CN106042944A - 太阳能纯电动巡逻车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能纯电动巡逻车，包括电源***、避障***和监控***，避障***包括单片机、红外线发射电路、红外线接收电路、报警电路、电动机驱动电路和稳压电路，红外线发射电路、红外线接收电路、报警电路、电动机驱动电路和稳压电路均与单片机电连接，所述电源***包括太阳能电池板、蓄电池和电源控制器，太阳能电池板将转化的电能储存在蓄电池中，电源控制器控制充放电过程，监控***录制现场视频信号。利用太阳能巡逻车可以将太阳能转化为电能，在巡逻车工作过程中持续充电，解决了电动巡逻车以电瓶充电、供电为动力源，充电时间长、供电有限、消耗较快、电能不能及时的得到补充，续航里程较短的问题。

Description

太阳能纯电动巡逻车
技术领域
本发明涉及一种电动巡逻车技术领域，尤其涉及一种太阳能纯电动巡逻车技术。
背景技术
随着经济和社会的发展，人员的出行和流动越来越频繁，在公众场合建立起一个高效、安全、亲民的巡防***，增加了公众场合巡查的密度，为人们的安全出行提供了保障。电动巡逻车以其自身的轻巧、便捷、无污染等优点被应用到车站、校园、社区等公众场合巡逻，但电动巡逻车以电瓶充电、供电为动力源，充电时间长、供电有限、消耗较快、电能不能及时的得到补充，续航里程较短。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种太阳能纯电动巡逻车，通过使用节能环保的太阳能供电，解决了巡逻车的能耗问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种太阳能纯电动巡逻车，包括电源***、避障***和监控***，避障***包括单片机、红外线发射电路、红外线接收电路、报警电路、电动机驱动电路和稳压电路，红外线发射电路、红外线接收电路、报警电路、电动机驱动电路和稳压电路均与单片机电连接，所述电源***包括太阳能电池板、蓄电池和电源控制器，太阳能电池板将转化的电能储存在蓄电池中，电源控制器控制充放电过程，监控***录制现场视频信号。
所述的电源控制器包括充电电路、放电电路、检测电路和ATmega128芯片，充电电路、放电电路、检测电路依次与ATmega128芯片连接，充电电路连接着太阳能电池板和蓄电池，放电电路分别连接蓄电池、避障***和监控***，检测电路连接蓄电池和太阳能电池板。
3、根据权利要求1所述的太阳能纯电动巡逻车，其特征在于，所述电动机驱动电路采用L298N驱动芯片，L298N驱动芯片连接至单片机。所述巡逻车包括左后轮、右后轮和前支撑轮，左后轮和右后轮各通过一个电动机控制方向。所述L298N的IN1和IN2引脚分别与单片机的P0.0，P0.1引脚连接，并通过OUT1和OUT2控制左电机的正转和反转，L298N的IN3和IN4引脚分别与单片机的P0.2，P0.3引脚连接，并通过OUT3和OUT4控制右电机的正转和反转。所述稳压电路包括LM7812和LM7805，电源***经LM7812连接电动机，经LM7805连接单片机、红外线发射电路、红外线接收电路、报警电路和电动机驱动电路。所述监控***包括无线传输模块、前端探测摄像头和后台监控模块，前端探测摄像头采用无线网络摄像机，采集的视频流经无线传输模块发送给后台监控模块。所述后台监控模块包括信息处理单元，信息处理单元包括视频信号接收器、CPU处理器、图像抓取单元和图像信号输出接口，视频信号接收器输入端与无线网络摄像机连接，输出端与CPU处理器连接；CPU处理器的输出端分别与图像抓取单元与图像信号输出接口连接。
本发明有益效果是:利用太阳能巡逻车可以将太阳能转化为电能，在巡逻车工作过程中持续充电，解决了电动巡逻车以电瓶充电、供电为动力源，充电时间长、供电有限、消耗较快、电能不能及时的得到补充，续航里程较短的问题；另外，本发明巡逻车采用自动避障***，可以无人驾驶，自动采集现场视频。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1是本发明的具体实施方式的避障***结构图。
图2是本发明的具体实施方式的监控***结构图。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
本发明提供的太阳能纯电动巡逻车主要由以下四部分组成：电源***、避障***和监控***，监控***主要包括摄像头等设备，当摄像头探测到现场产生异常情况时，立即通知后台的工作人员，同时录像。避障***主要包括红外线发射电路和红外线接收电路，用于电动巡逻车的自动导航，本发明的太阳能纯电动巡逻车采用无人驾驶的自动导航巡逻车，可以实现自动驾驶，并监控现场的异常状况。电源***采用太阳能供电技术，给巡逻车、避障***和监控***提供电源。
电源***由太阳能电池板、蓄电池、电源控制器三部分组成；将太阳能电池板安装在电动巡逻车顶端，通过太阳能供电方式解决了电动巡逻车电能消耗快、得不到及时补充的问题。并选择适当功率的太阳能电板、合适容量的蓄电池并配以低功耗的设备，对于保证***可靠运行，为减轻前期施工安装、后期检修维护的工作量起到关键作用。
电源控制器的核心芯片可以是单片机或DSP，在此使用的是由ATMEL公司研发推出的AVR系列单片机，该款型号是ATmega128它是采用精简指令集的高速8位单片机，有两路8位PWM，6路分辨率可编程(1到16位)的PWM，8路10位ADC，它是工业级芯片，能够在恶劣的环境条件下可靠的工作；电源控制器由充电电路、放电电路、检测电路组成，它们依次与ATmega128芯片连接，充电电路连接着太阳能电池板和蓄电池，放电电路分别连接蓄电池组、监控***和避障***，检测电路连接蓄电池组和太阳能电池板。太阳能电池板将光能转化为电能，该电能经电源控制器输送给监控***和避障***，多余的电能在充电电路的作用下储存在蓄电池组中；当检测电路检测到太阳能电池板转化的电能过低或在夜晚无太阳光时，此时通过放电电路蓄电池组给监控***和避障***供电；当该巡逻车停下不工作时，太阳能电池板将转化的电能经充电电路储存在蓄电池组中。
若遇到连续的阴雨天，蓄电池组中的电能不能及时有效的得到补充，为了不影响巡逻车的日常工作，此时可以通过外接的充电插头，直接利用220V的交流市电，该市电经过整流充电电路的调整，变换为蓄电池组所需的直流充电电压，给蓄电池组进行充电，保障巡逻车的续航里程和日常工作不受影响。
监控***包括无线传输模块、前端探测摄像头和后台监控模块，前端探测摄像头采用无线网络摄像机，无线网络摄像机可以独立实现大范围无死角监控的全景摄像机，可达到360°的监控效果，无线网络摄像机内置网络服务器，为了实现对网络服务器中一系列参数的设置，从而最优化地利用好无线网络摄像机，本发明***设计并开发了参数设置单元。参数设置单元可以实现对网络摄像机的网络参数、图像参数、通道参数、云台参数等的设置和获取。
用无线局域网构建无线传输模块，无线传输模块包括无线接入点AP、网络路由器/交换机、服务器和数据电缆/光纤，无线接入点AP是校园无线局域网络中有线、无线网络之间的桥梁，由一个无线输出口和一个有线的网络接口(802.3接口)构成。网络路由器/交换机在网络中除了作为路由/分路功能之外，主要用于数据包的快速转发，它为数据帧从一个端口到另一个任意端口转发提供了低时延、低开销的通路。服务器用于对网络中的所有设备进行管理，接收网络中AP发送的数据包，管理网络中的无线接入设备。
后台监控模块包括信息处理单元、智能视频分析单元、视频访问单元、参数设置单元和云台控制单元。其中，信息处理单元包括视频信号接收器、CPU处理器、图像抓取单元和图像信号输出接口。其中，视频信号接收器输入端与无线网络摄像机连接，输出端与CPU处理器连接；处理器的输出端分别与图像抓取单元与图像信号输出接口连接；图像信号输出接口与后台监控模块的显示终端连接。智能视频分析单元负责前端无线网络摄像机异常状况的行为识别与报警以及与后台监控***软件平台的信息交互；针对视频信号接收器接收的摄相机视频信号进行分析处理，实现异常状况的智能识别和自动判断。云台控制单元用于实现对无线网络摄像机辅助设备的控制，无线网络摄像机可以通过RS485串口控制云台、镜头、雨刷等摄像机辅助设备。
避障***是由AT89S52为核心的单片机最小***，***电路由红外线发射电路、红外线接收电路、报警电路、电动机驱动电路和稳压电路，工作时，红外线发射电路发射一定频率的红外线脉冲信号，探测前方是否有障碍物，当遇到障碍物时，反射回的红外线信号由红外线接收电路接收，经单片机处理后，控制蜂鸣器报警，并调整电动机的转向和动向，达到避障的目的。
本发明提供的巡逻车结构包括两个后轮和一个前轮，后轮分别各由一个电机控制，前轮作为方向轮和支撑轮。巡逻车安装有3个红外传感器，分别位于车头的左、中、右部位，用于采集环境信息。由于太阳光中含有强烈的红外光，接收电路必须能够抗干扰，利用单片机控制发出红外光脉冲，即要求接收电路只接收固定频率的脉冲。单片机通过L298N驱动电机，L298N可驱动两个电机，L298N的IN1和IN2引脚分别与单片机的P0.0，P0.1引脚连接，用于接收主控制器输出的转向电机的动作指令，并通过OUT1和OUT2控制左电机的正转和反转；L298N的IN3和IN4引脚分别与单片机的P0.2，P0.3引脚连接。用于接收主控制器输出的转向电机的动作指令，并通过OUT3和OUT4控制右电机的正转和反转。单片机每隔一段时间对P1.0，P1.1和P1.2这三个端口进行查询，没有障碍物时为高电平，有障碍物时为低电平，巡逻车根据红外传感器来判断障碍物的方向。
太阳能电板提供的电能经稳压模块LM7812提供电动机12V的稳定电压，由LM7805提供单片机及***电路5V电压。报警电路在遇到障碍物时发出警报信号，如果是行人，提醒行人主动避让。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种太阳能纯电动巡逻车，其特征在于,包括电源***、避障***和监控***，避障***包括单片机、红外线发射电路、红外线接收电路、报警电路、电动机驱动电路和稳压电路，红外线发射电路、红外线接收电路、报警电路、电动机驱动电路和稳压电路均与单片机电连接，所述电源***包括太阳能电池板、蓄电池和电源控制器，太阳能电池板将转化的电能储存在蓄电池中，电源控制器控制充放电过程，监控***录制现场视频信号。
2.根据权利要求1所述的太阳能纯电动巡逻车，其特征在于，所述的电源控制器包括充电电路、放电电路、检测电路和ATmega128芯片，充电电路、放电电路、检测电路依次与ATmega128芯片连接，充电电路连接着太阳能电池板和蓄电池，放电电路分别连接蓄电池、避障***和监控***，检测电路连接蓄电池和太阳能电池板。
3.根据权利要求1所述的太阳能纯电动巡逻车，其特征在于，所述电动机驱动电路采用L298N驱动芯片，L298N驱动芯片连接至单片机。
4.根据权利要求3所述的太阳能纯电动巡逻车，其特征在于，所述巡逻车包括左后轮、右后轮和前支撑轮，左后轮和右后轮各通过一个电动机控制方向。
5.根据权利要求4所述的太阳能纯电动巡逻车，其特征在于，所述L298N的IN1和IN2引脚分别与单片机的P0.0，P0.1引脚连接，并通过OUT1和OUT2控制左电机的正转和反转，L298N的IN3和IN4引脚分别与单片机的P0.2，P0.3引脚连接，并通过OUT3和OUT4控制右电机的正转和反转。
6.根据权利要求5所述的太阳能纯电动巡逻车，其特征在于，所述稳压电路包括LM7812和LM7805，电源***经LM7812连接电动机，经LM7805连接单片机、红外线发射电路、红外线接收电路、报警电路和电动机驱动电路。
7.根据权利要求1所述的太阳能纯电动巡逻车，其特征在于，所述监控***包括无线传输模块、前端探测摄像头和后台监控模块，前端探测摄像头采用无线网络摄像机，采集的视频流经无线传输模块发送给后台监控模块。
8.根据权利要求7所述的太阳能纯电动巡逻车，其特征在于，所述后台监控模块包括信息处理单元，信息处理单元包括视频信号接收器、CPU处理器、图像抓取单元和图像信号输出接口，视频信号接收器输入端与无线网络摄像机连接，输出端与CPU处理器连接；CPU处理器的输出端分别与图像抓取单元与图像信号输出接口连接。
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