矿用本安型网络摄像仪关键技术研究及实现
本文关键词: 数字摄像仪 网络 本安型 低照度 MCCD ARM 出处:《西安科技大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:矿井下地形复杂、环境恶劣,许多地方光线极弱,事故隐患点多,若空气中瓦斯和粉尘的浓度较高,则容易引发爆炸事故,因此对矿井下的环境进行实时监控很有必要。而现有矿用摄像仪多为隔爆型,笨重且造价昂贵,尤其在低照度下现有摄像仪采集到的视频图像已经无法满足当前人们对其高清晰度的要求。所以开发一种符合本质安全原理且能够运用在低照度环境下的摄像仪设备在井下安全生产实时监控具有极大的意义。为满足低照度下能够采集到高质量的视频图像,本文提出设计一款用于矿井下并且低功耗,同时搭载高灵敏度图像传感器芯片摄像头的数字网络摄像仪,即矿用本安型网络摄像仪设备,对比不同的验证试验结果,最终选则三星出品的ARM Cortex-A8系列的S5PV210处理器作为设备的核心控制芯片。以分块化的设计思想设计并实现了矿用本安型网络摄像仪设备,主要模块包括视频采集模块、视频解码模块、供电模块、光强检测模块、辅助照明模块、接口通信模块等。其中,视频采集模块采用低照度模拟MCCD摄像机,并使用940nm波长的激光红外作为辅助光源,实现装备前端低照度环境下视频的采集,输出的PAL全电视信号由TVP5150AM1视频解码器转换成BT.656格式的数字信号传送给核心处理单元,再由核心处理单元转换成NV12格式的数字信号以便于压缩成H.264格式的信号用于以太网传输到终端显示;供电模块选用爱浦电子生产的VD10系列模块;接口通信模块包含以太网口以及各串口;设备设计遵循以太网通信协议,实现视频数据的有线传输。电路采用分块化设计、两层PCB板设计、电磁兼容性设计,大大增加了设备的稳定性。在整个电路测试过程中,设备满足低功耗本安设计等各种电气功能的要求,并实现了一般环境以及模拟全黑环境下的视频采集,实现了视频的实时传输与显示。实验表明矿用本安型网络摄像仪设备能够实现井下低照度环境下的视频的采集、处理和传输,具有一定的实用价值和研究意义。
[Abstract]:The underground topography is complex, the environment is bad, the light is very weak in many places, and there are many hidden danger points. If the concentration of gas and dust in the air is high, it is easy to cause the explosion accident. Therefore, it is necessary to monitor the environment under the mine in real time. However, most of the existing mine cameras are flame-proof, bulky and expensive. Especially, the video images collected by the present camera under low illumination can not meet the requirement of high definition. Therefore, we develop a kind of camera which conforms to the principle of intrinsic safety and can be used in low illuminance environment. It is of great significance for the equipment to monitor the underground safety production in real time. In order to meet the low illuminance, high quality video images can be collected. In this paper, a digital network camera which is used under mine and low power consumption is designed, which is also equipped with high sensitivity image sensor chip camera, that is, mine intrinsically safe network camera equipment. The results of different validation tests were compared. The final choice is Samsung's ARM. The S5PV210 processor of Cortex-A8 series is used as the core control chip of the equipment. The main modules include video acquisition module, video decoding module, power supply module, light intensity detection module, auxiliary lighting module, interface communication module and so on. The video acquisition module uses low illuminance simulation MCCD camera and 940nm laser infrared as auxiliary light source to realize video acquisition under low illumination environment. The output PAL full-TV signal is converted from a TVP5150AM1 video decoder to a digital signal in BT.656 format and transmitted to a core processing unit. The core processing unit is then converted into a digital signal in NV12 format so that the signal in H.264 format can be compressed for Ethernet transmission to the terminal display; The power supply module selects the VD10 series module which is produced by Apu Electronics. The interface communication module includes Ethernet port and each serial port. The design of the equipment follows the Ethernet communication protocol to realize the wired transmission of video data. The circuit adopts block design, two-layer PCB board design, electromagnetic compatibility design. It greatly increases the stability of the equipment. In the whole circuit testing process, the device meets the requirements of various electrical functions such as low power intrinsically safe design, and realizes video capture in general environment and simulation all black environment. The experiment shows that the video acquisition, processing and transmission under low illuminance environment can be realized by the local safety network camera equipment, which has certain practical value and research significance.
【学位授予单位】:西安科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN948.41
【参考文献】
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,本文编号:1448943
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