本发明涉及一种远程操作监控机房巡视设备。
背景技术：
随着社会的不断发展，通信已成为本世纪的时代特征，几乎所有的大中型企业都有自己专用的通信设备以及通信机房，然而通信机房对温湿度控制比较苛刻，现在市场上较为传统的信息机房环境检测系统多为只能检测温湿度、烟雾等，并在温湿度超出整定值后发出报警信号，或检测到烟雾后直接开启防火系统，比较刻板，缺乏灵活性，即使安装的视频监控器，也只能作为事故发生后，检查事故原因的视频资料，无法实现远程实时监控。为保证公司设备正常通信，需每天对通信机房巡视两次，节假日机房管理人员也必须到单位对机房进行巡视，费事费力，而且维护费用较高。
技术实现要素：
为解决现有技术中的上述问题，本发明的目的是提供一种能通过互联网对通信机房实时监视的巡视机器人，在休眠状态下能够实时检测环境温湿度，当温湿度超出整定值后能通过自身搭载的GSM模块给预定的手机发送报警短信，机房管理员收到短信后如不能及时到达机房，可通过互联网对机房进行远程视频巡视。
本发明主要解决的技术问题是实现远程实时监控通信机房，并对机房环境温湿度进行实时检测，超出整定值后通过GSM模块向机房管理人员发送报警信息，设备出现通信故障后通过远程视频监控设备的指示信号对设备故障进行初步诊断；本发明具备自动充电功能，只有在视频巡视过程中才会用到电池供电，其余均为外部电源供电，外部电源供电时，同时对电池进行充电。
本发明包括底座、四台直流电机、直流电机驱动模块、系统电源模块、高清摄像头、全角度云台、WiFi传输模块、电池电压检测系统、GSM报警模块、温湿度传感器模块、红外避障模块、红外循迹模块、串口扩展模块、舵机控制模块、小型电压表、MCU最小系统；
所述直流电机驱动模块、电池电压检测系统、温湿度传感器模块、红外避障模块、红外循迹模块、串口扩展模块、与MCU最小系统相连接，系统电源模块通过电池电压检测系统与MCU最小系统相连接，WiFi传输模块、GSM报警模块、舵机控制模块与串口扩展模块相连接；
所述直流电机驱动模块选用L293D，最大输出电流为1A，电机驱动模块与8.4V电池直接相连，该电机驱动模块内置7805稳压芯片，驱动L293D无需外接5V电源；每组L293D引脚1A、3A短接，短接后接MCUI/O，2A、4A短接，短接后接MCUI/O。通过MCUI/O高低电平实现对电机正反转的控制；
所述直流电机为四个小功率直流电机，输入电流200mA至300mA，采用输出电流可达1A的L293D驱动模块对其进行驱动，左侧两台电机共用直流电机驱动模块驱动，右侧两台电机共用一套直流电机驱动模块驱动；
所述系统电源模块包括电池和电源稳压系统两部分，采用7805稳压电路，电池为两节容量为4800mA、电压为3.7V的锂电池串联；可输入为8.4V，输出为5V，给MCU最小系统、GMS报警模块、红外避障模块、红外循迹模块、WiFi传输模块、高清摄像头、串口扩展模块和舵机控制模块进行供电，满足巡视机器人多模块电源需求；
所述高清摄像头采用720P光线自动补偿高清摄像头，USB接口方式，与WiFi传输模块直接相连，通过WiFi传输模块将拍摄到的图像信息发给计算机；
所述全角度云台采用两台9g舵机实现，一台实现水平角度180度旋转，一台实现垂直角度180度旋转，舵机与舵机模块相连，转动角度受接收脉冲高电平持续时间控制，每个基准脉冲周期为20ms，高电平持续时间0.5ms至2.5ms对应舵机舵盘转动角度0度至180度；高清摄像头安装在全角度云台上后，通过两台舵机的转动实现高清摄像头全角度无死角拍摄；
所述WiFi传输模块为64M高速无线传输模块，可通过无线信号与计算机进行配对直连，给计算机实时传送视频画面，同时WiFi传输模块还扩展了一组串口线，与串口扩展模块相连，通过串口扩展模块与下位机MCU最小系统进行数据交换，上位机软件给机器人发送的前进后退指令以及舵机转动等指令通过WiFi传输模块发送给下位机MCU最小系统，然后下位机MCU最小系统根据相关指令完成相关动作；
所述电池电压检测系统直接与电池两端相连，通过4.7K电阻和2K电阻对采集的电池电压信号进行分压，接入LM324运算放大器的输入负端，基准电压从7805输出5V电压，通过4.7K电位器与2K电阻分压获得，基准电压接LM324运算放大器的正极，电池电压整定值可通过调节4.7K电位器进行调节，输出端同时接MCU最小系统的I/O和欠压指示灯，当电池电压低于电池电压整定值后，LM324输出端为高电平，将欠压信号发送给MCU最小系统，同时点亮欠压指示灯，从视觉上和电平信号上提示电池欠压；
所述GSM报警模块采用华为GTM900无线模块，通过查询该模块指令集，可通过串口扩展模块接收的指令向指定手机发送短信，当巡视机器人处于休眠状态时，会对通信机房的温湿度进行实时检测，当机房环境温度超出整定值后，MCU最小系统就会给GSM报警模块发送指令，GSM报警模块就会向指定手机发送报警短信，当电池欠压时，GSM报警模块也会向制定号码发送欠压报警短信；
所述温湿度传感器模块使用DHT11温湿度模块，该模块有三个接线端子，分别为VCC、GND和DATA，VCC接+5V电源，DATA与MCUI/O相连，串口单线异步通信，输出数字量，湿度测量范围20％至95％，温度测量范围为0度至50度，满足机房温湿度测量范围；当MCU最小系统需要采集环境温湿度时，通过I/O向DHT11温湿度传感器模块的DATA端子发送开始信号，之后DHT11给MCU最小系统反馈温湿度数字信号，一次通信时间为4ms左右；
所述红外避障模块采用红外对管形式，包括一个红外线发射二极管，一个红外线接收二极管，当前面有障碍物时，发射二级管发出的红外线照射在障碍物上，有红外线反射回接收二极管，传感器输出低电平，没有障碍物时避障传感器输出高电平，传感器输出端接MCU最小系统，向MCU最小系统反馈检测信号；
所述红外循迹模块，采用红外对管形式，由一个红外线发射二极管，一个红外线接收二极管组成，设置于机器人前端底部，共三组；
所述串口扩展模块采用GM8125串口扩展芯片，该芯片可实现一个串口扩展至五个串口，使用时采用多通道模式，母串口可以同时与五个子串口同时全双工通信，子串口波特率是母串口波特率的六分频；采用STC89C52作为MCU最小系统，只有一组串口，而WiFi传输模块、舵机模块和GSM报警模块都是以串口方式进行通信，串口扩展模块在MCU最小系统和外围硬件起到了数据协调作用，MCU最小系统与母串口相连，各外围硬件与子串口相连，多通道模式下实现了MCU最小系统与WiFi传输模块、舵机模块和GSM报警模块同时全双工通信；
所述舵机控制模块使用了16台专业机器人舵机控制模块，最多可同时控制16台舵机与MCU通过串口扩展模块进行通信，通过MCU最小系统发送指令给舵机控制模块，舵机控制模块控制指定的舵机以指定的速度转动指定的角度，实现对云台两台舵机和起落架舵机的控制；
所述MCU最小系统采用STC89C52MCU，外围电台采用经典接法即外接复位开关和晶振，P0口接4.7K排阻在作为上拉电阻保证P0口的电流输出能力，P3.0和P3.1作为串口通信接口，晶振频率选用11.0592MHz；降低了串口通信误码率，保证了系统的稳定性；
所述MCU最小系统、舵机控制模块、红外循迹模块构成自动充电系统，自动充电系统采用舵机实现其起降动作，能够精准的控制起落角度，当巡视机器人到达充电位置后，根据编程设置，能够实现起落架下降，搭载到充电桩上对系统进行充电，当充电完成后起落架不动作，MCU最小系统通过控制信号继电器将电池与外部电源断开，系统供电采用外部电源；管理员通过网络对巡视机器人进行远程控制巡视机房时，起落架升起，巡视机器人采用电池供电。
所述小型电压表为傻瓜式电压表，无需单独供电，直接接在电池两端，能显示电池两端的电压。
所述底座为长方形玻璃纤维底板，其四角部各设矩形缺口。便于安装车轮。
本发明积极效果是利用远程视频遥控功能及GSM短信报警功能，能够随时随地了解通信机房设备运行情况，公司通信机房管理人员节假日可不用到机房进行巡视，只要通过互联网就可轻松了解机房环境及设备运行情况，省时省力，同时，机房环境出现异常情况时，管理人员能通过短信及时被告知，并快速妥善处理。
附图说明
附图1为本发明结构示意图主视图；
附图2为本发明结构示意图俯视图；
附图3为本发明的左视图。
附图4为各模块连接图
图中：1电池盒、2串口扩展模块、3高清摄像头、4全角度云台、5MCU最小系统、6充电遥控起落架、7GSM报警模块、8红外避障模块、9轮胎、10直流电机、11起落架、12直流电机驱动模块、13USB供电口、14小型电压表、15I/O扩展芯片、16锂电池、17机器人专用舵机模块、18WIFI传输模块、19红外循迹模块、20红外测距模块、21底座、22舵机控制模块、23温度传感器模块。
具体实施方式
本发明包括底座21、四台直流电机10、直流电机驱动模块12、系统电源模块、高清摄像头3、全角度云台4、WiFi传输模块18、电池电压检测系统、GSM报警模块7、温湿度传感器模块、红外避障模块8、红外循迹模块19、串口扩展模块2、舵机控制模块17、小型电压表14、MCU最小系统5；直流电机驱动模块12、电池电压检测系统、温湿度传感器模块、红外避障模块8、红外循迹模块19、串口扩展模块2、与MCU最小系统5相连接，系统电源模块通过电池电压检测系统与MCU最小系统5相连接，WiFi传输模块18、GSM报警模块7、舵机控制模块17与串口扩展模块2相连接；直流电机驱动模块12选用L293D，最大输出电流为1A，电机驱动模块与8.4V电池直接相连，该电机驱动模块内置7805稳压芯片，驱动L293D无需外接5V电源。每组L293D引脚1A、3A短接，短接后接MCUI/O，2A、4A短接，短接后接MCUI/O。通过MCUI/O高低电平实现对电机正反转的控制；直流电机10为四个小功率直流电机10，输入电流200mA至300mA，采用输出电流可达1A的L293D直流电机驱动模块12对其进行驱动，左侧两台电机共用一套直流电机驱动模块12驱动，右侧两台电机共用一套直流电机驱动模块12驱动；
所述系统电源模块包括电池和电源稳压系统两部分，采用7805稳压电路，电池为两节容量为4800mA电压为3.7V的锂电池串联；可输入为8.4V，输出为5V，给MCU最小系统5、GMS报警模块7、红外避障模块8、红外循迹模块19、WiFi传输模块18、高清摄像头3、串口扩展模块2和舵机控制模块进行供电，满足巡视机器人多模块电源需求；高清摄像头3采用720P光线自动补偿高清摄像头，USB接口方式，与WiFi传输模块18直接相连，通过WiFi传输模块18将拍摄到的图像信息发给计算机；全角度云台4采用两台9g舵机实现，一台实现水平角度180度旋转，一台实现垂直角度180度旋转，舵机与舵机控制模块相连，转动角度受接收脉冲高电平持续时间控制，每个基准脉冲周期为20ms，高电平持续时间0.5ms至2.5ms对应舵机舵盘转动角度0度至180度；高清摄像头3安装在全角度云台4上后，通过两台舵机的转动实现高清摄像头3全角度无死角拍摄；WiFi传输模块18为64M高速无线传输模块，可通过无线信号与计算机进行配对直连，给计算机实时传送视频画面，同时WiFi传输模块18还扩展了一组串口线，与串口扩展模块2相连，通过串口扩展模块2与下位机MCU最小系统5进行数据交换，上位机软件给机器人发送的前进后退指令以及舵机转动等指令通过WiFi传输模块18发送给下位机MCU最小系统5，然后下位机MCU最小系统5根据相关指令完成相关动作；电池电压检测系统直接与电池两端相连，通过4.7K电阻和2K电阻对采集的电池电压信号进行分压，接入LM324运算放大器的输入负端，基准电压从7805输出5V电压，通过4.7K电位器与2K电阻分压获得，基准电压接LM324运算放大器的正极，电池电压整定值可通过调节4.7K电位器进行调节，输出端同时接MCU最小系统5的I/O和欠压指示灯，当电池电压低于电池电压整定值后，LM324输出端为高电平，将欠压信号发送给MCU最小系统5，同时点亮欠压指示灯，从视觉上和电平信号上提示电池欠压；GSM报警模块7采用华为GTM900无线模块，通过查询该模块指令集，可通过串口扩展模块2接收的指令向指定手机发送短信，当巡视机器人处于休眠状态时，会对通信机房的温湿度进行实时检测，当机房环境温度超出整定值后，MCU最小系统5就会给GSM报警模块7发送指令，GSM报警模块7就会向指定手机发送报警短信，当电池欠压时，GSM报警模块7也会向制定号码发送欠压报警短信；温湿度传感器模块使用DHT11温湿度模块，该模块有三个接线端子，分别为VCC、GND和DATA，VCC接+5V电源，DATA与MCUI/O相连，串口单线异步通信，输出数字量，湿度测量范围20％至95％，温度测量范围为0度至50度，满足机房温湿度测量范围。当MCU最小系统5需要采集环境温湿度时，通过I/O向DHT11温湿度传感器模块的DATA端子发送开始信号，之后DHT11给MCU最小系统5反馈温湿度数字信号，一次通信时间为4ms左右；红外避障模块8采用红外对管形式，一个红外线发射二极管，一个红外线接收二极管，当前面有障碍物时，发射二级管发出的红外线照射在障碍物上，有红外线反射回接收二极管，传感器输出低电平，没有障碍物时避障传感器输出高电平，传感器输出端接MCU最小系统5，向MCU最小系统5反馈检测信号；红外循迹模块19，采用红外对管形式，由一个红外线发射二极管，一个红外线接收二极管组成，设置于机器人前端底部，共三组；串口扩展模块2采用GM8125串口扩展芯片，该芯片可实现一个串口扩展至五个串口，使用时采用多通道模式，母串口可以同时与五个子串口同时全双工通信，子串口波特率是母串口波特率的六分频；采用STC89C52作为MCU最小系统5，只有一组串口，而WiFi传输模块18、舵机控制模块和GSM报警模块7都是以串口方式进行通信，串口扩展模块2在MCU最小系统5和外围硬件起到了数据协调作用，MCU最小系统5与母串口相连，各外围硬件与子串口相连，多通道模式下实现了MCU最小系统与WiFi传输模块18、舵机模块和GSM报警模块7同时全双工通信；舵机控制模块使用了16台专业机器人舵机控制模块，最多可同时控制16台舵机与MCU最小系统5通过串口扩展模块2进行通信，通过MCU最小系统5发送指令给舵机模块，舵机模块控制指定的舵机以指定的速度转动指定的角度，实现对云台两台舵机和起落架舵机的控制；MCU最小系统5采用STC89C52MCU，外围电台采用经典接法即外接复位开关和晶振，P0口接4.7K排阻在作为上拉电阻保证P0口的电流输出能力，P3.0和P3.1作为串口通信接口，晶振频率选用11.0592MHz；降低了串口通信误码率，保证了系统的稳定性；MCU最小系统5、舵机控制模块、红外循迹模块19构成自动充电系统，自动充电系统采用舵机实现其起降动作，能够精准的控制起落角度，当巡视机器人到达充电位置后，根据编程设置，能够实现起落架下降，搭载到充电桩上对系统进行充电，当充电完成后起落架不动作，只是MCU最小系统5通过控制信号继电器将电池与外部电源断开，系统供电采用外部电源，管理员通过网络对巡视机器人进行远程控制巡视机房时，起落架升起，巡视机器人采用电池供电。
小型电压表14为傻瓜式电压表，无需单独供电，直接接在电池两端，能显示电池两端的电压。
底座21为长方形玻璃纤维底板，其四角部各设矩形缺口；以便于安装车轮。