金矿装料无线视频监控系统的制作方法

本实用新型属于无线视频监控技术领域的一种装置，更确切地说，本实用新型涉及一种金矿装料无线视频监控系统。

背景技术：

无线视频监控系统是通过无线传输设备进行传输视频和数据。具有安装方便，使用简单、移动性好和可随时随地监控等特点在家庭、校园、公园、厂区等地方有广泛的应用前景。

中国专利申请号为201520512196.2，专利名为一种无线视频监控系统，提出了一种由中心服务器控制的多个无线视频摄像头，通过监控系统程序接收无线视频信号实现对地点的监控。该方法实现了视频的实时监控，并达到可较好的监控效果。缺点是没有给出是否能在矿井下适用，而且没有远程控制黄金矿下料口下料的功能。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的在黄金矿业井下装矿作业中不能实现远程控制下料口下料和有线监控系统布线繁杂的问题，提供了一种金矿装料无线视频监控系统。

为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：

所述的金矿装料无线视频监控系统包括出矿仓检测端与出矿仓控制端；

所述的出矿仓检测端包括检测端天线；

所述的检测端天线包括无线视频发射天线与无线数据接收天线；

所述的出矿仓控制端包括控制端天线；

所述的控制端天线包括无线数据发射天线与无线视频接收天线；

所述的出矿仓检测端与出矿仓控制端采用无线视频发射天线、无线数据接收天线、无线视频接收天线与无线数据发射天线通过无线信道相连接。

技术方案中所述的出矿仓检测端还包括无线视频发射器、检测端按键、无线数据接收控制板与摄像头组；其中：检测端按键包括无线视频发射器加频道按键与无线视频发射器减频道按键；所述的无线数据接收控制板和无线视频发射器安装在检测端壳体内,无线视频发射器的电源接口与无线数据接收控制板上的24V转12V电路的输出端子P5的1号、2号引脚连接，无线视频发射器加频道按键与无线视频发射器减频道按键安装在无线发射器频道显示口(1)的下方，无线视频发射器加频道按键与无线视频发射器减频道按键和无线视频发射器上的按键接口连接，无线视频发射器的视频接口通过视频线与上方的摄像头组连接，无线视频发射器的天线接口与下方的无线视频发射天线相连接；无线数据接收天线安装在无线数据接收控制板的下方，无线数据接收天线与无线数据接收控制板上的RS-485通信电路RS1模块的3、4引脚相连，无线数据接收控制板中的STM32F103RET6的单片机芯片U1的PC5引脚与外部被控设备下料口控制器连接。

技术方案中所述的出矿仓控制端还包括无线数据发射控制板、显示屏、控制板按键与无线视频接收器；其中：控制板按键包括无线视频接收器加频道按键、无线视频接收器减频道按键、下料口运行指示灯、矿仓控制端开关按钮、下料口启动按钮与下料口停止按钮；所述的无线数据发射控制板和无线视频接收器安装在控制端壳体内，无线视频接收器的电源接口与无线数据发射控制板上的24V转12V电路的输出端子P5的1号、2号引脚连接，控制端壳体表面上设置有显示屏，显示屏上的视频线接口通过视频线与无线视频接收器的视频接线口连接，无线视频接收器加频道按键与无线视频接收器减频道按键安装在显示屏的下方，无线视频接收器加频道按键与无线视频接收器减频道按键和无线视屏接收器的按键接口连接，无线视屏接收器的天线接口与上方的无线视频接收天线连接；出矿仓控制端壳体表面上的下料口启动按钮和下料口停止按钮的电源引脚和无线数据发射控制板上的24V电源输入端P4的1号、2号引脚相连接，下料口启动按钮、下料口停止按钮的使能引脚和型号为STM32F103RET6的单片机芯片U1上的PB7、PB6相连接；下料口运行指示灯的引脚与指示灯电路的输出端口P1的1号、2号引脚相连接；其中指示灯电路的输出端口P1的1号引脚与型号为STM32F103RET6的单片机芯片U1上的PB0引脚相连；矿仓控制端开关按钮的电源引脚与无线数据发射控制板上的电源24V电源输入端子P6的1号、2号连接，其中端子P4和端子P6都是外接24V电源的输入端，无线数据发射天线与无线数据发射控制板上的RS-485通信电路RS1模块的3、4引脚相连。

与现有技术相比本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型所述的金矿装料无线视频监控系统操作简单，只需要通过正确操作按键，进行切换频道，便能自动完成显示对各个角落的监控。

2.本实用新型所述的金矿装料无线视频监控系统安全高效，直接通过按键控制矿仓下料口，实现了远程控制下料口的功能，节约人力资源，提高生产效率。

3.本实用新型所述的金矿装料无线视频监控系统通过无线传输减少了黄金矿下布线的繁杂，增加了控制的灵活性。

4.本实用新型所述的金矿装料无线视频监控系统采用模块化设计，维护方便。

5.本实用新型所述的金矿装料无线视频监控系统小而轻便，功能齐全，实现随时随地对矿下监视目标进行监控和管理。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1是本实用新型所述的金矿装料无线视频监控系统外形结构的示意图；

图2是本实用新型所述的金矿装料无线视频监控系统结构原理示意框图；

图3是本实用新型所述的金矿装料无线视频监控系统中所采用的无线数据接收和发送控制板的最小系统图；

图4是本实用新型所述的金矿装料无线视频监控系统中所采用的24V转12V的电路结构原理图；

图5是本实用新型所述的金矿装料无线视频监控系统的24V转5V的电路结构原理图；

图6是本实用新型所述的金矿装料无线视频监控系统中所采用的5V转3.3V的电路结构原理图；

图7是本实用新型所述的金矿装料无线视频监控系统中所采用的无线数据接收和发送控制板的RS-485通信电路结构原理图；

图8是本实用新型所述的金矿装料无线视频监控系统中所采用的无线数据接收控制板的按键输入隔离电路结构原理图；

图9是本实用新型所述的金矿装料无线视频监控系统中所采用的无线数据发射控制板的指示灯电路结构原理；

图中：1.无线发射器频道显示口，2.无线视频发射器，3.无线视频发射器加频道按键，4.无线视频发射器减频道按键，5.出矿仓检测端，6.无线视频发射天线，7.无线数据接收控制板，8.无线数据接收天线，9.无线视频接收器加频道按键，10.无线视频接收器减频道按键,11.下料口运行指示灯，12.矿仓控制端开关按钮，13.下料口启动按钮，14.下料口停止按钮，15.无线数据发射控制板，16.无线接收器频道显示口，17.无线数据发射天线，18.显示屏，19.出矿仓控制端，20.无线视频接收天线，21.无线视频接收器，22.视频线，23.摄像头组，24.下料口控制器

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的描述：

参阅图1，本实用新型所述的金矿装料无线视频监控系统包括出矿仓检测端5与出矿仓控制端19。

一.出矿仓检测端

参阅图2，所述的出矿仓检测端5包括无线视频发射器2、检测端按键、无线数据接收控制板7、摄像头组23与检测端天线。出矿仓检测端5通过数据线与外部设备下料口控制器24的接口连接。出矿仓检测端5的主要功能是将接收的无线数据信号用来控制外部设备下料口控制器24的启动和停止。

1.无线视频发射器

本发明采用型号为FV160的无线视频发射器2，它的发射功率为2000MW，其额定电压为直流12V，发射频率为1.2GHz。它有8个发射频率，能通过数码频率锁控制和切换频率。在无阻挡情况下的直线传输距离为2000m。

2.摄像头组

所述的摄像头组23包括型号为ZX-FB9080A的高清防水1200线监控的1～8号摄像头，1～8号摄像头模拟广角，大功率红外灯，穿透性强，有效距离为30m以上，采用12V电源稳定供电，1～8号摄像头能长期工作；当检测到监控现场光线不足时，立即将光线信号传输到芯片，自动切换红外监控模式，实现不间断监控。能有效的适应矿下环境。

3.无线数据接收控制板

所述的无线数据接收控制板7包括主控芯片、电源电路、RS-485电路和按键输入隔离电路。

(1)主控芯片

参阅图3，所述的主控芯片包括有型号为STM32F103RET6的单片机芯片U1、起振电路、复位电路与滤波电路。

(2)电源电路

参阅图4，图中为24V转12V的转换电路，转换电路中的U3是型号为LM2596S-12的电源转换芯片，电源过来的24V电源接入U3的1号引脚。U3芯片的输入端3、5号引脚接地，U3的输出端2号引脚接隔离滤波电感L2左端，L2右端与电容C27一端相连，同时输出12V，4号引脚与铝电解电容C25的正极相连，电容C27与铝电解容C25的另一端接地。

参阅图5，图中为24V转5V的转换电路，转换电路中的U4是一个型号为LM2576S-5.0的开关型降压稳压器，电源过来的24V电压接到U4的输入端1脚，U4的0脚、3脚、5脚接地，把U4的输出端2脚与地串联一个整流二极管D5，再将2脚与电感L3的一端连接，U4的4脚和电感L3另一端与电解电容C32的正极连接，电解电容C32的负极接地。

参阅图6，图中为5V变3.3V的转换电路，转换电路中的U6为型号为AMS1117的正向低压降压稳压器，U6的输入端3脚与5V相连，U6的1脚接地，U6的输入3脚与1脚之间并联一电容C30，U6的4脚和2脚短接输出3.3V电压，U6的4脚和2脚短接后和电解电容C31与电容C32并联后的一端(电解电容C31的正极端)连接，电解电容C31与电容C32并联后的另一端(电解电容C31的负极端)接地。

(3)RS-485电路

参阅图7,图中为采用型号为MAX485的芯片U2的S-485电路，S-485电路中的U2的输入端1,3,4号引脚分别和型号为STM32F103RET6的单片机芯片U1的引脚16,38,17引脚相连。芯片U2的输出端5引脚接地，芯片U2的6引脚与电阻R4一端相连接，并与RS485的2号接口相连接，芯片U2的7引脚和电阻R4的另一端与下拉偏置电阻R3的一端相连接，并与RS485的1号接口相连接，芯片U2的8号引脚和上拉偏置电阻R2的一端、电容C1的一端与电源3.3V相连接，下拉偏置电阻R3与电容C1的另一端接地。

(4)按键隔离电路

参阅图8，按键隔离电路中采用的是型号为TLP521的光耦芯片U4，光耦芯片U4的输入端上引脚与按键SW-PB的一端连接，按键SW-PB的另一端接上拉电阻R11的一端，R11的另一端接电源24V，光耦芯片U4的输入端下引脚接地。光耦芯片U4的输出端上引脚接电阻R12的一端并与型号为STM32F103RET6的单片机芯片U1的引脚27连接，电阻R12的另一端接电源5V，光耦芯片U4的输出端下引脚接地。

4.检测端天线

所述的检测端天线包括无线视频发射天线6与无线数据接收天线8，无线视频发射天线6与无线数据接收天线8均选用型号为BLG2400TS001-2的天线，它的功率为50W，频率范围为2400-2500MHz，具备较强的无线通信功能，适合矿下无线传输场合。

5.检测端按键

所述的检测端按键包括无线视频发射器加频道按键3与无线视频发射器减频道按键4，无线视频发射器加频道按键3与无线视频发射器减频道按键4均选用型号为SAY7-16HP的自复式按钮。

在出矿仓检测端5的检测端壳体内部设置的无线数据接收控制板7和无线视频发射器2,无线视频发射器2的电源接口与无线数据接收控制板7上的24V转12V电路的输出端子P5的1号(正极)、2号(地)引脚连接，出矿仓检测端5壳体表面上有无线发射器频道显示口1，无线发射器频道显示口1下方是无线视频发射器加频道按键3与无线视频发射器减频道按键4，它们与无线视频发射器2上的按键接口连接。无线视频发射器2的视频接口通过视频线22与上方的摄像头组23连接，无线视频发射器2的天线接口与下方的无线视频发射天线6相连接。无线数据接收控制板7的下方是无线数据接收天线8，无线数据接收天线8与无线数据接收控制板7上的RS-485通信电路RS1模块的3、4引脚相连。无线数据接收控制板7上方是下料口控制器24，下料口控制器24与无线数据接收控制板7中的STM32F103RET6的单片机芯片U1的PC5引脚连接。

二.出矿仓控制端

参阅图2，所述的出矿仓控制端19包括无线数据发射控制板15、显示屏18、无线视频接收器21、控制板按键与控制端天线。

1.无线视频接收器

所述的无线视频接收器21采用型号为WX1215的无线视频接收器，无线视频接收器21的工作功率为1500MW，其额定供电电压为直流12V，接收频率为1.2GHz；它也有8个发射频率，能通过数码频率锁控制和切换频率；具有良好的微波抗干扰功能；有效避免900MHz等频段的无线电话信号或各类电火花及家用电器的干扰，同时也极大程度的避免本级发射频率对其他接收设备的干扰。

2.显示屏

所述的显示屏18采用型号为CATDA-c0654的工业级显示器，其工作电压为12V，具有多功能OSD操作或电位调节亮度和颜色，能很好的适应矿下环境。

3.无线数据发射控制板

所述的无线数据发射控制板15包括主控芯片，电源电路，RS-485电路与指示灯电路

(1)主控芯片

参阅图3，所述的主控芯片包括有型号为STM32F103RET6的单片机芯片U1、起振电路、复位电路、滤波电路。

(2)电源电路

参阅图4，图中为24V转12V的转换电路，转换电路中的U3是型号为LM2596S-12的电源转换芯片，电源过来的24V电源接入U3的1号引脚。U3芯片的输入端3、5号引脚接地，U3的输出端2号引脚接隔离滤波电感L2左端，L2右端与电容C27一端相连，同时输出12V，4号引脚与铝电解电容C25的正极相连，电容C27与铝电解容C25的另一端接地。

参阅图5，图中为24V转5V的转换电路，转换电路中的U4是一个型号为LM2576S-5.0的开关型降压稳压器，电源过来的24V电压接到U4的输入端1脚，U4的0脚、3脚、5脚接地，把U4的输出端2脚与地串联一个整流二极管D5，再将2脚与电感L3的一端连接，U4的4脚和电感L3另一端与电解电容C32的正极连接，电解电容C32的负极接地。

参阅图6，图中为5V变3.3V的转换电路，转换电路中的U6为型号为AMS1117的正向低压降压稳压器，U6的输入端3脚与5V相连，U6的1脚接地，U6的输入3脚与1脚之间并联一电容C30，U6的4脚和2脚短接输出3.3V电压，U6的4脚和2脚短接后和电解电容C31与电容C32并联后的一端(电解电容C31的正极端)连接，电解电容C31与电容C32并联后的另一端(电解电容C31的负极端)接地。

(3)RS-485电路

参阅图7,图中为采用型号为MAX485的芯片U2的RS-485电路，S-485电路中的U2的输入端1,3,4号引脚分别和型号为STM32F103RET6的单片机芯片U1的引脚16,38,17引脚相连。芯片U2的输出端5引脚接地，芯片U2的6引脚与电阻R4一端相连接，并与RS485的2号接口相连接，芯片U2的7引脚和电阻R4的另一端与下拉偏置电阻R3的一端相连接，并与RS485的1号接口相连接，芯片U2的8号引脚和上拉偏置电阻R2的一端、电容C1的一端与电源3.3V相连接，下拉偏置电阻R3与电容C1的另一端接地。

(4)指示灯电路

参阅图9，指示灯电路中采用型号为ED16系列的指示灯，P1的1号引脚与型号为STM32F103RET6的单片机芯片U1的26号的PB0引脚连接，P1的2号引脚连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接3.3V电源，电阻R5的一端连接3.3V电源，另一端接系统电源发光二极管PWR1的正极，系统电源发光二极管PWR1的负极接地。

4.控制端天线

所述的控制端天线包括无线数据发射天线17与无线视频接收天线20，无线数据发射天线17与无线视频接收天线20也是均选用的型号为BLG2400TS001-2的天线，它的功率为50W，频率范围为2400-2500MHz，具备较强的无线通信功能，适合矿下无线传输场合。

5.控制板按键

所述的控制板按键包括无线视频接收器加频道按键9、无线视频接收器减频道按键10、下料口运行指示灯11、矿仓控制端开关按钮12、下料口启动按钮13与下料口停止按钮14。

所述的无线视频接收器加频道按键9、无线视频接收器减频道按键10、矿仓控制端开关按钮12、下料口启动按钮13、下料口停止按钮14均选用型号为SAY7-16HP的按钮，其中矿仓控制端开关按钮12、下料口启动按钮13、下料口停止按钮14为自锁式按钮，无线视频接收器加频道按键9、无线视频接收器减频道按键10选用自复式按钮；

在出矿仓控制端19的控制端壳体内部设置的无线数据发射控制板15和无线视频接收器21，无线视频接收器21的电源接口与无线数据发射控制板15上的24V转12V电路的输出端子P5的1号(正极)，2号(地)引脚连接。出矿仓控制端19的控制端壳体表面上设置有显示屏18，显示屏18通过视频线与无线视频接收器21连接，显示屏18左方是无线接收器频道显示口16，显示屏18的下方设置有无线视频接收器加频道按键9与无线视频接收器减频道按键10，它们与无线视屏接收器21的按键接口相连接，无线视屏接收器21的天线接口与上方的无线视频接收天线20连接。出矿仓控制端19的控制端壳体表面上的下料口启动按钮13和下料口停止按钮14的电源引脚与无线数据发射控制板15上的24V电源输入端P4的1号(地)、2号(正极)引脚相连。下料口启动按钮13、下料口停止按钮14的使能引脚和型号为STM32F103RET6的单片机芯片U1上的PB7、PB6相连接，下料口运行指示灯11的引脚与指示灯电路的输出端P1的1号、2号引脚相连接；其中指示灯电路的输出端口P1的1号引脚与型号为STM32F103RET6的单片机芯片U1上的PB0引脚相连；矿仓控制端开关按钮12的电源引脚与无线数据发射控制板15上的电源24V电源输入端子P6的1号(地)、2号(正极)连接，其中端子P4和端子P6都是外接24V电源的输入端，无线数据发射控制板15上方与无线数据发射天线17连接，无线数据发射天线17与无线数据发射控制板15上的RS-485通信电路RS1模块的3、4引脚相连。

本实用新型无线视频监控的控制方法如下：

按下矿仓控制端开关按钮12使出矿仓控制端19上电，此时显示屏18亮起，通过调节无线视频接收器加频道按键9或无线视频接收器减频道按键10使无线接收器频道显示口16显示的频道与无线发射器频道显示口1显示的频道相同。此时摄像头在下料口拍摄的视屏通过视频线22传输到无线视频发射器2，经过无线视频发射器2对视屏信息的编码调制通过无线视频发射天线6发出，经过无线通道传输，由无线视频接收天线20接收，通过无线视频接收器21解码，经过视频线将视频信号传输到显示屏18上，并显示出下料口视频。操作员通过观察视频判断矿车仓是否有矿料，若无矿料，此时按下下料口启动按钮13，信号通过无线数据发射控制板15进行调制放大，通过无线数据发射天线17发送出去，经过无线信道传输，由无线数据接收天线8接收并发送到无线数据接收控制板7进行解调，将信号发送给下料口控制器，则下料口启动下料，这时下料口运行指示灯11就会亮起绿灯。当下料口下方的矿车仓装满时，操作人员通过观察显示屏18，按下下料口停止按钮14，则下料口就会终止下料。

图3至图9中电路图各功能模块具体实施电路如下：

参阅图3，图中是金矿装料无线视频监控系统中的无线数据接收和发送控制板的主控芯片，主控芯片是由按键电路、RS-485通信电路、信号控制继电器电路、电源电路组成，实现数据传输、频道切换、工作状态显示等功能。

参阅图4，图中是金矿装料无线视频监控系统中的24V转12V的转换电路，转换电路中的U3是型号为LM2596S-12的电源转换芯片，工作时输入电压24V，输出电压12V，最大输出电流为3A，满足电路设计需要。两个电容C24和电容C26(104)为滤波电容，可以滤掉电源电路中的高频干扰，防止电源电路发生自激振荡；电容C25和C27为电容值大的滤波电容，可以滤掉电路中的低频干扰，电容值为220uF。L2是隔离滤波电感。此电源电路为外部设备供电，与上述的24V转5V、5V转3.3V电源电路不可以共地，他们为不通电模块供电，可以减小干扰。

参阅图5，图中是金矿装料无线视频监控系统的24V转5V的转换电路，转换电路中的U4是一个型号为LM2576S-5.0的电源芯片，其输入电压24V,输出电压5V，输出最大电流3A。二极管D4和D5允许通过的最大正向连续电流是可以达到3A,而反向耐压可以达到40V,D4起防止电压反接，D5起单向保护作用，选取的型号为1N5822。电容C24和电容C32起滤波作用。保险丝F1起保护作用。L3是隔离滤波电感。

参阅图6，图中是金矿装料无线视频监控系统的5V转3.3V的转换电路，转换电路选用的U6为型号为AMS1117-3.3的稳压芯片，输入电压5V，输出电压3.3V，最大输出电流为1A，满足电路设计需要。两个104大小的电容C30和电容C32为滤波电容，可以滤掉电源电路中的高频干扰，防止电源电路发生自激振荡；电容C31为大的滤波电容，可以滤掉电路中的低频干扰，电容值为220uF。

参阅图7，图中为采用型号为MAX485的芯片U2的RS-485通信电路，型号为MAX485的芯片U2直接与STM32F103RET6的串行通讯引脚和一个I/O控制引脚连接，并设计其接口电路。RS-485电路设计的阈值上限为+200mV，阈值下限为-200mV。RS-485通信电路在A线上的电阻R2是上拉偏置电阻；在B线上的电阻R3是下拉偏置电阻，电阻R2和电阻R3阻值大小为3.3K，在RS-485通信电路上设计上、下拉电阻，是为了避免上下限阈值之间存在的不稳定状态。为了保证RS-485整个通讯网络数据传输稳定性,需要添加匹配电阻，匹配电阻是电阻R4，阻值大小是120Ω，电容C1起滤波作用。

参阅图8，按键隔离电路中采用的是型号为TLP521的光耦芯片U4，实现电气保护。电阻R11为光耦芯片U4输入端上拉电阻，阻值大小为10KΩ。电阻R12阻值大小选取为4.7KΩ，在光耦芯片U4输出端起上拉电阻的作用。光耦芯片U4的输入端与输出端不共地。当按键S1按下时，光耦芯片U4输入端导通，因此发光二极管通电，输出端三极管接收到光信号后导通，产生一个低电平信号给MCU；按键S1不按下，光耦芯片U4输入端不导通，因此发光二极管不能导通，输出端不能接收到光信号，因此不导通，MCU得到一个高电平。

参阅图9，指示灯电路中采用型号为ED16系列的指示灯。指示灯电路中的PWR1代表系统电源发光二极管，上电后点亮，为红色。由于下料口的工作状态指示灯在出矿仓控制端壳体上，它的引脚与指示灯电路的输出端口P1的1号，2号引脚进行连接，P1的1号引脚接在引脚PB0上，当下料口正常运行时，下料口指示灯的颜色为绿色。