一种远程视频采集和管理电路的制作方法

1.本实用新型涉及一种车载设备电路，尤其涉及一种远程视频采集和管理电路。


背景技术：

2.车载设备中，主控板会集成所有的主控、接口设备，此种设计有以下问题：
3.1、集成部件比较多，造成主控板偏大，从而使车载中控一体机的面积偏大，装在车上，占用面积较大，影响整体外观感知；
4.2、集成部件比较多，频发插拔会造成主控板安装松动，影响整体性能稳定；
5.3、接口出问题，导致整个板作废，造成产能浪费，并且更换维护不便；
6.4、集成部件比较多，主控芯片产生的热量不容易与设备外部进行热交换，从而导致散热性能差。
7.由于汽车电平的电量会不断变化，因此，针对车载设备，由于其输入电压不同，会影响车载设备的性能，当电压过低，会造成设备中断，从而影响车载设备的性能和寿命，因此，为了实现其稳定运行，提供一种稳定的、安全的电源非常有必要。
8.车载中控由于芯片和外接设备比较多，不同的芯片和设备需要的电压和电流也不同，因此，主板电源一般会提供不同的电压源满足其使用需求，针对电源的管理，目前，一般是采用主控板控制各个电压源的开关。通过主控板控制电压源，一方面，需要的控制脚比较多，另一方面，需要主控板一直监测各个设备或芯片的使用情况，一定程度上会影响主控板的性能及功耗，从而增加车载中控的整体耗能，不够节能。


技术实现要素：

9.为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种远程视频采集和管理电路。
10.本实用新型包括电源模块、单片机模块、视频处理模块、存储模块、一个以上与视频处理模块相连的视频采集模块、车载诊断系统信息获取模块、网络通信模块和接口模块，其中，所述电源模块用于为整个电路提供电源，所述单片机模块用于对整个电路进行管理及车辆运行状态监控，所述视频处理模块用于对视频采集模块采集的视频进行处理，并存储在存储模块中，所述车载诊断系统信息获取模块用于获取本地车辆的obd数据信息并输出给单片机模块，所述网络通信模块用于提供电路网络通信功能，所述接口模块用于与外部设备传输信息。
11.本实用新型作进一步改进，还包括对讲信号输入输出模块，用于提供车辆人员和管理人员语音双向对讲通话通道。
12.本实用新型作进一步改进，还设有有源gps模块，所述有源gps模块通过定位接口与视频处理模块相连。
13.本实用新型作进一步改进，还包括接口模块，所述接口模块包括gps信号输出接口和用于录像文件导入导出的专用数据接口。
14.本实用新型作进一步改进，所述车载诊断系统信息获取模块设有车辆运行数据采
集单元和温度检测单元，所述车辆运行数据采集单元与车辆运行传感器相连，所述温度检测单元与温度传感器相连。
15.本实用新型作进一步改进，包括第一电路板、第二电路板和电源板，其中，所述电源模块设置在所述电源板上，所述单片机模块、视频处理模块、存储模块设置在所述第二电路板上，所述视频采集接口、车载诊断系统信息获取模块、网络通信模块和接口模块设置在第一电路板上，所述第一电路板和第二电路板通过排针和排母插接。
16.本实用新型作进一步改进，所述第一电路板设置在底层，所述第二电路板设置在第一电路板上方，所述第一电路板和第二电路板分层或错层垂直插接。
17.本实用新型作进一步改进，所述第二电路板上还设有与电源模块输出端相连的电源管理模块，所述电源管理模块包括电源输入模块和与电源输入模块输出端相连的多级降压电路，所述多级降压电路包括第一电压转换模块、第二电压转换模块和若干级第三电压转换模块，其中，所述电源输入模块的输出端分别与第一电压转换模块和第二电压转换模块的输入端相连，所述第一电压转换模块的输出端输出第一电压，所述第二电压转换模块的输出端输出第二电压，所述第二电压转换模块的使能端与单片机的电源控制脚相连，所述第三电压转换模块的输入端与第一电压转换模块的输出端相连，使能端与第二电压转换模块的输出端或前级第三电压转换模块的输出端相连。
18.本实用新型作进一步改进，所述电源管理单元还包括储能模块，所述储能模块的输入端与所述电源输入模块输入端相接，所述储能模块包括隔离单元、设置在隔离单元后级的若干个串联的法拉电容，所述隔离单元和法兰电容两端分别并接一保护电阻。
19.本实用新型作进一步改进，所述电源模块包括外部电源输入模块、设置在外部电源输入模块输出端的防干扰保护模块，还包括宽频恒压模块、输出接口模块、第一电平转换模块和第四电平转换模块，所述防干扰保护模块的输出端分别与第四电平转换模块的输入端和宽频恒压模块输入端相连，所述宽频恒压模块输出端和第四电平转换模块的输出端分别与输出接口模块的输入端相连，所述输出接口模块的输出稳定电压给车载中控，所述第四电平转换模块用于电源管理的电压数据采样，所述第一电平转换模块的输入端接电源输入模块的acc点火电压，处理后输出给输出接口模块，为后级电路提供开关机信号。
20.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：将车载设备关于视频设备处理模块单独设置，大大提高了视频处理能力，本实用新型同时支持多路音视频模拟摄像机输入，256台内的数字有线或无线摄像机输入，设置录像文件导入导出的专用数据接口，方便多本地文件的管理，提高读取速度；此外，设置一路语音双向对讲通话通道，控制中心可通过终端运行平台实时和车辆驾驶管理人员通话，也可以利用平台组建移动视频音频远程会议。电源板、接口板和主控板分开设置，当其中一块板出问题时，直接更换该板即可，便于维护；三块板分开设置，可以根据需求设置不同位置，配置更灵活，错层或分层设置，有效减少整体面积，有利于设备小型化，散热效果好。
附图说明
21.图1为本实用新型结构示意图；
22.图2为本实用新型一具体实施例结构示意图；
23.图3为本实用新型防干扰保护模块电路原理图；
24.图4为第一电平转换模块电路原理图；
25.图5为宽频恒压输出模块、滤波处理模块电路原理图；
26.图6为第二电平转换模块、第三电平转换模块和使能控制模块电路原理图；
27.图7为电源输出接口电路原理图；
28.图8为电源输入接口电路原理图；
29.图9为电源输入模块电路原理图；
30.图10为储能模块电路原理图；
31.图11为第一电压转换模块；
32.图12为第二电压转换模块电路原理图；
33.图13和图14为第三电压转换模块电路原理图；
34.图15为第四电压转换模块电路原理图；
35.图16为单片机电路示意图；
36.图17为单片机外围设备控制电路原理图。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
38.如图1所示，本实用新型包括电源模块、单片机模块、视频处理模块、固态硬盘、4路视频采集模块、车载诊断系统信息获取模块(简称汽车obd模块)、千兆网口和接口模块，其中，所述电源模块用于为整个电路提供电源，所述单片机模块用于对整个电路进行管理及车辆运行状态监控，所述视频处理模块用于对视频采集模块采集的视频进行处理，并存储在固态硬盘中，所述车载诊断系统信息获取模块用于获取本地车辆的obd数据信息并输出给单片机模块，支持读取本地车辆的obd数据信息，并向控制中心实时发送读取的obd数据，便于车辆运行过程中的实时监控。
39.所述网络通信模块主要为千兆网口与无线网络模块，用于提供电路网络通信功能，所述接口模块用于与外部设备传输信息，包括视频传输接口、gps输入接口、gps输出接口、电源输出接口等等。本实用新型视频处理功能强大，能够同时支持4路音视频模拟摄像机输入，256台内的数字有线或无线摄像机输入。
40.本例采用有源gps模块，与gps输入接口相连，本例采用有源的gps模块，信号更强，并且便于维护。
41.本例的接口模块还设有用于录像文件导入导出的专用数据接口(usb1)等，设置录像文件导入导出的专用数据接口(usb1)，方便多本地文件的管理，提高读取速度。
42.本实用新型还包括对讲信号输入输出模块，用于提供车辆人员和管理人员语音双向对讲通话通道。一路语音双向对讲通话通道，控制中心可通过终端运行平台实时和车辆驾驶管理人员通话，也可以利用平台组建移动视频音频远程会议，提供医疗救助、诊治等专业化服务。
43.本例还设专用的数据通讯接口usb2，用于与车载中控相连，通过usb的标准协议，让2套不同的系统安全可靠的数据交换，利用网络硬盘录像机，实现车载中控对录像机进行本地控制。
44.作为本实用新型的一个实施例，如图2所示，本实用新型电路共设有三块电路板，
分别为电源板、后面板和主板，其中，所述电源板上设有电源电路，通过6pin的航空头为整个电路提供电源，所述后面板上设有4个与外部视频采集设备相连的视频采集用avi接口，还设有i/o接口座子，网口与显示处理设备相连的端子、gps模块、对讲接口，其中，所述i/o接口座子用于与外部设备通信，网口用于连接以太网，实现网络通信通能，所述对讲接口用于连接对讲设备，方便外界与司机进行实时交流。本例的网口包括千兆网口和百兆网口，优选采用差分航空插座，有效避免了车载系统振动引起的接触不良、断网等现象，提高电路的稳定性。
45.所述主板主要为视频处理模块、存储模块和单片机模块。
46.本例的后面板与主板通过排针和排母插接，优选的，所述后面板设置在靠近外壳的底层，便于与其他设备通过接口相连，而所述第主板设置在后面板上方，所述主板板和后面板分层或错层垂直插接，双层设计，有效压缩了电路占用的空间，从而减小了设备的面积，有利于设备的小型化和散热。
47.本例的视频处理模块的输入端与视频采集接口的输出端相连，主要负责视频采集设备比如摄像头等采集的视频的视频处理，并将处理后的视频存储于存储器中，本例的存储器可以为网络硬盘。本例的单片机主要负责对电源进行管理、整个电路控制及车辆运行状态监控，所述存储模块用于存储视频处理模块处理的音视频信息。
48.优选的，本例的视频处理模块采用海思hi3520dv400视频处理芯片，该芯片是针对多路高清(1080p/720p)和多路标清(d1/960h)dvr产品应用开发的一款专业soc芯片。hi3520dv400芯片内置arm a7双核处理器和高性能的h.265/h.264视频编解码引擎，集成了包含多项复杂图像处理算法的高性能视频/图像处理引擎，提供hdmi/vga高清显示输出能力，能够提供高性能、优异图像质量的低成本模拟高清/sdi解决方案。
49.本例单片机设有单片机、电源管理单元和时钟单元等，以下通过具体电路对本实用新型进行详细说明。
50.如图3-图8所示，本实用新型电源电路包括外部电源输入模块、设置在外部电源输入模块输出端的防干扰保护模块，还包括宽频恒压模块、输出接口模块、第一电平转换模块和第四电平转换模块，所述防干扰保护模块的输出端分别与电平转换模块4的输入端和宽频恒压模块输入端相连，所述宽频恒压模块输出端和第四电平转换模块的输出端分别与输出接口模块的输入端相连，所述输出接口模块的输出稳定电压给车载中控，所述第四电平转换模块用于电源管理的电压数据采样，所述电平转换模块1的输入端接电源输入模块的acc点火电压，处理后输出给输出接口模块，为后级电路提供开关机信号，还包括设置在所述宽频恒压模块输出端和输出接口模块输入端之间的输出滤波模块。
51.本例防干扰保护模块包括串接的防电压反接模块、防干扰模块、过压保护模块和设置在所述过压保护模块输出端的emi差模防干扰模块。
52.所述宽频恒压输出模块采用宽频同步电压调整控制器lm5116mh，将所述保护模块输出的9-36v汽车电平电压调整为恒压12v输出，所述车载中控一体机电源电路还包括使能控制电路，所述使能电路为与门电路，第一输入端通过电平转换模块2与电源输入模块的汽车点火信号相连，第二输入端通过电平转换模块3与输出接口模块的车机控制器的使能信号相连，所述与门电路的输出端与所述宽频同步电压调整控制器的使能引脚相连。
53.本实用新型的工作原理为：
54.车载电瓶电压和汽车点火acc电压首先接入电源输入模块，电源输入模块将acc点火电压接入电平转换1，经过处理后的电平通过输出接口模块，给后续设备提供开关机信号。电平转换2将acc点火电压输入到使能控制电路，用于启动宽频恒压模块。电瓶电压通过电源输入模块接入防电压反接模块，如果电压反接，模块会自动关闭输出电压，以防损坏后面的用电设备。防电压反接模块后面接入emc(电磁兼容)差模/共模防干扰模块、过压保护模块、emi(电磁干扰)差模防干扰模块emi滤波后，进入宽频恒压模块，将输入的波动电压恒定预置的输出电压上。emi滤波后的电压通过电平转换模块4后进入输出模块，用于电源管理的电压数据采样。输出接口模块同样设置有pwren电源管理控制端口，后面接入的车载设备，通过pwren端口发送电源管理指令，经电平转换模块3进入使能控制电路，用于启动和关闭宽频恒压模块。
55.本实用新型具有以下优势：
56.1、采用了共模差模复合式滤波方式，使该电路具有很强的抗干扰能力；
57.2、具有电压防反接功能，有效保护用电设备的安全性；
58.3、具有过压保护功能，以防输入电压过高损坏后面的电器设备；
59.4、设置车载点火acc电源接口，为电源后的车载设备提供开关机信号；
60.5、对输入电压采样处理后输出给后面接入的车载设备，方便后续设备做电源管理控制；
61.6、采用宽输入电压，电流模式同步降压控制器，适应更多的不同电瓶电压的车型应用。
62.以下结合具体实施例电路对本实用新型进行详细说明。
63.如图7、图8所示，本例的外部电源输入模块为接口j16，所述接口j16的引脚1、2接汽车点火信号，引脚3、4为电源正极引脚，引脚5、6为电源负极引脚。本例电源输出接口为标准6pin车载航空电源接口jp3，通过所述车载航空电源接口的引脚1和5分别与汽车电平电压输入和宽频恒压输出模块输出端相连，引脚4输出供电电压给后级电路。
64.如图3所示，本例的防电压反接模块包括开关管q10、电阻r313、r314、二极管d14，其中，开关管q10的d极与电源输入模块的输出端相连，s极分别与电阻r314的一端、二极管d14的负极和防干扰模块输入端相连，所述开关管q10的栅极、电阻r314的另一端及二极管d14的正极相接后，通过电阻r313接电源负极。
65.接口j16输入过来的电压，先接入防电压反接模块，当电源正极有开关管q10的3脚d极输入时，经电阻r313和r314分压，二极管d14限位后，使得q10的g极电位低于s极，开关管q10导通输出电压。
66.当电源负极有开关管q10的3脚d极输入时，经过电阻r313和d14导通分压后，使得q10的g极和s极电位基本相等，开关管q10截止，无电压输出。
67.本例的emc差模/共模防干扰模块包括共模滤波电感t1、稳压二极管d24、共模滤波电容c756、c758，及分别并连在共模滤波电感t1输入输出端的一个以上的差模滤波电容，其中，所述共模滤波电容c756和c758分别串接在共模滤波电感t1的正负极输入端，所述稳压二极管d24并接在共模滤波电感t1的输出端，其中，稳压二极管d24正极接电源负极。
68.本例emc共模/差模混合滤波的优点是滤波频带宽，能更好的抑制外界输入过来的干扰信号，同时也可以很好的滤波后面负载电路产生的各种干扰信号，防止负载污染电源
干扰其他设备。
69.9k-150k频段内的干扰信号，主要是差模干扰为主，对这部分干扰的滤波，主要是由电容c754,c757,c755,c760组成的差模滤波电路为主。
70.150k-2.0mhz频段内的干扰信号，既有共模也有差模，对这个频段内的干扰滤波，由t1,c759,c756,c758组成的共模滤波电路和c754,c757,c755,c760组成的差模滤波电路共同完成滤波。
71.2.0mhz-30mhz频段内的干扰信号，主要是共模干扰，对这部分的干扰滤波，有t1,c759,c756,c758组成的共模滤波电路完成。
72.稳压二极管d24主要用来做电压箝位，同时也具有滤波高频尖脉冲干扰的作用。
73.本例的过压保护模块包括三极管q13、开关管q14，二极管d19，其中，所述三极管q13的基极分别与电阻r327的一端和二极管d19的负极相连，所述二极管d19的正极通过电阻r332接地，所述三极管q13的发射极和电阻r327的另一端、开关管q14的s极分别接恒流电路输出端，所述三极管q13的集电极与开关管q14的g极相接后接串接的电阻r326和r325之间，电阻r326的另一端接恒流电路输出端，电阻r325的另一端接地。
74.当输入电压大于36v时，二极管d19导通，三极管q13的b极变低点位，三极管q13导通使得开关管q14的s极和g极电位基本相等，开关管q14截止，无电压输出。
75.当输入电压小于或等于36v时，二极管d19不导通，三极管q13的b极电位较高，三极管q13截止，输入电压经电阻r325和r326分压后，开关管q14的g极电位低于s极，开关管q14导通，正常输出电压。
76.本例的emi差模防干扰模块，包括若干个滤波电容和电感l1，所述电感l1串接在过压保护模块的输出端，所述滤波电容分别并接在电感l1的两端。进一步滤除输入端的emi干扰，同时也滤除后面负载电路对输入电压回路上的干扰信号，进一步净化电源回路。
77.如图4所示，本例的电平转换模块1将acc点火电压接入电平转换模块1，经过电阻r3和电容c4、c6处理后的电平通过输出模块，给后续设备提供开关机信号。本例的电平转换模块4接emi差模防干扰模块处理后的电压信号，经过电阻r2和电容c3、c7处理后，输出给输出接口模块，从而发送至车载中控一体机，用于电源管理的电压数据采样。
78.如图5和图6所示，本例的宽频恒压输出模块采用宽输入电压、电流模式同步降压控制器lm5116mh。车载电瓶电压经过一系列处理后经电阻r1采样后进入lm5116mh的第1脚，通过15和19脚控制q1,q16的开关状态调整输出电压，在经过l8和后面接入的电路整形滤波，得到一个输出纹波系数小，输出幅值稳定的电压进入电压输出模块为后接设备供电。lm5116mh的4脚使能控制端，acc过来的点火电压进入由三极管q18，电阻r289,r272,r73组成的电平转电路1，但acc有电压时，三极管q18导通，使能控制开关管q12截止，lm5116mh的4脚得到高电平，lm5116mh开始工作。当电平转换3接收到高电平的pwren的高电平信号时。电平转换3的三极管q42导通，使能控制开关管q12截止，lm5116mh的4脚得到高电平，lm5116mh开始工作。
79.本例输出滤波模块包括第一滤波处理单元和第二滤波处理单元，所述第一滤波处理单元和第二滤波处理单元之间设有保险管fb51，所述第二滤波处理单元设置在车载中控稳定电压供电端。第一滤波处理单元和第二滤波处理单元均为若干个并联的滤波电容。所述保险管fb51的设置，避免了前级宽频同步电压调整控制器出问题，对后级的车载中控一
体机电路进一步进行保护。
80.本实用新型采用航空级电源接口，防止车辆颠簸造成的松动引起的掉电等现象，多种电压保护，有效的保证了车载中控一体机的正常运行，大大提高其使用寿命。电压能够宽频调整，能够适应不同的车型电压，兼容性好。
81.如图9-14所示，本实用新型单片机模块的电源管理单元包括电源输入模块和与电源输入模块输出端相连的多级降压电路，所述多级降压电路包括第一电压转换模块、第二电压转换模块和若干级第三电压转换模块，其中，所述电源输入模块的输出端分别与第一电压转换模块和第二电压转换模块的输入端相连，所述第一电压转换模块的输出端输出第一电压，所述第二电压转换模块的输出端输出第二电压，所述第二电压转换模块的使能端与单片机的电源控制脚相连，所述第三电压转换模块的输入端与第一电压转换模块的输出端相连，使能端与第二电压转换模块的输出端或前级第三电压转换模块的输出端相连。
82.本例电源管理单元还包括第四电压转换模块，所述第四电压转换模块的输入端与电源输入模块的输出端相连，输出端输出5v电压，使能端与第二电压转换模块的输出端相连。另设一路5v电源，为不间断工作设备单独供电，比如gps模块等。
83.本例电源管理单元还包括储能模块，所述储能模块的输入端与所述电源输入模块输入端相接。设置超级储能电容，当外围掉电时或在车辆突然熄火后，作为备用电源为系统供电，从而能够维持系统工作一定时间，及时有效的储存录像文件和中控系统文件，减少文件因为突感熄火造成的丢失现象。
84.如图10所示，本例的储能模块包括二极管d11、设置在二极管d11正极端的5个串联的法拉电容，所述隔离单元和法兰电容两端分别并接一保护电阻。法拉电容不仅能够作为大电容蓄电池蓄电，还能够对车载中控的线路进行滤波处理。
85.如图9所示，本例电源输入模块包括保险管fb21和设置在保险管fb21输出端的滤波单元。
86.如图11、图12和图15所示，本例第一电压转换模块、第二电压转换模块和第四电压转换模块均采用降压可调式开关稳压器芯片，第一电压转换模块将12v电源转换为5v输出，第二电压转换模块将12v电源转换为3.3v输出，也可以根据需求调整为其他电源输出。
87.如图13和图14所示，本例设置两个第三电压转换模块，均采用同步降压型稳压器mp2112gj，第一个将5v电源分别降压为1.5v和1.2v输出，使能端由3.3v电源控制，第二个将电流整流为2a和2.73a输出，使能端同样由3.3v控制。本例还可以将1.5v和1.2v分别设置成不同的降压芯片控制输出，也可以由1.5v输出控制1.2v电源的开关。
88.如果芯片还需要其他电源，也可以在另外设置一个或多个第三电压转换模块，根据需求由不同电压源相互控制。
89.本例只需要将第二电压转换模块的使能端与单片机控制脚相连即可，在节能的状态下，单片机关闭3.3v电源输出，从而其他外围设备或芯片电源一律关闭，通过硬件即可实现节能效果。
90.本实用新型电源管理单元通过多种电源协同控制，使用更加方便，节省了主控板的引脚消耗，不需要主控板单个控制，减轻了单片机的任务，从而提高了单片机的性能，降低功耗；此外，纯电路控制，电路更加稳定可靠。
91.综上，本实用新型通过完善的保护滤波和稳压电源处理系统，提高设备的运行稳
定性。
92.如图16和图17所示，本例的单片机u1的引脚14与bmi速度传感器相连，引脚45、46接实时时钟芯片u49，还设有晶振y8，通过引脚27控制硬盘锁的开关，并设置了多个传感器引脚，与车辆传感器相连，实时采集车辆的运行数据，并对车辆的状态进行检测。通过引脚26控制第二电压转换模块的开启或断开。
93.本实用新型通过设置单片机，对车辆数据进行采集和监控、电源管理，而通过海思芯片进行音频数据处理，双处理器各司其职，有效降低芯片的负荷，提高处理效率，有利于设备轻量化设计。
94.以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。