CN2107741U - 红外矿用防爆摄录装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的红外矿用防爆摄录装置属矿用光 电子技术领域，涉及到把红外、夜视、防爆、摄像、录像 多种技术汇集一起的组合发明，该装置由红外摄像系 统与录像系统组装而成，加有防爆设置成了矿用本质 安全型或隔爆兼本质安全型装置，带有红外摄像光 源，采用红外CCO进行摄像，能在黑暗无光环境下 摄录，图像清晰无失真，最适合煤矿等井下使用。

Description

本实用新型所述的红外矿用防爆摄录装置，属矿用光电子技术领域，涉及一件把红外、防爆、摄像、录像多种技术汇集一起而成的组合发明。

煤矿的安全生产在煤炭工业中是个十分重要的问题。长期以来，人们力图将矿下生产现场，特别是事故现场实况展现在地面屏幕上，以求发现事故隐患，分析事故出现的原因。但是由於矿下工作条件差，光学环境暗淡、全黑，更由於一旦事故出现，矿下一片漆黑，使用普通光学和电子技术无能为力。这正是多年来矿下亟需解决而又未能解决的难题。

本发明的目的正是为了解决矿下多年来存在的这一难题，向煤矿及一切井下工作的行业提供一种在黑暗或夜视环境下能清晰记录现场实况的摄录装置。实现发明目的的措施是：利用红外光原理实现夜视高技术，还考虑到矿下具有瓦斯等燃爆特点，把红外、夜视、防爆、光电子、摄像与录像等多种技术汇集一起，完成上述组合发明，为煤矿等井下行业的安全生产和广大职工的生命安全作贡献。本发明提供的这种红外矿用防爆摄录装置填补了该行业此产品的空白。

本实用新型的技术方案是：一套红外矿用防爆摄录装置，由红外摄像系统、录像系统并包括它们的防爆设置组装而成。其摄像系统由摄像的光学系统之镜筒、镜头组、光圈、镜头组的焦距变化与聚焦自动控制电路及其传动机构，如焦距变化控制电路控制的微电机、传动齿块或滑件等机械部件，光圈变化的自动控制电路及动作机构，如电磁控制的光圈。摄像的电子系统包括摄像头、成像系统的电子电路、摄像监示器、摄像输出及其电缆接插件，成像系统的电子电路诸如像素振荡、波形发生、同步、水平与垂直驱动、成像电路、取样补偿、信道混合、整形放大驱动直到视频输出，这些大都可由摄像领域的公知技术给出。这里所述的视频输出也即摄像输出，它可带有电缆及接插件等。还可在视频输出处引出另一路作摄像监示。摄像的总控制电路管理着摄像系统有机的工作。此外还有摄像的电源电路和摄像光源。上述摄像系统的机械部件和电子元器件都按功能和需要连接组装成机电一体化的摄像系统。录像系统包括接收和输入电路，如接收天线和天线放大器等。调谐与信道电路，诸如视频调谐、中频、检波等电路。音像处理电路，包括图像和伴音的各电路。伺服电路及它的磁鼓或磁盘等磁记录部件及其传动的微电机等机械部件。输出电路包括放像电路及其动作机械，输出电路带有电缆接插件等。还有录像系统的总控制电路（包括遥控电路部分）和电源电路，这些均可由录像方面的公知技术提供。录像系统的上述电路的元器件和机械零部件均按功能和需要连接组装成录像系统。该技术方案的发明点在於：a、上述的防爆设置是加於摄像系统与录像系统之电源的本质安全封装壳，如环氧树脂等用以对电源封装防爆。电源供电的安全保护电路，这些保护电路可使供电时出现的故障不致引发事故。摄像系统和录像系统的隔爆安全壳，如金属做的隔爆的安全外壳。摄像系统与录像系统各电路的本质安全设置，这些设置加在摄、录系统各电路中，如防爆电路板、元器件、开关，高绝缘性能的焊接、连接、隔爆阻、容件，防爆缆线、接插件等。还有摄录一体化或分件配套时各电路间的防爆缆线交连，如交连缆线间相互产生的干扰、串扰等防止或消除。b、所述的摄像电子系统是由红外CCD为主构成的红外摄像电子系统，其中摄像头由红外CCD的红外传感器阵列构成。c、上述的摄像光源是由红外光源构成的面阵型光源。如众多的光源构成了点阵面。d、上述的摄像系统的总控制电路包括对摄像的焦距、光圈、摄像监示、摄像光源、电源安全保护电路等的电子控制电路。如该总控制电路控制微电机改变焦距，用电磁原理控制电磁的光圈，从视频取样可以作摄像监示，控制电流或电压以控制摄像光源之强弱，对电源保护电路的监示等。

如上所述的红外矿用防爆摄录装置的详细发明点有：a、上述的防爆设置是加於摄像系统电源的本质安全封装壳和电源供电的超压、欠压和过流的安全保护电路，这些电路设置在各供电路上，监护这些供电路的安全。录像系统的隔爆安全壳体和录像系统遥控电路的受控部分的隔爆安全壳体。摄像系统与录像系统间电交连缆线的防爆安全连接结构。这些安全连接结构首先要符合防爆性能要求，如用特殊材料制成的具有防爆性能的电缆线等。还要防止这些交连缆线相互串扰信息，如串馈信息等。b、上述的红外CCD构成了红外CCD为主的成像电子电路，它的红外传感器阵列是线阵和面阵型的。c、上述的红外摄像光源是由红外发光管作面阵元素构成的行列状面型点阵结构，例如有n行×m列红外发光管构成的红外摄像光源。

如上所述的红外矿用防爆摄录装置更详细的发明点还有：a、上述的摄像系统电源各供电路上设置的安全保护电路是设在电源对摄像红外光源和摄像系统总控制电路的供电路上。b、上述的摄像系统与录像系统间电交连缆线的防爆安全连接结构是以缆线传输方向为正向在其缆线上正向串接一只二极管成了本质安全交连缆线。c、上述的红外CCD的红外传感器阵列是行列式面阵型的，如该传感器面阵有i行×j列个面阵元素。

本实用新型所述的红外矿用防爆摄录装置的优点是：1、采用红外光源和红外摄录像，适於矿井下黑暗无光环境中使用，且摄录的像十分清晰无失真；2、该装置多方面加有防爆设置，成了本质安全型或隔爆兼本质安全型，是宜於矿井使用的安全设备；3、该装置集红外、夜视、防爆、摄像、录像多种技术汇於一体，是一种较先进的矿用安全摄录装置。

说明书的附图有：图1、实施例之一的红外矿用防爆摄录装置工作原理框图。图2是图1所示之红外CCD摄像电子电路图。图3、摄像系统电源及其防爆安全保护电路图。图4、摄像系统的总控制电路图。图5、红外摄像光源图。

本实用新型技术方案的非限定实施例如下，并结合实施例对各附图作详细说明。

例一、该例的红外矿用防爆摄录装置由一套红外摄像系统、录像系统其中包括着它们的防爆设置组装而成。图1～图5示出该例装置的一部分之具体结构。图1中1－1为摄像系统之电源，1－2为电源供电路上的安全保护电路。两者的详细结构示於图3中。在图3中3－1为电源，同1－1所述。3－2外加的防爆安全封装壳，它使电源3－1成了本质安全型。3－3电源开关，3－4充电端，3－5充电二极管，电源三路供电，布在接插板3－6上。每路加有3－7～3－15结构的安全保护电路，另两路为3－16和3－17，它们的结构与3－7～3－15全同。其中：3－7、3－10、3－8、3－9、3－13构成过流安全保护电路，3－14、3－11、3－8、3－9、3－13构成超压安全保护电路，3－14、3－12、3－8、3－9、3－13构成欠压安全保护电路。图1之1－3摄像系统总控制电路，它的详细结构示於图4中，4－1为输入正端（如接＋12V），4－2为地端，4－3至摄像监示器，4－4至摄像系统的光学机械之控制电路，诸如控制光圈、焦距等的变化，4－5至红外CCD成像系统之电路，4－6至录像系统。图4表示了总控制电路对光圈、焦距、红外CCD、摄像监示器等控制，当然也可对摄像光源进行控制。1－4为红外摄像光源，它的详细结构示於图5中。5－1、5－2为供电端，如＋12V电源，5－3为众多的红外发光二极管，它们构成了面阵的元素，图中a区为15行×8列个5－3构成的红外面阵光源，b区为10行×8列个5－3构成的红外面阵光源，a区加b区组成了该红外摄像光源的一半，另一半与a加b区结构成左右对称，未在图中示出。1－5是红外CCD摄像电子电路，它的详细框图示於图2中，2－1红外CCD的红外传感器，成面阵结构，如有i行×j列个单元的面阵，它摄取景物之红外光，是摄像头，2－2～2－4依次为同步机、波形发生器、像素振荡器。2－5、2－6为像素垂直与水平驱动电路。2－7为红外CCD面阵器件，它的面阵有i行×j列个元素，是摄像系统的关键部分，起着成像的作用，它与2－1红外传感器对应元素之间构成了像素的红外光－电转换。从2－8取样与补偿电路三路水平取样，经2－9信道混合，2－10压控衰减、2－12AGC检测、2－13γ校正放大、2－14同步加法器、2－15输出驱动，从2－16与2－17两路作视频输出。其中，2－16输至录像系统作记录（也即图1之1－11），2－17作2－16的摄像监示，至本系统之摄像监示器1－8，它是一个微型摄像画面显示器，2－11是成像系统输给光圈的控制信号，这个信号控制电磁光圈张缩动作。图1之1－6是摄像系统的光学机械部分，它包括镜筒、镜头组（物镜、目镜等）、光圈等组成。1－7为光圈、焦距变化的控制电路及其机械动作机构，如电磁环绕组的电磁控光圈，微电机与滑块或道轨等组成的镜头移动聚焦系统等。1－10是摄像系统的密封壳体，其内装有摄像系统之光学机械零部件、电子电路元器件与组装的电路板，它们都按功能和需要连接组装一起。其中也包括摄像系统的各电子电路及其元器件的防爆结构，如用特殊材料制成的电子防爆元器件，或各种电子元器件采取的一些防爆处理（如高绝缘性能、抗串扰、抗火花等），使摄像系统成了本质安全型。摄像光源1－4由防爆缆线引出摄像系统之外。1－11是摄像－录像两系统的电交连缆线，它由摄像系统传输给录像系统，它的安全性能在摄像系统部分要符合摄像系统的防爆要求，在录像系统部分要符合录像系统之防爆要求，这样要保证其传输信息的单向性或不可逆性，为此沿缆线传输方向，正向串接一只二极管。成了摄像－录像间电交连缆线的防爆安全交连。这也是该装置防爆性能的一个重要方面。图1之1－9是录像系统，它由接收和输入电路，如接收天线和天线放大器等。调谐信道电路，包括视频调谐、中频、检波等。音像处理电路，包括图像和拌音电路的信道分离、整形、同步等。伺服电路及它的磁盘、磁鼓等磁记录部件及其传动部分的微电机等。输出电路包括放像及其动作机械与输出电路，可带有电缆接插件。还有录像系统的总控制电路包括遥控电路的遥控与受控部分。录像系统的所有电路及其元器件和它们组装的电路板，机械零部件均按功能和需要连接组装成录像系统，除遥控电路的遥控部分外，录像系统全部加置了隔爆壳体，加之电路及元器件的防爆处置（诸如电路及其元器件选用防爆性能的，或在组装、焊接中达到防爆要求等），使录像系统成了隔爆兼本质安全型。录像系统的电源电路也装置在隔爆壳体中，电源也采用蓄电池组为宜。要指出的是该例的红外矿用防爆摄录装置可以摄录成一体化，也可单独分件配套组合，两种情况各有优点。另一点是摄像系统和录像系统的许多电路方面的技术均属公知技术内容，故毋需更详细介绍。本例的摄录装置就在於把红外、夜视、防爆、摄像、录像多种技术组合一起制做了矿用安全又先进的摄录装置。

本例装置的工作过程如下：假定已到矿井下黑暗现场，打开摄像系统与录像系统的电源开关3－3等，图1所示的摄、录系统1－1～1－9均进入工作态。电源1－1，保护电路1－2，即图3所示的3－1～3－18均工作，摄像总控电路1－3工作，即图4之4－1～4－6全部工作。    1－4红外摄像光源（如图5所示结构）发光工作，通过摄像总控制电路1－3，调整1－5～1－7摄像的光学机械部分和电子电路部分（如图2所示2－1～2－17各电路）通过1－8显示的摄像监示画面，选择景物进行摄像，景物经过红外CCD的传感器面阵2－1与红外CCD2－7完成摄像红外光－电信号转换，从2－16、2－17输出两路摄像视频信号，2－16输给录像系统各电路进行边摄像边录像，2－17至1－8摄像监示器边进行监示，直至摄像过程完。录像系统各电路也记录完。关断摄像、录像系统的电源，各部分各电路停止工作。摄录装置工作完毕。

例二、该例的红外矿用防爆摄录装置，除摄像系统和录像系统的电源加防爆安全封装壳，电源各供电路加超压、欠压与过流保护电路，各电路及其元器件均进行防爆处置，如选用防爆高性能元器件、高绝缘性能元器件，交连缆线也作了防爆处置如防止信息串扰等，达到防爆技术要求，使摄像系统和录像系统成了本质安全型。此外，红外CCD的面阵有i行×j列个元素及红外i行×j列个传感器元素。摄像红外光源也由n行×m列个发光管构成面阵结构。除上述之外，其余部分全同於例一所述。

例三、该例的红外矿用防爆摄录装置，不同於例一、二的是它的摄像系统和录像系统均外加有隔爆安全壳体，使摄像系统与录像系统成了隔爆兼本质安全型，其余结构全同於例二所述。

Claims (3)

1、一套红外矿用防爆摄录装置，由红外摄像系统、录像系统并包括它们的防爆设置组装而成，其摄像系统由摄像的光学系统之镜筒、镜头组、光圈以及焦距、光圈变化的电子控制电路和机械传动部分，摄像的电子系统之摄像头、成像电子电路、摄像监视器、摄像输出电路及其电缆接插件，摄像系统的总控制电路、电源电路，摄像的光源，按功能需要连接组装而成；录像系统由接收与输出电路、调谐与信道电路、音像处理电路、伺服电路及其磁记录与机械传动部分、输出电路及其电缆接插件，录像系统的总控制电路、电源电路，按功能需要连接组装而成；特征在于：

a、所述的防爆设置是加於摄像系统与录像系统之电源的本质安全封装壳、电源供电之安全保护电路、摄像系统与录像系统的隔爆安全壳体、摄像系统和录像系统各电路的本质安全设置以及摄录一体化或分件配套时各电路间的防爆缆线交连；

b、所述的摄像电子系统是由红外CCD为主构成的红外摄像电子系统，其中摄像头由红外CCD的红外传感器阵列构成；

c、所述的摄像光源是红外光源构成的面阵型光源；

d、所述的摄像系统的总控电路包括对摄像的焦距、光圈、摄像监示，摄像光源、电源安全保护电路的电子控制电路。

2、如权利要求1所述的红外矿用防爆摄录装置，特征在于：

a、所述的防爆设置是加於摄像系统之电源的本质安全封装壳和电源供电的超压、欠压与过流的安全保护电路，录像系统的隔爆安全壳体和录像系统遥控电路的受控部分的隔爆安全壳体，摄像系统与录像系统间电交连缆线的防爆安全连接结构；

b、所述的红外CCD构成了红外CCD为主的成像电子电路，其红外传感器阵列是线阵和面阵型的；

c、所述的红外摄像光源是由红外发光管作面阵元素构成的行列状面型点阵结构。

3、如权利要求2所述的红外矿用防爆摄录装置，特征在于：

a、所述的摄像系统电源各供电路上设置的安全保护电路是设在电源对摄像红外光源和摄像系统总控制电路的供电路上；

b、所述的摄像系统与录像系统间电交连缆线的防爆安全连接结构是以缆线传输方向为正向在其缆线上正向串接一只二极管成了本质安全交连缆线；

c、所述的红外CCD的红外传感器阵列是行列式面阵型的。

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