矿用本安型网络摄像仪关键技术研究及实现

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VD1O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。

目录

声明

1绪论

1.1选题背景及研究意义

1.2矿用摄像仪的国内外发展现状

1.3课题主要研究内容

2主要技术的研究

2.1本质安全技术

2.2视频采集技术

2.3 ARM 微处理器技术

2.4视频编解码技术

2.5以太网传输技术

2.6夜视技术

2.7本章小结

3设备总体设计

3.1设备的设计目标

3.2系统的总体设计方案

3.3本章小结

4设备硬件结构设计

4.1核心板模块及其外围输出

4.2系统硬件结构设计

4.3 各功能单元电路设计

4.4设备电路板设计

4.5本章小结

5 设备系统测试

5.1 电路各电气功能测试

5.2 设备功能测试

5.3 设备性能参数测试结果

5.4 本章小结

6 总结展望

6.1 课题总结

6.2 课题展望

致谢

参考文献

附录