本發(fā)明涉及變電站監(jiān)控云臺領域，尤其涉及一種可換傳感器的云臺系統(tǒng)。

背景技術：

變電站/換流站中常裝設有固定的監(jiān)控云臺，用于安防和設備狀態(tài)監(jiān)測，在一座變電站/換流站中通常裝有若干套監(jiān)控云臺，實現(xiàn)監(jiān)控范圍覆蓋全站。部分需要重點關注的設備還會裝設專用監(jiān)控云臺。近年來，變電站機器人的應用范圍逐步擴大，將以往固定裝設的監(jiān)控云臺搭載在可自由移動的機器人底盤上，所起的作用也從安防和設備狀態(tài)監(jiān)測，變更為部分代替人完成變電站/換流站的巡檢工作。

現(xiàn)有技術方案1：目前的變電站監(jiān)控攝像云臺以及變電站巡檢機器人云臺多為不可拆卸的結(jié)構，一般包括云臺基座，轉(zhuǎn)動機構，傳感器及護套等部分組成，部分監(jiān)控云臺沒有轉(zhuǎn)動機構。云臺完成生產(chǎn)以后，其上所搭載的傳感器種類一般不再更改，在傳感器發(fā)生故障后維修時亦只是更換同型號或者同類傳感器。這種云臺的傳感器和云臺機構相互綁定，一套云臺的功能是固定不變的，如需更換不同種類的傳感器，通常會連同云臺基座、轉(zhuǎn)動機構等一并更換。

現(xiàn)有技術方案2：為了使得一套云臺基座和轉(zhuǎn)動機構能夠搭載更多種類的傳感器，實現(xiàn)更加全面的監(jiān)測，部分廠家擴展了傳感器的護套，在其中集成多種傳感器。

用戶的監(jiān)控需求可能會不斷的調(diào)整，以滿足不斷變化的監(jiān)控、監(jiān)測要求，例如：1)傳感器規(guī)格不滿足需求(通常為分辨率不足，變焦倍數(shù)不足，視頻壓縮比不足，信息安全性能不足等)；2)云臺機構性能不滿足需求(通常為從沒有轉(zhuǎn)動機構改為有轉(zhuǎn)動機構，原有預置位不足，智能化程度不足無法實現(xiàn)巡航監(jiān)控等)；3)需要新的傳感器(原本僅有可見光攝像機，需要增加紅外傳感器；需要采用新問世的傳感器如sf6氣體監(jiān)測儀等)。

對于現(xiàn)有技術方案1，由于傳感器和云臺機構綁定，在用戶調(diào)整傳感器種類時，需要連同云臺的其他部件一并更換。有如下缺點：

1)云臺系統(tǒng)整體更換費用高；

2)舊云臺系統(tǒng)部分部件的技術可能已經(jīng)比較落后，即使云臺中還有其他可供利用的部件，用戶也不愿意再次使用舊云臺系統(tǒng)，從而造成設備閑置和資源浪費；

3)云臺系統(tǒng)中如果安裝有價值較高的傳感器，用戶可購置的數(shù)量受限，高價值傳感器的應用面難以擴大；同時傳感器與云臺綁定，整體安裝部署，限制了高價值傳感器的應用范圍，降低了云臺系統(tǒng)的利用率和使用效益；

4)舊云臺系統(tǒng)如果再次使用，需要按原有的方案部署，而云臺升級換代時可能已經(jīng)對部署方案做了調(diào)整，重新部署舊云臺限制較多；

對于現(xiàn)有技術方案2，雖然能夠通過增加傳感器的集成度一定程度滿足用戶短時間內(nèi)需求的變化，但是僅僅是個治標不治本的辦法，也不能解決較高價值傳感器利用率和使用效益低的問題。此外，此種方案還有系統(tǒng)龐大，對云臺承載、轉(zhuǎn)動機構要求高等局限，云臺的體積和重量往往較高。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供了一種可換傳感器的云臺系統(tǒng)，傳感器模塊與云臺機構之間通過具有快速拆裝、密封、定位以及電氣防反接功能的模塊連接器連接，保證安裝拆卸的便捷性的同時，實現(xiàn)模塊接口防水防潮，確保電氣連接可靠性，保證傳感器模塊多次安裝的位置一致性。

本發(fā)明實施例提供了一種可換傳感器的云臺系統(tǒng)，包括：云臺模塊、至少兩個傳感器模塊和連接器；

所述云臺模塊包括：云臺機構、云臺機構控制器和協(xié)議轉(zhuǎn)換器；

所述連接器包括：第一連接器部件和第二連接器部件；

所述第一連接器部件和所述第二連接器部件可拆卸連接；

所述云臺機構通過所述連接器和至少兩個所述傳感器模塊連接；

所述云臺機構和所述云臺機構控制器連接；

所述云臺機構控制器和所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接。

優(yōu)選地，本發(fā)明實施例提供的一種可換傳感器的云臺系統(tǒng)還包括：云臺底座；

所述云臺底座和所述云臺機構連接。

優(yōu)選地，所述云臺機構、所述云臺底座和所述傳感器模塊均連接有擴展模塊接口。

優(yōu)選地，所述傳感器模塊包括：第一傳感器、傳感器模塊控制器；

所述第一傳感器和所述傳感器模塊控制器連接。

優(yōu)選地，所述第一傳感器為：可見光攝像機或紅外熱像儀或紫外成像儀或聲音采集裝置或無線電探測裝置。

優(yōu)選地，所述傳感器模塊控制器、所述云臺機構控制器均為與所述第一傳感器適配的第二傳感器。

優(yōu)選地，本發(fā)明實施例提供的一種可換傳感器的云臺系統(tǒng)還包括：網(wǎng)絡設備；

所述傳感器模塊、所述云臺模塊均與所述網(wǎng)絡設備連接。

優(yōu)選地，所述傳感器模塊控制器通過以太網(wǎng)接口與所述網(wǎng)絡設備連接。

優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡設備連接有擴展模塊接口。

從以上技術方案可以看出，本發(fā)明實施例具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明實施例提供了一種可換傳感器的云臺系統(tǒng)，包括：云臺模塊、至少兩個傳感器模塊和連接器；所述云臺模塊包括：云臺機構、云臺機構控制器和協(xié)議轉(zhuǎn)換器；所述連接器包括：第一連接器部件和第二連接器部件；所述第一連接器部件和所述第二連接器部件可拆卸連接；所述云臺機構通過所述連接器和至少兩個所述傳感器模塊連接；所述云臺機構和所述云臺機構控制器連接；所述云臺機構控制器和所述協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接。本發(fā)明實施例有以下優(yōu)點：

1、更換個別傳感器時，無需整體更換，可降低更換費用。

2、云臺系統(tǒng)中即使個別傳感器模塊技術落后趨于淘汰，也不會因此帶來整個云臺系統(tǒng)被淘汰，用戶只需要用新的傳感器模塊代替舊的模塊即可，系統(tǒng)組件的可重用性得到極大的提高。替換下來的傳感器只需要連接電源和網(wǎng)線，就用用原有的控制系統(tǒng)控制使用，降低了設備再利用的難度，減少資源閑置情況。

3、采用本發(fā)明的多個云臺系統(tǒng)之間，傳感器可以方便的相互換用，這樣某些高價值的傳感器模塊能夠分時在多個云臺系統(tǒng)上應用，擴大了這些傳感器的應用范圍，減少用戶的投資。云臺系統(tǒng)的部署也能和傳感器模塊的采購相互解耦，降低的部署決策難度。

4、本技術方案的云臺系統(tǒng)在電氣接口方面采用了通用性強的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸方式，信號傳輸和控制方面的技術更新迭代慢，潛力足，新舊技術兼容性好(如千兆網(wǎng)絡設備能夠很好的兼容百兆甚至十兆的網(wǎng)絡設備，而后者已經(jīng)有幾十年的應用歷史了)，能夠在較長時間內(nèi)保持接口形式的相對穩(wěn)定性，替換下來的舊設備再利用時，接口和部署不會成為阻礙應用的主要矛盾。

5、本發(fā)明通過擴展模塊接口能夠根據(jù)需要對傳感器模塊的功能進行擴充，在必要時實現(xiàn)更多傳感器的集成。

6、傳感器模塊同時使用的情況不會太多，因此同時搭載多種傳感器的價值并沒有那么大，采用本方案的方法，既能滿足多種傳感器使用的需要，又不會由于同時搭載大量傳感器，可以降低云臺機構承載能力的要求，從而降低整個系統(tǒng)在結(jié)構高度和重量。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種可換傳感器的云臺系統(tǒng)的結(jié)構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種可換傳感器的云臺系統(tǒng)的設備電氣交聯(lián)關系示意圖；

圖3為連接器的結(jié)構示意圖；

圖4(a)為共用傳感器模塊控制器模式的示意圖；

圖4(b)為采用獨立模塊控制器模式的示意圖；

其中，圖中標記如下所示：

1.模塊連接器主體結(jié)構2.連接固定結(jié)構3.模塊定位結(jié)構4.密封結(jié)構5.傳輸數(shù)據(jù)信號的電氣連接器6.供電電源的電氣連接器

具體實施方式

本發(fā)明實施例提供了一種可換傳感器的云臺系統(tǒng)，傳感器模塊與云臺機構之間通過具有快速拆裝、密封、定位以及電氣防反接功能的模塊連接器連接，保證安裝拆卸的便捷性的同時，實現(xiàn)模塊接口防水防潮，確保電氣連接可靠性，保證傳感器模塊多次安裝的位置一致性。

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1和圖2，本發(fā)明實施例提供的一種可換傳感器的云臺系統(tǒng)的一個實施例，包括：

云臺模塊、至少兩個傳感器模塊和連接器；

云臺模塊包括：云臺機構、云臺機構控制器和協(xié)議轉(zhuǎn)換器；

連接器包括：第一連接器部件和第二連接器部件；

第一連接器部件和第二連接器部件可拆卸連接；

云臺機構通過連接器和至少兩個傳感器模塊連接；

云臺機構和云臺機構控制器連接；

云臺機構控制器和協(xié)議轉(zhuǎn)換器連接。

進一步地，本發(fā)明實施例提供的一種可換傳感器的云臺系統(tǒng)還包括：云臺底座；

云臺底座和云臺機構連接。

在本實施例中，云臺機構和云臺底座采用目前常用的云臺結(jié)構，云臺底座負責整個云臺系統(tǒng)的安裝固定和對外電氣連接，云臺機構實現(xiàn)水平方向360°連續(xù)轉(zhuǎn)動(即云臺方位角度調(diào)整)以及垂直方向有限角度轉(zhuǎn)動(即云臺俯仰角度調(diào)整)，云臺機構與云臺底座之間通過轉(zhuǎn)動機構連接，一般包含一個滑環(huán)結(jié)構以保障水平方向360°連續(xù)轉(zhuǎn)動時的數(shù)據(jù)傳輸和電源供電。云臺機構對外提供俯仰轉(zhuǎn)動連接部件，用于連接傳感器模塊，實現(xiàn)傳感器模塊俯仰運動。

連接器用于連接云臺機構和傳感器模塊，實現(xiàn)二者間的物理連接和電氣連接，提供便捷的安裝和拆卸操作方式，并能保證傳感器模塊相對于云臺機構的準確定位(即每次安裝時，傳感器相對于云臺機構位置不變)。連接器可以安裝在云臺機構的俯仰轉(zhuǎn)動連接部件上，實現(xiàn)傳感器模塊的方位和俯仰兩個角度調(diào)整(如圖1的傳感器模塊1、2，以及連接器1、2的安裝方式)，亦可安裝在云臺機構上，僅實現(xiàn)方位角度調(diào)整(如圖1的傳感器模塊3，以及模塊連接器3的安裝方式)。模塊連接器一般分為2個部件(如圖1中模塊連接器的部件a(即前述第一連接器部件)和b(即前述第二連接器部件))，為闡述方便，為與傳感器模塊連接的部分稱為部件a，為與云臺機構連接的部分稱為部件b，二者結(jié)構相似，凸凹相對，具有密封結(jié)構防止內(nèi)部的電氣連接器受潮，電氣連接器的設置位置能夠防止接反。一種模塊連接器結(jié)構示意圖如圖3所示。圖3中所示的模塊連接器僅是一種可行的方案，本專利不對模塊連接器的具體樣子做要求，但具有快速拆裝、密封、定位以及電氣防反接功能四大特征。

模塊連接器內(nèi)含有電氣連接器，電氣連接器需要依靠模塊連接器的結(jié)構特征實現(xiàn)電氣連接、防潮和防反接。其中，電氣連接器可為航空插頭，通過航空插頭可以實現(xiàn)類似的效果，但通常會伴隨這外形結(jié)構不便小型化，或者有較多外露線纜的不足。連接器上的電氣接口可通過航空插頭的形式實現(xiàn)，連接器只負責實現(xiàn)物理連接和定位，電氣連接和電氣連接的防潮通過航空插頭實現(xiàn)，可以理解的是，電氣連接器也可為非航空插頭的其他類型電氣連接器，此處不做限定。

連接器的連接固定結(jié)構采用如圖3所示的在連接器正面通過螺絲固定的方法，也采用從模塊連接器側(cè)面采用螺絲固定的方法，或者采用卡扣形式固定的方式。

進一步地，云臺機構、云臺底座和傳感器模塊均連接有擴展模塊接口。

擴展模塊接口是預留接口，用于安裝小型的傳感器，或者安裝增加云臺功能的控制器等小型模塊。擴展模塊接口的設置位置一般在云臺底座和云臺機構上(如圖1的擴展模塊接口1、2的連接方式)，亦可設置在傳感器模塊上(如圖1的擴展模塊接口3～5的連接方式)。擴展模塊接口上安裝的小型傳感器或控制器等部件一般為固定安裝，不考慮快速拆裝和定位，但在必要時也可以用模塊連接器代替擴展模塊接口實現(xiàn)小型傳感器或控制器模塊的快速拆裝。

進一步地，傳感器模塊包括：第一傳感器、傳感器模塊控制器；

第一傳感器和傳感器模塊控制器連接。

進一步地，第一傳感器為：可見光攝像機或紅外熱像儀或紫外成像儀或聲音采集裝置或無線電探測裝置。

傳感器模塊是模塊化的傳感器，內(nèi)部包含完整的傳感器(即前述第一傳感器)、傳感器模塊控制器、電源模塊、外護套、可拆卸的物理安裝接口及電氣接口等組成。使用時，一般根據(jù)需要選擇傳感器模塊，安裝到云臺上使用；亦可按傳感器模塊的電氣接口要求連接供電電源和控制信號后單獨使用。傳感器種類一般有可見光攝像機、紅外熱像儀、紫外成像儀、聲音采集裝置、無線電探測裝置等，根據(jù)所用傳感器不同，可能還包含補光燈、雨刮機構等裝置。

進一步地，傳感器模塊控制器、云臺機構控制器均為與第一傳感器適配的第二傳感器。

進一步地，本發(fā)明實施例提供的一種可換傳感器的云臺系統(tǒng)還包括：網(wǎng)絡設備，需要說明的是，該網(wǎng)絡設備可為交換機或路由器；

傳感器模塊、云臺模塊均與網(wǎng)絡設備連接。

進一步地，傳感器模塊控制器通過以太網(wǎng)接口與網(wǎng)絡設備連接。

進一步地，網(wǎng)絡設備連接有擴展模塊接口。

在本實施例中，采用的有線連接形式的交換機(路由器)，也可為無線路由器(或者交換機+無線ap，或者藍牙適配器)，傳感器模塊與云臺模塊間通過wifi、藍牙等無線通訊方式連接(需要在傳感器模塊中增加無線網(wǎng)卡用于連接無線路由器或者無線ap，或增加藍牙適配器用于和云臺模塊之間建立藍牙連接)，在模塊連接器上只提供電源連接。

在本實施例中，軟件開發(fā)工具包(sdk)提供對云臺機構和傳感器的控制和反饋狀態(tài)識別，以及傳感器數(shù)據(jù)解析功能。運行軟件開發(fā)工具包(sdk)的控制計算機可以是通用的計算機系統(tǒng)(工業(yè)控制計算機、個人電腦、工作站、服務器等)，或者通用或?qū)Ｓ玫钠舷到y(tǒng)(soc)。本專利描述的科幻傳感器的云臺系統(tǒng)不包含此控制計算機。

如圖2所示，系統(tǒng)內(nèi)設備電氣交聯(lián)關系如下：

可換傳感器的云臺系統(tǒng)，其內(nèi)部電氣設備主要包括以太網(wǎng)交換機(路由器)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、云臺機構控制器、云臺機構、傳感器模塊控制器、傳感器(主要包括可見光攝像機、紅外熱像儀、紫外成像儀、聲音采集裝置、無線電探測裝置等)、補光燈、雨刮機構、以及接口部件(主要包括擴展模塊接口，電源接口、控制計算機接口等)等裝置和部件。

其中，按照常用的組合方式，云臺機構、云臺控制器以及協(xié)議轉(zhuǎn)換器組成云臺模塊，雨刮機構、補光燈、可見光攝像機以及傳感器模塊控制器組成可見光檢測模塊，紅外熱像儀、紫外成像儀、聲音采集裝置、無線電探測裝置與各自的傳感器模塊控制器分別組成紅外檢測模塊、紫外檢測模塊、聲音采集模塊以及無線電檢測模塊?？梢姽鈾z測模塊、紅外檢測模塊、紫外檢測模塊、聲音采集模塊以及無線電檢測模塊統(tǒng)稱為傳感器模塊。在圖2中展示了上述云臺模塊和5種傳感器模塊的電氣交聯(lián)關系，具體實施時，云臺機構上一般只安裝2～3個傳感器模塊，其余的模塊作為備用模塊，在需要時更換。

每個可選用的模塊的控制器(包括傳感器模塊控制器和云臺控制器)均為與傳感器適配的專用傳感器，提供對模塊中設備的完全控制?？刂破鲗ν獾慕涌跒橐蕴W(wǎng)，必要時在以太網(wǎng)以及控制器之間接入?yún)f(xié)議轉(zhuǎn)換器，將以太網(wǎng)接口轉(zhuǎn)換為rs422/rs485、can等其他接口形式，以兼容已有的模塊控制器總線形式和控制器(如圖2云臺模塊中就增加了協(xié)議轉(zhuǎn)換器)。傳感器模塊控制器與傳感器以及補光燈、雨刮機構之間的接口形式不做具體要求。

每個模塊通過交換機(或者路由器)與可換傳感器的云臺系統(tǒng)以外的控制計算機連接，控制計算機實現(xiàn)對各模塊的1對1控制。

傳感器模塊上需要設置擴展模塊接口時，有兩種電氣連接方式：1)擬安裝的小型傳感器或控制器與該傳感器模塊中已有的傳感器共用傳感器模塊控制器；2)擬安裝的小型傳感器或控制器采用獨立的傳感器模塊控制器。兩種連接方式最大的不同是后者需要在原傳感器模塊中采用以太網(wǎng)集線器等裝置擴展以太網(wǎng)接口，分別如圖4(a)、圖4(b)所示。采用這種方式，可使傳感器模塊的電氣接口連接線數(shù)量較少，降低模塊連接器的體積。一般在傳感器模塊上設置的擴展模塊接口以擴展傳感器模塊本身的功能為主。

可換傳感器的云臺系統(tǒng)由外部單一電源供電，為適應電池供電的情況，內(nèi)采用寬電壓輸入的電源模塊。電源模塊提供直流3.3v、5v和12v多種輸出電壓，以兼容不同傳感器和設備對電源的需要，同時減少傳感器模塊的體積。傳感器模塊如果需要其他電壓的供電電源，需自備電源轉(zhuǎn)換模塊。傳感器模塊和云臺模塊在電源模塊的多種電壓輸出中選擇所需電壓即可。

本發(fā)明實施例中電源模塊提供多種電壓輸出，傳感器模塊選擇連接所需的電壓，電源模塊也可為提供一種電壓輸出，在傳感器模塊中根據(jù)需要使用與傳感器匹配的電源模塊調(diào)整電壓

擴展模塊接口中預留以太網(wǎng)接口和多電壓電源接口。

本發(fā)明實施例具有以下特點：

模塊獨立性：由于采用可更換的傳感器模塊結(jié)構方案，并且利用以太網(wǎng)交換機作為控制、數(shù)據(jù)信號傳輸中轉(zhuǎn)裝置，可替換傳感器的云臺系統(tǒng)云臺模塊和傳感器模塊都能單獨工作。

模塊可重用性：每個模塊只要能滿足數(shù)據(jù)和供電接口的連接要求，都能無縫的和控制計算機連接使用，從云臺上替換下的傳感器模塊依然能夠在方便的在其他場景下發(fā)揮作用，部署方案與本專利的可換傳感器云臺系統(tǒng)部署方案保持一致。

電氣交聯(lián)關系清晰：采用以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，有效減少了云臺系統(tǒng)中控制和數(shù)據(jù)總線的種類，降低了電氣交聯(lián)關系的復雜性，各類接口簡單。以太網(wǎng)與多種常用總線均有成熟的協(xié)議轉(zhuǎn)換器，采用以太網(wǎng)不影響已有傳感器控制器或者云臺控制器的兼容性。

可擴展性強：在新增傳感器模塊、小型傳感器或控制器時，只需要將接口按本專利方案設計，即可無縫增加到本可換傳感器的云臺系統(tǒng)中，無需在硬件系統(tǒng)上進行調(diào)整。新增傳感器和控制器與現(xiàn)有的傳感器模塊及云臺模塊解耦，對現(xiàn)有系統(tǒng)影響小。擴展性僅受電源模塊的最大功率以及交換機的接口數(shù)量限制，必要時可增加電源模塊容量以及交換機接口數(shù)量，實現(xiàn)進一步功能擴展。

以上所述，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術方案的精神和范圍。