一種基于壓縮感知的揚(yáng)塵監(jiān)控信息采集與傳輸硬件電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及視頻采集與空氣污染物監(jiān)測(cè)的采集傳輸電路，具體涉及一種基于壓縮感知的揚(yáng)塵監(jiān)控信息采集與傳輸硬件電路。
【背景技術(shù)】
[0002]揚(yáng)塵是當(dāng)前大氣污染的主要因素之一，揚(yáng)塵主要分為道路揚(yáng)塵、施工揚(yáng)塵、堆場(chǎng)揚(yáng)塵。揚(yáng)塵屬于無(wú)組織污染源、防治難度很大。黨和政府下決心進(jìn)行治理，精細(xì)化監(jiān)控和管理是突破口。當(dāng)空氣被日益關(guān)注的時(shí)候，越來(lái)越多的人在更加關(guān)注著PM2.5、NO、PMlO等各項(xiàng)指標(biāo)，而環(huán)保局更是需要實(shí)時(shí)采集以上各項(xiàng)數(shù)據(jù)經(jīng)行分析統(tǒng)計(jì)。目前產(chǎn)品中絕大多數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都沒有視頻實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，但是視頻監(jiān)測(cè)的重要性不言而喻，監(jiān)測(cè)到的視頻是工廠黑煙囪排放的重要證據(jù)，也是專家分析污染狀況的有利數(shù)據(jù)。本技術(shù)主要解決目前揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中缺失視頻監(jiān)測(cè)或視頻畫質(zhì)極不清晰的現(xiàn)狀，以改善環(huán)境部門對(duì)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一 )要解決的技術(shù)問題
[0004]為了解決上述問題，本實(shí)用新型提出了一種基于壓縮感知的揚(yáng)塵監(jiān)控信息采集與傳輸硬件電路，數(shù)據(jù)采集方案利用壓縮感知模塊，將攝像頭及揚(yáng)塵傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行先壓縮再傳輸，僅用很小的數(shù)據(jù)傳輸量就能滿足需求，因此可以穩(wěn)定的傳輸高清監(jiān)測(cè)視頻，并且無(wú)需架設(shè)昂貴的線纜，可以直接通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸。
[0005]( 二)技術(shù)方案
[0006]一種基于壓縮感知的揚(yáng)塵監(jiān)控信息采集與傳輸硬件電路，涉及視頻采集與空氣污染物監(jiān)測(cè)的采集傳輸電路，其特征是，包括基于壓縮感知技術(shù)的采樣模塊電路、處理器電路、電源電路和網(wǎng)絡(luò)接口電路，以及視頻與污染物傳感器連接部分；所述的視頻與污染物傳感器連接部分設(shè)置在基于壓縮感知技術(shù)的采樣模塊電路的前端并與其電性連接；所述的基于壓縮感知技術(shù)的采樣模塊電路、處理器電路、電源電路和網(wǎng)絡(luò)接口電路依次電性連接；所述的壓縮感知采樣電路包括模擬乘法器MPY634電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832電路、積分器電路即RC積分濾波網(wǎng)絡(luò)電路、整流電路，所述的處理器電路包括單片機(jī)STM32F107VCT6電路，所述的網(wǎng)絡(luò)接口電路包括以太網(wǎng)芯片ENC28J60/SS和接口 RJ45電路。
[0007]進(jìn)一步的，所述的電源電路中包括生涯轉(zhuǎn)換電路TPS61081、變壓器控制電路MAX774和線性穩(wěn)壓器AMS1117-3.3 ；電源電路中部分采用+5V電源直接輸入，通過TPS61081 轉(zhuǎn)化出 +15V、-15V，通過 MAX774 轉(zhuǎn)化出-5V，通過 AMSl117-3.3 轉(zhuǎn)化出 +3.3V。
[0008]進(jìn)一步的，所述的網(wǎng)絡(luò)接口電路包括供電接口和數(shù)據(jù)接口 ；所述的供電接口采用的是+5V電源接口，要求電壓為+5V± 5 %，最大電流為500mA ;所述的數(shù)據(jù)接口為RJ45網(wǎng)線接口。
[0009]進(jìn)一步的，所述的視頻與污染物傳感器連接部分采集的數(shù)據(jù)通過基于壓縮感知技術(shù)的采樣電路獲取視頻圖像數(shù)據(jù)，通過單片機(jī)電路STM32F107作DCT離散余弦變換，將按頻率系數(shù)的頻域信號(hào)與先驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的隨機(jī)序列由DAC0832轉(zhuǎn)換后得到模擬信號(hào)與輸入信號(hào)在模擬乘法器MPY634進(jìn)行混頻即SSB單邊帶調(diào)制處理，再經(jīng)0PA2134運(yùn)算放大器與RC振蕩電路積分運(yùn)算、得到的采樣數(shù)據(jù)通過返送給單片機(jī)電路STM32F107，由軟件量化編碼后傳至以太網(wǎng)芯片ENC28J60，ENC28J60通過RJ45接口傳送數(shù)據(jù)。
[0010]進(jìn)一步的，所述的DCT離散余弦變換是把空間域信號(hào)變換成頻率系數(shù)是按直流、低頻、高頻分區(qū)分布的頻域信號(hào)。
[0011]進(jìn)一步的，所述的在編碼是碼書中與碼字作比較，根據(jù)所選擇的失真測(cè)度尋找失真最小的碼字作為重構(gòu)矢量分別量化，再進(jìn)行熵編碼，得到極高壓縮度的數(shù)據(jù)。
[0012](三)有益效果
[0013]本實(shí)用新型提出的一種基于壓縮感知的揚(yáng)塵監(jiān)控信息采集與傳輸硬件電路，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，其具有以下有益效果:本實(shí)用新型相比較于傳統(tǒng)的工藝處理有很多的優(yōu)占.V.
[0014]I)加入了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)沒有的高清圖像采集數(shù)據(jù)，為后續(xù)的觀察與研宄提供的有利的資源。
[0015]2)經(jīng)過壓縮感知板，使得實(shí)際采集數(shù)據(jù)信息量不變，數(shù)據(jù)量極小。
[0016]3)傳輸數(shù)據(jù)量小，因此傳輸便捷，無(wú)需鋪設(shè)專用線纜，可直接用無(wú)線傳輸。
[0017]4)存儲(chǔ)空間占用小，進(jìn)一步節(jié)省資源，節(jié)約成本。
[0018]5)采用硬件與軟件結(jié)合的壓縮方式，比傳統(tǒng)壓縮方式效率更高更可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本實(shí)用新型的基于壓縮感知技術(shù)的采樣電路框圖示意圖。
[0020]圖2是本實(shí)用新型的基于壓縮感知技術(shù)的采樣模塊電路電氣連接示意圖。
[0021]圖3是本實(shí)用新型的處理器電路電氣連接示意圖。
[0022]圖4是本實(shí)用新型的網(wǎng)口傳輸模塊接口電路電氣連接示意圖。
[0023]圖5是本實(shí)用新型的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路電氣連接示意圖。
[0024]圖6是本實(shí)用新型的視頻圖像傳輸連接電路圖。
[0025]圖7是本實(shí)用新型的視頻采集與空氣污染物監(jiān)測(cè)的各模塊電路連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1-7所示，一種基于壓縮感知的揚(yáng)塵監(jiān)控信息采集與傳輸硬件電路，涉及視頻采集與空氣污染物監(jiān)測(cè)的采集傳輸電路，其特征是，包括基于壓縮感知技術(shù)的采樣模塊電路、處理器電路、電源電路和網(wǎng)絡(luò)接口電路，以及視頻與污染物傳感器連接部分；所述的視頻與污染物傳感器連接部分設(shè)置在基于壓縮感知技術(shù)的采樣模塊電路的前端并與其電性連接；所述的基于壓縮感知技術(shù)的采樣模塊電路、處理器電路、電源電路和網(wǎng)絡(luò)接口電路依次電性連接；所述的壓縮感知采樣電路包括模擬乘法器MPY634電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832電路、積分器電路即RC積分濾波網(wǎng)絡(luò)電路、整流電路，所述的處理器電路包括單片機(jī)STM32F107VCT6電路，所述的網(wǎng)絡(luò)接口電路包括以太網(wǎng)芯片ENC28J60/SS和接口 RJ45電路。
[0027]其中，所述的電源電路中包括生涯轉(zhuǎn)換電路TPS61081、變壓器控制電路MAX774和線性穩(wěn)壓器AMSl117-3.3 ;電源電路中部分采用+5V電源直接輸入，通過TPS61081轉(zhuǎn)化出+15V、-15V，通過 MAX774 轉(zhuǎn)化出-5V，通過 AMSl117-3.3 轉(zhuǎn)化出 +3.3V。
[0028]其中，所述的網(wǎng)絡(luò)接口電路包括供電接口和數(shù)據(jù)接口 ；所述的供電接口采用的是+5V電源接口，要求電壓為+5V ± 5 %，最大電流為500mA ;所述的數(shù)據(jù)接口為RJ45網(wǎng)線接
□ O
[0029]其中，所述的視頻與污染物傳感器連接部分采集的數(shù)據(jù)通過基于壓縮感知技術(shù)的采樣電路獲取視頻圖像數(shù)據(jù)，通過單片機(jī)電路STM32F107作DCT離散余弦變換，將按頻率系數(shù)的頻域信號(hào)與先驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的隨機(jī)序列由DAC0832轉(zhuǎn)換后得到模擬信號(hào)與輸入信號(hào)在模擬乘法器MPY634進(jìn)行混頻即SSB單邊帶調(diào)制處理，再經(jīng)OPA2134運(yùn)算放大器與RC振蕩電路積分運(yùn)算、得到的采樣數(shù)據(jù)通過返送給單片機(jī)電路STM32F107，由軟件量化編碼后傳至以太網(wǎng)芯片ENC28J60，ENC28J60通過RJ45接口傳送數(shù)據(jù)。
[0030]其中，所述的DCT離散余弦變換是把空間域信號(hào)變換成頻率系數(shù)是按直流、低頻、高頻分區(qū)分布的頻域信號(hào)。
[0031]其中，所述的在編碼是碼書中與碼字作比較，根據(jù)所選擇的失真測(cè)度尋找失真最小的碼字作為重構(gòu)矢量分別量化，再進(jìn)行熵編碼，得到極高壓縮度的數(shù)據(jù)。
[0032]上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思和范圍進(jìn)行限定。在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域普通人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入到本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)用新型請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于壓縮感知的揚(yáng)塵監(jiān)控信息采集與傳輸硬件電路，涉及視頻采集與空氣污染物監(jiān)測(cè)的采集傳輸電路，其特征是，包括基于壓縮感知技術(shù)的采樣模塊電路、處理器電路、電源電路和網(wǎng)絡(luò)接口電路，以及視頻與污染物傳感器連接部分；所述的視頻與污染物傳感器連接部分設(shè)置在基于壓縮感知技術(shù)的采樣模塊電路的前端并與其電性連接；所述的基于壓縮感知技術(shù)的采樣模塊電路、處理器電路、電源電路和網(wǎng)絡(luò)接口電路依次電性連接；所述的壓縮感知采樣電路包括模擬乘法器MPY634電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832電路、積分器電路即RC積分濾波網(wǎng)絡(luò)電路、整流電路，所述的處理器電路包括單片機(jī)STM32F107VCT6電路，所述的網(wǎng)絡(luò)接口電路包括以太網(wǎng)芯片ENC28J60/SS和接口 RJ45電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓縮感知的揚(yáng)塵監(jiān)控信息采集與傳輸硬件電路，其特征在于:所述的電源電路中包括生涯轉(zhuǎn)換電路TPS61081、變壓器控制電路MAX774和線性穩(wěn)壓器AMSl117-3.3 ;電源電路中部分采用+5V電源直接輸入，通過TPS61081轉(zhuǎn)化出+15V、-15V，通過 MAX774 轉(zhuǎn)化出-5V，通過 AMSl117-3.3 轉(zhuǎn)化出 +3.3V。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓縮感知的揚(yáng)塵監(jiān)控信息采集與傳輸硬件電路，其特征在于:所述的網(wǎng)絡(luò)接口電路包括供電接口和數(shù)據(jù)接口 ；所述的供電接口采用的是+5V電源接口，要求電壓為+5V ± 5 %，最大電流為500mA ;所述的數(shù)據(jù)接口為RJ45網(wǎng)線接口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于壓縮感知的揚(yáng)塵監(jiān)控信息采集與傳輸硬件電路，其特征在于:所述的視頻與污染物傳感器連接部分采集的數(shù)據(jù)通過基于壓縮感知技術(shù)的采樣電路獲取視頻圖像數(shù)據(jù)，通過單片機(jī)電路STM32F107作DCT離散余弦變換，將按頻率系數(shù)的頻域信號(hào)與先驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的隨機(jī)序列由DAC0832轉(zhuǎn)換后得到模擬信號(hào)與輸入信號(hào)在模擬乘法器MPY634進(jìn)行混頻即SSB單邊帶調(diào)制處理，再經(jīng)OPA2134運(yùn)算放大器與RC振蕩電路積分運(yùn)算、得到的采樣數(shù)據(jù)通過返送給單片機(jī)電路STM32F107，由軟件量化編碼后傳至以太網(wǎng)芯片ENC28J60，ENC28J60通過RJ45接口傳送數(shù)據(jù)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于壓縮感知的揚(yáng)塵監(jiān)控信息采集與傳輸硬件電路，其特征在于:所述的DCT離散余弦變換是把空間域信號(hào)變換成頻率系數(shù)是按直流、低頻、高頻分區(qū)分布的頻域信號(hào)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于壓縮感知的揚(yáng)塵監(jiān)控信息采集與傳輸硬件電路，主要涉及視頻采集與空氣污染物監(jiān)測(cè)的采集傳輸電路，包括基于壓縮感知技術(shù)的采樣模塊電路、處理器電路、電源電路和網(wǎng)絡(luò)接口電路，以及視頻與污染物傳感器連接部分；所述的壓縮感知采樣電路包括模擬乘法器(MPY634)電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC0832)電路、積分器(RC積分濾波網(wǎng)絡(luò))電路、整流電路，所述的處理器電路包括單片機(jī)(STM32F107VCT6)電路，所述的網(wǎng)絡(luò)接口電路包括以太網(wǎng)芯片(ENC28J60/SS)和接口(RJ45)電路。本實(shí)用新型設(shè)置壓縮感知板，使得實(shí)際采集數(shù)據(jù)信息量不變，數(shù)據(jù)量極小。存儲(chǔ)空間占用小，進(jìn)一步節(jié)省資源，節(jié)約成本。傳輸數(shù)據(jù)量小，因此傳輸便捷，無(wú)需鋪設(shè)專用線纜，可直接用無(wú)線傳輸。
【IPC分類】H04N7/18, G08B21/12, G05B23/02
【公開號(hào)】CN204669533
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520352097
【發(fā)明人】卿朝進(jìn), 秦超, 鄭天航, 張岷濤
【申請(qǐng)人】西華大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月27日