CN206725097U - 红外热成像测温终端以及测温系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种红外热成像测温终端及测温系统，通过镜头接收物体发射的光线，并传输给红外焦平面图像传感器；红外焦平面图像传感器将入射的光线转换为电信号，以及将该电信号发送给ADC电路；ADC采集电路将电信号转换为数字信号，并发送给FPGA电路；FPGA电路对数字信号进行采集并拼接，以及采用数据乒乓缓存，得到图像数据，并发送给DDR电路；DDR电路将图像数据进行存储；DSP电路控制红外焦平面图像传感器按时序输出电压信号到ADC电路，同时，读取DDR电路中缓存的图像数据，并对该图像数据进行处理，以及将处理后的图像数据发送到外界；电源电路为红外热成像测温终端提供电能，从而实现了热成像测温的智能化。
Description
技术领域
本实用新型涉及红外热成像技术领域，具体涉及一种红外热成像测温终端以及测温系统。
背景技术
随着半导体技术的快速发展，IC的生产加工工艺要求越来越高，对净化间内环境温度、湿度、烟雾浓度以及各个大型设备的发热温度的监测要求也越来越高。因为一旦这些环境参数超过一定范围或者大型设备工作时间过长、发热量过大时，轻则造成设备故障、数据丢失、项目进度延迟，重则引起火灾等事故。
目前，净化间测温存在的主要问题是大型设备繁多，每个设备的发热情况以及实时温度不易观测，并且很多设备处于24小时不间断的工作状态，人为以及传统方式难以24小时观测其发热高温情况，从而导致净化间出现安全隐患。而随着红外热成像传感器技术、以太网数据传输技术以及GPRS/3G无线网路通信技术的发展，净化间内的测温系统可愈加高效简单化、智能化。
实用新型内容
为了克服以上问题，本实用新型旨在提供一种净化间红外热成像测温终端，方便智能地实现了红外热成像温度监测。
为了达到上述目的，本实用新型提供了一种红外热成像测温终端，包括：镜头、红外焦平面图像传感器、ADC采集电路、FPGA电路、DDR电路、DSP电路和电源电路；其中，
镜头，与红外焦平面图像传感器相连，用于接收物体发射的光线，并传输给红外焦平面图像传感器；
红外焦平面图像传感器，与DSP电路相连，用于接收透过镜头所入射的光线，并且将入射的光线转换为电信号，以及将该电信号发送给ADC电路；
ADC采集电路，与红外焦平面图像传感器相连，用于将电信号转换为数字信号，并发送给FPGA电路；
FPGA电路，对数字信号进行采集并拼接，以及采用数据乒乓缓存，得到图像数据，并发送给DDR电路；
DDR电路，将图像数据进行存储；
DSP电路，控制红外焦平面图像传感器按时序输出电压信号到ADC电路，同时，读取DDR电路中缓存的图像数据，并对该图像数据进行处理，以及将处理后的图像数据发送到外界；
电源电路，与各个电路相连，为红外热成像测温终端提供电能。
优选地，所述红外热成像测温终端还具有通讯模块，DSP电路通过通讯模块将处理后的图像数据发送到外界。
优选地，所述通讯模块包括以太网电路和无线通讯电路。
优选地，所述红外热成像测温终端还具有显示电路，与DSP电路相连，DSP电路将处理后的图像数据发送给显示电路，显示电路将所述处理后的图像数据显示出来。
优选地，还具有历史数据存储，所述显示电路还具有历史数据显示电路和查询电路，历史数据存储电路与显示电路相连，用于将经显示电路显示过的图像数据进行存储，所述查询电路与历史数据存储电路相连，用于根据指令提取历史数据存储电路中所存储的相应图像数据。
优选地，还包括温度识别电路，识别DSP电路输出的处理后的图像数据中所表示的图像各个位置的温度数据，并发送给显示电路。
优选地，还具有比较电路，与温度识别电路、显示电路相连；温度识别电路将得到的温度数据发送给比较电路，比较电路将温度数据与所设定的温度阈值进行比较，并判断温度数据是否异常，并将判断结果发送给显示电路，显示电路将判断结果显示出来。
优选地，比较电路还用于分析一张图像数据中的所有温度数据的最高温度数据，并将最高温度数据发送给显示电路，显示电路将最高温度数据显示出来。
为了达到上述目的，本实用新型还提供了一种红外热成像测温系统，其包括：管理服务器以及权利要求1～8任意一项所述的红外热成像测温终端，所述红外热成像测温终端将所述处理后的图像数据发送给管理服务器。
优选地，所述红外热成像测温系统还具有温湿度传感器电路和烟雾传感器电路；温湿度传感器电路与DSP电路相连，温湿度传感器电路将探测到的温湿度数据发送给DSP电路，经DSP电路处理后，发送给管理服务器；烟雾传感器电路与DSP电路相连，烟雾传感器电路将探测到的烟雾浓度数据发送给DSP电路，经DSP电路处理后，发送给管理服务器。
相对于现有技术，本实用新型方便智能地实现了对物体的温度图像的探测，可以应用于实际探测中，例如净化间的测温系统，实现测温的智能化，并且具有体积小、功耗低、抗干扰能力强、智能化、使用方便等特点。
附图说明
图1为本实用新型的一个较佳实施例的红外热成像测温终端的结构示意图
图2为本实用新型的一个较佳实施例的红外热成像测温终端的显示屏的界面示意图
图3为本实用新型的一个较佳实施例的红外热成像测温系统的结构示意图
具体实施方式
为使本实用新型的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本实用新型的内容作进一步说明。当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本实用新型的保护范围内。
以下结合附图1～3和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。
请参阅图1，本实施例的一种红外热成像测温终端，包括：镜头、红外焦平面图像传感器、ADC采集电路、FPGA电路、DDR电路、DSP电路和电源电路。电源电路，与各个电路相连，为红外热成像测温终端提供电能。
具体的，镜头与红外焦平面图像传感器相连，用于接收物体发射的光线，并传输给红外焦平面图像传感器。这里的镜头可以为与红外焦平面图像传感器相匹配的滤光镜头，用于实现红外线的获取，并受红外热成像测温终端控制，可以实现自动对焦功能。
红外焦平面图像传感器，与DSP电路相连，用于接收透过镜头所入射的光线，并且将入射的光线转换为电信号，以及将该电信号发送给ADC电路；具体的，红外焦平面图像传感器为非制冷红外焦平面阵列，内部附有感光元件阵列，比如，分辨率采用640×380的传感器芯片，共243200个测温点，可以完全满足净化间设备的红外热成像使用需求。红外焦平面图像传感器由DSP电路以SPI控制方式对其配置，当观测物体时，物体表面发射的红外线经过光学系统成像在焦平面图像传感器的感光元件上，其按时序将接收到的光信号转换为模拟的电信号输出至ADC电路。
ADC采集电路，与红外焦平面图像传感器相连，用于将电信号转换为数字信号，并发送给FPGA电路；具体的，ADC采集电路的主芯片采用凌力尔特的14位ADC芯片LTC2245，该芯片具有最高10M的采样频率，其同步将红外焦平面图像传感器输出的模拟信号转换为14位并行数字信号发送至FPGA电路。
FPGA电路，对数字信号进行采集并拼接，以及采用数据乒乓缓存，得到图像数据，并发送给DDR电路；具体的，FPGA电路的主芯片采用Altera的IV系列的EP4CE55F23I8LN，具有55856个逻辑单元，通过其内部逻辑处理，发挥该芯片的并行处理能力，采集并拼接ADC输出的14路并行红外图像数字码流信号，经过数据乒乓缓存，再将图像数据缓存在DDR电路中。
DDR电路，将图像数据进行存储；具体的，DDR电路的主芯片选用MT41K256M16HA，为一款4G DDR3SDRAM，实现对FPGA电路处理后的动态红外图像数据的存储功能。
DSP电路，控制红外焦平面图像传感器按时序输出电压信号到ADC电路，同时，读取DDR电路中缓存的图像数据，并对该图像数据进行处理，以及将处理后的图像数据发送到外界。具体的，DSP电路的主芯片选用达芬奇处理器的TMS320DM6467，其通过SPI方式配置红外焦平面图像传感器，使其按时序输出电压信号到ADC芯片，同时DSP读取DDR芯片中缓存的FPGA乒乓处理后得到的红外图像数据，并将数据进行处理。
这里，红外热成像测温终端还具有通讯模块，DSP电路通过通讯模块将处理后的图像数据发送到外界。具体的，通讯模块包括以太网电路和无线通讯电路，无线通讯电路可以是GPRS/3G无线通讯电路。具体的，以太网电路为以太网芯片以及外围配置电路，将DSP电路处理后的图像数据转换为以太网通信协议数据发送出去。
这里，红外热成像测温终端还具有显示电路，与DSP电路相连，DSP电路将处理后的图像数据发送给显示电路，显示电路将所述处理后的图像数据显示出来。显示电路可以为LCD显示电路，LCD显示电路连接有LCD液晶显示屏，LCD显示电路由红外热成像测温终端控制，实时显示净化间内温度、被监测设备的最高温度值等。
本实施例中的红外热成像测温终端还具有历史数据存储，显示电路还具有历史数据显示电路和查询电路，还可以具有温度识别电路，还可以具有比较电路，还可以具有报警电路。
具体的，历史数据存储电路与显示电路相连，用于将经显示电路显示过的图像数据进行存储，查询电路与历史数据存储电路相连，用于根据指令提取历史数据存储电路中所存储的相应图像数据。
这里，温度识别电路通过识别DSP电路输出的处理后的图像数据中所表示的图像各个位置的温度数据，并发送给显示电路。
此外，比较电路与温度识别电路、显示电路相连，温度识别电路将得到的温度数据发送给比较电路，比较电路将温度数据与所设定的温度阈值进行比较，并判断温度数据是否异常，并将判断结果发送给显示电路，显示电路将判断结果显示出来。此外，比较电路还用于分析一张图像数据中的所有温度数据的最高温度数据，并将最高温度数据发送给显示电路，显示电路将最高温度数据显示出来。
报警电路与比较电路相连，比较电路判断温度数据出现异常，向报警电路发送信号，报警电路发出警报。具体的，GPRS/3G无线通信电路由DSP电路控制，当判断的温度数据超过设定的阈值时，将无线通信电路根据网络环境自动选择通信模块，例如，若该观测区域没有覆盖移动3G网络，则切换至GPRS通信模式，通过GPRS无线通信模块以GPRS无线网络的形式将异常数据发送给负责人的显示终端上，并且将报警信息发送至技术人员；若该观测区域覆盖移动3G网络，则切换至3G通信模式，通过3G通信模块以3G无线网络形式将异常数据和具体的报警信息发送至负责人的显示终端上。这里，报警电路具有语音播报电路，并且连接有扬声器，其受红外热成像测温终端控制，当比较电路判断温度数据出现异常，向报警电路发送信号，语音播报电路接收到信号后，播放警报语音，例如音乐等，并通过扬声器将警报语音的音量放大。
此外，本实施例中还提供了一种红外热成像测温系统，请参阅图3，包括：管理服务器以及本实施例上述的红外热成像测温终端，红外热成像测温终端将所述处理后的图像数据发送给管理服务器。关于红外热成像测温终端的具体内容这里不再赘述。
这里，红外热成像测温系统还具有温湿度传感器电路和烟雾传感器电路；温湿度传感器电路与DSP电路相连，温湿度传感器电路将探测到的温湿度数据发送给DSP电路，经DSP电路处理后，发送给管理服务器；此外，DSP电路还可以将温湿度数据发送给显示电路，由显示电路显示出来；烟雾传感器电路与DSP电路相连，烟雾传感器电路将探测到的烟雾浓度数据发送给DSP电路，经DSP电路处理后，发送给管理服务器。此外，DSP电路还可以将烟雾浓度数据发送给显示电路，由显示电路显示出来。
管理服务器还具有以太网数据传输接口，与以太网电路相连接后，DSP电路将处理后的图像数据通过以太网电路和以太网数据传输接口发送至管理服务器，以太网数据传输接口采用RJ-45接口。管理服务器还可以连接有PC机，通过PC机可以访问数据，可以看到当前净化间内的环境温度值、湿度值、烟雾浓度值、有无异常等信息，也可以看到当前净化间内设备的最高温度值、工作设备的红外热成像，并可以查询、翻阅历史数据，实现对净化间设备温度、环境温湿度、烟雾浓度参数的有效保存与管理。
请参阅图2，本系统中，红外热成像测温终端的显示屏的界面示意图，显示屏的界面为人机交互界面，可以通过该界面显示相关数据和操作相关指令。该显示屏的截面上显示有当前日期和实时时间，显示温度的窗口、湿度的窗口、红外图像的窗口、烟雾浓度的窗口均与DSP相连，设备最高温度的窗口和有无异常的窗口均与比较电路相连，从而将相应电路输出的结果显示出来。此外，历史数据的动作图标与历史数据存储电路相连，查询操作的动作图标与查询电路相连。
虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本实用新型，本领域的技术人员在不脱离本实用新型精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本实用新型所主张的保护范围应以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种红外热成像测温终端，其特征在于，包括：镜头、红外焦平面图像传感器、ADC采集电路、FPGA电路、DDR电路、DSP电路和电源电路；其中，
镜头，与红外焦平面图像传感器相连，用于接收物体发射的光线，并传输给红外焦平面图像传感器；
红外焦平面图像传感器，与DSP电路相连，用于接收透过镜头所入射的光线，并且将入射的光线转换为电信号，以及将该电信号发送给ADC电路；
ADC采集电路，与红外焦平面图像传感器相连，用于将电信号转换为数字信号，并发送给FPGA电路；
FPGA电路，对数字信号进行采集并拼接，以及采用数据乒乓缓存，得到图像数据，并发送给DDR电路；
DDR电路，将图像数据进行存储；
DSP电路，控制红外焦平面图像传感器按时序输出电压信号到ADC电路，同时，读取DDR电路中缓存的图像数据，并对该图像数据进行处理，以及将处理后的图像数据发送到外界；
电源电路，与各个电路相连，为红外热成像测温终端提供电能。
2.根据权利要求1所述的红外热成像测温终端，其特征在于，所述红外热成像测温终端还具有通讯模块，DSP电路通过通讯模块将处理后的图像数据发送到外界。
3.根据权利要求2所述的红外热成像测温终端，其特征在于，所述通讯模块包括以太网电路和无线通讯电路。
4.根据权利要求1所述的红外热成像测温终端，其特征在于，所述红外热成像测温终端还具有显示电路，与DSP电路相连，DSP电路将处理后的图像数据发送给显示电路，显示电路将所述处理后的图像数据显示出来。
5.根据权利要求4所述的红外热成像测温终端，其特征在于，所述红外热成像测温终端还具有历史数据存储电路，并且所述显示电路还具有历史数据显示电路和查询电路，历史数据存储电路与显示电路相连，用于将经显示电路显示过的图像数据进行存储，所述查询电路与历史数据存储电路相连，用于根据指令提取历史数据存储电路中所存储的相应图像数据。
6.根据权利要求4所述的红外热成像测温终端，其特征在于，还包括温度识别电路，识别DSP电路输出的处理后的图像数据中所表示的图像各个位置的温度数据，并发送给显示电路。
7.根据权利要求6所述的红外热成像测温终端，其特征在于，还具有比较电路，与温度识别电路、显示电路相连；温度识别电路将得到的温度数据发送给比较电路，比较电路将温度数据与所设定的温度阈值进行比较，并判断温度数据是否异常，并将判断结果发送给显示电路，显示电路将判断结果显示出来。
8.根据权利要求7所述的红外热成像测温终端，其特征在于，比较电路还分析一张图像数据中的所有温度数据的最高温度数据，并将最高温度数据发送给显示电路，显示电路将最高温度数据显示出来。
9.一种红外热成像测温系统，其特征在于，包括：管理服务器以及权利要求1～8任意一项所述的红外热成像测温终端，所述红外热成像测温终端将所述处理后的图像数据发送给管理服务器。
10.根据权利要求9所述的红外热成像测温系统，其特征在于，所述红外热成像测温系统还具有温湿度传感器电路和烟雾传感器电路；温湿度传感器电路与DSP电路相连，温湿度传感器电路将探测到的温湿度数据发送给DSP电路，经DSP电路处理后，发送给管理服务器；烟雾传感器电路与DSP电路相连，烟雾传感器电路将探测到的烟雾浓度数据发送给DSP电路，经DSP电路处理后，发送给管理服务器。
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