一种用于网络监控摄像机电源的远程控制模块的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于网络监控摄像机电源的远程控制模块，用于安防监控技术领域。


背景技术：

2.由于安防监控摄像机主要安装工作于偏远野外、山林、边境沿线、高速公路、城市制高点等环境恶劣的室外场合，安装现场多为铁塔、高杆、建筑边缘支架等方式高空安装，维护人员往往难以到达。摄像机工作在恶劣环境中长期运行，为保证其运行精度，不可避免的会需要对夜视仪进行断电、重启操作，而传统的维护方式需要人工到摄像机安装地点进行断电、重启操作，具有一定的危险性；针对这一问题，一般的解决方案是与摄像机配套安装电源管理机柜，在一定程度上可以解决需要人工现场断电的问题，但同时也造成了监控摄像机使用成本的大幅增加。


技术实现要素：

3.针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种用于网络监控摄像机电源的远程控制模块，解决了传统维护方式需要人工到安装现场进行断电操作的弊端，并且无需单独布线，成本低，使用操作方便灵活，解决了配套安装电源管理机柜成本高的问题。
4.为了解决所述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于网络监控摄像机电源的远程控制模块，本模块串接在摄像机供电线路上，摄像机外部供电电源连接至本模块的输入端，本模块的输出端连接摄像机电源输入接口，本模块内置交换机模块和网络接口，后端监控平台通过网络ip访问本模块，发送电源开关指令，摄像机电源适配器输出的供电电压经本模块后转为受控的供电电压给监控摄像机供电，从而实现对前端监控摄像机电源的远程控制。
5.进一步的，本模块包括电源输入接口、电源输出接口、网络输入接口、网络输出接口、dc-dc电压转换模块、电源切换模块、网口芯片、交换机模块和主控模块，
6.电源输入接口连接摄像机电源适配器的输出端，输入电源一路连接至dc-dc电压转换模块，另一路连接至电源切换模块；
7.dc-dc电压转换模块对输入电压进行转换，产生电源切换模块、主控模块、网口芯片、交换机模块的供电电压；
8.电源切换模块采用双刀双掷常闭型的继电器作为切换开关，对电源输入正负极同时控制，电源切换模块的输出端连接电源输出接口，电源切换模块同时与主控模块相连，接收主控模块的控制信号，控制信号控制电源输入接口与电源输出接口之间的通断；
9.交换机模块的输入、输出端分别连接网络输入接口和网络输出接口，并且交换机模块通过网口芯片与主控模块相连，通过网口芯片和交换机模块实现本模块的远程网络连接。
10.进一步的，电源切换模块包括光耦opt1、三极管q1、二极管d2和双刀双掷常闭型继
电器k1，主控模块的引脚pa0经电阻r7连接至光耦opt1的输入引脚1，光耦opt1的输入引脚2经电阻r8接地，光耦opt1的输出引脚3连接+3.3v，光耦opt1的输出引脚4经电阻r9连接至三极管q1的基极，+12v电源一路经反向串联的二极管d2连接至三级管的集电极，+12v电源另一路经双刀双掷常闭型继电器k1的线圈连接至三极管的集电极，双刀双掷常闭型继电器k1的常闭点连接在外部输入供电电源与输出输出受控电源之间，模块输出受控电源连接本模块的电源输出接口。
11.进一步的，dc-dc电压转换模块采用tps54560电源芯片将输入电压转换为+3.3v和+12v电源，其中+12v电源用于继电器工作时供电；+3.3v用于为模块内部主控模块、交换机模块以及网口芯片供电。
12.进一步的，网口芯片一端与主控芯片通过spi接口进行数据通信，网口芯片另一端通过网络变压器与交换机模块相连，交换机模块设置3路网络接口，分别输出连接至本模块内的网口芯片和模块整体对外两路网口，对外两路网口分别为连接监控摄像机的网络输入接口和整体对外的网络输出接口。
13.进一步的，网口芯片信号为enc28j60，交换机模块采用以太网芯片ip175g。
14.进一步的，主控模块通过串口芯片预留一路rs485串口。
15.进一步的，主控模块采用stm32系列单片机。
16.本实用新型的有益效果：本实用新型提出用于网络监控摄像机电源的远程控制模块，将模块串接在摄像机供电线路上，模块输入端连接摄像机外部供电电源，输出端连接摄像机电源输入接口，以实现对摄像机电源的开关控制。该远程控制模块支持网络接口，后端监控平台通过网络ip访问模块，发送电源开关指令，即可实现对前端监控摄像机电源的远程控制。解决了传统维护方式需要人工到安装现场进行断电操作的弊端；同时，模块内部电路集成了网络交换机模块，摄像机网络输出直接挂载在该交换机模块上实现单网线输出，无需单独布线，成本低，使用操作方便灵活，解决了配套安装电源管理机柜成本高的问题。
附图说明
17.图1为本实用新型应用在安防视频监控系统中的示意图；
18.图2为本模块的原理框图；
19.图3为dc-dc电压转换模块的电路原理图；
20.图4为电源切换模块的电路原理图；
21.图5为网口芯片的电路原理图；
22.图6为网络变压器的电路原理图；
23.图7为交换机模块的电路原理图；
24.图8为主控模块的电路原理图。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
26.实施例1
27.本实施例公开一种用于网络监控摄像机电源的远程控制模块，如图1所示，为本电源远程控制模块串接在安防监控摄像机供电线路中，将摄像机电源适配器输出的供电电压
经本实用新型模块后转为受控的供电电压给监控摄像机供电；本模块仅对输入电压进行通断操作，不改变电源电压，不影响摄像机正常工作。另外，本实用新型电源远程控制模块支持网络接口，同时集成了网络交换机模块，可将摄像机网络输出连接至本模块网络端口，实现原有的单网线输出，不需单独布线，不增加线路铺设成本。综上，本实用新型电源远程控制模块的接入，不更改摄像机原有对外电源及网络接口链路，对于摄像机的正常工作和操作使用不产生影响。
28.本实施例所述电源远程控制模块原理框图如图2所示，电源远程控制模块对外为电源输入/输出接口、网络输入/输出四个端口，另外预留一路rs485接口，以便带有rs485输出接口的监控摄像机使用。
29.其中，电源输入接口连接至摄像机电源适配器的输出端，即摄像机原有供电端口，输入电源经本模块内部电源切换模块后经电源输出端口连接至摄像机供电端；网络输入接口连接至摄像机对外网络，经本模块内部交换机模块输出至网络输出接口；对于带有rs485接口的摄像机，可以将rs485连接至本模块预留rs485接口，以便通过摄像机端操作实现对电源的远程控制，使用更加便捷。
30.根据原理框图，本实用新型电源远程控制模块仅对电源输出端的摄像机供电电源进行通断，而模块内部供电是不受切换控制的，所以本模块是全时段供电工作，保证了模块网络的全时在线，实现了后端平台端可以随时对摄像机电源进行远程上电、断电操作。
31.本实用新型电源远程控制模块内部各子模块设计及工作说明如下：
32.1）dc-dc电压转换模块
33.模块电源输入端电源经内部dc-dc电压转换后产生+3.3v和+12v电源，其中+12v电源用于继电器工作时供电；+3.3v用于模块内部如主控模块、交换机模块以及串口和网口芯片供电，采用+3.3v低电压供电，功耗低，对摄像机电源输入要求低。dc-dc电压转换模块采用成熟的集成电路方案进行设计如tps54560电源芯片，支持4.5~60v宽范围电源输入，可适用于现有绝大多数安防监控摄像机供电电压。其原理图如图3所示，图3只表示出了将电压转换为+3.3v，利用tps54560电源芯片将电压转换为+12v与将电压转换为+3.3v原理相同，不再专门用电路图表示。
34.2）电源切换模块
35.本实用新型电源远程控制模块电源切换模块采用双刀双掷常闭型的继电器作为切换开关，对电源输入正负极同时控制；常闭型继电器默认输入/输出端为导通状态，通电吸合时输入/输出端为断路；选择常闭型继电器可保证摄像机正常工作的稳定性，且在摄像机正常工作期间继电器不需要通电，仅在需要断开摄像机电源时才通电工作，可以降低该模块的电源功耗。电源切换模块原理图图4所示。
36.电路中p1为外部输入供电电源，p2为模块输出受控电源，连接至摄像机供电端口；pa0为主控制芯片mcu控制引脚，默认状态为低电平，需要进行电源断开操作时由mcu将其置为高电平；opt1为光电耦合器件，将mcu控制引脚pa0的高低电平信号进行隔离转换以控制三极管q1的通断；q1为npn型三极管，作为开关管接收光耦opt1输出信号控制其导通状态用以控制继电器k1的通断；k1为双刀双掷常闭型继电器，由三极管q1的导通状态控制其通断，以实现对摄像机供电电源的通断切换。其具体工作流程如下：
37.默认状态下主控制芯片pa0引脚为低电平，经光耦隔离转换后输出为低电平，三极
管q1不导通，继电器不通电工作，即为输入输出常闭导通状态，摄像机正常供电工作；当需要对摄像机电源进行断开操作时，主控制芯片mcu接收外部控制命令将pa0引脚置为高电平，经光耦opt1输出为高电平，控制三极管q1导通，从而控制继电器k1通电，使输入/输出端断开，实现对摄像机的断电操作。
38.3）网口芯片
39.本实用新型电源远程控制模块内置了网络接口，通过网口芯片与主控制芯片mcu之间的spi通信实现了后端平台软件与该模块的网络远程控制。该部分电路原理图如图5所示。
40.采用网络接口芯片enc28j60与主控制芯片mcu通过spi接口进行数据通信，将后端平台经网络发送的控制数据向主控制芯片mcu进行传输，网口芯片输出端经网络变压器输出为rj45网络接口，连接至交换机模块的网络接口0，经交换机模块后通过对外网线输出。其中网络变压器部分原理图如图6所示。
41.4）交换机模块
42.本实用新型电源远程控制模块内部集成了交换机模块，模块采用ig175g以太网芯片进行设计，该芯片可支持最大5端口10/100m自适应网口，满足本模块网络接口需求，其部分电路原理图如图7所示。
43.如图7，u4为ip175g网口芯片，其最大可支持5路网络端口，本设计根据需求设计了如图网口0~2共3路网络端口，其分别经过如上文网络变压器电路后分别输出连接至本模块内的网络接口和模块整体对外两路网口，对外两路网口分别为连接监控摄像机的网口和整体对外的网口输出。
44.通过网络接口模块和交换机模块的设计，实现了本实用新型电源远程控制模块的远程网络连接，后端平台可通过网络方式与本模块进行通信，控制本模块对监控摄像机电源进行通断控制，实现网络远程操作；同时，监控摄像机网络接入本模块挂载在模块内置交换机后通过模块网口输出，不影响摄像机的网络访问，以实现摄像机网络视频的正常浏览和控制操作。
45.5）rs485接口
46.本实用新型电源远程控制模块预留了一路rs485接口，可接收外部rs485接口的控制命令对电源切换模块进行控制，从而控制摄像机电源通断。该串口方式控制电源通断支持断电后延时自动上电的方式，通过rs485命令控制摄像机电源时，模块断开电源输出后主控制模块自动开始计时，按照设定的时间后自动上电。该设定时间可自定义设置。
47.对于有外部rs485接口的摄像机可以直接连接至该接口，通过网络访问摄像机控制的同时，可以直接在摄像机网页端操作控制该模块进行摄像机断电操作。模块主控制模块接收到rs485上的断电命令后控制继电器工作，断开电源输出，设定时间后自动控制继电器接通电源输出，实现摄像机自动上电重启。该方式对于摄像机维护、维修等需要短时断电或重启的应用十分方便。
48.6）主控制模块
49.本实用新型电源远程控制模块主控制芯片mcu采用st公司的stm32系列单片机进行设计，其接口资源丰富，技术方案成熟，外围电路简单，工作性能稳定，可以满足本模块全时段不间断运行的要求。主控制模块实现的主要功能有：根据网络或串口发送的命令控制
外部引脚pa0的状态改变，以实现对继电器通断的控制；通过spi接口接收并解析网络端经网络接口芯片发送的控制命令，并执行相应的动作；通过串口接收并外部rs485接口发送的控制命令并执行相应的动作；进行计时操作等；该部分主要原理图如图8所示。
50.本实用新型电源远程控制模块使用时串接在安防监控摄像机供电及网络线路中使用，既可以作为独立模块串接在小型摄像机外部供电及网络线路中，也可以内置于如带云台的安防球机或光电转台中作为子模块串接在其内部电路中，无需额外布线，使用方式灵活方便，操作简单，成本低，整体功耗低，性能稳定，可以解决传统维护方式需要人工现场操作的弊端，也避免了安装电源管理机柜成本高的问题，在实现电源便捷远程控制的同时，节省了大量的人力物力资源成本。
51.以上描述的仅是本实用新型的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本实用新型做出的改进和替换，属于本实用新型的保护范围。