綠色智能半隱蔽式監控裝置

李歡歡 彭川黔 朱新才 龔恒翔

摘 要：由于現有的監控成像設備智能化水平低，不能自行主動調整其攝像狀態和清除外部異物，且需要外部供電，本文設計了一種綠色智能半隱蔽式監控裝置，在現有的監控成像設備的基礎上增加了自清潔結構和清潔能源結構，通過智能控制系統利用自身電能驅動監控操作和清潔透視窗口，有效解決現有技術存在的問題。

關鍵詞：監控 太陽能電池 反射成像 自清潔 智能控制

中圖分類號：TP1 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）02（a）-0053-03

Abstract： Traditional monitoring imaging equipment with low level of intelligence cannot adjust the system status automatically， is easy to be contaminated and need external power supply. In this paper we introduce an intelligent， environment-friendly and semi concealed monitoring imaging equipment. With solar power supply system this new equipment do not need external power supply and it can clean contaminations automatically according to the image quality.

Key Words： Monitoring； Solar cell； Reflection image； Self-cleaning； Intelligent control

隨著技術進步，各種監控成像系統在人們生活中的應用范圍越來越廣。超市、銀行、學校、倉庫、居民小區、街道及道路等各種公眾場所和公司都大量裝配了監控系統[1，2]?，F有戶外監控成像裝置由于長期處于外界環境中，空氣中的粉塵和異物貼附于鏡頭或透視窗口，嚴重影響監控成像裝置的成像效果和監控質量。并且，現有的戶外監控成像裝置常采用開放結構，戶外風吹日曬雨淋等環境因素對監控成像系統的可靠性也是一個巨大的考驗，尤其是具有可轉動云臺系統的監控系統，在長時間使用的情況下，更是如此。另外，現有的監控成像設備智能化水平低，不能自行主動調整其攝像狀態和清除外部異物，且需要外部供電，制約了其使用范圍。因此，我們研制了綠色智能半隱蔽式監控裝置，增加自清潔結構和清潔能源機構，并通過智能控制系統可智能利用自身電能驅動監控操作，有效解決現技術存在的問題。

1 綠色智能半隱蔽式監控裝置整體結構

綠色智能半隱蔽式監控裝置整體結構如圖1所示。

2 綠色智能半隱蔽式監控裝置系統設計和工作原理

2.1 太陽能發電系統

太陽能發電系統包括太陽能發電板（30）和蓄電池（31）。太陽能發電板[3]將太陽光的光能轉化成電能儲存在蓄電池中。蓄電池為攝像機（7）、步進電機（3）、抽水泵（22）、旋轉驅動電機（27）提供電能。因此通過太陽能系統可以自身提供驅動電能，從而不需外部能量，避免對外部電源的依賴，擴大了其適用范圍。

2.2 自清潔系統

自清潔系統包括儲水箱（20）、噴嘴（21）、抽水泵（22）和旋轉驅動電機（27）。太陽能發電板（30）的邊緣處向上翻邊（33），形成一個集水槽（34），集水槽與儲水箱連通。下雨的時候，集水槽將雨水收集起來，儲存在儲水箱中，用于監控裝置的清潔。

儲水箱的上部為集水段（24），下部為儲水段（25），儲水段的內壁與旋轉軸承（26）的外圈固定，集水段的內壁與外殼的外表面之間為間隙配合，其間隙在0.2mm內，旋轉驅動電機可驅動環形儲水箱繞旋轉軸承轉動，從而帶動噴嘴轉動，實現對高透明玻璃罩整個圓周的清洗，使其清洗徹底。在集水段的內壁與外殼的外表面之間有彈性密封圈，避免水從外殼表面漏出，提高儲水箱儲水能力。通過自清潔系統可對透視開口進行自動清洗，去除貼附于其上的粉塵和異物，有助于進一步提高裝置的成像效果和監控質量。

2.3 智能控制系統

智能控制系統[4]包括PLC控制器（35）和多個固定在太陽能發電板底部及噴嘴支臂上的攝像頭（36）。PLC控制器接收并傳遞信息，可以控制攝像頭、攝像機、步進電機、抽水泵、旋轉驅動電機，進行智能監控和清潔操作。

進行智能監控時，PLC控制器發出監控指令，步進電機旋轉，帶動反棱鏡固定架轉動，從而帶動反棱鏡轉動，外部物體的反射光通過設置在外殼透視開口處的高透明玻璃罩進入反棱鏡，產生反射光，反棱鏡的成像中心與攝像機的成像中心重合，攝像機捕獲到反射光進行呈像，并返回到PLC 控制器，從而完成監控；當高透明玻璃罩外部異物達到一定程度時，從攝像頭傳來的視頻信息像素會降低，這時PLC 控制器發出清洗指令，啟動抽水泵、旋轉驅動電機對高透明玻璃罩整個圓周進行清洗，保證其表面的透明度和成像質量。通過智能控制系統可智能驅動裝置進行監控操作，使用監控操作智能化、自動化，提高成像效果和監控質量。

2.4 反射成像系統

反射成像系統包括全反棱鏡（5）、反棱鏡固定架（4）、步進電機（3）和攝像機（7）。當PLC控制器發出監控指令，步進電機開始旋轉，步進電機的旋轉主軸與反棱鏡固定架上的中心軸通過磁聯軸器固定連接，因此步進電機的旋轉會帶動反棱鏡固定架轉動，從而帶動反棱鏡轉動。外部物體的反射光通過高透明玻璃罩進入反棱鏡，產生反射光，反棱鏡的成像中心與攝像機的成像中心重合，攝像機捕獲到反射光進行成像，并返回到PLC控制器，從而完成監控。

監控裝置采用反射成像替代了直接成像，提高了其隱蔽性和安全性，采用全反棱鏡，比反射鏡有更好的成像質量。采用反射成像方式，監控攝像頭取消了云臺裝置，反棱鏡在步進電機驅動下可以360°旋轉，也可以在某個確定角度停止，實現了360°全景掃描和定角度監控功能，故障率和能耗比目前云臺旋轉方式低很多。

3 結語

綠色智能半隱蔽式監控裝置，通過智能控制系統可智能驅動裝置進行監控操作，使用監控操作智能化、自動化，提高成像效果和監控質量。通過太陽能系統自身提供驅動電能，避免對外部電源的依賴，擴大了適用范圍。通過自清潔系統對透視開口自動清洗，去除貼附其上的粉塵和異物，提高了成像效果和監控質量。用反射成像替代了直接成像，裝置外觀具有較好的隱蔽性，無法直接看到監控攝像頭，提高了其隱蔽性和安全性。取消了云臺轉動裝置，簡化了結構。采用外殼封閉結構，減小了外部環境因素對監控裝置的損傷。通過電磁聯軸器連接電機與反棱鏡固定架，實現了兩軸無接觸傳遞轉矩，防止電機與反棱鏡固定架的連接出現卡死而導致機器無法正常工作的情況發生，提高了可靠性。裝置的整體性增強，施工安裝的成本降低，施工難度降低，施工時間縮短?？梢浦残詮?，可以作為一個獨立結構內嵌到路燈、墻體和廣告牌等現有結構內部，使用的靈活性提高。因此，綠色智能半隱蔽式監控裝置可以實現低成本高質量的定向和全景模式監控。

參考文獻

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