CN211349073U - 应用于交通视频监控系统的智能电箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种应用于交通视频监控系统的智能电箱，包括CPU、电源管理电路、防雷/错序保护电路、负载短路保护电路、整流滤波电路、传感器电路、GSM/GPS通信电路、门禁远程开关电路、杆塔倾斜告警电路、重合闸电路、温度控制电路、接口电路；所述电源管理电路、防雷/错序保护电路、负载短路保护电路、整流滤波电路、传感器电路与所述CPU与连接，所述CPU还与GSM/GPS通信电路、门禁远程开关电路、杆塔倾斜告警电路、重合闸电路、温度控制电路、接口电路连接；本实用新型功能较多，具有过流保护、过压保护、漏电保护、防雷保护、负载短路保护、重合闸、杆塔倾斜告警、机箱浸水告警、智能温控、智能门禁系统等保护告警功能。

Description

应用于交通视频监控系统的智能电箱

技术领域

本实用新型涉及电箱技术领域，特别涉及一种应用于交通视频监控系统的智能电箱。

背景技术

智能电箱主要用于视频监控项目，安装在户外立杆或墙壁上，是一个综合配套产品，主要有箱体、智能控制器、空气开关、防雷器、光纤盒等部件组成。其中智能控制器为整个电箱的核心设备，用来完成智能保护、测控、通信等功能。

当前视频监控系统配套电箱缺点：

1、保护功能差或者无保护功能。

2、布线杂乱无章，无统一设计。

3、无故障检测功能，设备分散，故障点多，设备检修成本高。

4、远程无法监测，运维难度大。

5、功能少，体积大。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本实用新型的目的在于提出一种应用于交通视频监控系统的智能电箱，功能多，能够实现过流保护、过压保护、漏电保护、防雷保护、负载短路保护、错序保护等，并且制造成本低、体积小、易于集成。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种应用于交通视频监控系统的智能电箱，包括CPU、电源管理电路、防雷/错序保护电路、负载短路保护电路、整流滤波电路、传感器电路、GSM/GPS通信电路、门禁远程开关电路、杆塔倾斜告警电路、重合闸电路、温度控制电路、接口电路；所述电源管理电路、防雷/错序保护电路、负载短路保护电路、整流滤波电路、传感器电路与所述CPU与连接，所述CPU还与GSM/GPS通信电路、门禁远程开关电路、杆塔倾斜告警电路、重合闸电路、温度控制电路、接口电路连接；

所述电源管理电路包括锂电池充电电路、电压转换电路、过流保护电路、过压保护电路、漏电保护电路、整流滤波电路；所述锂电池充电电路分别与电压转换电路、过流保护电路、过压保护电路、漏电保护电路、整流滤波电路连接。

在上述任一方案中优选的是，所述过流保护电路包括电流互感器、过流比较放大器，所述电流互感器通过过流比较放大器与CPU连接。

在上述任一方案中优选的是，所述过压保护电路包括电压互感器、过压比较放大器，所述电压互感器通过过压比较放大器与CPU连接。

在上述任一方案中优选的是，所述漏电保护电路包括漏电电流互感器、第一继电器、第一三极管，所述漏电电流互感器的输出端接第一继电器的控制端，所述第一继电器的输出端接第一三极管的集电极，所述第一三极管的基极接CPU，所述第一三极管的发射极接地。

在上述任一方案中优选的是，所述锂电池充电电路选用AD4056ES型号的芯片。

在上述任一方案中优选的是，所述防雷/错序保护电路包括第一电容、第二电容、第一三极管、第二三极管、第一耦合器、第一二极管，所述锂电池充电电路的输出端接第一电容的两端，所述第一电容的一端接第二电容的一端，所述第二电容的另一端经第一电阻、第二电阻后接第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极接第二三极管的基极，所述第一三极管的发射极接第二三极管的发射极，所述第一电容的另一端经第三电阻、第四电阻后接第二三极管的集电极，所述第二三极管的集电极接第一耦合器的输入端，所述第一耦合器的输出端接CPU。

在上述任一方案中优选的是，所述传感器电路包括多个传感器、与对应传感器连接的光耦电路，所述传感器通过光耦电路与CPU连接。

在上述任一方案中优选的是，多个所述传感器至少包括浸水传感器、杆塔倾斜传感器、温度检测传感器。

在上述任一方案中优选的是，所述温度控制电路包括风扇电机、电机驱动电路，所述CPU通过电机驱动电路与风扇电机的控制端连接。

在上述任一方案中优选的是，所述门禁远程开关电路包括第三三极管、第五电阻-第八电阻、第一稳压管-第四稳压管、第一场效应管-第三场效应管、第三电容、第四电容，所述第三三极管的集电极经第五电阻接第一场效应管的G极，所述第一场效应管G极还通过第六电阻与第一稳压管的一端连接，所述第一稳压管与第二稳压管并联，所述第一稳压管的另一端分别与第三电容、第四电容、第三稳压管、第四稳压管的一端连接，所述第一场效应管的S极接第二场效应管的D极，所述第二场效应管的G极接第三稳压管的另一端、第七电阻的一端、第三场效应管的G极，所述第七电阻的另一端与第八电阻的另一端连接。

本实用新型的应用于交通视频监控系统的智能电箱具有以下有益效果：

1、本实用新型功能较多，具有过流保护、过压保护、漏电保护、防雷保护、负载短路保护、重合闸、杆塔倾斜告警、机箱浸水告警、智能温控、智能门禁系统等保护告警功能。还具有信息上云、以太网/光纤/4G通信、状态监控、后备电源、自动/远程/联动控制等功能，同时集成了220V供电插座、+5V，±12V，24V供电接口、光电以太网通讯管理接口等。电箱箱体可根据实际应用需要灵活定制，高防护等级(IP55)，可提供光纤盘纤、智能门锁等功能。

2、本实用新型融入了物联网云平台技术、继电保护控制技术、传感器技术等技术,为信息监控系统供用电提供全面的监控与保护功能，同时提供专业的系统运维管理平台为用电安全管理、细化测量管理、视频运维管理服务、数据统计分析等应用提供一整套解决方案。

3、本实用新型结构简单，各元器件数量少，且相对比较便宜，体积小巧，成本低，易于嵌入设备本体。

4、本实用新型还可以通过接口电路进行功能拓展，通过接口电路与PLC控制系统连接，实现人机结合操作。

5、本实用新型采用多个传感器的设计，例如漏电电流互感器、电流互感器、电压互感器、浸水传感器、杆塔倾斜传感器、温度检测传感器等，实现多功能检测，保障系统正常运行，并利用漏电电流互感器、电流互感器、电压互感器对异常点进行报警，实现漏电、过流、过压等电路保护，提高电路的安全性能，从而降低运维难度，减少运维成本。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型的CPU电路原理图；

图3是本实用新型的锂电池充电电路原理图

图4是本实用新型的电压转换电路原理图；

图5是本实用新型的漏电保护电路原理图；

图6是本实用新型的防雷/错序保护电路原理图；

图7是本实用新型的GSM/GPS通信电路原理图；

图8是本实用新型的过流保护电路原理图；

图9是本实用新型的过压保护电路原理图；

图10是本实用新型的整流滤波电路原理图；

图11是本实用新型的负载短路保护电路原理图；

图12是本实用新型的重合闸控制电路原理图；

图13是本实用新型的传感器电路原理图；

图14是本实用新型的温度控制电路原理图；

图15是本实用新型的门禁远程开关电路；

图中，1、CPU；2、电源管理电路；3、防雷/错序保护电路；4、负载短路保护电路；5、整流滤波电路；6、传感器电路；7、GSM/GPS通信电路；8、门禁远程开关电路；9、杆塔倾斜告警电路；10、重合闸电路；11、温度控制电路；12、接口电路；

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供一种应用于交通视频监控系统的智能电箱，如图1-15所示，包括CPU1、电源管理电路2、防雷/错序保护电路3、负载短路保护电路4、整流滤波电路5、传感器电路6、GSM/GPS通信电路7、门禁远程开关电路8、杆塔倾斜告警电路9、重合闸电路10、温度控制电路11、接口电路12；电源管理电路2、防雷/错序保护电路3、负载短路保护电路4、整流滤波电路5、传感器电路6与CPU1与连接，CPU1还与GSM/GPS通信电路7、门禁远程开关电路8、杆塔倾斜告警电路9、重合闸电路10、温度控制电路11、接口电路12连接。

工作时，电源管理电路2控制交通视频监控系统的电源输出情况，此外，传感器电路6检测电箱内浸水、温度、杆塔倾斜等信息，并将检测信息传递给CPU，由CPU控制门禁远程开关电路8、杆塔倾斜告警电路9、重合闸电路10、温度控制电路11工作。

本实用新型具备过流保护、过压保护、漏电保护、防雷保护、负载短路保护、重合闸、杆塔倾斜告警、机箱浸水告警、智能温控、智能门禁系统等保护告警功能。还具有北斗/GPRS高精度定位、信息上云、以太网/光纤/4G通信、状态监控、后备电源、自动/远程/联动控制等功能，同时集成了220V供电插座、+5V，±12V，24V供电接口、光电以太网通讯管理接口等。电箱箱体可根据实际应用需要灵活定制，高防护等级(IP55)，可提供光纤盘纤、智能门锁等功能。

电源管理电路2包括锂电池充电电路、电压转换电路、过流保护电路、过压保护电路、漏电保护电路；锂电池充电电路分别与电压转换电路、过流保护电路、过压保护电路、漏电保护电路连接。

如图3所示为锂电池充电电路原理图，锂电池充电电路选用AD4056ES型号的芯片。

如图4所示为电压转换电路原理图，选用L7805ABD2T型号。

如图5所示，漏电保护电路包括漏电电流互感器、第一继电器、第一三极管，漏电电流互感器的输出端接第一继电器的控制端，第一继电器的输出端接第一三极管的集电极，第一三极管的基极接CPU1，第一三极管的发射极接地。其中，漏电电流互感器采用ZHT-105W型号。如果漏电电流互感器检测到漏电电流，则第一继电器控制第一三极管导通，并向CPU发出漏电信号。

如图6所示为防雷/错序保护电路原理图，防雷/错序保护电路3包括第一电容、第二电容、第一三极管、第二三极管、第一耦合器、第一二极管，锂电池充电电路的输出端接第一电容的两端，第一电容的一端接第二电容的一端，第二电容的另一端经第一电阻、第二电阻后接第一三极管的基极，第一三极管的集电极接第二三极管的基极，第一三极管的发射极接第二三极管的发射极，第一电容的另一端经第三电阻、第四电阻后接第二三极管的集电极，第二三极管的集电极接第一耦合器的输入端，第一耦合器的输出端接CPU1。由第一三极管、第二三极管、第一电容、第二电容组建错序电路，当电流错序时，则电流经过第一三极管、第二三极管导通后，输出给第一耦合器，如果电流正序则直接输出给第一耦合器。防雷/错序保护电路还设有防雷管，起到防雷保护作用。

如图7所示，为GSM/GPS通信电路原理图，通过GSM/GPS通信电路可以与外界进行通讯，实现北斗/GPRS高精度定位、信息上云、以太网/光纤/4G通信、状态监控、自动/远程/联动控制等功能。

如图8所示，为过流保护电路原理图，过流保护电路包括电流互感器、过流比较放大器，电流互感器通过过流比较放大器与CPU1连接。电流互感器将检测的电流输出到过流比较放大器与电流预设值进行比较，然后将比较结果输出给CPU1，当电流过大，则CPU1控制锂电池充电电路不充电。其中，电流互感器选用ZHT-102W型号，

如图9所示，为过压保护电路原理图，过压保护电路包括电压互感器、过压比较放大器，电压互感器通过过压比较放大器与CPU1连接。由电压互感器将检测的电压信号输出给过压比较放大器与电压预设值进行比较，然后将比较结果输出给CPU1，当电压过大，则CPU1控制锂电池充电电路不充电。其中，电压互感器选用ZHT-105W型号。

图10是整流滤波电路原理图，通过整流滤波电路大大提高可电路的抗干扰能力。

图11是负载短路保护电路原理图；通过负载短路保护电路能够避免负载过大短路。

如图13所示，传感器电路6包括多个传感器、与对应传感器连接的光耦电路，传感器通过光耦电路与CPU1连接。多个传感器至少包括浸水传感器、杆塔倾斜传感器、温度检测传感器。其中，杆塔倾斜传感器选用SW-520D型号，浸水传感器选用MH-RD型号。还包括报警模块，报警模块与CPU连接。

当浸水传感器检测到电箱浸水时，则CPU1控制报警模块给出浸水报警，当杆塔倾斜传感器检测到杆塔倾斜，则由CPU1控制报警模块给出杆塔倾斜告警；当温度检测传感器检测到温度过高，则由CPU1控制温度控制电路内的电机驱动电路，控制风扇开启。

温度控制电路11包括风扇电机、电机驱动电路，CPU1通过电机驱动电路与风扇电机的控制端连接。

如图15所示，门禁远程开关电路8包括第三三极管、第五电阻-第八电阻、第一稳压管-第四稳压管、第一场效应管-第三场效应管、第三电容、第四电容，第三三极管的集电极经第五电阻接第一场效应管的G极，第一场效应管G极还通过第六电阻与第一稳压管的一端连接，第一稳压管与第二稳压管并联，第一稳压管的另一端分别与第三电容、第四电容、第三稳压管、第四稳压管的一端连接，第一场效应管的S极接第二场效应管的D极，第二场效应管的G极接第三稳压管的另一端、第七电阻的一端、第三场效应管的G极，第七电阻的另一端与第八电阻的另一端连接。

本实用新型还具有以下功能：

a)高标准电磁兼容性能，宽温设计(-20℃～75℃)，满足装置运行环境的极端要求；

b)外部接口高防护设计，具备防雷设计。相序错误、防雷异常时给出报警信息；

c)电源适应性范围广，可在AC85V～AC290V范围内可靠工作。

d)供电接口高容量设计，单接口可最大输出10A电流，可在接口满载工况下，输出性能稳定、可靠、无衰减；

e)小体积、高集成设计，设备本身集成功能所有接口，运维便捷，可使外挂机箱设计简单；

f)高可靠的保护测量功能。能够实时监测电压、电流、分支电流、漏电流等模拟量信息，并在发生故障时进行快速保护和故障回传，故障定值可设定，并具有自动重合功能；

g)智能控制功能。可实现各等级供电接口的远程控制、定时控制、联动控制，提供外部设备故障自恢复及多场景控制需求；

h)智能温控功能。实时监测箱内温湿度并可联动散热风扇，温度阈值可设定；

i)断电续航功能。设备内置耐高温电池，可以在外部电源消失后，保持设备工况并将相关信息传回管理平台；

j)断网监测功能。设备可对运营商通信主链路或接入设备网络链路进行实时监测，具备断网报警功能；

k)灵活的通信模式。支持4G和光/电以太网通信，并可在当前通信模式断开时，自动切换其他模式，保持连续设备在线；

l)高精度定位功能。内置北斗/GPS高精度自动定位，优先北斗信号，支持位置变化跟踪，结合系统运维管理平台可显示电子地图，实时更新位置信息；

m)智能门禁功能。设备实时监测箱门状态，当打开时，系统运维管理平台给出告警信息。可配置智能门锁实现远程开锁，就地刷卡开锁功能。同时支持临时撤防和自动布防；

n)杆塔倾斜监测功能。设备可感知倾斜状态，当发生倾斜时，设备给出就地及远程报警信息；

o)浸水监测功能。机箱内可配置水浸传感器接入设备，以给出浸水报警信息；

p)配备系统运维管理平台。具有设备运行工况监控、运行指标管控、点位管理、工单管理、态势报表、告警管理、运维统计、电子地图、权限管理、数据安全部署等功能，实现智能运维。

本实用新型的接口电路至少包括以下接口；

a)5路10/100BaseT的标准电以太网接口(RJ45)，其中4路具有交换机功能并可扩展为8路；

交换方式：存储转发；

交换带宽：最大1.0Gbps；

转发速度：148810pps；

管理方式：WEB网管，上位机网管。

b)一路光纤以太网接口：

光波长：1310nm。

光纤(多模)：50/125，62.5/125um。

光纤(单模)：8/125，8.7/125,9/125,10/125um。

c)1路DC5V电源输出，最大电流10A；

d)3路DC24V电源输出，最大电流10A；

e)3路DC12V电源输出，最大电流10A；

f)3路AC220V电源输出(插座式)，最大电流10A；

g)4路开入，12V有源DC；

h)装置电源接口AC220V，工作范围AC65V～AC290V；

i)1个GPS天线接口和1个GSM天线接口；

j)物联网接口：Micro SIM卡，尺寸为12×15mm；

k)USB接口：调试用，TYPE B型，方口；

l)风扇接口：AC220V有源。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (10)

1.一种应用于交通视频监控系统的智能电箱，其特征在于，包括CPU、电源管理电路、防雷/错序保护电路、负载短路保护电路、整流滤波电路、传感器电路、GSM/GPS通信电路、门禁远程开关电路、杆塔倾斜告警电路、重合闸电路、温度控制电路、接口电路；所述电源管理电路、防雷/错序保护电路、负载短路保护电路、整流滤波电路、传感器电路与所述CPU与连接，所述CPU还与GSM/GPS通信电路、门禁远程开关电路、杆塔倾斜告警电路、重合闸电路、温度控制电路、接口电路连接；

所述电源管理电路包括锂电池充电电路、电压转换电路、过流保护电路、过压保护电路、漏电保护电路、整流滤波电路；所述锂电池充电电路分别与电压转换电路、过流保护电路、过压保护电路、漏电保护电路、整流滤波电路连接。

2.如权利要求1所述的应用于交通视频监控系统的智能电箱，其特征在于，所述过流保护电路包括电流互感器、过流比较放大器，所述电流互感器通过过流比较放大器与CPU连接。

3.如权利要求1所述的应用于交通视频监控系统的智能电箱，其特征在于，所述过压保护电路包括电压互感器、过压比较放大器，所述电压互感器通过过压比较放大器与CPU连接。

4.如权利要求1所述的应用于交通视频监控系统的智能电箱，其特征在于，所述漏电保护电路包括漏电电流互感器、第一继电器、第一三极管，所述漏电电流互感器的输出端接第一继电器的控制端，所述第一继电器的输出端接第一三极管的集电极，所述第一三极管的基极接CPU，所述第一三极管的发射极接地。

5.如权利要求1所述的应用于交通视频监控系统的智能电箱，其特征在于，所述锂电池充电电路选用AD4056ES型号的芯片。

6.如权利要求1所述的应用于交通视频监控系统的智能电箱，其特征在于，所述防雷/错序保护电路包括第一电容、第二电容、第一三极管、第二三极管、第一耦合器、第一二极管，所述锂电池充电电路的输出端接第一电容的两端，所述第一电容的一端接第二电容的一端，所述第二电容的另一端经第一电阻、第二电阻后接第一三极管的基极，所述第一三极管的集电极接第二三极管的基极，所述第一三极管的发射极接第二三极管的发射极，所述第一电容的另一端经第三电阻、第四电阻后接第二三极管的集电极，所述第二三极管的集电极接第一耦合器的输入端，所述第一耦合器的输出端接CPU。

7.如权利要求1所述的应用于交通视频监控系统的智能电箱，其特征在于，所述传感器电路包括多个传感器、与对应传感器连接的光耦电路，所述传感器通过光耦电路与CPU连接。

8.如权利要求7所述的应用于交通视频监控系统的智能电箱，其特征在于，多个所述传感器至少包括浸水传感器、杆塔倾斜传感器、温度检测传感器。

9.如权利要求1所述的应用于交通视频监控系统的智能电箱，其特征在于，所述温度控制电路包括风扇电机、电机驱动电路，所述CPU通过电机驱动电路与风扇电机的控制端连接。

10.如权利要求1所述的应用于交通视频监控系统的智能电箱，其特征在于，所述门禁远程开关电路包括第三三极管、第五电阻-第八电阻、第一稳压管-第四稳压管、第一场效应管-第三场效应管、第三电容、第四电容，所述第三三极管的集电极经第五电阻接第一场效应管的G极，所述第一场效应管G极还通过第六电阻与第一稳压管的一端连接，所述第一稳压管与第二稳压管并联，所述第一稳压管的另一端分别与第三电容、第四电容、第三稳压管、第四稳压管的一端连接，所述第一场效应管的S极接第二场效应管的D极，所述第二场效应管的G极接第三稳压管的另一端、第七电阻的一端、第三场效应管的G极，所述第七电阻的另一端与第八电阻的另一端连接。

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