CN100338439C

CN100338439C - 多功能环境监控仪

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Publication number: CN100338439C
Application number: CNB2004100604050A
Authority: CN
Inventors: 荆铭璞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2007-09-19
Anticipated expiration: 2024-07-09
Also published as: CN1587915A

Abstract

一种多功能环境监控仪，其具有防尘防水外壳体，传感器探头，以及供电电源、射频发射器、转换器、保护罩、麦克、摄像头、扬声器组装而成。各路传感器探头探测到的温度信号、湿度信号和模拟电流输入信号、模拟电压输入信号传送给A/D转换器数据采集卡，由A/D转换器传输给CPU处理；现场可通过LD2闪光管和B1蜂鸣器得到环境量超标报警信号，当信号强度超出报警门限值时，即进行报警。本多功能监控仪可以长时间对森林、沼泽、疫区、环境被污染的地区、自然灾害易发生的地区以及人员不易到达或不能及时到达的地方进行监控，还可以实现对地下厂房、矿山、矿井、隧道、管道等工程施工现场进行实况监控。

Description

多功能环境监控仪

技术领域

本发明涉及环境中的声、光、影像、温度、湿度、粉尘、气体、射线监视测控技术领域，一种多功能环境监控仪。

背景技术

现有的环境监测，一般比较单一，要么是单一的影像监视，要么是单一的气体成分的测定；或者只能测定其声、光，或其影像，而且大多数是将测量设备诸如探头、显示设备和报警设备组合为一体，或者分离的距离不足够远，致使监视的范围受到限制，该拾取到的信号拾取不到，使其失去监控的目的；不能长时间、远距离实施更适时的，更安全的环境监控，从而不能避免事故的发生，造成经济的，人身的极大损失。

发明内容

为了克服上述技术存在的缺点，本发明的目的是提供一种环境声、光、影像、温度、湿度、粉尘、气体、射线多功能环境监控仪，使其可以长时间对森林、沼泽、疫区、环境被污染的地区、自然灾害易发生的地区以及人员不易到达或不能及时到达的地方进行监控，还可以实现对地下厂房、矿山、矿井、隧道、管道等工程施工现场进行实况监控，同时也适用于易燃、易爆、易腐蚀、有毒、辐射等危险物品储存地、仓库进行防护性监控，还可以对银行、核电站、机场、国家重要部门机关进行及时有效的保护性监控。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

所述的多功能环境监控仪，其是由防尘防水外壳体，传感器探头，以及供电电源、射频发射器、转换器、保护罩、麦克、摄像头、扬声器、防尘玻璃以及由挂环、垂直和水平转轴构成的挂装装置组装而成，将监控头通过挂装装置设置在监控位置，调整挂装装置使摄像头对准监控位置的目标和场景，将各路传感器探头探测到的温度信号、湿度信号和模拟电流输入信号、模拟电压输入信号传送给A/D转换器数据采集卡，由A/D转换器将信号处理为数字形式传送给CPU处理；RS232/486通讯接口信号和数字输入接口信号送CPU处理，CPU将各路信息存入数据存储器EEPROM，当***需求某些信息时，CPU将所需求的信息从数据存储器EEPROM调出，CPU再将调出的信号经字符芯片U2处理，处理后的信号和摄象机/麦克采集到视频信号、音频信号送入字符芯片U2进行字符叠加，然后将叠加后的信号传输给射频发射器，由射频发射器发射信号以供监控器实时监控。

所述的多功能环境监控仪的传感器探头，其包括温度传感器U10和湿度传感器U8、由提供两路模拟信号输入的装置J1、J3所连接的具有电压模拟信号、电流模拟信号输出的各类传感器、由提供一路数字信号输入的装置J2所连接的具有数字信号输出的各类传感器、由一个MAX485或MAX232通信接口J4所连接的具有通信接口的传感器，这样，此设备就可以适应各类传感器，同时可以采集2-6个环境检测量。

温度传感器U10是±0.5℃高精度级别的温度传感器DS18B20，它将检测到的温度值以数字信号形式通过其2脚输出给89C51单片机U4的16脚，89C51单片机U4将该温度值经处理后存放在单片机内部RAM中等待显示。

湿度传感器U8是高精度的湿度传感器HIH3610，它将检测到的湿度值以0.9-4.0伏特的模拟电压形式通过其2脚输出给A/D转换器U9的1脚，一起进行数字化转换，同样J1、J3的两个模拟输入端接到U9的2、3脚，一起进行数字化转换；U8、J1、J3三个模拟量均由CPU U4控制进行定期采样，当每次采样转换完成后，U9通过19脚到U4的26脚通知CPU数据已经准备就绪，然后U4通过24、25、27、28脚组成的SPI总线访问U9，将U9转换后的数据读出来，同样经过处理后存到单片机内部RAM中等待显示。

提供一路数字信号输入的装置J2，其数字信号由其1脚直接输入给U4的17脚，U4将该数值处理后存放在内部RAM中等待显示。

通信接口J4为一个U11MAX485或U6MAX232通信接口，U6和U11只能安装一个，根据所须的接口类型决定，当CPU通过该接口U11的1脚或U6的9脚接收到数据后，也将其中传感器的采样信号值提取出来，存放在单片机RAM中等待显示。

首先视频输入由视频输入端VD1开始，经电容E1耦合到字符叠加芯片U3的1脚，再经7脚输出给同步分离芯片LM1881U1的2脚，进行信号同步分离，分离得到的行、场同步信号分别由U1的1、3脚送到字符芯片U2的20、19脚，进行信号叠加；字符芯片U2在这两个同步信号作用下，根据所要显示的字符点阵、字符要显示的位置，由字符芯片U2的15脚输出闪烁开关信号，该信号作用于字符叠加芯片U3的2脚，将对其1脚输入的视频信号进行切割，字符叠加芯片U3内部形状做吸合动作，视频信号由字符芯片U2的11脚输出到同步分离芯片U1的4脚，视频信号和闪烁开关信号经字符叠加芯片U3处理，由U3的7脚输出传送给视频输出VD2，由VD2进行视频输出。

由拾音器M1拾取环境中音频信号，CPU U4的23脚输出一定频率的音频脉冲信号，采集到的音频信号和输出的音频信号经信号放大三极管Q6、Q7放大后传送给音频信号输出VD3，由VD3将报警信息以字符形式叠加输出到视频上，进行音频输出。

由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性：

该多功能环境监控仪，将监控头通过挂装装置设置在需要监控的位置，调整挂装装置的水平和垂直旋纽，将摄像头对准监控位置的目标和场景。温度信号、湿度信号、数字信号、模拟电压输入信号、模拟电流输出信号由不同功能的数字传感器采集，即探头采集的信号一起汇集到A/D转换器U9中，通过对各路传感器的信号的编码转换，以字幕叠加的形式，和摄像头/麦克采集到的射频信号一起传输到射频发射器中，由射频发射器发射信号，射频中继器接收信号，再发射给射频接收控制器，射频接收控制器接收到来自一个或多个监控信号，可以选择将一路或多路信号传输给录象机进行记录，同时传输给监控器，进行实时监控。

其CPU在程序编写时已经固化了需要显示的汉字和数字0-9的点阵数据，所以，若在使用中有新的需要，改变所显示的汉字，只需要更换程序即可。

其探测内容全面，测试结果以动态字幕形式实时传输，与现场图象叠加和声音实时传输，以图象(监视器画面字符闪动或颜色变换)和声音(警报声和语音提示)光(报警灯)的方式报警，提醒现场工作人员采取应急措施或迅速撤离；还实现在远距离安全的地方如：办公室、监控室的监控，对森林、沼泽、疫区、环境被污染的地区、自然灾害易发生的地区以及人员不易到达或不能及时到达的地方进行全天候，长时间的监控，还可以实现对地下厂房、矿山、矿井、隧道、管道等工程施工现场进行实况监控，同时也适用于易燃、易爆、易腐蚀、有毒、辐射等危险物品储存地、仓库进行防护性监控，还可以对银行、核电站、机场、国家重要部门机关进行及时有效的保护性监控。

由于本发明的简单、成熟、稳定的构造、对于现场的声、光、影象、温度、气体、粉尘、射线等的监控功能和传输方法，加之直观醒目的显示形式，可以对突发的灾害现场迅速组织设立监控***，使公安、消防、卫生等部门，特别是指挥部门，可以通过监控***对现场实况的了解，安排实施有效的抢险救灾计划。

本发明还可以安装在无人飞机，无人飞船，机器人等设备上，到达人类尚不熟悉，或危险，或人员无法到达的地域，进行探索，收集情报，排除危险装置等的活动。

附图说明

图1是多功能环境监控仪整体设置***图。

图2是多功能环境监控仪电路控制原理图。

如图1中所示：1-天线，2-挂环，3-垂直转动轴，4-水平转动轴，5-报警灯，6-射频线，7-防尘防水外壳，8-电源，9-射频发射器，10-转换器，11-各路传感器，12-保护罩，13-麦克，14-摄像头，15-扬声器，16-防尘玻璃。

具体实施方式

所述的多功能环境监控仪设置的温度传感器U10和湿度传感器U8，由提供两路模拟信号输入的装置J1、J3所连接的具有电压模拟信号、电流模拟信号输出的传感器；由提供一路数字信号输入的装置J2所连接的具有数字信号输出的传感器；由一个MAX485或MAX232通信接口J4所连接的具有通信接口的传感器，可以采集到2-6个环境检测量。将U8、J1、J3传感信号经A/D转换器U9转换后的数字信号由U9的15、16、17、18、19脚分别送到单片机U4的28、27、24、25、26脚对信号进行处理。单片机U4定期将转换的数据储存在内部RAM中，然后从存储器U5读出要显示的字符点阵数据(由程序决定要显示什么字符)，再将字符数据与RAM中的测量数据一一对应，例如：温度15℃；湿度40％等，然后通过U4的3、7、8脚组成的SPI总线将这些数据统统输出到字符芯片U2的2、3、4脚，控制UPD6453字符芯片U2，将要显示的字符和采集数据叠加到输入视频源上。

CPU可以在开关按钮S1、S2的控制下做一些设置，可通过屏幕提示的方式来进行操作，当设置信息被设置后，CPU将它们存放在存储器U5中。这些信息包括字符的显示位置及各个测量信号的报警门限等，当CPU检测到当前采集的信号强度超过了其报警门限值，此时***发出声光报警。如下：CPU U4的21脚输出脉冲信号使发光二极管LD2闪烁；CPU U4的22脚输出脉冲信号使蜂鸣器B1发出鸣叫；CPU U4的23脚输出脉冲信号输出一定频率的音频信号经信号放大三极管Q6、Q7放大后通过音频信号输出VD3将报警信息以字符形式叠加输出到视频上。

现场可通过LD2闪光管和B1蜂鸣器得到环境量超标报警信号，例如：温度、湿度信号，有毒性气体、射线或粉尘信号，当信号强度超出报警门限值时，即进行报警。又因设备的视频输出VD2、音频输出VD3接到无线调制器的视、音频端口，这样在远端的解调设备的视、音频输出中，也可知道设备的报警信息。在无报警状态下，拾音器M1将拾取环境中的声音，将其放大后输出到音频输出VD3，这样远端还可以随时听到设备所在地的环境声音，这样更能反映出环境情况。

Claims

1、一种多功能环境监控仪，其特征在于：其是由防尘防水外壳体，传感器探头，以及供电电源、射频发射器、转换器、保护罩、麦克、摄像头、扬声器、防尘玻璃以及由挂环、垂直和水平转轴构成的挂装装置组装而成，将监控头通过挂装装置设置在监控位置，调整挂装装置使摄像头对准监控位置的目标和场景，将各路传感器探头探测到的温度信号、湿度信号和模拟电流输入信号、模拟电压输入信号传送给A/D转换器数据采集卡，由A/D转换器将信号处理为数字形式传送给CPU处理；RS232/486通讯接口信号和数字输入接口信号送CPU处理，CPU将各路信息存入数据存储器EEPROM，当***需求某些信息时，CPU将所需求的信息从数据存储器EEPROM调出，CPU再将调出的信号经字符芯片U2处理，处理后的信号和摄象机/麦克采集到视频信号、音频信号送入字符芯片U2进行字符叠加，然后将叠加后的信号传输给射频发射器，由射频发射器发射信号以供监控器实时监控。

2、如权利要求1所述的多功能环境监控仪，其特征在于：所述的传感器探头包括：温度传感器U10和湿度传感器U8、由提供两路模拟信号输入的装置J1、J3所连接的具有电压模拟信号、电流模拟信号输出的各类传感器、由提供一路数字信号输入的装置J2所连接的具有数字信号输出的各类传感器、由一个MAX485或MAX232通信接口J4所连接的具有通信接口的传感器，这样，此设备就可以适应各类传感器，同时可以采集2-6个环境检测量。

3、如权利要求1所述的多功能环境监控仪，其特征在于：所述的传感器探头包括温度传感器U10，其为±0.5℃高精度级别的温度传感器DS18B20，它将检测到的温度值以数字信号形式通过其2脚输出给89C51单片机U4的16脚，89C51单片机U4将该温度值经处理后存放在单片机内部RAM中等待显示。

4、如权利要求2所述的多功能环境监控仪，其特征在于：所述的传感器探头包括湿度传感器U8，其为高精度的湿度传感器HIH3610，它将检测到的湿度值以0.9-4.0伏特的模拟电压形式通过其2脚输出给A/D转换器U9的1脚，一起进行数字化转换，同样J1、J3的两个模拟输入端接到U9的2、3脚，一起进行数字化转换；U8、J1、J3三个模拟量均由CPU U4控制进行定期采样，当每次采样转换完成后，U9通过19脚到U4的26脚通知CPU数据已经准备就绪，然后U4通过24、25、27、28脚组成的SPI总线访问U9，将U9转换后的数据读出来，同样经过处理后存到单片机内部RAM中等待显示。

5、如权利要求2所述的多功能环境监控仪，其特征在于：所述的传感器探头，其提供一路数字信号输入的装置J2的数字信号由其1脚直接输入给U4的17脚，U4将该数值处理后存放在内部RAM中等待显示。

6、如权利要求2所述的多功能环境监控仪，其特征在于：所述的传感器探头，其通信接口J4为一个U11 MAX485或U6 MAX232通信接口，U6和U11只能安装一个，根据所须的接口类型决定，当CPU通过该接口U11的1脚或U6的9脚接收到数据后，也将其中传感器的采样信号值提取出来，存放在单片机RAM中等待显示。

7、如权利要求1所述的多功能环境监控仪，其特征在于：对所述的环境监控仪的视频信号的处理，首先视频输入由视频输入端VD1开始，经电容E1耦合到字符叠加芯片U3的1脚，再经7脚输出给同步分离芯片LM1881 U1的2脚，进行信号同步分离，分离得到的行、场同步信号分别由U1的1、3脚送到字符芯片U2的20、19脚，进行信号叠加；字符芯片U2在这两个同步信号作用下，根据所要显示的字符点阵、字符要显示的位置，由字符芯片U2的15脚输出闪烁开关信号，该信号作用于字符叠加芯片U3的2脚，将对其1脚输入的视频信号进行切割，字符叠加芯片U3内部形状做吸合动作，视频信号由字符芯片U2的11脚输出到同步分离芯片U1的4脚，视频信号和闪烁开关信号经字符叠加芯片U3处理，由U3的7脚输出传送给视频输出VD2，由VD2进行视频输出。

8、如权利要求1所述的多功能环境监控仪，其特征在于：对所述的环境监控仪的音频信号的处理，首先由拾音器M1拾取环境中音频信号，CPU U4的23脚输出一定频率的音频脉冲信号，采集到的音频信号和输出的音频信号经信号放大三极管Q6、Q7放大后传送给音频信号输出VD3，由VD3将报警信息以字符形式叠加输出到视频上，进行音频输出。