本發(fā)明涉及一種測溫攝像頭，特別是涉及了安全防范監(jiān)控領(lǐng)域的一種可用于低溫段測溫、低功耗、小尺寸、可擴展的可見光紅外雙目測溫攝像頭。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了保障工藝生產(chǎn)設備的正常運行以及保證生產(chǎn)環(huán)境在所要求的環(huán)境溫度范圍內(nèi)，經(jīng)常需要對工藝生產(chǎn)設備、產(chǎn)品以及環(huán)境進行溫度監(jiān)測。以往這種監(jiān)測一般采取功耗較低的紅外點測溫儀采集溫度信息，但其每次只能測量被測物的某一個小面積的平均溫度值，不能反映被測物體的整體溫度分布，從而極大降低了紅外溫度分析的價值。雖然，紅外熱像儀可以測量被測物體的溫度場，對整個物體表面溫度信息進行實時采集和分析，但其價格昂貴，功耗高，體積大，且不適合進行二次開發(fā)，不適用于對成本、功耗、空間有較高要求的監(jiān)控場景。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種低功耗、小尺寸、可擴展的可見光紅外雙目測溫攝像頭，能夠?qū)崿F(xiàn)可見光和物體多點表面溫度場的疊加顯示，實現(xiàn)溫度所見即所得，可用于非接觸式監(jiān)控中。

解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明包括依次連接的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)接口、控制模塊和poe模塊，傳感器數(shù)據(jù)采集模塊經(jīng)數(shù)據(jù)接口連接控制模塊，數(shù)據(jù)接口用于將傳感器數(shù)據(jù)采集模塊采集獲得的數(shù)據(jù)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換再傳送到，控制模塊經(jīng)poe模塊、外部網(wǎng)絡后連接服務器，控制模塊、數(shù)據(jù)接口和傳感器數(shù)據(jù)采集模塊內(nèi)的多路數(shù)字模擬信號處理單元由poe模塊供電，poe模塊連接外部電源。

所述傳感器數(shù)據(jù)采集模塊包括可見光圖像采集模塊、紅外陣列采集模塊、其他傳感器數(shù)據(jù)采集模塊以及多路數(shù)字模擬信號處理單元，可見光圖像采集模塊、紅外陣列采集模塊、其他傳感器數(shù)據(jù)采集模塊分別與多路數(shù)字模擬信號處理單元連接，多路數(shù)字模擬信號處理單元輸出端連接到數(shù)據(jù)接口，通過多路數(shù)字模擬信號處理單元將采集的可見光數(shù)據(jù)、紅外數(shù)據(jù)和其他傳感器數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)接口。

所述的可見光圖像采集模塊包括依次連接的cmos圖像傳感器、圖像數(shù)據(jù)處理單元和串行攝像機控制總線(sccb)接口電路，cmos圖像傳感器依次經(jīng)圖像數(shù)據(jù)處理單元、串行攝像機控制總線接口電路后與多路數(shù)字模擬信號處理單元連接。

所述的紅外陣列采集模塊包括依次連接的紅外陣列傳感器、紅外陣列數(shù)據(jù)處理單元和第一i2c(集成電路總線)接口電路，紅外陣列傳感器依次經(jīng)紅外陣列數(shù)據(jù)處理單元、第一i2c接口電路后與多路數(shù)字模擬信號處理單元連接。

所述的其他傳感器數(shù)據(jù)采集模塊包括依次連接的用戶可更換傳感器、可更換傳感器數(shù)據(jù)處理單元和第二i2c接口電路，用戶可更換傳感器依次經(jīng)可更換傳感器數(shù)據(jù)處理單元、第二i2c接口電路后與多路數(shù)字模擬信號處理單元連接。

所述的可見光圖像采集模塊、紅外陣列采集模塊、其他傳感器數(shù)據(jù)采集模塊中的各個模塊均與穩(wěn)壓電源模塊連接，由穩(wěn)壓電源模塊供電。

所述的用戶可更換傳感器包括溫度傳感器、濕度傳感器、有害氣體傳感器、加速度計、超聲波傳感器和壓力傳感器其中的一種或者多種，傳感器支持i2c協(xié)議。

所述的控制模塊包括控制芯片、圖像融合模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，所述的控制芯片分別與圖像融合模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)接口以及poe模塊的網(wǎng)絡接口模塊連接通信。

所述的poe模塊包括相連接的供電模塊和網(wǎng)絡接口模塊，網(wǎng)絡接口模塊還連接到外部網(wǎng)絡，網(wǎng)絡接口模塊傳送數(shù)據(jù)和供電到所述控制模塊的控制芯片，使得控制模塊由網(wǎng)絡接口模塊進行供電并接收數(shù)據(jù)。

所述的數(shù)據(jù)接口的輸入端分別連接傳感器數(shù)據(jù)采集模塊的多路數(shù)字模擬信號處理單元和控制芯片的輸出端，數(shù)據(jù)接口的輸出端連接到數(shù)據(jù)存儲模塊的輸入端，數(shù)據(jù)存儲模塊的輸出端連接到控制芯片。

所述攝像頭應用于非接觸紅外測溫領(lǐng)域和圖像監(jiān)控領(lǐng)域，測溫范圍-20攝氏度到300攝氏度。

具體實施中，外部以太網(wǎng)絡可以為以太網(wǎng)，控制芯片采用arm控制芯片。

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗所采用對應的手段是通過軟件控制硬件io的通斷其由于攝像頭在非工作狀態(tài)下，會通過穩(wěn)壓電源模塊將傳感器數(shù)據(jù)采集模塊關(guān)閉，運行時再啟動，因此能達到低功耗效果。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明雙目測溫攝像頭能夠?qū)崿F(xiàn)可見光和物體多點表面溫度場的疊加顯示，實現(xiàn)溫度所見即所得，具有較好的靈活性，具有易于擴展、安裝簡單、維護方便、功耗低、尺寸小等特點，尤其在對功耗、空間有較高要求的監(jiān)控場景具有很強的實際意義。

本發(fā)明使用poe供電，無需單獨鋪設電力線，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，安裝方便簡單，保證網(wǎng)絡正常運轉(zhuǎn)且可大幅度降低成本。

本發(fā)明在工作狀態(tài)的功率小于3w，尺寸為3cm×3cm×3cm，配備紅外陣列采集模塊實現(xiàn)點位的溫度測量，并可通過i2c總線擴展各種類型的傳感器，實現(xiàn)現(xiàn)場記錄可視化、低成本、高效率，達到可見光和物體多點表面溫度場的疊加顯示的目的，應用面很廣。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理示意圖；

圖2是本發(fā)明的組成和連接關(guān)系示意圖；

圖3是本發(fā)明的控制模塊電路原理圖；

圖4是本發(fā)明的網(wǎng)絡接口模塊電路原理圖；

圖5是本發(fā)明的圖像數(shù)據(jù)處理單元電路原理圖；

圖6是本發(fā)明的穩(wěn)壓電源模塊電路原理圖。

圖中附圖標記指代：10-傳感器數(shù)據(jù)采集模塊，20-控制模塊，30-poe模塊，40-數(shù)據(jù)接口，50-外部網(wǎng)絡，60-服務器。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細的說明。

如圖1所示，本發(fā)明包括依次連接的傳感器數(shù)據(jù)采集模塊10、數(shù)據(jù)接口40、控制模塊20和poe模塊30，傳感器數(shù)據(jù)采集模塊10經(jīng)數(shù)據(jù)接口40連接控制模塊20，數(shù)據(jù)接口40用于將傳感器數(shù)據(jù)采集模塊10采集獲得的數(shù)據(jù)進行協(xié)議轉(zhuǎn)換再傳送到，控制模塊20經(jīng)poe模塊30、外部網(wǎng)絡50后連接服務器60，控制模塊20、數(shù)據(jù)接口40和傳感器數(shù)據(jù)采集模塊10內(nèi)的多路數(shù)字模擬信號處理單元104由poe模塊30供電，poe模塊30連接外部電源。

如圖2所示，傳感器數(shù)據(jù)采集模塊10包括可見光圖像采集模塊101、紅外陣列采集模塊102、其他傳感器數(shù)據(jù)采集模塊103以及多路數(shù)字模擬信號處理單元104，可見光圖像采集模塊101、紅外陣列采集模塊102、其他傳感器數(shù)據(jù)采集模塊103分別與多路數(shù)字模擬信號處理單元104連接，多路數(shù)字模擬信號處理單元104輸出端連接到數(shù)據(jù)接口40，通過多路數(shù)字模擬信號處理單元104將采集的可見光數(shù)據(jù)、紅外數(shù)據(jù)和其他傳感器數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)接口40。

可見光圖像采集模塊101包括依次連接的cmos圖像傳感器1011、圖像數(shù)據(jù)處理單元1012和串行攝像機控制總線(sccb)接口電路1013，cmos圖像傳感器1011依次經(jīng)圖像數(shù)據(jù)處理單元1012、串行攝像機控制總線(sccb)接口電路1013后與多路數(shù)字模擬信號處理單元104連接；

紅外陣列采集模塊102包括依次連接的紅外陣列傳感器1021、紅外陣列數(shù)據(jù)處理單元1022和第一i2c接口電路1023，紅外陣列傳感器1021依次經(jīng)紅外陣列數(shù)據(jù)處理單元1022、第一i2c接口電路1023后與多路數(shù)字模擬信號處理單元104連接；

其他傳感器數(shù)據(jù)采集模塊103包括依次連接的用戶可更換傳感器1031、可更換傳感器數(shù)據(jù)處理單元1032和第二i2c接口電路1033，以及用于連接各個模塊并供電的紅外穩(wěn)壓電源模塊1034，用戶可更換傳感器1031依次經(jīng)可更換傳感器數(shù)據(jù)處理單元1032、第二i2c接口電路1033后與多路數(shù)字模擬信號處理單元104連接。

用戶可更換傳感器1031包括溫度傳感器、濕度傳感器、有害氣體傳感器、加速度計、超聲波傳感器、壓力傳感器等其中的一種或者多種，傳感器須支持i2c協(xié)議。

如圖2所示，控制模塊20包括控制芯片201、圖像融合模塊202和數(shù)據(jù)存儲模塊203，控制芯片201分別與圖像融合模塊202、數(shù)據(jù)存儲模塊203、數(shù)據(jù)接口40以及poe模塊30的網(wǎng)絡接口模塊302連接通信；

如圖2所示，poe模塊30包括相連接的供電模塊301和網(wǎng)絡接口模塊302，網(wǎng)絡接口模塊302還連接到外部網(wǎng)絡50、服務器60，網(wǎng)絡接口模塊302傳送數(shù)據(jù)和供電到控制芯片201，使得控制模塊201由網(wǎng)絡接口模塊進行供電并接收數(shù)據(jù)。

如圖2所示，數(shù)據(jù)接口40的輸入端分別連接傳感器數(shù)據(jù)采集模塊10的多路數(shù)字模擬信號處理單元104和控制芯片201的輸出端，數(shù)據(jù)接口40的輸出端連接到數(shù)據(jù)存儲模塊203的輸入端。

如圖3所示，控制模塊40包括電阻r84～r86，電容c83～c84和控制芯片u2，控制芯片u2采用3.3v供電?？刂菩酒瑄2的vdd腳連接電源電壓3.3v，vdd腳與電容c83相連并接地，sda腳、scl腳分別與電源電壓3.3v之間串聯(lián)電阻r84和電阻r85，nrst腳與電源電壓3.3v之間串聯(lián)電阻r86，boost腳接地，nrst腳與boot腳之間并聯(lián)復位開關(guān)reset和電阻c84，vss腳接地，osc腳與8m晶振y2連接。

控制模塊40的控制芯片u2內(nèi)嵌有圖像融合模塊202的軟件。數(shù)據(jù)存儲模塊203通過dcmiidata引腳和控制模塊40的控制芯片u2連接。

數(shù)據(jù)接口40如圖4所示，包括網(wǎng)絡芯片u1、電阻r35、電容c8、led燈led0和網(wǎng)線接口cable，網(wǎng)絡芯片u1采用3.3v供電，網(wǎng)絡芯片u1的eth_cmd腳連接控制模塊40的控制芯片u2的rmii_data腳，網(wǎng)絡芯片u1的rmii_data腳連接控制芯片u2的eth_cmd腳，vdd腳連接電源接口3.3v，vdd腳與電容c8相連并接地，vss腳接地，cable腳連接網(wǎng)線，net_led腳依次經(jīng)二極發(fā)光管led0、電阻r35后串聯(lián)接地，clk腳連接24m晶振y2。

如圖5所示，圖像數(shù)據(jù)處理單元1012包括電容c93和圖像數(shù)據(jù)處理芯片u7，采用3.3v供電，圖像數(shù)據(jù)處理芯片u7的1腳連接電源3.3v接口，圖像數(shù)據(jù)處理芯片u7的1腳與地之間串聯(lián)電容c93，圖像數(shù)據(jù)處理芯片u7的2腳連接控制芯片u2的dcmi_data腳，圖像數(shù)據(jù)處理芯片u7的3腳連接控制芯片u2的dcmi_cmd腳，4腳連接地。

圖像數(shù)據(jù)處理單元1012的圖像數(shù)據(jù)處理芯片u7依次經(jīng)串行攝像機控制總線接口電路1013、多路數(shù)字模擬信號處理單元104后連接到網(wǎng)絡芯片u1的。

如圖6所示，穩(wěn)壓電源模塊包括電阻r80～r84，電容c81～c84和同步降壓轉(zhuǎn)換芯片u8，同步降壓轉(zhuǎn)換芯片u8型號為mp1470。穩(wěn)壓電源模塊采用0～12v供電輸入，同步降壓轉(zhuǎn)換芯片u8的vin腳通過電阻r80與自身的en腳相連，vin腳通過電容c81與地相連，vin腳通過鉭電容e1與地相連，鉭電容e1正極連接電源接口12v，鉭電容e1負極連接地。bst腳經(jīng)電阻r81和電容c82后與自身的sw腳連接，sw腳依次經(jīng)電感l(wèi)80、電阻r83、電阻r82后與自身的fb腳連接，電感l(wèi)80和電阻r83之間引出輸出3.3v電壓，3.3v電壓和地之間并接有電容c83和電容c84，電阻r83和電阻r82之間引出經(jīng)電阻r84接。

本發(fā)明的具體實施如下：

網(wǎng)絡接口模塊302通過rmii接口與控制芯片201連接，線速10m/s。

服務器60、poe模塊30之間通過poe交換機相互連接，構(gòu)成外部網(wǎng)絡網(wǎng)絡50。外部網(wǎng)絡網(wǎng)絡50通過標準外部網(wǎng)絡傳輸協(xié)議進行網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包括服務器發(fā)來的控制信號和發(fā)向服務器的控制模塊20的應答信號、圖像數(shù)據(jù)、溫度陣列數(shù)據(jù)、其他傳感器數(shù)據(jù)?？刂菩盘栍蛇h程的服務器發(fā)出，經(jīng)由網(wǎng)絡傳入poe模塊30中的網(wǎng)絡接口模塊302，通過網(wǎng)絡接口電路的信號腳傳入至控制芯片201，經(jīng)解析后傳入經(jīng)解析后執(zhí)行對應傳感信號的采集。

本攝像頭的設計符合poe設計規(guī)范，因此每個攝像頭只需一組連線，使得布線更為簡單和廉價。

紅外陣列采集模塊102采集紅外圖像，紅外陣列數(shù)據(jù)格式為16*4的浮點數(shù)溫度陣列；可見光圖像采集模塊101采集可見光圖像，圖像采集數(shù)據(jù)格式為jpeg格式。

用戶可更換傳感器采用溫度傳感器，濕度傳感器，加速度計等，溫度傳感器、濕度傳感器、有害氣體傳感器、加速度計、超聲波傳感器、壓力傳感器等其中的一種或者多種，傳感器本身支持i2c協(xié)議即可。

數(shù)據(jù)接口40所處理的數(shù)據(jù)包括可見光圖像采集模塊101輸出的jpeg格式的圖像數(shù)據(jù)，紅外陣列采集模塊102輸出的溫度陣列數(shù)據(jù)，其他傳感器數(shù)據(jù)采集模塊103輸出的模擬或者數(shù)字傳感器信號。

可見光圖像采集模塊101輸出的jpeg格式的圖像數(shù)據(jù)通過sccb總線協(xié)議和dcmi快速攝像頭接口進行數(shù)據(jù)傳輸；紅外陣列采集模塊102輸出的溫度陣列數(shù)據(jù)，其他傳感器數(shù)據(jù)采集模塊103輸出的模擬或者數(shù)字傳感器信號通過i2c總線協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。

圖像融合模塊202用于將可見光圖像數(shù)據(jù)和紅外圖像數(shù)據(jù)進行疊加，具體是可見光和物體多點表面溫度場的疊加，具體表現(xiàn)為，本發(fā)明能夠?qū)崟r測量物體表面連續(xù)多點的溫度，從而達到對物體表面溫度分布的測定，并使得物體的紅外溫度分布與被測實物的可見光圖像對應，并可連續(xù)獲得數(shù)據(jù)，得到被測物體表面各點的實際的二維絕對溫度分布圖。

在未采用并連接其他傳感器數(shù)據(jù)采集模塊103的情況下，本發(fā)明在工作狀態(tài)的功率小于3w，如圖4所示，本發(fā)明形成的電路外觀尺寸為3cm×3cm×3cm，其測溫范圍為-20攝氏度到300攝氏度。

由此可見，本發(fā)明配備紅外陣列采集模塊實現(xiàn)點位的溫度測量，并可通過i2c總線擴展各種類型的傳感器，實現(xiàn)現(xiàn)場記錄可視化、低成本、高效率，達到可見光和物體多點表面溫度場的疊加顯示的目的，應用面廣。