CN202102271U - 基于太阳能供电的节能云台控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于太阳能供电的节能云台控制器，其特征在于，包括微处理器，电源通过电源控制单元与微处理器相连接，微处理器的串口端连接有控制信号接收单元，微处理器的I/O端还连接有摄像机动作控制单元、状态指示单元、控制协议及地址选择单元、云台动作控制单元以及辅助开关控制单元。本实用新型能有效控制云台摄像机的实际使用功耗，有助于监控摄像机太阳能供电系统的应用推广，而且自身功耗低。

Description

基于太阳能供电的节能云台控制器

技术领域

本实用新型涉及一种基于监控摄像机太阳能供电系统节能型的云台控制器，属太阳能光伏供电系统技术领域，尤其是离网太阳能光伏供电道路监控系统技术领域。 

背景技术

目前太阳能光伏供电道路监控系统主要是由太阳能极板、太阳能控制器、蓄电池、逆变器、光端机、解码器及云台摄像机组成的，如图1所示。其中太阳能极板、太阳能控制器、蓄电池组成太阳能供电系统，通过太阳能控制器来控制蓄电池充电及放电；太阳能供电系统直流电源经逆变器转换后通过解码器对云台摄像机供电，监控视频信号经光端机光纤链路传输到监控中心，同时监控中心控制信号也由光端机传输至现场解码器对云台摄像机进行控制。由于太阳能供电系统需要根据实际供电负载进行系统配置，在太阳能光伏供电道路监控系统中主要负载就是云台摄像机及光端机，传统方案中云台摄像机由解码器负责电源供电及动作控制，云台摄像机始终处于带电工作状态，而根据道路监控系统的实际应用情况来看，一天中云台摄像机累计控制动作时间不超过一个小时，其余时间云台摄像机工作功耗属于静止消耗状态。对于太阳能供电系统来说，如何减少并控制供电系统负载功耗最为重要，减少太阳能组件及蓄电池的配置，减少资金能源的投入，对太阳能供电系统的进一步推广意义重大。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是要通过节能云台控制器对云台摄像机进行能耗控制，根据云台摄像机实际工作情况合理降低功耗，有效提高监控摄像机太阳能供电系统的运行效率。本实用新型的上述技术问题通过下述技术方案得以解决： 

基于太阳能供电的节能云台控制器，其特征在于，包括微处理器1，电源2通过电源控制单元4与微处理器1相连接，微处理器1的串口端连接有控制信号接收单元13，微处理器1的I/O端还连接有摄像机动作控制单元6、状态指示单元7、控制协议及地址选择单元8、云台动作控制单元10以及辅助开关控制单元12。

进一步地，所述电源控制单元4由电源电路41和转换控制电路42组成。 

所述摄像机动作控制单元6由第一驱动电路61和第一控制输出电路62组成。 

所述云台动作控制单元10由第二驱动电路101和第二控制输出电路102组成。 

所述触发控制单元11由第一云台动作触发器111和第二云台动作触发器112组成。 

所述辅助开关控制单元12由第三驱动电路121和第三控制输出电路122组成。 

本实用新型提供的基于太阳能供电的节能云台控制器，适用于内置不带解码器并带有断电自锁的云台。该节能云台控制器较传统解码器功能区别在于，不仅对云台摄像机进行电源供电及动作控制，而且预先对RS485云台摄像机控制信号解码分析，根据RS485云台摄像机控制信号的实际命令对云台摄像机进行分级控制。 

外部RS485云台摄像机控制信号经控制信号接收单元13的串口通讯电路131电平处理后，通过微处理器1的串口端传递到微处理器1进行解码分析。市场现有云台摄像机控制协议有许多，目前监控系统中最常用的为PELCO D和PELCO P协议，同时大部分控制协议均已协议透明。本实用新型提供的基于太阳能供电的节能云台控制器，根据实际应用情况，通过控制协议及地址选择单元8的拨码开关电路81设置好控制协议的波特率及云台对应控制地址，再传递给微控制器1，然后将解码后的RS485云台摄像机控制信号，通过微控制器1的I/O端经相关电路输出给相应云台摄像机接口，包括摄像机供电单元5、摄像机动作控制单元6、云台供电单元9、云台动作控制单元10以及辅助开关控制单元12。状态指示单元7中的指示灯电路71，通过与微处理器1的I/O端连接，来指示节能云台控制器的运行状态。 

当微控制器1解码分析后的RS485云台摄像机控制信号为控制摄像机动作信号时，即控制信号命令为镜头变倍、聚焦及光圈动作，本实用新型提供的基于太阳能供电的节能云台控制器仅对摄像机供电单元5、摄像机动作控制单元6进行控制。由于在监控系统中摄像机是核心组成部分，系统一切功能都是围绕摄像机展开的，所以必须保证摄像机工作正常，满足稳定供电需求。电源2连接电源电路41及转换控制电路42，输出直流12V电压传递给摄像机供电单元5。在控制信号命令为镜头变倍、聚焦及光圈动作的情况下，微控制器1的I/O端将输出信号传递给摄像机动作控制单元6中的第一驱动电路61,再经其第一控制输出电路62输出，同时电源2通过电源电路41及转换控制电路42，将输出电压传递到第一控制输出电路62。与此同时保证摄像机供电单元5在任何情况在都稳定输出。 

当解码分析后的RS485云台摄像机控制信号为控制云台动作信号时，即控制信号命令为云台上、下、左、右转动动作，本实用新型提供的基于太阳能供电的节能云台控制器在对保证摄像机供电单元5稳定输出的同时，仅对云台动作控制单元10进行控制。以交流24V云台为例，由于云台本身工作功耗较大，同时对云台供电逆变器在太阳能供电系统中的转换效率不高，且自身也有一定的功耗，所以只有当控制信号为控制云台动作信号时，使云台及逆变器正常工作，才能合理有效控制系统整体功耗。在控制信号命令为云台上、下、左、右转动动作的情况下，保证摄像机供电单元5稳定输出的同时，微控制器1的I/O端将输出信号传递给云台动作控制单元10中的第二驱动电路101,再经其第二控制输出电路102输出，触发控制单元11中的第一云台动作触发器111接收到第二控制输出电路102触发信号后，通过信号传递将逆变单元3开启，同时逆变单元3输出交流24V给云台动作控制单元10中的第二控制输出电路102，实现云台上、下、左、右转动相应动作。 

当解码分析后的RS485云台摄像机控制信号为辅助开关功能信号时，这里主要为护罩上雨刷控制信号，本实用新型提供的基于太阳能供电的节能云台控制器在对摄像机供电单元5稳定输出的同时，仅对辅助开关控制单元12进行控制。护罩雨刷为交流24V供电，在控制信号命令为雨刷控制的情况下，保证摄像机供电单元5稳定输出的同时，微控制器1的I/O端将输出信号传递给辅助开关控制单元12中的第三驱动电路121,再经其第三控制输出电路122输出，触发控制单元11中的第二云台动作触发器112接收到第三控制输出电路122触发信号后，通过信号传递将逆变单元3开启，同时逆变单元3输出交流24V给辅助控制控制单元12中的第三控制输出电路122，实现护罩雨刷相应动作。 

本实用新型具有如下优点： 

1、有效地控制了云台摄像机的实际使用功耗。本实用新型提供的基于太阳能供电的节能云台控制器，实现负载功率的分级控制，最大限度地实现了降耗节能功能，整体功耗降低至三分之一左右。

2、有助于监控摄像机太阳能供电系统的应用推广。本实用新型提供的基于太阳能供电的节能云台控制器，合理结合太阳能供电系统，控制负责功耗并且减小了太阳能供电系统中电源转换间损耗，最终减少太阳能组件及蓄电池的配置，及资金能源的投入。 

3、自身功耗低。本实用新型提供的基于太阳能供电的节能云台控制器，采用单片机控制系统，供电电压为直流12V。在太阳能工作电压为直流24V系统中，电源DCDC转换效率高达95%以上；若太阳能工作电压为直流12V，则直接适用于该系统。 

附图说明

图1是传统太阳能光伏供电道路监控系统框图。

图2是基于太阳能供电的节能云台控制器的太阳能光伏供电道路监控系统框图。 

图3是本实用新型的一种结构框图。 

图4是本实用新型的一种结构详图。 

图中，微处理器1、电源2、逆变单元3、电源控制单元4、电源电路41、转换控制电路42、摄像机供电单元5、摄像机动作控制单元6、第一驱动电路61、第一控制输出电路62、状态指示单元7、指示灯电路71、控制协议及地址选择单元8、拨码开关电路81、云台供电单元9、云台动作控制单元10、第二驱动电路101、第二控制输出电路102、触发控制单元11、第一云台动作触发器111、第二云台动作触发器112、辅助开关控制单元12、第三驱动电路121、第三控制输出电路122、控制信号接收单元13、串口通讯电路131。 

    下面将结合附图对本实用新型作详细的介绍。 

具体实施方式

如图3-图4所示，本实用新型的基于太阳能供电的节能云台控制器，包括微处理器1，电源2通过电源控制单元4与微处理器1相连接，微处理器1的串口端连接有控制信号接收单元13，微处理器1的I/O端还连接有摄像机动作控制单元6、状态指示单元7、控制协议及地址选择单元8、云台动作控制单元10以及辅助开关控制单元12。 

电源控制单元4由电源电路41和转换控制电路42组成。摄像机动作控制单元6由第一驱动电路61和第一控制输出电路62组成。云台动作控制单元10由第二驱动电路101和第二控制输出电路102组成。触发控制单元11由第一云台动作触发器111和第二云台动作触发器112组成。辅助开关控制单元12由第三驱动电路121和第三控制输出电路122组成。 

本实施例的节能云台控制器，其系统框图如图2所示，是用于将太阳能供电系统输出的直流电源、DCDC电源、逆变器、节能云台控制器及云台摄像机组成的监控摄像机太阳能供电系统。其中太阳能极板、蓄电池和太阳能控制器组成太阳能供电系统，输出相应等级的工作电压，通过DCDC电源转换给光端机和节能云台控制器供电；云台摄像机的视频信号线连接光端机视频输入接口，光端机RS485云台摄像机控制信号线接入节能云台控制器控制信号接口；节能云台控制器摄像机功能线与摄像机相应连接，包括包括摄像机直流供电电源线和摄像机动作控制线；节能云台控制器云台功能线与云台相应连接，包括云台供电电源线和云台动作控制线；节能云台控制器辅助开关功能线与护罩雨刷控制线相连接。 

监控中心通过光端机上传的视频信号对监控画面进行监控，并根据实际情况对现场云台摄像机进行控制，控制信号经光端机传输给节能控制器。节能控制器对RS485云台摄像机控制信号进行解码分析，若控制信号命令为镜头变倍、聚焦及光圈动作，该节能云台控制器输出相对应镜头变倍、聚焦及光圈动作的功能控制信号给摄像机，同时保证摄像机直流供电电源稳定输出；若控制信号命令为云台上、下、左、右转动动作，在保证摄像机电源供电的同时，该节能云台控制器输出相对应云台上、下、左、右转动动作的功能控制信号给云台，并且开启逆变器电源给云台供电；若辅助开关功能信号时，这里主要为护罩上雨刷控制信号，在保证摄像机电源供电的同时，该节能云台控制器输出雨刷控制的信号给护罩雨刷，并且开启逆变器电源给护罩雨刷供电。 

核算该监控摄像机太阳能供电系统实际负载功耗，包括： 

光端机功率5W，一天工作24小时；

摄像机功率5W，一天工作24小时；

云台功率40W，一天累计工作1小时；

节能云台控制器4W，一天工作24小时；

太阳能控制器2W，一天工作24小时；

那么该监控摄像机太阳能供电系统一天实际负载功耗为：

（5W+5W+4W+2W）÷24V×24H+40W÷24V×1H≈17.7AH

若该监控摄像机太阳能供电系统采用传统解码器，而没有节能控制器，解码器功率也为4W，则该点一天实际负载功耗为：

（5W+5W+4W+2W+40W）÷24V×24H=56AH

装有节能控制器的监控摄像机太阳能供电系统一天实际负载功耗仅为传统解码器系统的31.6%，节能效果显著，可以减少太阳能组件及蓄电池的配置来满足太阳能供电系统需求。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 

Claims (6)

1.基于太阳能供电的节能云台控制器，其特征在于，包括微处理器（1），电源（2）通过电源控制单元（4）与微处理器（1）相连接，微处理器（1）的串口端连接有控制信号接收单元（13），微处理器（1）的I/O端还连接有摄像机动作控制单元（6）、状态指示单元（7）、控制协议及地址选择单元（8）、云台动作控制单元（10）以及辅助开关控制单元（12）。

2.如权利要求1所述节能云台控制器，其特征在于，所述电源控制单元（4）由电源电路（41）和转换控制电路（42）组成。

3.如权利要求1所述节能云台控制器，其特征在于，所述摄像机动作控制单元（6）由第一驱动电路（61）和第一控制输出电路（62）组成。

4.如权利要求1所述节能云台控制器，其特征在于，所述云台动作控制单元（10）由第二驱动电路（101）和第二控制输出电路（102）组成。

5.如权利要求1所述节能云台控制器，其特征在于，所述触发控制单元（11）由第一云台动作触发器（111）和第二云台动作触发器（112）组成。

6.如权利要求1所述节能云台控制器，其特征在于，所述辅助开关控制单元（12）由第三驱动电路（121）和第三控制输出电路（122）组成。

Images