自动去除镜面异物的联动视频监控装置及其使用方法与流程

本发明涉及视频监控技术领域，是一种自动去除镜面异物的联动视频监控装置及其使用方法。

背景技术：

当前，视频监控技术不断的应用在不同的行业。在目前的户外监控作业中，虽然图像处理技术及图像采集技术具有较为成熟的基础，但是受环境的影响，特别是在电力工程、户外安防等领域，不仅对监控设备视频数据采集及处理的要求较高，同时对于监控设备对于环境的适应能力也同样具有较高要求，具有对摄像机表面的沙尘、雨水、冰雪等异物的自动清除能力，保障视频监控的正常、稳定运行。

传统视频监控的摄像设备主要是用于视频拍摄作业，随着各个应用领域的需求的增强，对于基础功能目前已发展为分辨率高、抗强光、抗振动、夜视的功能，但通常应用在一些环境较为恶劣的户外后仍无法正常完成视频监控任务，如在一些高、低温、风沙、爆雨、冰雪等恶劣环境下，摄像机表面附着灰尘、雨水、冰雪等异物后，严重影响视频监控拍摄或者使得摄像机完全丧失拍摄功能，因此，传统的视频监控摄像设备已经无法满足现代工业生产、公共事业、民用业务等实际需求。

技术实现要素：

本发明提供了一种自动去除镜面异物的联动视频监控装置及其使用方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有视频监控装置无法自动去除因恶劣环境而附着在摄像机镜面上的颗粒物和冰雪的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种自动去除镜面异物的联动视频监控装置，包括终端联控单元和至少一个前端监控单元，每个前端监控单元均包括摄像机、摄像机控制器、前端主控模块、前端通信模块、清除摄像机镜面颗粒物的颗粒物清除模块、对摄像机镜面进行加热烘干的镜面加热模块和采集摄像机镜面湿度及颗粒物密度的采集模块，所述终端联控单元包括终端主机控制模块和上位机，所述摄像机与摄像机控制器电连接，摄像机控制器与前端主控模块电连接，前端主控模块与前端通信模块通信连接，前端通信模块与终端主机控制模块通信连接，终端主机控制模块与上位机通信连接，颗粒物清除模块和镜面加热模块均设在摄像机镜面的外表面附近并与前端主控模块电连接。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述采集模块可包括采集摄像机镜面外表面湿度的湿度传感器和采集摄像机镜面外表面颗粒物密度的颗粒物传感器，所述湿度传感器和颗粒物传感器均与前端主控模块电连接。

上述颗粒物清除模块可包括二次清洗模块和静电除尘模块，所述静电除尘模块包括静电除尘控制器和静电除尘器，前端主控模块与静电除尘控制器电连接，静电除尘控制器与静电除尘器电连接，静电除尘器产生电场吸附摄像机镜面的颗粒物，所述二次清洗模块包括气泵、气泵控制器、气体存储罐、液体泵、液体泵控制器、液体存储罐和设置在液体存储罐内的液位传感器，所述前端主控模块与气泵控制器电连接，气泵控制器与气泵电连接，气泵抽取气体存储罐中的气体并向静电除尘器喷射气体，清除静电除尘器上吸附的颗粒物，所述前端主控模块与液体泵控制器电连接，液体泵控制器分别与液体泵和液位传感器电连接，液体泵抽取液体存储罐中的液体并向摄像机镜面喷射液体，以便对摄像机镜面进行清洗。

上述镜面加热模块可包括镜面加热控制器和电热丝，前端主控模块与镜面加热控制器电连接，镜面加热控制器与电热丝电连接，镜面加热控制器驱动电热丝加热对摄像机镜面进行烘干。

上述摄像机内可设有两组摄像镜头，分别为主摄像镜头和备用摄像镜头，主摄像镜头和备用摄像镜头均与摄像机控制器电连接。

上述前端通信模块为光纤通道。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种上述自动去除镜面异物的联动视频监控装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步，湿度传感器和颗粒物传感器对与之对应的摄像机镜面的湿度和颗粒物密度进行数据采集，并将采集到的数据发送至前端主控模块；

第二步，前端主控模块将采集到的数据与阈值进行比较，判断摄像机镜面的湿度和颗粒物密度是否超过阈值，若湿度和颗粒物密度中有一个超过阈值或两个都超过阈值，则进入下一步，若湿度和颗粒物密度均未超过阈值，则返回第一步；

第三步，若湿度超过阈值，镜面加热模块对对应的摄像机镜面进行加热除湿，具体过程如下：

（1）前端主控模块向镜面加热控制器发送驱动指令；

（2）镜面加热控制器驱动电热丝通电加热；

（3）电热丝对摄像机镜面进行烘干除湿；

若颗粒物密度超过阈值，颗粒物清除模块和镜面加热模块对对应的摄像机镜面进行颗粒物清除，具体过程如下：

（1）前端主控模块向静电除尘控制器发送驱动指令，静电除尘控制器驱动静电除尘器产生强电场，通过电场的作用吸附摄像机镜面的灰尘；

（2）前端主控模块向气泵控制器发送驱动指令，气泵控制器驱动气泵抽取气体存储罐中的气体并向集尘板喷射气体，清除集尘板上吸附的灰尘；

（3）前端主控模块向液体泵控制器发送驱动指令，液体泵控制器驱动液体泵抽取液体存储罐中的液体并向摄像机镜面喷射液体，对摄像机镜面进行二次清洗，同时液体泵控制器通过液位传感器获取液体存储罐中的剩余液体体积，并发送至上位机；

（4）终端主机控制模块向镜面加热控制器发送驱动指令，镜面加热控制器驱动电热丝通电加热，电热丝对摄像机镜面进行烘干除湿。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述还包括主摄像镜头和备用摄像镜头的切换过程，具体如下：

（1）对摄像机镜面进行清理之后，主摄像头进行视频拍摄作业，并将视频数据发送至上位机进行展示；

（2）用户若判断上位机展示的视频质量不达标，则判定主摄像头出现问题，并向上位机发送主备摄像头切换指令；

（3）上位机将主备摄像头切换指令发送至摄像机控制器，摄像机控制器对主摄像镜头和备用摄像镜头进行切换。

本发明通过采集模块实时采集摄像机镜面的湿度及颗粒物密度，通过前端主控模块实时判断湿度及颗粒物密度是否超限，前端主控模块根据判断结果驱动颗粒物清除模块和镜面加热模块对摄像机镜面进行颗粒物清除及烘干，使视频监控装置更好的适应如隔壁、山区、风沙地带等恶劣环境，保障了监控装置的正常拍摄，提高了视频监控质量及水平，自动化的清理过程减少了监控运维人员对摄像机运维清理的工作量，降低了运维成本，并通过上位机和终端主机控制模块对若干个前端监控单元进行联动控制和信息采集，形成对每个所连接的前端监控单元运行情况的实时监管和智能处理。

附图说明

附图1为本发明的电路结构示意图。

附图2为本发明的方法流程图。

附图3为本发明的主备摄像头切换流程图。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1、2所示，该自动去除镜面异物的联动视频监控装置包括终端联控单元和至少一个前端监控单元，每个前端监控单元均包括摄像机、摄像机控制器、前端主控模块、前端通信模块、清除摄像机镜面颗粒物的颗粒物清除模块、对摄像机镜面进行加热烘干的镜面加热模块和采集摄像机镜面湿度及颗粒物密度的采集模块，所述终端联控单元包括终端主机控制模块和上位机，所述摄像机与摄像机控制器电连接，摄像机控制器与前端主控模块电连接，前端主控模块与前端通信模块通信连接，前端通信模块与终端主机控制模块通信连接，终端主机控制模块与上位机通信连接，颗粒物清除模块和镜面加热模块均设在摄像机镜面的外表面附近并与前端主控模块电连接。

这里前端监控单元可以是一个或若干个，终端联控单元对所有的前端监控单元进行联动监控，前端监控单元和终端联控单元均可分别使用一个独立的AC/DC电源进行供电；

前端监控单元中摄像机可为高清摄像球机或者枪机；摄像机控制器用于控制摄像机；前端主控模块可由ARM11及外围电路构成，用于判断摄像机镜面的湿度（一般指镜面外表面上的雨水、雪水等）及颗粒物密度（一般指镜面外表面上的灰尘密度）是否超限，并且驱动颗粒物清除模块、镜面加热模块、采集模块和摄像机控制器进行工作；前端通信模块可为光纤通道，用于前端主控模块和终端主机控制模块之间通信链路的建立；颗粒物清除模块用于清除摄像机镜面上的颗粒物；镜面加热模块用于对摄像机镜面进行加热烘干；采集模块用于采集摄像机镜面的湿度及颗粒物密度，并将采集到的数据发送至前端主控模块。

终端联控单元包括终端主机控制模块和上位机；终端主机控制模块可由ARM11、外围电路、通信结构构成，用于对若干个前端监控单元进行联动控制、信息采集（视频信息等）和指令发送；上位机用于展示前端监控单元所发送的视频数据及用于工作人员向一个或多个前端监控单元发送镜面清理指令或摄像机运行指令。

本发明通过采集模块实时采集摄像机镜面的湿度及颗粒物密度，通过前端主控模块实时判断湿度及颗粒物密度是否超限，前端主控模块根据判断结果驱动颗粒物清除模块和镜面加热模块对摄像机镜面进行颗粒物清除及烘干，使视频监控装置更好的适应如隔壁、山区、风沙地带等恶劣环境，保障了监控装置的正常拍摄，提高了视频监控质量及水平，自动化的清理过程减少了监控运维人员对摄像机运维清理的工作量，降低了运维成本，并通过上位机和终端主机控制模块对若干个前端监控单元进行联动控制和信息采集，形成对每个所连接的前端监控单元运行情况的实时监管和智能处理。

可根据实际需要，对上述自动去除镜面异物的联动视频监控装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，所述采集模块包括采集摄像机镜面外表面湿度的湿度传感器和采集摄像机镜面外表面颗粒物密度的颗粒物传感器，所述湿度传感器和颗粒物传感器均与前端主控模块电连接。

这里湿度传感器和颗粒物传感器均为现有公知技术，对采集摄像机镜面外表面的湿度及颗粒物密度。

如附图1、2所示，所述颗粒物清除模块包括二次清洗模块和静电除尘模块，所述静电除尘模块包括静电除尘控制器和静电除尘器，前端主控模块与静电除尘控制器电连接，静电除尘控制器与静电除尘器电连接，静电除尘器产生电场吸附摄像机镜面的颗粒物，所述二次清洗模块包括气泵、气泵控制器、气体存储罐、液体泵、液体泵控制器、液体存储罐和设置在液体存储罐内的液位传感器，所述前端主控模块与气泵控制器电连接，气泵控制器与气泵电连接，气泵抽取气体存储罐中的气体并向静电除尘器喷射气体，清除静电除尘器上吸附的颗粒物，所述前端主控模块与液体泵控制器电连接，液体泵控制器分别与液体泵和液位传感器电连接，液体泵抽取液体存储罐中的液体并向摄像机镜面喷射液体，以便对摄像机镜面进行清洗。

这里静电除尘模块包括静电除尘控制器和静电除尘器，静电除尘控制器和静电除尘器均为现有公知技术，静电除尘控制器用于根据前端主控模块的驱动指令驱动静电除尘控制器工作，静电除尘器包括电极板和集尘板，并使用AC/DC电源等高压直流电源或交流电向静电除尘器供电，若使用交流电则接入高压整流器，高压直流电源的阴极与电极板电连接，高压直流电源的接地阳极与集尘板电连接，从而使电极板与集尘板之间形成强电场，摄像机镜面位于电极板与集尘板之间，电极板产生电晕区使气体被电离，带负电的气体离子在电场力的作用下向集尘板运动，在运动中与摄像机镜面上的颗粒物相碰，则使颗粒物荷以负电，荷电后的颗粒物在电场力的作用下向集尘板运动，到达集尘板后放出所带的电子，颗粒物则沉积于集尘板上，从而达到除尘的目的。

这里二次清洗模块中气泵控制器和液体泵控制器为现有公知技术；其中气泵抽取气体存储罐中的气体并向静电除尘器中的集尘板喷射气体，清除集尘板上的颗粒物，保证下一次的吸附效果；液体存储罐中的液体为乙二醇、水、酒精的混合液体，液体泵抽取液体存储罐中的液体并向摄像机镜面喷射液体，主要是对摄像机镜面进行清洗，在清洗后液体泵控制器通过液位传感器获取液体存储罐中液体体积，并发送至终端主机控制模块，便于工作人员及时了解液体存储罐中液体的体积，及时添加。

如附图1、2所示，所述镜面加热模块包括镜面加热控制器和电热丝，前端主控模块与镜面加热控制器电连接，镜面加热控制器与电热丝电连接，驱动电热丝对摄像机镜面进行加热。

如附图1、2所示，所述摄像机内设有两组摄像镜头，分别为主摄像镜头和备用摄像镜头，主摄像镜头和备用摄像镜头均与摄像机控制器电连接。使用主摄像镜头和备用摄像镜头为了保证在镜面清洗处理后其中一个摄像头仍然无法正常拍摄或摄像头本身故障时，可及时进行切换，保证监控视频的正常拍摄。

如附图1、2所示，所述前端通信模块为光纤通道。

实施例2：如附图1、2所示，一种上述自动去除镜面异物的联动视频监控装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步，湿度传感器和颗粒物传感器对与之对应的摄像机镜面的湿度和颗粒物密度进行数据采集，并将采集到的数据发送至前端主控模块；

第二步，前端主控模块将采集到的数据与阈值进行比较，判断摄像机镜面的湿度和颗粒物密度是否超过阈值，若湿度和颗粒物密度中有一个超过阈值或两个都超过阈值，则进入下一步，若湿度和颗粒物密度均未超过阈值，则返回第一步；

第三步，若湿度超过阈值，镜面加热模块对对应的摄像机镜面进行加热除湿，具体过程如下：

（1）前端主控模块向镜面加热控制器发送驱动指令；

（2）镜面加热控制器驱动电热丝通电加热；

（3）电热丝对摄像机镜面进行烘干除湿；

若颗粒物密度超过阈值，颗粒物清除模块和镜面加热模块对对应的摄像机镜面进行颗粒物清除，具体过程如下：

（1）前端主控模块向静电除尘控制器发送驱动指令，静电除尘控制器驱动静电除尘器产生强电场，通过电场的作用吸附摄像机镜面的灰尘；

（2）前端主控模块向气泵控制器发送驱动指令，气泵控制器驱动气泵抽取气体存储罐中的气体并向集尘板喷射气体，清除集尘板上吸附的灰尘；

（3）前端主控模块向液体泵控制器发送驱动指令，液体泵控制器驱动液体泵抽取液体存储罐中的液体并向摄像机镜面喷射液体，对摄像机镜面进行二次清洗，同时液体泵控制器通过液位传感器获取液体存储罐中的剩余液体体积，并发送至上位机；

（4）终端主机控制模块向镜面加热控制器发送驱动指令，镜面加热控制器驱动电热丝通电加热，电热丝对摄像机镜面进行烘干除湿。

上述第二步中的阈值根据具体环境预先设定在前端主控模块中。本方法中工作人员也可通过上位机输入异物清理指令，经终端主机控制模块发送给前端主控模块，然后分别驱动颗粒物清除模块和镜面加热模块对摄像机镜面进行清理。

可根据实际需要，对上述自动去除镜面异物的联动视频监控装置的使用方法作进一步优化或/和改进：

如附图1、2、3所示，还包括主摄像镜头和备用摄像镜头的切换过程，具体如下：

（1）对摄像机镜面进行清理之后，主摄像头进行视频拍摄作业，并将视频数据发送至上位机进行展示；

（2）用户若判断上位机展示的视频质量不达标，则判定主摄像头出现问题，并向上位机发送主备摄像头切换指令；

（3）上位机将主备摄像头切换指令发送至摄像机控制器，摄像机控制器对主摄像镜头和备用摄像镜头进行切换。

这里主备摄像头的切换可用在镜面清洗处理后其中一个摄像头仍然无法正常拍摄时，也可用在一个摄像头本身故障时，从而进一步保证监控视频的正常拍摄。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。