-16的換能器。
[0037]如圖4所示，由F1~F3三門振蕩器在反相器F3的輸出為40kHZ方波；工作頻率主要由電容Cl、電阻Rl和可調(diào)電阻RP決定，用可調(diào)電阻RP來調(diào)節(jié)頻率。反相器F3的輸出激勵(lì)換能器T40-16的一端和反相器F4，反相器F4輸出激勵(lì)換能器T40-16的另一端，因此，加入反相器F4使激勵(lì)電壓提高了一倍。電容C3、電容C2平衡反相器F3和反相器F4的輸出，使波形穩(wěn)定。電路中反相器F1~F4可采用型號(hào)為CC4069的六反相器中的四個(gè)反相器，剩余兩個(gè)不用(輸入端應(yīng)接地)。電源用9V疊層電池。測(cè)量反相器F3輸出頻率應(yīng)為40kHZ±2kHZ，否則應(yīng)調(diào)節(jié)RP。本發(fā)明超聲波發(fā)射電路的發(fā)射超聲波信號(hào)大于Sm。
[0038]如圖5所示，超聲波接收電路包括分體式超聲波傳感器的接收器、高通放大器電路。超聲波接收電路采用單穩(wěn)式超聲波接收器電路。
[0039]分體式超聲波傳感器的接收器采用型號(hào)為R40-16的換能器。
[0040]超聲波接收器R40-16諧振頻率為40kHZ，經(jīng)該接收器R40-16選頻后，將40kHZ以外的干擾信號(hào)衰減，只有諧振于40kHZ的有用信號(hào)(發(fā)射機(jī)信號(hào))送入由三極管VT1~VT3組成的高通放大器放大，經(jīng)電容C5、二極管VDl檢出直流分量，控制三極管VT4、三極管VT5組成的電子開關(guān)帶動(dòng)繼電器K工作。
[0041]由于該電路僅作單路信號(hào)放大，當(dāng)發(fā)射機(jī)每發(fā)射一次超聲波信號(hào)時(shí)，接收機(jī)的繼電器吸合一次(吸合時(shí)間同發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)時(shí)間相同)，無記憶保持功能。電路中三極管VTl的β彡200，三極管VT2的β彡150。電路不需調(diào)試即可工作。
[0042]如靈敏度和抗干擾不夠，可檢查三極管的β值與電容C4的容量是否偏差太大。經(jīng)實(shí)測(cè)，配合相應(yīng)的發(fā)射器，遙控距離可達(dá)8m以上。電路工作電壓3V，靜態(tài)電流小于10mA。
[0043]本發(fā)明將超聲波傳感器的發(fā)射模塊和接收模塊嵌入攝像頭里面，超聲波采用STM32來實(shí)現(xiàn)對(duì)T40-16系列超聲波轉(zhuǎn)換模塊的控制，從而保證攝像頭中超聲波傳感器可以發(fā)射超聲波信號(hào)。
[0044]使用時(shí)，將本發(fā)明對(duì)準(zhǔn)要測(cè)量的目標(biāo)。本發(fā)明采用STM32系列的單片機(jī)，通過晶振的作用8M倍頻后可以達(dá)到72M，單片機(jī)用PEO以及PE4 口串口輸出超聲波換能器所需的40KHZ方波信號(hào)，利用外中斷O 口監(jiān)測(cè)超聲波接收電路輸出的返回信號(hào)。
[0045]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0046]將本發(fā)明應(yīng)用于電力系統(tǒng)的帶電作業(yè)人員作業(yè)過程中。本發(fā)明對(duì)作業(yè)人員服裝上的色標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，以鎖定作業(yè)人員的動(dòng)向。
[0047]本發(fā)明攝像頭的安裝位置:一般而言，導(dǎo)線正上方橫擔(dān)處安裝的I個(gè)隨動(dòng)攝像頭主要監(jiān)視頭部、塔身處安裝的2個(gè)攝像頭分別監(jiān)視人的左手、右手的腕部色標(biāo)，導(dǎo)線正下方橫擔(dān)處安裝的2個(gè)攝像頭分別監(jiān)視人的左腳、右腳的腳踝部色標(biāo)。
[0048]本發(fā)明的實(shí)時(shí)測(cè)距方法包括如下步驟:
步驟一，攝像頭采集帶電作業(yè)人員在桿塔工作的圖像信息，將其傳至單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行圖像處理；單片機(jī)控制系統(tǒng)利用視頻追蹤算法對(duì)圖像信息進(jìn)行處理；
步驟二，根據(jù)處理結(jié)果，單片機(jī)控制系統(tǒng)判斷作業(yè)人員所帶色標(biāo)是否在攝像頭視野的中心位置；
步驟三，若作業(yè)人員所帶色標(biāo)在攝像頭視野中心，則認(rèn)為攝像頭正對(duì)觀測(cè)對(duì)象一一作業(yè)人員所帶色標(biāo)，由于超聲波傳感器與視頻攝像頭集成在一塊，則也認(rèn)為超聲波傳感器也是正對(duì)該作業(yè)人員所帶色標(biāo)；則單片機(jī)控制系統(tǒng)控制超聲波測(cè)距模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)距；轉(zhuǎn)至步驟五；
否則，單片機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算作業(yè)人員所帶色標(biāo)與攝像頭視野中心的差異量；轉(zhuǎn)至步驟四；
步驟四，單片機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)該差異量發(fā)出指令，使攝像頭云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度；并轉(zhuǎn)至步驟一，繼續(xù)采集圖像信息判斷作業(yè)人員所帶色標(biāo)是否在攝像頭視野的中心位置；
步驟五，觸發(fā)超聲波測(cè)距模塊獲取被觀測(cè)物與攝像頭之間的距離:超聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲波信號(hào)，超聲波接收電路接收返回的超聲波信號(hào)，再根據(jù)超聲波測(cè)距原理計(jì)算作業(yè)人員與危險(xiǎn)點(diǎn)之間的距離；并將測(cè)量結(jié)果傳輸至單片機(jī)控制系統(tǒng)；結(jié)束。
[0049]圖6中1、2、3均為隨動(dòng)攝像頭安裝位置，4為導(dǎo)線。I為導(dǎo)線正上方橫擔(dān)處，2為導(dǎo)線等高處塔身位置，3為導(dǎo)線正下方橫擔(dān)位置。這3個(gè)位置為常見危險(xiǎn)點(diǎn)，可以根據(jù)需要在其他位置增裝更多隨動(dòng)攝像頭。
[0050]作業(yè)人員在進(jìn)入作業(yè)區(qū)域前，在桿塔、橫擔(dān)等放電危險(xiǎn)點(diǎn)位置，安裝多個(gè)隨動(dòng)攝像頭。在作業(yè)人員的頭部、腕部和腳踝部佩戴專用的色標(biāo)。不同顏色的色標(biāo)分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的超聲波傳感器，色環(huán)與超聲波傳感器進(jìn)行配合，從而控制對(duì)應(yīng)色環(huán)的攝像頭跟蹤作業(yè)人員所帶色環(huán)移動(dòng)。
[0051]預(yù)先設(shè)置各超聲波傳感器的工作頻率和安全距離的閾值，以便于測(cè)量作業(yè)人員與不同危險(xiǎn)點(diǎn)之間的距離；并將不同安裝點(diǎn)的攝像頭分別對(duì)準(zhǔn)作業(yè)人員所佩戴不同色標(biāo)的幾個(gè)部位。
[0052]單片機(jī)控制系統(tǒng)將視頻數(shù)據(jù)和測(cè)距數(shù)據(jù)通過WIFI發(fā)至控制中心。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種隨動(dòng)攝像頭，其特征在于，包括超聲波測(cè)距模塊、攝像頭裝置、單片機(jī)控制系統(tǒng)和無線通信模塊；超聲波測(cè)距模塊內(nèi)嵌在攝像頭裝置的前端；超聲波測(cè)距模塊與單片機(jī)控制系統(tǒng)連接；攝像頭裝置與單片機(jī)控制系統(tǒng)連接，單片機(jī)控制系統(tǒng)控制攝像頭裝置實(shí)時(shí)跟隨目標(biāo)運(yùn)動(dòng)；單片機(jī)控制系統(tǒng)的串口與無線通信模塊連接，單片機(jī)控制系統(tǒng)將視頻數(shù)據(jù)和測(cè)距數(shù)據(jù)通過無線通信模塊發(fā)至控制中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨動(dòng)攝像頭，其特征在于，所述超聲波測(cè)距模塊包括超聲波發(fā)射電路和超聲波接收電路；超聲波發(fā)射電路發(fā)射超聲波信號(hào)，該信號(hào)遇到被檢測(cè)物返回由超聲波接收電路接收，超聲波接收電路將接收的信號(hào)傳至單片機(jī)控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隨動(dòng)攝像頭，其特征在于，所述超聲波發(fā)射電路包括分體式超聲波傳感器的發(fā)射器、振蕩器和功率放大電路；振蕩器的輸出端與功率放大電路的輸入端連接，功率放大電路的輸出端與分體式超聲波傳感器的發(fā)射器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的隨動(dòng)攝像頭，其特征在于，所述分體式超聲波傳感器的發(fā)射器采用型號(hào)為T40-16的換能器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的隨動(dòng)攝像頭，其特征在于，所述超聲波接收電路采用單穩(wěn)式超聲波接收器電路；其包括分體式超聲波傳感器的接收器、高通放大器電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的隨動(dòng)攝像頭，其特征在于，所述分體式超聲波傳感器的接收器采用型號(hào)為R40-16的換能器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨動(dòng)攝像頭，其特征在于，所述攝像頭裝置包括帶云臺(tái)的攝像頭。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨動(dòng)攝像頭，其特征在于，所述單片機(jī)控制系統(tǒng)包括FPGA;FPGA包括UART發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、計(jì)時(shí)模塊、溫度補(bǔ)償模塊、視頻圖像處理模塊、視頻隨動(dòng)模塊、三維坐標(biāo)模塊和片內(nèi)RAM。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨動(dòng)攝像頭，其特征在于，所述無線通信模塊采用WIFI模塊。
10.一種適用于權(quán)利要求1所述的隨動(dòng)攝像頭的實(shí)時(shí)測(cè)距方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟一，攝像頭采集圖像信息，將其傳至單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行圖像處理； 步驟二，單片機(jī)控制系統(tǒng)判斷被觀測(cè)對(duì)象是否在攝像頭視野中心； 步驟三，若被觀測(cè)對(duì)象在攝像頭視野中心，則單片機(jī)控制系統(tǒng)控制超聲波測(cè)距模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)距；轉(zhuǎn)至步驟五； 否則，計(jì)算被觀測(cè)對(duì)象與攝像頭視野中心的差異量；轉(zhuǎn)至步驟四； 步驟四，單片機(jī)控制系統(tǒng)控制攝像頭所在的云臺(tái)偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)至步驟一； 步驟五，觸發(fā)超聲波測(cè)距模塊獲取被觀測(cè)物與攝像頭之間的距離，并將測(cè)量結(jié)果傳輸至單片機(jī)控制系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的隨動(dòng)攝像頭的實(shí)時(shí)測(cè)距方法，其特征在于，所述單片機(jī)控制系統(tǒng)將視頻數(shù)據(jù)和測(cè)距數(shù)據(jù)通過WIFI網(wǎng)絡(luò)發(fā)出。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種隨動(dòng)攝像頭及實(shí)時(shí)測(cè)距方法，通過攝像頭跟蹤作業(yè)人員所帶色標(biāo)的移動(dòng)，對(duì)作業(yè)人員的位置進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，確定作業(yè)人員的位置信息并傳輸至單片機(jī)控制系統(tǒng)，若作業(yè)人員所帶色標(biāo)在攝像頭視野中心，則認(rèn)為攝像頭正對(duì)觀測(cè)對(duì)象——作業(yè)人員所帶色標(biāo)，由于超聲波傳感器與視頻攝像頭集成在一塊，則也認(rèn)為超聲波傳感器也是正對(duì)該作業(yè)人員所帶色標(biāo)；則單片機(jī)控制系統(tǒng)控制超聲波測(cè)距模塊進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)距；根據(jù)超聲波接收裝置的接收時(shí)間計(jì)算出作業(yè)人員與攝像頭之間的距離，并可以通過WiFi網(wǎng)絡(luò)將攝像頭撲捉的畫面?zhèn)鬏斨量刂浦行摹１景l(fā)明將超聲波傳感器與攝像頭集成在一起，可以有效提高對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的實(shí)時(shí)定位和距離測(cè)量。
【IPC分類】H04N5-225, G01S15-08, H04N7-18
【公開號(hào)】CN104836948
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510233336
【發(fā)明人】彭石明, 劉夏清, 任承賢, 楊淼, 羅日成, 胡弘莽, 牛捷, 鄒德華, 章健軍, 徐文洋, 龍洋
【申請(qǐng)人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司, 國網(wǎng)湖南省電力公司帶電作業(yè)中心
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年5月11日