太陽能純電動巡邏車的製作方法

2023-08-07 10:11:51

本實用新型涉及一種電動巡邏車技術領域，尤其涉及一種太陽能純電動巡邏車技術。

背景技術：

隨著經濟和社會的發展，人員的出行和流動越來越頻繁，在公眾場合建立起一個高效、安全、親民的巡防系統，增加了公眾場合巡查的密度，為人們的安全出行提供了保障。電動巡邏車以其自身的輕巧、便捷、無汙染等優點被應用到車站、校園、社區等公眾場合巡邏，但電動巡邏車以電瓶充電、供電為動力源，充電時間長、供電有限、消耗較快、電能不能及時的得到補充，續航裡程較短。

技術實現要素：

根據以上現有技術的不足，本實用新型所要解決的技術問題是提出一種太陽能純電動巡邏車，通過使用節能環保的太陽能供電，解決了巡邏車的能耗問題。

為了解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案為：一種太陽能純電動巡邏車，包括電源系統、避障系統和監控系統，避障系統包括單片機、紅外線發射電路、紅外線接收電路、報警電路、電動機驅動電路和穩壓電路，紅外線發射電路、紅外線接收電路、報警電路、電動機驅動電路和穩壓電路均與單片機電連接，所述電源系統包括太陽能電池板、蓄電池和電源控制器，太陽能電池板將轉化的電能儲存在蓄電池中，電源控制器控制充放電過程，監控系統錄製現場視頻信號。

所述的電源控制器包括充電電路、放電電路、檢測電路和ATmega128晶片，充電電路、放電電路、檢測電路依次與ATmega128晶片連接，充電電路連接著太陽能電池板和蓄電池，放電電路分別連接蓄電池、避障系統和監控系統，檢測電路連接蓄電池和太陽能電池板。

3、根據權利要求1所述的太陽能純電動巡邏車，其特徵在於，所述電動機驅動電路採用L298N驅動晶片，L298N驅動晶片連接至單片機。所述巡邏車包括左後輪、右後輪和前支撐輪，左後輪和右後輪各通過一個電動機控制方向。所述L298N的IN1和IN2引腳分別與單片機的P0.0，P0.1引腳連接，並通過OUT1和OUT2控制左電機的正轉和反轉，L298N的IN3和IN4引腳分別與單片機的P0.2，P0.3引腳連接，並通過OUT3和OUT4控制右電機的正轉和反轉。所述穩壓電路包括LM7812和LM7805，電源系統經LM7812連接電動機，經LM7805連接單片機、紅外線發射電路、紅外線接收電路、報警電路和電動機驅動電路。所述監控系統包括無線傳輸模塊、前端探測攝像頭和後臺監控模塊，前端探測攝像頭採用無線網絡攝像機，採集的視頻流經無線傳輸模塊發送給後臺監控模塊。所述後臺監控模塊包括信息處理單元，信息處理單元包括視頻信號接收器、CPU處理器、圖像抓取單元和圖像信號輸出接口，視頻信號接收器輸入端與無線網絡攝像機連接，輸出端與CPU處理器連接；CPU處理器的輸出端分別與圖像抓取單元與圖像信號輸出接口連接。

本實用新型有益效果是:利用太陽能巡邏車可以將太陽能轉化為電能，在巡邏車工作過程中持續充電，解決了電動巡邏車以電瓶充電、供電為動力源，充電時間長、供電有限、消耗較快、電能不能及時的得到補充，續航裡程較短的問題；另外，本實用新型巡邏車採用自動避障系統，可以無人駕駛，自動採集現場視頻。

附圖說明

下面對本說明書附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明：

圖1是本實用新型的具體實施方式的避障系統結構圖。

圖2是本實用新型的具體實施方式的監控系統結構圖。

具體實施方式

下面對照附圖，通過對實施例的描述，本實用新型的具體實施方式如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關係、各部分的作用及工作原理、製造工藝及操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本實用新型的發明構思、技術方案有更完整、準確和深入的理解。

本實用新型提供的太陽能純電動巡邏車主要由以下四部分組成：電源系統、避障系統和監控系統，監控系統主要包括攝像頭等設備，當攝像頭探測到現場產生異常情況時，立即通知後臺的工作人員，同時錄像。避障系統主要包括紅外線發射電路和紅外線接收電路，用於電動巡邏車的自動導航，本實用新型的太陽能純電動巡邏車採用無人駕駛的自動導航巡邏車，可以實現自動駕駛，並監控現場的異常狀況。電源系統採用太陽能供電技術，給巡邏車、避障系統和監控系統提供電源。

電源系統由太陽能電池板、蓄電池、電源控制器三部分組成；將太陽能電池板安裝在電動巡邏車頂端，通過太陽能供電方式解決了電動巡邏車電能消耗快、得不到及時補充的問題。並選擇適當功率的太陽能電板、合適容量的蓄電池並配以低功耗的設備，對於保證系統可靠運行，為減輕前期施工安裝、後期檢修維護的工作量起到關鍵作用。

電源控制器的核心晶片可以是單片機或DSP，在此使用的是由ATMEL公司研發推出的AVR系列單片機，該款型號是ATmega128它是採用精簡指令集的高速8位單片機，有兩路8位PWM，6路解析度可編程(1到16位)的PWM，8路10位ADC，它是工業級晶片，能夠在惡劣的環境條件下可靠的工作；電源控制器由充電電路、放電電路、檢測電路組成，它們依次與ATmega128晶片連接，充電電路連接著太陽能電池板和蓄電池，放電電路分別連接蓄電池組、監控系統和避障系統，檢測電路連接蓄電池組和太陽能電池板。太陽能電池板將光能轉化為電能，該電能經電源控制器輸送給監控系統和避障系統，多餘的電能在充電電路的作用下儲存在蓄電池組中；當檢測電路檢測到太陽能電池板轉化的電能過低或在夜晚無太陽光時，此時通過放電電路蓄電池組給監控系統和避障系統供電；當該巡邏車停下不工作時，太陽能電池板將轉化的電能經充電電路儲存在蓄電池組中。

若遇到連續的陰雨天，蓄電池組中的電能不能及時有效的得到補充，為了不影響巡邏車的日常工作，此時可以通過外接的充電插頭，直接利用220V的交流市電，該市電經過整流充電電路的調整，變換為蓄電池組所需的直流充電電壓，給蓄電池組進行充電，保障巡邏車的續航裡程和日常工作不受影響。

監控系統包括無線傳輸模塊、前端探測攝像頭和後臺監控模塊，前端探測攝像頭採用無線網絡攝像機，無線網絡攝像機可以獨立實現大範圍無死角監控的全景攝像機，可達到360°的監控效果，無線網絡攝像機內置網絡伺服器，為了實現對網絡伺服器中一系列參數的設置，從而最優化地利用好無線網絡攝像機，本實用新型系統設計並開發了參數設置單元。參數設置單元可以實現對網絡攝像機的網絡參數、圖像參數、通道參數、雲臺參數等的設置和獲取。

用無線區域網構建無線傳輸模塊，無線傳輸模塊包括無線接入點AP、網絡路由器/交換機、伺服器和數據電纜/光纖，無線接入點AP是校園無線區域網路中有線、無線網絡之間的橋梁，由一個無線輸出口和一個有線的網絡接口(802.3接口)構成。網絡路由器/交換機在網絡中除了作為路由/分路功能之外，主要用於數據包的快速轉發，它為數據幀從一個埠到另一個任意埠轉發提供了低時延、低開銷的通路。伺服器用於對網絡中的所有設備進行管理，接收網絡中AP發送的數據包，管理網絡中的無線接入設備。

後臺監控模塊包括信息處理單元、智能視頻分析單元、視頻訪問單元、參數設置單元和雲臺控制單元。其中，信息處理單元包括視頻信號接收器、CPU處理器、圖像抓取單元和圖像信號輸出接口。其中，視頻信號接收器輸入端與無線網絡攝像機連接，輸出端與CPU處理器連接；處理器的輸出端分別與圖像抓取單元與圖像信號輸出接口連接；圖像信號輸出接口與後臺監控模塊的顯示終端連接。智能視頻分析單元負責前端無線網絡攝像機異常狀況的行為識別與報警以及與後臺監控系統軟體平臺的信息交互；針對視頻信號接收器接收的攝相機視頻信號進行分析處理，實現異常狀況的智能識別和自動判斷。雲臺控制單元用於實現對無線網絡攝像機輔助設備的控制，無線網絡攝像機可以通過RS485串口控制雲臺、鏡頭、雨刷等攝像機輔助設備。

避障系統是由AT89S52為核心的單片機最小系統，外圍電路由紅外線發射電路、紅外線接收電路、報警電路、電動機驅動電路和穩壓電路，工作時，紅外線發射電路發射一定頻率的紅外線脈衝信號，探測前方是否有障礙物，當遇到障礙物時，反射回的紅外線信號由紅外線接收電路接收，經單片機處理後，控制蜂鳴器報警，並調整電動機的轉向和動向，達到避障的目的。

本實用新型提供的巡邏車結構包括兩個後輪和一個前輪，後輪分別各由一個電機控制，前輪作為方向輪和支撐輪。巡邏車安裝有3個紅外傳感器，分別位於車頭的左、中、右部位，用於採集環境信息。由於太陽光中含有強烈的紅外光，接收電路必須能夠抗幹擾，利用單片機控制發出紅外光脈衝，即要求接收電路只接收固定頻率的脈衝。單片機通過L298N驅動電機，L298N可驅動兩個電機，L298N的IN1和IN2引腳分別與單片機的P0.0，P0.1引腳連接，用於接收主控制器輸出的轉向電機的動作指令，並通過OUT1和OUT2控制左電機的正轉和反轉；L298N的IN3和IN4引腳分別與單片機的P0.2，P0.3引腳連接。用於接收主控制器輸出的轉向電機的動作指令，並通過OUT3和OUT4控制右電機的正轉和反轉。單片機每隔一段時間對P1.0，P1.1和P1.2這三個埠進行查詢，沒有障礙物時為高電平，有障礙物時為低電平，巡邏車根據紅外傳感器來判斷障礙物的方向。

太陽能電板提供的電能經穩壓模塊LM7812提供電動機12V的穩定電壓，由LM7805提供單片機及外圍電路5V電壓。報警電路在遇到障礙物時發出警報信號，如果是行人，提醒行人主動避讓。

上面結合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現並不受上述方式的限制，只要採用了本實用新型的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本實用新型的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本實用新型的保護範圍之內。本實用新型的保護範圍應該以權利要求書所限定的保護範圍為準。