CN219834224U - 一种集视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头，包括摄像头本体，摄像头本体通过线缆与光交换机相连，线缆内设有两根单模光缆，每根光缆内设有两芯分别用于温度与声波传感监测的单模光纤。将听觉与温感触觉集成到摄像头视频系统中，采用光纤作为传输与传感介质。声波振动使用的光纤回路与温度触觉使用的光纤回路可以将两根光缆与POE供电线的复合缆破线后，延伸至需要的区域；延伸了摄像头本身的安防功能，连接摄像头的光缆本身也是传感器，在还未被剪断产生振动声波或者温度变化之前，即可通知摄像头抓取，及时报警，即使在剪断的情况下，也能在第一时间给出断纤报警，并指示实际断纤的准确位置，断纤报警位置的精度在1米范围之内。

Description

一种集视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头

技术领域

本实用新型涉及一种集视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头。

背景技术

受益于人工智能技术不断成熟，监控摄像头行业逐渐朝智能化方向发展，通过与人工智能技术相结合的方式突破传统监控技术局限，智能摄像头提高智能化感知及视频分析能力，降低社会危险事件发生率、提高案件侦破率等。人工智能技术快速普及，智能摄像头应用领域不断多元化。人工智能技术可为安防行业提供自动分析、识别、追踪等服务，引起安防市场热烈反响，安防行业对人工智能技术需求愈加强烈。

目前行业内的摄像头，主要只有视频功能。仅仅是相当于人的视觉，只能"看"，然后根据视频进行数据分析，往往信息单一。经大量检索后发现，现有技术中并未有将光纤传感监测用于摄像头中的方案，公开号为CN105136275B的专利：一种全光纤分布式振动传感与视频监控系统。本发明包括分布式光纤振动传感主机、振动光纤、视频光纤、光纤视频监控主机和光纤激光供能摄像头，光纤激光供能摄像头分别由分束器、波分复用器供能或者直接与视频光纤连接。其只能检测振动，是一种基于幅度的振动监测方法而不是基于相位的，另外其光纤分布式振动传感是与摄像头分离的，是两个独立设置的部分。其用于人迹罕至的地区，监控不够连续，智能化程度不高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种集视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头，创造的使用了光纤作为摄像头的听觉与温感单元，配合摄像头的视觉图像，形成了集触觉，听觉、温感于一体的智能摄像头系统。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是设计一种集视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头，包括摄像头本体，摄像头本体通过线缆与光交换机相连，线缆内设有两根单模光缆，每根光缆内设有两芯分别用于温度与声波传感监测的单模光纤，每一芯单模光纤呈U形设置以形成一个回路；

每一芯单模光纤其一半的长度大于等于线缆的长度。线缆通过光交换机与远程监控屏、显示屏(或线缆通过交换机与视频音频温度检测一体机连接)连接。其中一个环状光纤用于分布式光纤声波传感，另外一个环状光纤用于分布式光纤温度传感。分布式光纤声波/振动传感系统为现有技术，基于相干瑞利散射和光时域散射原理开发的，具备长距离、分布式、实时在线多振动事件的监测，同时精确定位。将光纤布置于重要的区域，如重要的围栏，厂房重要火灾防火的区域，数据中心管道桥架等位置。真正将摄像头变成全身武装，感知图像视频，感知光纤传感线周围的声波(可以同时感知振动与声音，频率0.1HZ-20KHZ)。

进一步的技术方案是，每一芯单模光纤其一半的长度与线缆的长度相适配；两芯单模光纤设置于线缆内形成一个整体的复合光缆。通过光纤复合电缆，既能传输，又能传感，只需要额外增加一些成本，再通过摄像头串接，多个摄像头，使用一套解调系统。而且光纤复合电缆可以避免增加现场布线。

另一种技术方案是，每一芯单模光纤其一半的长度大于线缆的长度；线缆上设有用于破缆的开口，每一芯单模光纤由位于线缆内的单模光纤部分以及位于线缆外的单模光纤部分熔接而成；位于线缆外的单模光纤部分延伸扩展至需要测温与测量声波的区域；位于线缆内的单模光纤部分通过开口与位于线缆外的单模光纤部分相熔接连接。这样可以在最少增加现场布线的情况下扩展至其它需要测量声波或者温度的区域，而且不影响视频信号的传输，更加灵活。

进一步的技术方案为，线缆采用用于供电与传输视频信号的POE数据线。

另一种技术方案为，线缆包括信号线和电源线。

进一步的技术方案为，电源线为供电电缆或太阳能供电线；信号线采用视频传输的一芯光纤。

进一步的技术方案为，摄像头本体设有三十二个，与每个摄像头本体相连的线缆的长度为200米。摄像头为32路，每路传输线200米，共计6400米，2个回路，其中光纤声波回路，每1米光纤都是声波传感器，相当于在摄像头沿线安装了6400个声波与振动传感器，其中光纤温度回路，每0.4米作为一个温度传感器，共计16000个温度传感器。

本实用新型的优点和有益效果在于

1.将听觉与温感触觉集成到摄像头视频系统中，采用光纤作为传输与传感介质。

2.延伸了摄像头本身的安防功能，摄像头在安防过程中，经常发生被人为破坏的情况：如不法人员躲藏在隐蔽位置将摄像头连接线剪断或者人为破坏光缆等情况。在视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头系统中，连接摄像头的光缆本身也是传感器，在还未被剪断产生振动声波或者温度变化之前，即可通知摄像头抓取，及时报警(解调仪设置在视频音频温度检测一体机内，检测到振动声波或温度后，视频音频温度检测一体机内的控制模块控制摄像头转动并拍摄，视频音频温度检测一体机在机体显示屏上发出信号即使遭到剪断以后，发出断纤报警，能够准确定位实际的位置，精度1米以内，准确判断破坏的实际位置)、同时可以准确定位破坏的所在的位置，定位精度达到1米以内。如果整个光缆被剪断以后，设备发出断纤报警，准确定位断纤的位置(定位的原理如下：利用OTDR技术，根据光在光纤中的传输速率和入射光与后向拉曼散射光之间的时间差，可以对不同的温度点进行定位。断裂还可以继续监测的原理如下：将光纤结成环状结构，即每一种光模块都有两个接口，如A1,B1，设备是双通道的，正常测量的时候是A1测到A2，这个区段的光纤。如果中间断裂。那就可以A1->断点，A2->断点。)，也能在第一时间赶到现场，作应急处置。

3.听觉用的分布式光纤声波传感系统与温感的分布式光纤温度传感系统相互独立，不会相互影响。

4.声波振动使用的光纤回路与温度触觉使用的光纤回路可以将复合缆(两根光缆+POE供电线)破线后，延伸至需要的区域，比如部分区域需要测温与火灾防护，部分区域需要周界安全等，因光纤同时具备传输与传感功能，长达十公里，甚至于几十公里。

5.采用复合缆，即供电，光纤，视频传感于一体，方便施工，在不需要破缆延伸的情况下，可以一根复合缆，解决了传输与传感的问题，集成了视觉、听觉以及温感触觉。

6.复合缆内的声波与温度光纤，都是普通的9/125um的通信光纤，不需要特殊定制，成本低，易成缆

7.声波与温度光纤具备准确的定位能力，其中声波光纤配合解调系统，可长距离定位1米以内的精度，沿线任何一个位置发生告警即可及时发现，并与其它子系统共享，联动。温度光纤配合温度解调系统，可长距离定位至0.4米以内的精度，任何一个位置发生温度变化等火灾状况，都可在1秒内及时给予报警，并将信息与摄像头以及声波系统联动。

8.摄像头的视觉与声波振动以及温度，在系统中，相互通信，当任何一个位置发生安防事件，如翻越围栏等行为，即可第一时间将摄像头转向准确的位置，精确到1米。在任何一个位置发生着火点或者其它温度变化事件，即可联动，摄像头等，最终形成，视觉，听觉，温感触觉，三位一体的监测解决方法。

附图说明

图1是本实用新型一种集视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头的示意图；

图2是图1中复合光缆的一种结构示意图；

图3是图1中复合光缆的另一种结构示意图；

图4是DTS温度测量的原理示意图；

图5是DAS声波测量的原理示意图。

图中：1、复合光缆；2、摄像头；3、POE数据线；4、光纤数据线；5、供电线；6、双芯单模光纤线；7、交换机；8、视频音频温度检测一体机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1至图3所示，本实用新型是一种集视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头，通过将摄像头2的传输线，采用POE与两根双芯单模光缆集成一起形成复合光缆1(复合光缆1与光交换机7相连，交换机7与视频音频温度检测一体机8{视觉+听觉+温度三维一体}连接，交换机将视频流信号传输给视频音频温度检测一体机8)，并在传感头端结成环状，其中POE数据线3用于供电与传输视频信号(也可以通过再增加一芯光纤用于视频传输{即光纤数据线4}，供电线5采用其它电缆供电或者太阳能供电)，双芯单模光纤线6环状结构，用于声波与温度测量。

因摄像头的传输与供电，本身需要线缆连接，而线缆中，可以选用光纤复合电缆1，既能传输，又能传感，只需要额外增加一些成本，再通过摄像头2串接，多个摄像头2，使用一套解调系统。比如4路-32路的摄像头，甚至更多摄像头。

DTS的温度测量基于自发拉曼Raman散射效应，其原理如图4所示。大功率窄脉宽激光脉冲LD入射到传感光纤后，激光与光纤分子相互作用，产生极其微弱的背向散射光，散射光有三个波长，分别是Rayleigh(瑞利)、anti-stokes(反斯托克斯)和stokes(斯托克斯)光；其中anti-stokes温度敏感，为信号光；stokes温度不敏感，为参考光。从传感光纤背向散射的信号光再次经过分光模块WF，隔离Rayleigh散射光，透过温度敏感的anti-stokes信号光和温度不敏感的stokes参考光，并且由同一探测器(APD)接收，根据两者的光强比值可计算出温度。而位置的确定是基于光时域反射OTDR技术，利用高速数据采集测量散射信号的回波时间即可确定散射信号所对应的光纤位置。

(其中，解调系统为基于拉曼光时域技术的光传感测温解调仪，其包括光源、脉冲扫描模块、数据采集单元、第一光电倍增管、第二光电倍增管、耦合器、拉曼滤波器以及传感光纤)

另外，声波振动检测，采用的分布式相位声波解调技术，

分布式声波传感器DAS是基于相干瑞利散射的分布式光纤传感器，其原理如图5所示。它利用光纤对声音(振动)敏感的特性，当外界振动作用于传感光纤上时，由于弹光效应，光纤的折射率、长度将产生微小变化，从而导致光纤内传输信号的相位变化，使得光强发生变化。

声波导致的相位变化很小，因此DAS系统通常采用高相干的脉冲光源，脉冲宽度区域内瑞利散射信号之间会发生干涉，当外界振动导致相位发生变化时会使得该点的相干瑞利散射信号强度发生变化，通过检测振动前后的瑞利散射光信号的强度变化(差分信号)，即可实现振动事件的探测，并精确定位，其原理如图5所示。与Mach-Zehnder、Sagnac干涉仪相比，DAS系统仅需一芯单模光纤，最大测量距离可达50公里，定位精度±1米以内，并且可实现多事件同时探测与定位。

采用回路光纤，即两根单模光缆，每根内部有2芯单模光纤(如图1、图2中所示2芯单模光纤分别为双芯光纤A1B1、A2B2，其中A1到A2用于测声音，B1到B2用于测温度)，两两形成回路，共计形成2个环状结构。其中一个环状光纤用于分布式光纤声波传感，另外一个环状光纤用于分布式光纤温度传感。将光纤布置于重要的区域，如重要的围栏，厂房重要火灾防火的区域，数据中心管道桥架等位置。真正将摄像头变成全身武装，感知图像视频，感知光纤传感线周围的声波(可以同时感知振动与声音，频率0.1HZ-20KHZ)。

其中，如摄像头为32路，每路传输线200米，共计6400米，2个回路，其中光纤声波回路，每1米光纤都是声波传感器，相当于在摄像头沿线安装了6400个声波与振动传感器，其中光纤温度回路，每0.4米作为一个温度传感器，共计16000个温度传感器。

其中光纤声波光缆与光纤温度光缆，采用独立的两芯光纤，复合于一根缆之中。也可以破缆，光纤线额外通过熔接的方式，扩展至，其它需要测量声波或者温度的区域，而且不影响视频信号的传输，更加灵活。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种集视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头，其特征在于，包括摄像头本体，摄像头本体通过线缆与光交换机相连，线缆内设有两根单模光缆，每根光缆内设有两芯分别用于温度与声波传感监测的单模光纤，每一芯单模光纤呈U形设置以形成一个回路；

每一芯单模光纤其一半的长度大于等于线缆的长度。

2.根据权利要求1所述的一种集视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头，其特征在于，每一芯单模光纤其一半的长度与线缆的长度相适配；两芯单模光纤设置于线缆内形成一个整体的复合光缆。

3.根据权利要求2所述的一种集视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头，其特征在于，每一芯单模光纤其一半的长度大于线缆的长度；线缆上设有用于破缆的开口，每一芯单模光纤由位于线缆内的单模光纤部分以及位于线缆外的单模光纤部分熔接而成；位于线缆外的单模光纤部分延伸扩展至需要测温与测量声波的区域；位于线缆内的单模光纤部分通过开口与位于线缆外的单模光纤部分相熔接连接。

4.根据权利要求3所述的一种集视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头，其特征在于，所述线缆采用用于供电与传输视频信号的POE数据线。

5.根据权利要求3所述的一种集视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头，其特征在于，所述线缆包括信号线和电源线。

6.根据权利要求5所述的一种集视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头，其特征在于，所述电源线为供电电缆或太阳能供电线；信号线采用视频传输的一芯光纤。

7.根据权利要求6所述的一种集视觉、听觉、温感于一体的智能摄像头，其特征在于，所述摄像头本体设有三十二个，与每个摄像头本体相连的线缆的长度为200米。