或设备所在位置大都照度不足光线较暗，在用摄像机摄取的就地仪表或设备的视频图像时，对于在光线较暗现场的彩色水位计，虽然在视频图像中可以清楚地看到水位计的汽红水绿指示条，但往往看不清水位计的标尺刻度，使操作人员难于准确地监控锅炉各种运行参数。另外，由于锅炉运行时被监控的参数较多，相应地在控制室需要较多的显示设备，在工作中，不仅需要操作人员实时地监看这些数量较多的显示设备，也增加了锅炉运行故障率和维护成本。 

现有技术中，没有能把锅炉运行时所需监控的参数名称和测取的参数值在现场叠加起来、把预置的数字化水位计标尺刻度与摄取的水位计的汽红水绿指示条的视频图像叠加起来用一条传输线传输到集控室的视频叠加显示运行状态的监控装置。 

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足，提出一种能把锅炉现场运行的参数名称和参数量叠加起来并把预置的数字化水位计标尺与水位计的汽红水绿指示条的视频图像叠加起来用一条传输线传输到集控室用一台监视器显示的视频叠加显示运行状态的监控装置。 

本发明是用如下方法实现的。 

视频叠加显示运行状态的监控装置有壳体，壳体上有视频输入插座、视频输出插座、开关量输入接插件、模拟量输入接插件、电源输入插座和功能键，壳体内有电路板，电路板上有视频叠加电路， 

视频叠加电路有相连的模拟量参数电路、开关量信号电路、功能按键电路、单片机电路和图像处理电路， 

模拟量参数电路有相连的的模拟量参数输入端子和A/D转换器，模拟量参数输入端子与壳体上的模拟量输入接插件相连，A/D转换器的输出端与单片机电路的输入端相连，开关量信号电路有依次相连的的开关量信号输入端子、光电隔离电路和反相电路，开关量信号输入端子与壳体上的开关量输入接插件相连，反相电路的输出端与单片机电路的输入端相连，功能按键一端分别通过上拉电阻与单片机输入端相连，另一端接地，图像处理电路有相连的图像处理芯片和图像库存储芯片，图像处理电路的输入端与单片机电路的输出端相连，图像处理芯片有视频输入接点和视频输出接点，视频输入接点和视频输出接点分别与壳体上的视频输入插座和视频输出插座相连，图像库存储电路有预置的模拟量和开关量文字及数字水位计标尺，单片机电路的单片机内有处理模拟量参数和开关量信号的控制程序。 

本发明可以安装在锅炉运行现场的控制箱内。 

使用时，从锅炉运行现场的温度、压力、水位、设备的开关位置等运行状态的模拟量参数、开关量信号和就地彩色液位计的视频图像传到本发明内，各路模拟量参数通过A/D转换器采样后送单片机，各路开关量信号经光电隔离处理后送单片机，单片机接收到模拟量参数和开关量信号后经内部计算和判断后将需显示的结果发送给图像处理电路的图像处理芯片，图像处理芯片接到指令后根据指令内容从图像库存储芯片中读取模拟量和开关量文字将其与对应的的模拟量参数和开关量信号叠加到视频图像指定的位置上，输入到图像处理芯片的彩色液位计的视频图像也与图像库存储芯片中的数字水位计标尺叠加到视频图像指定的位置上，上述叠加到视频图像指定的位置上的信号通过视频输出点输出，输出信号可用一根视频电缆传送到远处的集控室用一台监视器显示出来，功能按键用于设定各路参数是否显示及模拟量参数的上下限值，功能按键还可设定水位计数字标尺是否显示及选择多种标尺量程范围。 

本发明可安装在锅炉现场就地控制柜内，本发明在接收锅炉各类参数信号后将其叠加到炉膛监控图像的指定位置上，用一条传输线直接传送到集控室的监视屏上集中实时显示出来，同时还可以根据事先设定的限值来判断参数的超限情况给出图像报警显示，这样操作人员就可在一台监视屏 上直观、准确、集中地监看锅炉的各路信号状态，针对锅炉彩色水位计本发明还可为汽红水绿的视频图像配备数字标尺，该标尺不受现场光线、环境影响，使操作人员可以清晰的对比出汽包水位的准确位置。 

下面结合附图对本发明作进一步地说明： 

附图说明

图1是根据本发明的发明方案提出的一种视频叠加显示运行状态的监控装置的立体局剖示意图； 

图2是电路板上视频叠加电路的电气原理框图； 

图3是视频叠加电路中的模拟量参数电路、开关量信号电路和功能按键电路的电气原理图； 

图4是视频叠加电路中的单片机电路的电气原理图； 

图5是视频叠加电路中的图像处理电路的电气原理图； 

图6是单片机中控制程序的框图； 

图7是在监视器上显示的视频叠加信号的示意图。 

具体实施方式

图1～图5中，视频叠加显示运行状态的监控装置有壳体1，壳体上有视频输入插座2、视频输出插座3、开关量输入接插件4、模拟量输入接插件5、电源输入插座6和功能键K1、K2、K3、K4、K5，壳体内有电路板8，电路板上有视频叠加电路dj，壳体上还有电源开关9和指示灯10。 

视频叠加电路dj有相连的四路模拟量参数电路mn、四路开关量信号电路kg、5个功能按键功能按键电路aj、具有STC89C58单片机的单片机电路dp和具有MB90092芯片的图像处理电路tu， 

模拟量参数电路有通过AIN1，AIN2，AIN3，AIN4相连的的模拟量参数输入端子J7、J8和A/D转换器IC5，模拟量参数输入端子与壳体上的模拟量输入接插件相连，A/D转换器IC5的输出端与单片机电路的P1口输入端相连，开关量信号电路有依次相连的开关量信号输入端子J1、J2、J3、J4和光电隔离电路IC1及反相电路IC2，开关量信号输入端子与壳体上的开关量输入接插件相连，反相电路的输出端与单片机电路的P1口输入端相连，功能按键电路的功能按键Key1、Key2、Key3、Key4、Key5的一端分别通过上拉电阻R37、R36、R35、R34、R33和端子J12、J11与单片机P2口输入端相连，另一端接地， 

单片机电路中单片机IC8的P1口与模拟量参数电路和开关量信号电路的输出端相连，单片机电路的P2口与功能按键电路的输出端相连，单片机电路的输出端与图像处理电路的输入端相连，单片机的主控程序通过IC3经串口下载到单片机内， 

图像处理电路的输入端与单片机电路的输出端相连，图像处理电路有 相连的图像处理芯片IC6和图像库存储芯片IC7，图像处理芯片有视频输入接点V-IN和视频输出接点V-OUT，视频输入接点和视频输出接点分别与壳体上的视频输入插座和视频输出插座相连，图像库存储电路有预置的模拟量和开关量文字及数字水位计标尺。 

上述视频叠加显示运行状态的监控装置最多可显示4路模拟量和4路开关量共8路参数数值，各路模拟量参数通过IC5进行A/D转换器采样后送单片机IC8，各路开关量信号经IC1光电隔离处理再经IC2反相后送单片机，单片机采样到具体的参数数值后经内部计算和判断后将需显示的结果发送给IC6图像处理芯片MB90092，MB90092芯片接到指令和读入模拟视频输入信号后根据读入的内容从图像库存储芯片IC7中读取对应的文字、数字或图像将其叠加到视频图像指定的位置上，然后将叠加了新信息的图像输出到显示屏上显示，单片机IC8连有5个功能按键，单片机内有处理模拟量参数和开关量信号和功能按键输入量的控制程序，功能按键用于设定各路参数是否显示及模拟量参数的上下限值，功能按键还可设定水位计数字标尺是否显示及选择多种标尺量程范围。 

下面结合电气原理图对本发明再作进一步地说明： 

电路板上视频叠加电路分为3部分。图3是输入通道，即检测电路，图4是控制单片机与电源电路，图5是视频叠加相关电路。 

图3为开关量、模拟量以及键盘输入的控制电路。4路开关量通过J1～J4端子输入，经IC1光电隔离，再经IC2反相后输入到单片机P1口。4路模拟量通过J7、J8端子输入，经串行AD转换芯片IC5转换成数字量，单片机P1口通过模拟SPI与AD进行串行通信传输数据。键盘有5个按键组成，通过J11端子转J12端子输入。按键一端通过上拉电阻与单片机P2口相连，另一端接地。单片机通过检测端口电平来判断按键是否被按下。 

图4是单片机电路。单片机IC8是8位单片机，单片机IC8上连有晶振X2。单片机IC8内有检测信号以及将检测到的数据显示到监视器上的控制程序，单片机控制程序框图如图6所示，单片机本身带有看门狗模块，用于死机时的复位操作，没有外接硬件狗，IC3为串口通讯芯片，用于对单片机控制程序的下载，J5、J6外接的是开关电源，内接稳压和滤波电容，为电路板提供稳定的24V与5V电源。 

图5是视频叠加有关的电路。E1、R13、Q1、R25、D9和R15组成的输入钳位电路使输入的视频信号满足IC6的要求，并可消除叠加到图像信号中的低频干扰。IC4、C10、C11和R8组成同步分离电路，输出行场同步信号，提供给IC6。IC7是存储器芯片，用来存储文字和图像数据。 图像叠加芯片IC6上连接有晶振X1和电感电路I1，用来产生芯片需要的时钟信号。IC6与单片机IC8通信，并根据输入的数据根据时钟信号、行场同步信号以及存储器中的数据在监视器上显示出相应的图像。E2、R16、R14、R26、Q2和R27组成的是视频缓冲电路，输出标准视频信号。 

图6是单片机IC8中控制程序框图。主程序的控制过程是：1、加电初始化，读取单片机IC8存储器上相关参数的数值，对程序变量进行初始化，并对视频叠加芯片IC6进行初始化。2、扫描键盘：若有按键被按下就修改相关参数后返回，若无按键按下则直接返回。3、读取各路模拟量及开关量状态并存储到单片机IC8的存储器中。4、按照相关参数的数值在监视器上显示相应字符。 

图7中，监视器上显示的视频叠加信号有参数名称的文字11，参数值12、彩色水位计汽红水绿的视频图像13和数字化水位计标尺14。 

上述电气原理图中各元器件的型号或参数如下： 

电阻：R1 20K；R2 20K；R3 20K；R4 20K；R5 220；R6 220；R7 220；R8220；R9 220；R10 220；R11 220；R12 220；R13 10K；R14 5.1K；R15 5.1K；R165.1K；R17 1.9K；R18 1.9K；R19 1.9K；R20 1.9K；R21 5.1K；R22 5.1K；R235.1K；R24 5.1K；R25 33K；R26 150；R27 62；R28 680K；R29 10K；R301K；R31 1K；R32 1K；R33 10K；R34 10K；R35 10K；R36 10K；R37 10K。 

电容：C1 104；C2 104；C3 104；C4 104；C5 10uF/25v；C6 10uF/25v；C710uF/25v；C8 106；C9 104；C10 104；C11 104；C12 104；C13 104；C14 104；C15 104；C16 104；C17 104；C18 104；C19 104；C20 104；C21 104；C2230pF；C23 30pF；C24 30pF；C25 30pF；C26 5-30pF；C27 5-30pF；C28 104；C29 104；E1 10uF/25V；E2 10uF/25V；E3 10uF/25V；E4 100uF/16V；E5470uF/63V；E6 1000uF/16V。 

晶振：X1 17.7344MHz；X2 20MHz。 

电感：I1 3.3uH； 

三极管：Q1 9014；Q2 9014； 

二极管：D1 SA5.0A；D2 SA5.0A；D3 SA5.0A；D4 SA5.0A；D5 SA5.0A；D6 SA5.0A；D7 SA5.0A；D8 SA5.0A；D9 1N4148；D10发光二极管；D11发光二极管；D12发光二极管。 

按键：K1、K2、K3、K4和K5。 

芯片：IC1 TLC521-4；IC2 CD4069；IC3 MAX232；IC4 LM1881N；IC5 TLC2543；IC6 MB90092；IC7 W29C040；IC8 STC89C58。 

Claims (1)

1.一种视频叠加显示运行状态的监控装置，有壳体，其特征在于：

壳体上有视频输入插座、视频输出插座、开关量输入接插件、模拟量输入接插件、电源输入插座和功能键，壳体内有电路板，电路板上有视频叠加电路，

视频叠加电路有相连的模拟量参数电路、开关量信号电路、功能按键电路、具有处理模拟量参数和开关量信号控制程序的单片机电路和图像处理电路，

模拟量参数电路有相连的的模拟量参数输入端子和A/D转换器，模拟量参数输入端子与壳体上的模拟量输入接插件相连，A/D转换器的输出端与单片机电路的输入端相连，开关量信号电路有依次相连的的开关量信号输入端子、光电隔离电路和反相电路，开关量信号输入端子与壳体上的开关量输入接插件相连，反相电路的输出端与单片机电路的输入端相连，功能键一端分别通过上拉电阻与单片机输入端相连，另一端接地，图像处理电路有相连的图像处理芯片和预置有模拟量和开关量文字及数字水位计标尺的图像库存储芯片，图像处理电路的输入端与单片机电路的输出端相连，图像处理芯片有视频输入接点和视频输出接点，视频输入接点和视频输出接点分别与壳体上的视频输入插座和视频输出插座相连。 

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