CN211930692U - 一种实时双向无线信号传输的无线供电监控相机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种实时双向无线信号传输的无线供电监控相机，包括：相机本体和用于与所述相机本体进行无线通信并为其无线供电的装置；装置包括供电侧电磁耦合机构、第一无线通信电路和供电模块；相机本体内部设置有相机侧电磁耦合机构、第二无线通信电路和受电模块；供电侧电磁耦合机构和相机侧电磁耦合机构之间通过电磁耦合传递电能；本实用新型能够实现实时的无线信号传输，解决了传统无线通信模块(4G、WIFI等模块)的时延问题，基于近场耦合，耦合空间小，易于屏蔽外界干扰，能够在复杂电磁环境下正常工作，并且能够自定义编/解码方式，从而保证控制系统信息的安全，本实用新型可以大大节省装置的空间，降低装置的成本，利于装置小型化。

Description

一种实时双向无线信号传输的无线供电监控相机

技术领域

本实用新型涉及电子领域，尤其涉及一种实时双向无线信号传输的无线供电监控相机。

背景技术

无线供电是不经由电导体将电力能量从发电装置或供电端转送到电力接收装置的技术，无需物理连接，电能可以近距离无接触地传输给负载，随着科技的不断进步，无线供电也被应用到了很多领域，目前主流手机厂商都推出了无线充电手机，汽车厂商也在大力研发和推广无线充电/供电技术，

但是，目前在安防监控相机上还没有厂商推出无线充电/供电产品，使用无线供电技术可以带来很多益处，比如相机可以密闭设计，避免雨水和灰尘侵入；可以避免线缆裸露，防止意外损坏；可以使相机小型化，做的更加美观等。在使用无线供电技术时，应该使用无线通信技术与之配合，绝大部分业内厂商已经在相机内部使用了无线通信技术。常见的有WIFI 探针、GPS定位模块等。但是，这也面临很多问题，首先，现有的无线通信模块均有一定的时延，即使先进的5G技术也有毫秒级别的时延，由于监控相机的很多控制信号有时序要求，过长的时延不可接受。其次，满足通信速率的无线通信模块的价格比较昂贵，另外，无线通信有被入侵的风险，这一风险主要由模组厂商或通信运营商防护，相机厂商很难控制此问题。最后，无线通信模块对使用环境有要求，当电磁环境比较复杂，或者无线模组所处空间中间隔着金属时，通信质量急剧下降，甚至无法使用。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型提供一种实时双向无线信号传输的无线供电监控相机，以解决上述技术问题。

本实用新型提供的实时双向无线信号传输的无线供电监控相机，包括：相机本体和用于与所述相机本体进行无线通信并为其无线供电的供电装置；

所述供电装置包括供电侧电磁耦合机构、用于控制供电侧电磁耦合的工作频率的第一无线通信电路和用于供电侧的电能变换并输出电能信号的供电模块；

所述相机本体内部设置有相机侧电磁耦合机构、用于控制相机侧电磁耦合的工作频率的第二无线通信电路，以及用于接收所述电能信号和进行受电侧电能变换的受电模块；

所述供电侧电磁耦合机构和相机侧电磁耦合机构之间通过电磁耦合传递电能，所述第一无线通信电路和供电模块分别与供电侧电磁耦合机构连接，所述第二无线通信电路和受电模块分别与相机侧电磁耦合机构连接。

可选的，所述供电模块包括与所述供电侧电磁耦合机构连接的用于进行谐振补偿的供电侧补偿模块，所述供电侧补偿模块包括若干供电侧等效电容。

可选的，所述受电模块包括与所述相机侧电磁耦合机构连接的用于进行谐振补偿的受电侧补偿模块，所述受电侧补偿模块包括若干受电侧等效电容。

可选的，所述供电侧补偿模块包括第一开关、互相并行连接的第一供电侧等效电容和第二供电侧等效电容，所述第一开关通过第一供电侧等效电容和第二供电侧等效电容形成的并联结构与供电侧耦合机构连接。

可选的，所述受电侧补偿模块包括第二开关、互相并行连接的第一受电侧等效电容和第二受电侧等效电容，所述第二开关通过第一受电侧等效电容和第二受电侧等效电容形成的并联结构与受电侧耦合机构连接。

可选的，还包括用于检测电磁耦合工作频率的频率检测模块。

可选的，所述频率检测模块包括：用于供电侧电磁耦合机构的第一频率检测模块和用于检测相机侧电磁耦合机构的工作频率的第二频率检测模块；

所述第一频率检测模块与供电侧电磁耦合机构连接，所述第二频率检测模块与相机侧电磁耦合机构连接。

可选的，所述供电装置还包括供电侧信号加载电路、供电侧信号解码电路、供电侧电能变换电路和用于发出电能变换控制信号和逆变控制信号的第一控制器，所述第一控制器分别与供电侧信号加载电路、信号解码电路、电能变换电路连接。

可选的，所述相机本体还包括接口模块、受电侧信号加载电路，受电侧电能变换电路和受电侧信号解码电路，所述受电侧信号加载电路，受电侧电能变换电路和受电侧信号解码电路分别与接口模块连接。

可选的，还包括开关控制器，所述开关控制器包括：

与第一开关连接的用于控制第一开关在第一供电侧等效电容和第二供电侧等效电容之间切换的第一开关控制器；以及，

与第二开关连接的用于控制第二开关在第一受电侧等效电容和第二受电侧等效电容之间切换的第二开关控制器。

本实用新型的有益效果：本实用新型中的实时双向无线信号传输的无线供电监控相机，能够实现实时的无线信号传输，解决了使用蜂窝网模块，WiFi模块等无线通信模块等带来的时延问题，无线信号的传输方式基于近场耦合，耦合空间小，易于屏蔽外界干扰，能够在复杂电磁环境下正常工作，通过自主设计编码和解码，保证了控制系统信息的安全，本实用新型可以大大节省装置的空间，降低装置的成本，利于装置小型化。

附图说明

图1是本实用新型实施例中实时双向无线信号传输的无线供电监控相机的结构示意图。

图2是本实用新型实施例中实时双向无线信号传输的无线供电监控相机的无线电能传输部分的等效电路示意图。

图3是本实用新型实施例中实时双向无线信号传输的无线供电监控相机的无线信号传输部分的等效电路示意图。

图4是本实用新型实施例中实时双向无线信号传输的无线供电监控相机的等效电路结构示意图。

附图标记说明：

1-相机本体。

2-供电装置。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本实用新型实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本实用新型的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本实用新型的实施例难以理解。

本实施例中的实时双向无线信号传输的无线供电监控相机，包括：

相机本体1和用于与相机本体1进行无线通信并为其无线供电的供电装置2；

供电装置包括供电侧电磁耦合机构、用于控制供电侧电磁耦合的工作频率的第一无线通信电路和用于供电侧的电能变换并输出电能信号的供电模块；

相机本体内部设置有相机侧电磁耦合机构、用于控制相机侧电磁耦合的工作频率的第二无线通信电路，以及用于接收所述电能信号和受电侧的电能变换的受电模块；

供电侧电磁耦合机构和相机侧电磁耦合机构之间通过电磁耦合传递电能，第一无线通信电路和供电模块分别与供电侧电磁耦合机构连接，第二无线通信电路和受电模块分别与相机侧电磁耦合机构连接，第一无线通信电路与第二无线通信电路之间可以通过控制电磁耦合时的工作频率进行双向无线通信。

在实用新型，相机本体1和供电装置2之间是基于同一耦合机构的，通过第一无线通信电路与第二无线通信电路之间实时双向无线信号传输，成本较低，可复用性较高，一方面可以提高监控相机的稳定性和可靠性，另一方面，还能够使相机实现一体化设计和小型化设计，便于进行更加美观精致的设计。

在本实施例中，主要包含2个部分：无线供电部分和无线信号传输部分，结构的等效实物图如图1所示，本实施例中的上半部分为相机本体1，其结构采用目前常见的枪形监控相机，当然也可以采用其他外形结构的相机，与目前业内常见的相机相比，内部只需要增加无线受电装置和相机侧无线信号传输电路。下半部分是供电装置2，内部包含电能变换装置和供电侧无线信号传输电路。上下部分之间隔着空气间隙，也可以是其他非金属材料。本领域技术人员可以知晓，在考虑实际情况下，两者之间间隔可以做到很小，很容易做到毫米级别，中间表示空气气隙或者也可以是其他非金属材料，例如亚克力板材等，再此不再赘述。

如图2所示，在本实施例中，针对无线供电部分：相机本体1设置有第二无线通信电路和受电模块，受电模块包括与所述相机侧电磁耦合机构连接的用于进行谐振补偿的受电侧补偿模块，受电侧补偿模块包括若干受电侧等效电容，可以通过改变等效电容的工作状态控制受电侧耦合机构的工作频率，进而控制受电侧发送无线信号。本实施例中的受电侧耦合机构为受电线圈，相应的，还包括受电侧信号加载电路，受电侧电能变换电路，受电侧信号解码电路，可以通过接口模块与监控相机SOC连接，SoC为包含处理器、存储器和片上逻辑的集成电路。下半部分为供电装置2，包括第一无线通信电路和供电模块，供电模块包括与所述供电侧电磁耦合机构连接的用于进行谐振补偿的供电侧补偿模块，供电侧补偿模块包括若干供电侧等效电容，可以通过改变等效电容的工作状态控制供电侧耦合机构的工作频率，进而控制供电侧发送无线信号。本实施例中的供电侧耦合机构为无线供电线圈，相应的还包括供电侧信号加载电路，信号解码电路，电能变换电路，供电侧信号加载电路，信号解码电路，电能变换电路分别与第一控制器连接，通过第一控制器连接进行相应的信号控制。

如图2所示，在本实施例中，供电装置从电网接收220V/50Hz工频交流电，经过整流，电能变换(如DC/DC)，高频逆变等环节，输出高频交流电。直接逆变之后输出的是高频交流方波，含有丰富的谐波分量。为了提高系统效率，避免谐波干扰，需要进行谐振补偿。本实施例中补偿的方案主要是加入电容(或电容阵列)使供电装置侧和受电装置侧同时达到谐振状态，从而达到最大的功率传输。受电模块接收到高频电能之后，进行整流和电压变换，就可以得到监控相机需要的电能。本实施例中的第一控制器主要输出电能变换控制信号和逆变控制信号，受电侧的监控相机也可以通过接口模块输出电能变换控制信号。

如图3所示，在本实施例中，针对无线信号传输部分，供电侧补偿模块包括第一开关、互相并行连接的第一供电侧等效电容和第二供电侧等效电容，第一开关通过第一供电侧等效电容和第二供电侧等效电容形成的并联结构与供电侧耦合机构连接。相应的，受电侧补偿模块包括第二开关、互相并行连接的第一受电侧等效电容和第二受电侧等效电容，第二开关通过第一受电侧等效电容和第二受电侧等效电容形成的并联结构与受电侧耦合机构连接。根据磁耦合型无线供电系统的基本原理，耦合机构主要是两个间隔一定距离的线圈。因此，可以将其等效为耦合系数较小的变压器。供电侧的等效电感为L_P，对应补偿装置的等效电容为C_P1；相机侧的等效电感为L_S，对应补偿装置的等效电容为C_S1。本实施例为了实现信号的无线传输，在供电侧再增加一个补偿装置，其等效电容为C_P2，同时在相机侧再增加一个补偿装置，其等效电容为C_S2。供电侧和相机侧的等效电容可以通过开关来控制，将其接入到系统中，或者从系统中切除，相应的，可以通过第二控制器控制第一开关和第二开关进行切换。

在本实施例中，S_P为供电侧开关，即第一开关，S_S为相机侧开关即第二开关。其工作原理类似单刀双掷开关，当S_P不断切换时，将向相机侧发送0、1信号，而当S_S不断切换时，相机侧将向供电侧发送0、1信号。根据自定义的编码和解码方案，即可得到传输的实际信息，例如相机发送的灯光控制信号或供电侧发送的电网同步信号等。开关S_P和S_S的切换状态，可以使系统工作在以下4种情况，如表1所示，将其分别对应最右列的信息，则可以通过频率检测得到不同信息。

表1

在本实施例中，当开关切换时，系统的工作频率会不断的变化。因此，通过频率检测模块检测当前系统工作频率，并反馈给控制器处理，就可以在供电侧和相机之间实现信息的实时无线双向传输，本领域技术人员可以知晓，本实施例中的开关类似单刀双掷的实现方式只是其中的一种实现方式，其他通过控制等效电容的工作状态来实现频率控制均可实现上述功能，再根据频率变化与0、1信号建立映射关系即可实现无线信号传输，再此不再赘述。本实施例中的无线供电部分和无线信号传输部分基于同一耦合机构，图4为图1中结构对应的，将二者相结合后的等效实际电路。

在本实施例中，第一控制器和第二控制器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在上述实施例中，除非另外规定，否则通过使用“第一”、“第二”等序号对共同的对象进行描述，只表示其指代相同对象的不同实例，而非是采用表示被描述的对象必须采用给定的顺序，无论是时间地、空间地、排序地或任何其他方式。

在上述实施例中，说明书对“本实施例”、“一实施例”、“另一实施例”、或“其他实施例”的提及表示结合实施例说明的特定特征、结构或特性包括在至少一些实施例中，但不必是全部实施例。“本实施例”、“一实施例”、“另一实施例”的多次出现不一定全部都指代相同的实施例。如果说明书描述了部件、特征、结构或特性“可以”、“或许”或“能够”被包括，则该特定部件、特征、结构或特性“可以”、“或许”或“能够”被包括，则该特定部件、特征、结构或特性不是必须被包括的。

在上述实施例中，尽管已经结合了本实用新型的具体实施例对本实用新型进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变形对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其他存储结构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种实时双向无线信号传输的无线供电监控相机，其特征在于，包括：相机本体和用于与所述相机本体进行无线通信并为其无线供电的供电装置；

所述供电装置包括供电侧电磁耦合机构、用于控制供电侧电磁耦合的工作频率的第一无线通信电路和用于供电侧的电能变换并输出电能信号的供电模块；

所述相机本体内部设置有相机侧电磁耦合机构、用于控制相机侧电磁耦合的工作频率的第二无线通信电路，以及用于接收所述电能信号和进行受电侧电能变换的受电模块；

所述供电侧电磁耦合机构和相机侧电磁耦合机构之间通过电磁耦合传递电能，所述第一无线通信电路和供电模块分别与供电侧电磁耦合机构连接，所述第二无线通信电路和受电模块分别与相机侧电磁耦合机构连接。

2.根据权利要求1所述的实时双向无线信号传输的无线供电监控相机，其特征在于，所述供电模块包括与所述供电侧电磁耦合机构连接的用于进行谐振补偿的供电侧补偿模块，所述供电侧补偿模块包括若干供电侧等效电容。

3.根据权利要求2所述的实时双向无线信号传输的无线供电监控相机，其特征在于，所述受电模块包括与所述相机侧电磁耦合机构连接的用于进行谐振补偿的受电侧补偿模块，所述受电侧补偿模块包括若干受电侧等效电容。

4.根据权利要求2所述的实时双向无线信号传输的无线供电监控相机，其特征在于，所述供电侧补偿模块包括第一开关、互相并行连接的第一供电侧等效电容和第二供电侧等效电容，所述第一开关通过第一供电侧等效电容和第二供电侧等效电容形成的并联结构与供电侧耦合机构连接。

5.根据权利要求3所述的实时双向无线信号传输的无线供电监控相机，其特征在于，所述受电侧补偿模块包括第二开关、互相并行连接的第一受电侧等效电容和第二受电侧等效电容，所述第二开关通过第一受电侧等效电容和第二受电侧等效电容形成的并联结构与受电侧耦合机构连接。

6.根据权利要求3所述的实时双向无线信号传输的无线供电监控相机，其特征在于，还包括用于检测电磁耦合工作频率的频率检测模块。

7.根据权利要求6所述的实时双向无线信号传输的无线供电监控相机，其特征在于，所述频率检测模块包括：用于供电侧电磁耦合机构的第一频率检测模块和用于检测相机侧电磁耦合机构的工作频率的第二频率检测模块；

所述第一频率检测模块与供电侧电磁耦合机构连接，所述第二频率检测模块与相机侧电磁耦合机构连接。

8.根据权利要求6所述的实时双向无线信号传输的无线供电监控相机，其特征在于，所述供电装置还包括供电侧信号加载电路、供电侧信号解码电路、供电侧电能变换电路和用于发出电能变换控制信号和逆变控制信号的第一控制器，所述第一控制器分别与供电侧信号加载电路、信号解码电路、电能变换电路连接。

9.根据权利要求6所述的实时双向无线信号传输的无线供电监控相机，其特征在于，所述相机本体还包括接口模块、受电侧信号加载电路，受电侧电能变换电路和受电侧信号解码电路，所述受电侧信号加载电路，受电侧电能变换电路和受电侧信号解码电路分别与接口模块连接。

10.根据权利要求5所述的实时双向无线信号传输的无线供电监控相机，其特征在于，还包括开关控制器，所述开关控制器包括：

与第一开关连接的用于控制第一开关在第一供电侧等效电容和第二供电侧等效电容之间切换的第一开关控制器；以及，

与第二开关连接的用于控制第二开关在第一受电侧等效电容和第二受电侧等效电容之间切换的第二开关控制器。

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