一种交通监控系统集成与故障检测实训台的制作方法

本发明涉及一种教学实训台，特别是涉及一种交通监控系统集成与故障检测实训台。

背景技术：

交通监控系统是城市交通系统、高速公路机电系统的重要组成部分之一，负责对车流进行监视和控制。目前，市场上关于交通监控系统的工程设备和解决方案较多，但是，这些所有的解决方案都只适用于真实的工程项目。现有的交通监控系统教学产品主要是参考相关的工程项目，将工程所用设备照搬到实验室，实现某些功能，如监控系统集成和操作控制实训台。这些产品只能提供演示，且功能单一，结构简单，缺少子系统的连接、安装调试、故障检测、设备维修维护等功能，并无实际硬件连接操作功能，且并无模拟现场故障功能。如申请号为201210470856.6的中国发明专利公开一种视频监控系统演示与实训装置，包括设备柜和通过“几”字型支架安装在设备柜内的方位摄像机、半球摄像机、红外摄像机、枪式摄像机、液晶显示器和视频监控主机；全方位摄像机、半球摄像机、红外摄像机、枪式摄像机、液晶显示器均通过接线端子及导线与视频监控主机相连。该发明只是监控系统简单地集成，功能单一。

技术实现要素：

为克服现有的技术缺陷，本发明提供了一种集成整套视频监控设备系统的实训台，方便教学实验中进行系统设备布线连接和控制，同时具有模拟现场故障功能，并能对故障进行检测。

为实现本发明的目的，采用以下技术方案予以实现：

一种交通监控系统集成与故障检测实训台，包括：

用于采集前端视频图像的视频前端图像采集模块；

用于传输并显示所采集的前端视频图像的图像传输显示模块；

用于实现所采集的前端视频图像的切换及前端摄像机设备的云台控制的控制模块；

用于在实训台交通监控系统设置故障的故障设置模块；

用于对实训台交通监控系统进行故障检测与维护的故障检测模块；

各模块中设备的接插点集成于实训台的面板上。

本发明通过设置监控系统视频前端图像采集模块、监控系统图像传输显示模块、监控系统控制模块，实现了将整套实际的交通视频监控设备系统集成于一个实训台上，同时还设置了实训台故障设置模块和实训台故障检测模块。实训台故障设置模块为预先模拟设置好实验台监控系统故障，用于在实验教学中故障诊断训练，排除故障技巧教学，当故障解决实验教学完后能通过计算机运行上位机程序能一键恢复实验台系统的正常。而实训台的故障检测模块在检测故障维护教学中进行故障的检测维护，让学生亲身体会对交通监控系统故障的检测与维护。另外，各模块中设备的接插点集成在实训台面板上使教学实验中在一张实训台上完成交通监控中心系统集成的连接、安装调试、故障检测、设备维修维护功能，解决了教学实验中占用场地大，设备接插头频繁插拨导致设备损坏问题，减少教学设备维护成本。

所述视频前端图像采集模块包括：用于采集前端视频图像的枪式摄像机和高速球；用于将高速球图像信号转换成光纤传输信号的光端机发射器；用于将接收到的光纤传输信号转换成模拟图像信号的光端机接收器。

所述图像传输显示模块包括：视频分配器，用于将枪式摄像机和光端机接收器的视频信号分为两路，一路传输至硬盘录像机，另一路传输至电视墙；硬盘录像机，与控制模块连接，用于储存视频监控系统的前端视频图像信息；监视器，与控制模块连接，用于显示前端视频图像。

所述控制模块包括：用于实现前端视频图像显示的切换及前端摄像机设备云台控制的矩阵设备，且矩阵设备与图像传输显示模块中的硬盘录像机连接，同时也与监视器连接；与矩阵设备连接的矩阵操作键盘；与矩阵设备连接的R458集线器；分别与R458集线器连接的高速球和云台解码器；与云台解码器连接的枪式摄像机云台。

所述故障设置模块包括：分别与视频前端图像采集模块、图像传输显示模块、控制模块及电源供电模块的线路串接的单片机继电器控制板；与单片机继电器控制板连接的继电器控制设备。继电器控制设备用于控制单片机继电器控制板中继电器的通断来设置故障。其具体方法是：首先，将需设置故障设备的视频信号线、控制线、供电线路串接在单片机继电器控制板处；然后，通过继电器控制软件控制单片机继电器控制板中继电器的通断来进行故障的设置。

作为本发明的一种优选方案，所述单片机继电器控制板为30路继电器可编程控制板。用于模拟城市交通道路及高速公路交通监控各种常见故障，用继电器控制软件控制监控系统中音视频信号、控制信号、设备供电的通断，通过在视频信号传输线路中串接电阻、加装干扰器用于模拟设置高速公路及城市道路交通监控常见的30种故障。在开展教学实验时，用继电器控制软件操作事先模拟在线路中的故障，实验结束后用控制软件恢复即可正常，既方便实验台日常维护、又锻炼学生现场解决故障能力，提高维护能力和水平，也可作为技能考证时设置各种故障。

进一步地，所述故障检测模块包括用于实训台故障诊断的监控测试仪。主要用于实验台故障的检测和诊断。

作为本发明的一种优选方案，所述接插点包括与设备接口相同的接点和护套插座。实训台的接插点分为两种，一种是采用原设备接口一样的接点，还原原设备真实接插点，另做一组相同功能安装护套插座，在教学实验时既可加快实训操作又能保证安全操作。本发明可以使课堂理论知识真正运用到各种工程案例、还原现场施工的设备连线、各种数据线、视频线的连接。

进一步地，本发明还包括用于显示交通信息的交通可变情板模块，所述交通可变情板模块包括依次连接的可变情报板编辑设备、控制卡和显示屏。可变情报板编辑设备用于进行屏参数的设置、编辑图文信息后发送至可变情报板数据通信端后，进入控制卡，控制卡接收数据处理后发送给显示屏，最终显示屏显示所编辑的图文信息。

进一步地，本发明还包括用于为实训台其他模块提供电源的电源供电模块。

与现有技术比较，本发明提供了一种能够不损坏设备接插口、方便教学实验中进行系统设备连接，且有模拟现场故障功能，能根据故障进行检测的实训台，能够在开展教学实验时结合课程讲解设备原理时提供整套视频监控设备操作、控制的过程，能提供实验教学或培训考证时完成整套视频监控设备系统的集成、安装，施工连线、各种设备在现场如何安装调试功能，使课堂理论知识真正运用到各种工程案例、还原现场施工的设备连线、各种数据线、视频线的连接。

附图说明

图1为本发明的实施例的示意图；

图2为本发明的实施例的电源供电模块的示意图；

图3为本发明的实施例的视频前端图像采集模块的示意图；

图4为本发明的实施例的图像传输显示模块的示意图；

图5为本发明的实施例的控制模块的示意图；

图6为本发明的实施例的故障设置模块的示意图；

图7为本发明的实施例的故障检测模块的示意图；

图8为本发明的实施例的交通可变情板模块的示意图。

附图说明：1. 高速球；2. 交通可变情报板；3. 枪式摄像机；4. 实训台运行灯及电源灯；5. 漏电保护总开关；6. 交通可变情报板5V电源；7. 监控设备12V电源；8. 监视器；9. 单片机继电器控制板；10. 可变情报板控制卡；11. 光端机发射器；12. 枪式摄像机云台；13. 220V交流供电流表；14. 直流12V电压表；15. 直流5V电压表；16. 光端机接收器；17. 光端机音频接点；18. R485集线器；19. 故障检测仪测试端口；20. 枪式220V供电接点；21. 枪式摄像机及云台接点；22. 高速球及电源接点；23. 硬盘录像机后板接点；24. 故障检测仪；25. 云台解码器接点；26. R485集线器接点；27. 视频分配器接点；28. 设备各供电端接点；29. 矩阵控制键盘供电及控制接点；30. 矩阵设备后板接点；31. 实训台供电插座；32. 故障设置通信端；33. 可变情报板数据通信端；34. 监控图像显示与电脑主机显示切换器；35. 防静电、防短路功能桌面；36. 透明设备放置箱；37. 工作电压保险座。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式作进一步详细地说明。

实施例

一种交通监控系统集成与故障检测实训台，包括：用于采集前端视频图像的视频前端图像采集模块；用于传输并显示所采集的前端视频图像的图像传输显示模块；用于实现所采集的前端视频图像的切换及前端摄像机设备的云台控制的控制模块；用于在实训台交通监控系统设置故障的故障设置模块；用于对实训台交通监控系统进行故障检测与维护的故障检测模块；各模块中设备的接插点集成于实训台的面板上。

透明设备放置箱36用于放置硬盘录像机、矩阵设备、视频分配器，电脑主机、交流隔离变压器。

电源供电模块如图2所示：市电220V经隔离变压器后进入漏电保护总开关5给实验台提供220V交流供电，同时给予实训台运行灯及电源灯4、220V交流供电流表13提供220V工作电压。另外，市电220V经漏电保护总开关5后给交通可变情报板5V电源6提供220V的工作电压，交通可变情报板5V电源6输出5V直流的工作电压先经工作电压保险座37后，连至设备各供电端接点28，同时给予直流5V电压表15提供5V工作电压；市电220V经漏电保护总开关5后给监控设备12V电源7提供工作电压，输出直流12V电压经工作电压保险座37后连接至设备各供电端接点28。设备供电接点28为实训台提供直流5V、12V的工作电压。

视频前端图像采集模块如图3所示：高速球1的图像信号经光端机发射器11转换成光纤传输信号，光端机接收器16接收后，再把光纤传输信号转换成模拟图像信号传输至高速球及电源接点22；枪式摄像机33的图像信号传输至枪式摄像机及云台接点21。其中高速球1、光端机发射器11和光端机接收器16的供电由设备供电接点28提供；由于枪式摄像机供电是交流220V，考虑到实训过程中防止发生触电事故，供电采用插座方式20处直接供电。

图像传输显示模块如图4所示：高速球图像信号和枪式摄像机视频图像分别由高速球及电源接点22和枪式摄像机及云台接点21输出至视频分配器接点27，图像经视频分配器分配后，一路输出至硬盘录像机后板接点23，进行图像信息的储存，并环路输出至矩阵设备后板接点30的信号输入端，矩阵设备输出图像信号经监控图像显示与电脑主机显示切换器34后输出至监视器8，显示高速球和枪机摄像机的图像信息；视频分配器接点27的另一路分配出来的图像信号则传输至电视墙。

控制模块如图5所示：矩阵操作键盘先经矩阵控制键盘供电及控制接点29，通过RS485通信方式控制矩阵设备30。矩阵设备30输出控制信号到R485集线器接点26， R485集线器18分配出两路控制信号，一路控制信号输出至云台解码器接点25，云台解码器接点25与枪式摄像机及云台接点21连接，用于控制枪式摄像机云台的左、右、上、下转动；另一路控制信号输出连接至高速球及电源接点22，控制实验台高速球云台的左、右、上、下转动。R485集线器18还可与其它矩阵进行级联控制，矩阵操作键盘与矩阵设备30连接通信后可进行矩阵主机的系统设置，可在系统中设置报警可联动方式，自动打开摄像机，自动切换预置点图像并启动录像功能，从而可设置任意防区的警戒方式：定时、手动、常布/撤防和查询报警记录，可通过操作键盘设置监控系统中的系统时间、日期、运行状态、摄像机标题屏幕显，控制键盘的口令输入，优先级的操作，自由、程序、同步、群组切换，实现实验台视频监控系统的图像画面的切换控制。

故障设置模块如图6所示：故障设置主要是通过单片机继电器控制板9，该继电器控制板为30路继电器可编程控制板。在高速球1、枪式摄像机3、交通可变情报板电源6、监控设备12V开关电源7、可变情报板控制卡10、光端机发射器11、枪式摄像机云台12、枪式摄像机及云台接点21、高速球及电源接点22、云台解码器接点25、R485集线器接点26、设备各供电端接点28、矩阵控制键盘供电及控制接点29、硬盘录像机后板接点23、视频分配器接点27、矩阵设备后板接30处视频信号线、控制线、供电线路串接在单片机继电器控制板9处，实现30路高速公路及城市道路交通监控常见模拟故障。由于上述设备的视频信号线、控制线、供电线路是串接在继电器的常闭端上，当没有控制继电器时，线路是通的，此时无故障；当需要设置该故障时，只需计算机运行继电器控制软件控制故障开，该处继电器有电压工作，常闭端转换成常开状态，此时信号或者供电断开，此时故障生成。若需要恢复时只需软件上点击故障关，继电器就不再工作，串接线路保持常闭状态，从而系统恢复正常。在实验教学中，当需要设置故障进行教学时，只需运行故障设置软件操作即可，恢复时运行软件关掉故障就可恢复监控系统的正常。

故障检测模块如图7所示：故障检测仪24为ipc3500型号的监控故障检测仪，各种测试、检测端口连接安装于故障检测仪测试端口19，故障检测仪测试端口19的测试功能如下：音频信号测试；发送多种制式（PAL，NTSC）彩色图型条；视频信号强度测量；网络摄像机IP地址搜索、修改；网络高清摄像机测试；数字万用表测试功能；模拟摄像机测试；视频图像测试；捕捉键盘或DVR发过来的控制协议代码；测试出各种网线的连接方式；RS485或RS232接口通信测试；控制云台的上、下、左、右转动。在检测故障维护教学中调用这些功能端口进行检测维护，实现对交通监控系统故障的检测与维护。

上述实训台还包括交通可变情板模块，交通可变情板模块如图8所示：计算机运行可变情报板编辑软件进行屏参数的设置、编辑图文信息后通过RS232通信方式发送至可变情报板数据通信端33后，进入可变情报板控制卡10进行数据处理后，发送给交通情报板显示屏2，最终可变情报板显示屏2显示所编辑的图文信息。其中，交通情报板显示屏2的工作电源由交通可变情报板5 V电源6提供，可变情报板软件编辑操作显示经监控图像显示与电脑主机显示切换器34切换图像信息后显示在监视器8上，完成可变情报板的组装、编辑、发送、设置屏参等的实验教学。

本实施例中，实训台的接插点一半为与设备接口相同的接点，一半为护套插座。与原设备接口一样的接点，还原原设备真实接插点；而具有相同功能的安装护套插座，在教学实验时既可加快实训操作又能保证安全操作。本方案可以使课堂理论知识真正运用到各种工程案例、还原现场施工的设备连线、各种数据线、视频线的连接。

本实施例提供了一种能够不损坏设备接插口、方便教学实验中进行系统设备连接，且有模拟现场故障功能，能根据故障进行检测的实训台，能够在开展教学实验时结合课程讲解设备原理时提供整套视频监控设备操作、控制的过程，使课堂理论知识真正运用到各种工程案例、还原现场施工的设备连线、各种数据线、视频线的连接。