一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置的制作方法

本实用新型属于医疗辅助设备技术领域，涉及一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置。

背景技术：

目前放射治疗作为一种重要手段应用于肿瘤治疗领域，已得到人们的广泛认可。利用放射性同位素在衰变时放射出的射线能量照射肿瘤细胞，治疗过程中除患者外其他人员是严格禁止进入治疗室内的，治疗室也是经过严格防辐射计算而建造的专用房间。在设备运行过程中，为了确保患者及相关人员的安全，需要对运行过程进行视频监控并能实现医患的实时对讲。

对于实时对讲的实现很多放疗设备采用固定安装于设备上的话筒或采音器，进行患者声音的采集，而这种安装于设备上的采音装置离设备距离更近，设备在治疗过程中运动发出的噪音对患者的说话声音影响较大，清晰度不高。也有部分放疗设备采用可方便移动的由患者携带无线话筒，并在治疗室内设置一个无线接收机将音频信号传送到医护室内。这种方式成本较高，而且无线话筒在实际使用过程中故障率较高。

对于视频监控的实现有很多放疗设备采用的视频摄像机大都是固定安装的枪机，监视的范围一般为事先确定好的固定区域且清晰度不高，图像质量不佳。如果需要在治疗过程中观察其他部分就不那么方便。也有部分治疗设备采用了可以进行运动控制的云台一体摄像机，但与其配套的控制盒笨重且操作不便，市面现存在的大部分视频监控系统是为广泛的用户开发的，多采用硬盘录像机加视频切换器等组成的网络监控系统，系统复杂且控制及实现方式不能满足放疗设备的个性需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置，解决了现有技术中存在的说话声音受设备影响大以及监控区域受限制的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置，包括音频对讲模块和视频监控模块，音频对讲模块包括数字拾音器和话筒，数字拾音器通过导线连接有适配器，适配器通过导线连接有音箱，话筒通过导线连接有音频功放，音频功放通过到导线连接有喇叭，视频监控模块包括摄像机，摄像机通过导线连接有视频控制电路板，视频控制电路板通过导线连接有控制面板和监视器。

数字拾音器为带语音降噪处理器的MEMS硅麦克风。

视频控制电路板包括7个对外有接口，分别为电源输入口、USB程序传输接口、按钮信号采集口、视频信息显示口、通讯口、2路视频信号输入口、1路视频信号输出口。

电源输入口外部连接到直流电源，按钮信号采集口外部连接到控制面板，视频信息显示口外部连接到控制面板，通讯口外部连接到摄像机，2路视频画面信号输入口外部各连接到一个摄像机，1路视频画面信号输出口外部连接到监视器。

视频控制电路板以STC51系列单片机作为核心控制器，以MAX453芯片作为视频信号放大器，以MAX485芯片作为RS485通讯控制收发器。

按钮信号采集口内部连接到STC51系列单片机，2路视频画面信号输入口和1路视频画面信号输出口内部连接到MAX453芯片，通讯口内部连接到MAX485芯片。

控制板包括按钮开关、指示灯、扳把开关。按钮开关和扳把开关均连接视频控制板的按钮信号采集口，指示灯连接视频控制板的视频信息显示口。

本实用新型的有益效果是：一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置的音频对讲模块两路声音通道互不联系，能明显降低干扰，提高音频质量，降低噪音。视频监控模块医护可通过控制面板上的按钮可进行摄像机的动作及镜头调焦变倍操作，同时可进行2路视频画面切换，以达到对视频画面进行控制的目的，使医护在监视器上观察他们感兴趣的区域，控制简单，性能稳定。

附图说明

图1是本实用新型一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置的视频监控模块的电路连接关系图；

图3是本实用新型一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置的音频对讲模块的电路连接关系图；

图4本实用新型一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置的视频控制电路板原理图；

图5是本实用新型一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置的控制面板的结构示意图；

图6本实用新型一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置布置结构示意图；

图7本实用新型一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置电控柜的内部结构示意图；

图8本实用新型一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置视频控制电路板的供电电路图；

图9本实用新型一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置视频控制电路板的单片机运行电路及信号指示图；

图10本实用新型一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置视频控制电路板MAX453芯片部分电路图；

图11本实用新型一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置视频控制电路板MAX485芯片部分电路图；

图12本实用新型一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置视频控制电路板输入控制部分电路图。

图中，1.数字拾音器，2.适配器，3.音箱，4.话筒，5.音频功放，6.喇叭，7.摄像机，8.视频控制电路板，9.控制板，10.监控器，11.直流电源，12.电控柜，13.治疗室，14.医护控制室；

81.电源输入口，82.USB程序传输接口，83.按钮信号采集口，84.视频画面信息显示口，85.通讯口，86.视频信号输入口，87.视频信号输出口；

91.按钮开关，92.指示灯，93.扳把开关；

801.STCSTC51系列单片机，802.MAX453芯片，803.MAX485芯片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型公开的一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置，其结构如图1所示，包括音频对讲模块和视频监控模块，音频对讲模块包括数字拾音器1和话筒4，如图2所示，数字拾音器1通过导线连接有适配器2，适配器2通过导线连接有音箱3，话筒4通过导线连接有音频功放5，音频功放5通过到导线连接有喇叭6，视频监控模块包括摄像机7，摄像机7通过导线连接有视频控制电路板8，视频控制电路板8通过导线连接有控制面板9和监视器10。

数字拾音器1为带语音降噪处理器的MEMS硅麦克风。

如图3所示，视频控制电路板8包括7个对外有接口，分别为电源输入口81、USB程序传输接口82、按钮信号采集口83、视频信息显示口84、通讯口85、2路视频信号输入口86、视频信号输出口87。

电源输入口81外部连接有直流电源11，按钮信号采集口83外部连接控制面板9，视频画面信息显示口84外部连接控制面板9，通讯口85外部连接摄像机7，2路视频信号输入口86外部各连接一个摄像机7，视频信号输出口87外部连接监视器10。

如图4所示，视频控制电路板8以STC51系列单片机801作为核心控制器，以MAX453芯片802作为视频信号放大器，以MAX485芯片803作为通讯控制收发器。

按钮信号采集口83内部连接STC51系列单片机801，2路视频信号输入口86和1路视频信号输出口87内部连接MAX453芯片802，通讯口85内部连接MAX485芯片803。

如图5所示，控制板9包括按钮开关91、指示灯92、扳把开关93，按钮开关91和扳把开关93均连接输入信号采集口83，指示灯92连接视频画面信息显示口84。

摄像头7的通讯协议可以为PELCO-D通信协议。

本实用新型的一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置的音频对讲模块的原理连接如图2所示，数字拾音器1安装于患者治疗室13上方天花板上，采集有效范围为5米，可360度采集声音，同时具有消混降噪调节功能，能有效过滤环境、设备运行及回声等无关声音，并由音箱3高清还原患者声音，而医护人员如需告知患者相关事项，可通过手动开关开启会议话筒4，此时声音经过音频功放5处理，将音频信号传送到安装于治疗室天花板上的喇叭6，将声音信号还原发出，患者可清晰听到，这种两路声音通道互不干涉，能明显降低干扰，提高音频质量，降低噪音。

本实用新型的一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置的视频监控模块的原理连接如图3所示，视频控制电路板8是以STC51系列单片机801作为核心控制器件，MAX453芯片802作为视频信号放大器，MAX485芯片803为RS485通讯控制收发器，再加上辅助电路开发了视频监控板卡，采用RS485通讯，工作时，将2个直流电源的输出用线缆连接到视频控制电路板8的接口81、摄像头7的电源接口以及控制面板9的电源口，分别提供电路板、摄像机7及面板操作9的工作电源。将控制面板9上的开关按钮91、扳把开关93用线缆连接到视频控制电路板8的按钮信号采集口83，将开关信号输入到STC51系列单片机801内部，由单片机内写入的程序控制，可使医护人员可通过操作控制面板9上的按钮开关91、扳把开关93进行摄像机7的动作及镜头调焦变倍操作，同时可进行2路视频画面切换；将控制面板9上的按钮开关91用线缆连接到视频控制电路板8的视频画面信息显示口84，将单片机内程序控制输出的视频画面信号显示到指示灯92。将摄像机7及监视器10用线缆连接到视频控制电路板8的通讯口85、视频信号输入口86、视频信号输出口87。视频信号输入口86将采集治疗室内的画面信号输入到视频控制电路板8内部的MAX453芯片802的输入端，由单片机内写入的程序控制监视器10显示2台摄像机7的其中一个的画面视频信息；通讯口85将摄像机7的RS485口与视频控制电路板8内部的MAX485芯片803连接，由单片机内的程序控制摄像机7的动作，采用RS485通讯，具有较好的抗干扰能力，以及传输距离远等优点。

本实用新型的一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置的布置如图6所示，只要满足能稳定放置话筒4、监视器10、控制面板9、音频功放5、音箱3即可，如图7所示，适配器2、视频控制板8及供电开关电源均安装在电控柜15内部，数字拾音器1、摄像机7、喇叭6安装于放疗设备治疗室13内部，位置根据不同放疗设备选用最佳位置稳固安装即可。

实施例

本实用新型的一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置音频对讲模块的原理连接如图2所示，在安装数字拾音器1之前，在治疗室环境内测试好声音采集灵敏度，并调整好数字拾音器1背后的灵敏度开关，然后将数字拾音器1安装于患者上方天花板上，可尽量远离抽风换气口，并在距离2米以上的地方安装喇叭6。将数字拾音器1的线缆与RVVP3×0.5mm²屏蔽电缆通过端子接线完成后，将屏蔽线缆经由天花板从墙体预埋管及地道预埋管穿过，与放置在医护环境中的适配器2接线，并给适配器提供AC220V交流电源，将音箱3放置在医护控制室14合适位置，并提供AC220V交流电源，将适配器2的音频信号输出端线缆接到音箱3的AUX端。将会议话筒4、音频功放5放置在医护控制室的合适位置，以方便医护操作为原则。同时将会议话筒音频输出线连接音频功放5的音频输入端口。将音频功放5的音频输出线缆连接到喇叭6上，天花板上端布线应避免与其他线缆长距离平行走线，以提高音频信号抗扰度。至此即完成音频对讲连接，可根据现场声音要求，测试并调节声音大小等。

本实用新型的一种用于放疗设备上的音频及视频监控装置的视频监控模块的原理连接如图3所示，连接视频视频监控模块的的各个部件，包含2个摄像机7、操作面板9、监视器10、以及视频控制电路板8。

视频控制电路板8的总原理，如图7所示，视频控制板使用PROTEL99SE开发的双层电路板，根据需要满足医护操作方面及达到控制视频画面的目的设计此控制电路板。功能的实现大致可分为：供电部分、单片机运行电路及信号指示部分、视频切换部分、数据通讯传输部分、操作指令输入部分，各个部分电路功能详述如下：

供电部分：如图8所示，通过视频控制电路板8的电源输入口81外接5V开关电源或者USB程序传输接口82连接电源都可以达到供电的作用，USB程序传输接口82连接电脑，非常方便后期调试使用。

单片机运行电路及信号指示部件：如图9所示，该部分电路主要包含了单片机外围连接，及运行必须的几个部分，电源电路；复位电路；以及晶振电路；还包括用于指示控制面板相应动作操作信息的LED信号灯显示，如果操作面板上有控制动作的信号输入，则会有相应的LED点亮，可以方便的判断信号是否正确传输到单片机内部。

视频切换部分：如图10所示该部分电路起到切换2路视频信号的作用，以及保持视频信号完整可靠，增强传输信号的抗干扰能力等。

数据通讯传输部分：如图11所示，该部分电路主要将单片机下发的控制数据传输到云台摄像机内部电路板，完成对云台摄像机动作功能的控制作用，当数据发送时，会有发送指示的LED灯点亮。

操作指令输入部分：如图12所示，该部分电路主要是将来自控制板9的医护操作命令，送到单片机内部进行处理，用以完成医护人员想实现的控制动作。

当电路板制作好后，就可以将控制程序写入STC51单片机801内，并进行动作调试验证，摄像机的其他动作：下、左、右、聚焦、变倍、巡航等程序参照云台向上动作子函数可相应写出，再由主函数控制时调用即可完成视频的控制及切换功能，其他控制方式及原理相同，本专利中视频控制板设计开发采用PELCO-D协议，协议格式如下：数据格式：1位起始位、8位数据、1位停止位，无效验位，波特率：9600B/S。然后将调试好的视频电路板安装到电控柜内，将摄像机7安装于放疗机治疗室内，将控制板9以及监视器10安装于医护控制室内，保证安装的摄像机7牢固可靠，RS485控制线的A、B相序应接对，正确设置两个摄像机7，包括地址码设置，协议设置为PELCO-D，波特率设置为9600。按照图3用0.5mm²双绞线将视频控制电路板8的电源输入口81与开关电源连接；用16芯0.25mm²数据电缆将控制面板9连接到相应的视频控制电路板8的按钮信号采集口83视频画面信息显示口84；用视频传输电缆将视频控制板8的2路视频信号输入口86通过预埋管与治疗室13内的2台摄像机7的视频接口连接，1路视频输出口87通过走线槽与监视器10的视频输入口连接；用0.75mm²双绞线屏蔽电缆将视频控制电路板8的通讯口85通过预埋管与治疗室13内的2台摄像机7的RS485通讯接口连接；用1.5mm²双绞电缆将电控柜内的直流电源通过预埋管道连接到治疗室内的2台摄像机7的电源接口上。连接无误后，按供电开关并按下视频控制电路板上的开关，打开监视器10，此时监视器10上会显示治疗室13内监控画面，按控制面板9的控制按钮，即可实现视频的2路视频画面切换以及云台的动作控制功能。