一种智能监控装置、LED显示屏及监控方法与流程

一种智能监控装置、led显示屏及监控方法
技术领域
1.本发明涉及led显示技术领域，更具体地说，涉及一种智能监控装置、led显示屏及监控方法。


背景技术：

2.led显示屏以其独特的高亮度、安全环保、可靠性高、寿命长、稳定性好等特点，现已被广泛的应用于各类户外场所的信息发布场景，如交通提示、教育宣传、广告播放等等。但由于户外工作环境比较恶劣，长期经历夏季高温，雨季潮湿、雷击，冬季低温，大风震动等恶劣条件，其内部的组件很容易发生老化损伤，接口也容易发生松动。一旦出现故障，若监控的不及时，故障未及时上报，或者上报后无法及时联系技术人员前往检修排查，将严重影响显示效果。另外，当只有某个显示配件发生故障，而不是系统性的问题，则整屏显示内容会缺失一小块，严重影响观看体验，特别是在交通提示使用场景下，显示内容的缺失将带来不可估量的后果。
3.现有技术的室外led显示屏如图1所示，包括发送卡、接收卡、led显示灯板及屏体电源模块；屏体电源模块连接发送卡、接收卡和led显示灯板均连接进行供电；发送卡和接收卡之间通过网线连接；接收卡与led显示灯板连接，用于led显示灯板数据的显示；发送卡通过网络连接云平台，接收云平台的控制数据；应用时，发送卡将云平台下发的显示内容处理，存储在本地后，转化为显示屏专用的显示数据，并通过网络下发给接收卡；接收卡将发送卡发送来的显示数据，转换为灯板显示数据，通过数据排线发送给led显示灯板，同时下发控制指令驱动led显示灯板点亮显示；led显示灯板包括led驱动芯片及led灯珠，led显示灯板根据接收卡的控制信号及显示数据驱动灯珠显示；屏体电源模块将高压输入电源转换为低压电源输出，给发送卡，接收卡及led显示灯板供电。
4.经检索，针对显示屏的监控有授权号为cn201623812u的实用新型专利，一种led显示屏监控系统，提出了一种基于摄像头抓拍的监控方式，在显示屏正对面安装摄像头，实时抓拍显示内容发送给管理人员。这种方法需要人工判断显示屏的故障状态，效率较低，且摄像头只能抓拍显示内容，无法监控屏体的温度、湿度、电源、烟雾等状态，监控项较少，适用度较低。
5.因此，针对显示屏的监控基本采用外加硬件装置的方式，如授权号为cn104050921b的发明专利，显示控制及监控组件和显示系统；或授权号为cn211956661u的实用新型专利，一种监控功能板、hub板及led显示屏；或授权号为cn201927325u的实用新型专利，一种led显示屏监控系统等，都是采用外加监控装置，监控屏体状态后上报。但是目前现有的监控功能比较单一，只有监控上报的功能，后续的故障动作还是需要靠人为下发，容易出现故障处理不及时的问题，智能化程度不高。
6.综上，设计一种户外led显示屏智能化监控装置在实际应用中十分必要，用于针对户外恶劣的工作环境，在监控屏体各项工作状态的同时，发生故障时能智能化的判断故障类型，根据不同的故障类型快速做出响应，将故障影响降至最低。并且发生故障后能通过后
台管理系统快速的通知周边运维人员及时处理。


技术实现要素：

7.1.要解决的技术问题
8.针对现有技术中存在的户外led显示屏的故障监控及维护的管理效率低，维护不够及时，故障响应周期长，使用安全性不高等问题，本发明提供一种智能监控装置、led显示屏及监控方法，它可以实现智能化监控户外led显示屏状态，并快速响应作出应对，提高使用安全性。
9.2.技术方案
10.本发明的目的通过以下技术方案实现。
11.第一方面，本发明公开一种智能监控装置，所述监控装置包括若干传感器、控制单元、电压采集接口、接收卡通信接口、排线状态采集接口，传感器、电压采集接口、接收卡通信接口、排线状态采集接口均连接控制单元；所述监控装置与led显示屏连接，监控装置通过检测排线状态，实现led显示屏的监控。
12.本发明将监控装置与led显示屏直接连接，通过各类接口直接获取led显示屏的状态，实现led显示屏的智能监控，响应速度快，安全性高。
13.更进一步的，传感器包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和行程开关，温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器和行程开关均与监控装置的控制单元连接。
14.第二方面，本发明公开一种户外led显示屏，所述户外led显示屏包括所述的一种智能监控装置，还包括led显示屏，发送卡、接收卡和电源模块；电源模块用于供电，发送卡用于接收显示数据发送给接收卡，接收卡将显示数据转化为灯板显示数据后发送至led显示灯板进行显示；监控装置用于监控led显示灯板的状态，实现故障报警。
15.更进一步的，所述电源模块包括继电控制单元、板卡电源和灯板电源，灯板电源连接led显示灯板，板卡电源连接发送卡、接收卡和智能监控装置；继电控制单元连接灯板电源，用于控制灯板电源。
16.更进一步的，所述led显示屏包括若干led显示灯板，led显示灯板包括m行n列，m、n均为正整数；每行led显示灯板之间通过级联排线连接，每行的第一级led显示灯板与接收卡通过数据排线连接，每行的第n级led显示灯板与监控装置通过监控排线连接，监控装置与接收卡通过反馈排线连接；接收卡之间通过网线级联。由于接收卡的带载能力限制，一般来说，led显示屏需通过多张接收卡控制，具体根据led显示灯板的分辨率和led显示屏所需要达到的分辨率确定，以384*192显示分辨率的led显示屏为例，在led显示灯板分辨率为64*64时，共需6行3列led显示灯板。
17.本发明通过智能监控装置，实时的监控屏体运行状态，监控内容包括通信排线、温度、湿度、烟雾、电源电压和箱门开启等。监控装置的控制单元根据不同的故障状态，快速做出应对措施，特别是一些比较严重的故障，可以通过继电控制单元快速断开屏体灯板电源，提高使用安全性。
18.第三方面，本发明公开一种户外led显示屏智能监控方法，led显示屏工作时，监控装置先通过接收卡通信接口判断通信接口是否正常，若通信接口异常则控制单元下发led显示屏黑屏指令；接着监控装置监控接收卡的通信状态，若通信状态异常则控制单元发送
异常指令至后台；接收卡通信状态正常时，监控装置通过接口监控led显示屏状态，并根据故障优先级顺序由控制单元下发应对指令至后台。
19.更进一步的，监控装置设置优先级，第一优先级的是烟雾故障或电压故障，当监测到烟雾故障或电压故障时，直接切断电源；第二优先级是排线异常或接收卡通信异常，当检测到排线异常或接收卡通信异常时，做黑屏处理。第三优先级是温度告警故障，温度过高会带来安全隐患，对于显示屏高温通过降低led显示屏亮度进行控制；第四优先级是湿度告警故障，湿度异常不会引起显示屏运行故障，但会对led灯珠产生影响，因此优先级略低于温度告警；第五优先级故障包括电压预警故障、温度预警故障、湿度预警故障、发送卡通信异常故障、监控装置通信异常故障或箱门开启故障，第五级故障不会影响led显示屏正常使用，因此优先级最低，只需正常上报即可。
20.更进一步的，通信状态监控时，接收卡发送显示数据至led显示灯板，显示数据经过数据排线发送到第一级led显示灯板，并通过级联排线下发到第n级led显示灯板，通过监控排线接回到监控装置，作为排线检测的一路信号；监控装置通过检测所有排线上的数据，判断排线中是否有信号丢失，当出现信号丢失时，则可判断该路信号中存在排线松动或断开的故障，监控装置再通过反馈排线反馈给接收卡故障状态。
21.更进一步的，温度监控包括预警值和告警值，当温度达到预警值时上报后台不执行应对操作，等待后台指令，当温度达到告警值时上报后台并调低led显示屏的亮度。
22.更进一步的，湿度监控包括预警值和告警值，当湿度达到预警值时上报后台不执行应对操作，等待后台指令，当湿度达到告警值时上报后台并增加led显示屏的亮度。
23.本发明直接将监控装置与led显示屏连接，可实现监控的快速响应，提高户外led显示屏的安全性，在故障监控时，设置故障优先级，对于紧急的故障通过控制单元可以实时进行如断点、黑屏、亮度调节等措施，通过及时上报后台运维人员处理，提高系统整体安全性。
24.3.有益效果
25.相比于现有技术，本发明的优点在于：
26.为了实现户外led显示屏的智能化监控，本发明提出一种户外led显示屏智能化监控装置及方法。通过在led显示屏的屏体内部设置监控装置，直接对led灯板进行监控，可实时监控屏体通信排线、温度、湿度、烟雾、电源电压或led显示屏开箱门等状态，同时增加继电控制单元控制屏体灯板电源，实现对灯板电源的控制。
27.本发明依旧led显示屏故障的等级设置监控的优先级，通过监控装置实时监控屏体状态，智能化判断故障类型的同时可以根据不同的故障类型快速的做出响应，如调节亮度，进入待机或关闭电源等响应，同时将故障信息上报后台管理系统，通知周边运维人员及时处理，加快故障响应速度，提高系统整体安全性。
附图说明
28.图1为现有技术led显示屏结构示意图；
29.图2为本发明带有智能化监控装置的led显示屏结构示意图；
30.图3为本发明控制单元模块连接示意图；
31.图4为本发明排线状态检测示意图；
32.图5为本发明一实施例排线检测示意图；
33.图6为本发明监控装置优先级等级示意图；
34.图7为本发明监控控制流程图。
具体实施方式
35.下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
36.实施例
37.现有技术的led显示屏结构如图1所示，该结构无法实现对led显示屏的实时监控，安全性能很低。本实施例公开一种户外led显示屏智能化监控装置，如图2所示，本实施例方案可实现屏体状态的智能化监控。
38.本实施例在现有技术的功能模块基础上增加监控装置、传感器单元和继电控制单元，将现有技术中的屏体电源模块拆分为灯板电源和板卡电源，继电控制单元与板卡电源、灯板电源和发送卡连接，用于控制各模块供电；监控装置连接led显示灯板，直接对led显示灯板进行监控，所示监控装置包括若干传感器单元，用于实现温度、湿度和烟雾等的监控。
39.具体的，传感器单元包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器及行程开关，温度传感器监测led显示灯板的温度实时告警，湿度传感器监测led显示灯板的湿度实时告警，烟雾传感器监测led显示灯板的烟雾实时告警，行程开关监测led显示屏体的箱门是否有打开状态并实时告警。
40.屏体电源模块拆分后的灯板电源用于整屏灯板的供电，功率较大，是屏体内部的核心电源回路，灯板电源与继电控制单元连接，受继电控制单元控制，可以远程或智能化的控制灯板电源开关；板卡电源用于给发送卡、接收卡及监控装置供电，如图2所示，板卡电源不受继电控制单元控制，持续有电，可以持续监控屏体运行状态的同时，确保灯板电源的正常控制。
41.如图3所示，监控装置包括控制单元、电压采集接口、排线状态采集接口、温度采集接口、湿度采集接口、烟雾采集接口和行程开关状态采集接口及与接收卡通信接口；控制单元通过电压采集接口连接电源模块，控制单元通过接收卡通信接口连接接收卡，控制单元通过排线状态采集接口监控排线状态，控制单元通过温度采集接口、湿度采集接口、烟雾采集接口和行程开关状态采集各类采集接口采集屏体状态参数，判断屏体是否发生故障并将故障类型通过监控数据反馈排线发送给接收卡，接收卡与发送卡通信进一步将数据发送给发送卡，发送卡上报平台的同时，做出相应的应对动作。
42.监控装置监控led显示屏的状态，所述状态监控包括温度检测、湿度检测、烟雾检测、行程开关检测、灯板电压检测和排线状态检测，监控装置的控制单元根据监控装置各接口采集的信息作出应对动作。
43.由于监控装置监控的状态较多，且不同的故障状态需要有不同的应对措施，因此需要确定各监控状态的优先级，本实施例监控装置监控时的优先级设置如图6所示，第一优先级的是烟雾故障或电压故障，这两种故障直接影响系统使用的安全性，因此当检测到这两类故障时，led显示屏断开灯板电源；第二优先级是排线异常或接收卡通信异常，此时会影响到屏体的正常显示，当检测到这两类故障时，led显示屏黑屏待机处理；第三优先级是温度过高故障，高温会对屏体的安全使用带来隐患，当检测到温度过高达到告警值时调低
屏体亮度；第四优先级是湿度过高故障，湿度故障的优先级略低于温度故障，因为湿度不会影响屏体的正常运行，只会增加的灯珠失效风险，当检测到湿度达到告警值时提高屏体亮度做好预防即可；第五优先级故障包括电压预警、温度预警、湿度预警、发送卡通信异常、监控装置通信异常或箱门开启，这些故障都不会影响屏体的正常使用，因此优先级最低，只做好正常上报即可。
44.监控装置在进行温度检测时，通过温度传感器的温度采集接口检测屏体内部温度，温度传感器的监控温度分为预警值和告警值，当温度达到预警值时上报后台管理系统，提醒后台管理人员，但不执行应对动作，等待后台控制指令；当达到告警值时上报后台管理系统的同时，调低屏体显示亮度，通过降低屏体功耗的方式减小屏体发热。
45.监控装置在进行湿度检测时，由于led显示屏属于湿敏器件，当湿度过高时，led灯珠容易受潮损坏，因此需要增加湿度检测传感器。与温度检测类似，监控湿度分为预警值和告警值，当湿度达到预警值时上报后台管理系统，提醒后台管理人员，但不做应对动作，等待后台控制指令；当达到告警值时上报后台管理系统的同时，增加屏体显示亮度，通过增加屏体功耗的方式增加屏体发热，以内部烘烤的方式提高屏体温度，降低灯珠对湿度的敏感性，起到预防的作用。
46.监控装置在进行烟雾检测时，当屏体遇到雷击或极端高温时，内部的组件存在烧毁的风险，若此时不及时处理，有可能导致火灾等严重后果。因此需要检测烟雾状态，当检测到烟雾时，上报后台系统的同时，发送卡可以通过继电控制单元断开灯板电源，提升led显示屏的使用安全性。
47.监控装置在进行行程开关检测时，主要通过行程开关检测屏体箱门是否被异常开启，检测原理是在箱门与箱体贴合处安装行程开关，当箱门闭合时，开关导通，监控装置可以检测该开关状态判断箱门是否被开启。当检测到箱门开启时，及时上报后台系统，但不做其他应对操作，避免因正常检修或其他误报影响屏体的正常工作。
48.监控装置在进行灯板电压检测时，灯板电压过高或过低时都会导致屏体显示异常，因此需要对灯板电压进行监控。灯板电压的监控分为预警值和告警值，当检测到灯板电压偏高或偏低，达到预警值时，不会影响显示，因此只需上报预警状态即可。但当电压波动过高或过低，达到告警值时，则上报后台系统的同时，发送卡通过继电控制单元断开灯板电源，避免屏体异常显示影响客户使用的同时，确保异常的电压值不会损坏灯板。
49.监控装置在进行排线状态检测时，如图4所示，户外led显示屏使用过程中，排线松动或接触不良是最常见的问题，一旦出现排线接触不良，会出现单个模组或多个模组的闪烁或黑屏，非常影响使用体验，因此排线状态检测是整个监控装置中的核心功能。排线状态的检测原理为：将接收卡发送给灯板的显示数据，经过数据排线发送到第一张灯板，而后通过级联排线一级一级下发到最后一级灯板后，再通过监控排线接回到监控装置，作为排线检测的一路信号，监控装置通过检测所有排线上的数据，判断排线中是否有信号丢失，当出现信号丢失时，则可判断该路信号中，存在排线松动或断开的故障。监控装置再通过反馈排线反馈给接收卡故障状态。由于单个led显示屏中灯板数量较多，因此需要多张接收卡和多个监控装置组合才能实现整屏的排线状态检测。
50.每张接收卡负责一块区域的显示，多张接收卡之间通过网线级联，实现对整屏的显示控制，接收卡编号可作为灯板的第一位编号；每张接收卡有多路输出，每路输出控制若
干灯板的显示，接收卡的输出路数可作为灯板的第二位编号；每路显示数据上有若干个灯板，可作为灯板的最后一位编号。每张接收卡到监控卡之间的排线通路如下：接收卡—数据排线—级联排线—监控排线—反馈排线，通过监控排线上的数据状态，即可判断是哪张接收卡的哪路排线异常，但仍无法精确到哪张灯板。具体的，如图5所示，以384*192显示分辨率的led显示屏为例介绍，在led显示灯板分辨率为64*64时，共需6行3列led显示灯板。
51.受接收卡带载能力限制，单个显示屏需要两张接收卡，每张接收卡有三路数据排线输出，经过两条级联排线后，通过监控排线到监控装置。当排线连接正常时，排线上的所有信号均有高低电平变化，监控装置检测该高低电平的变化判断该路信号的通信状态。当该路信号中有某处排线松动或接触不良，排线中会有某根信号线或多根信号线变为长时间的低电平，监控装置即可捕捉到该低电平，当低电平的时间超过一定时间后，监控装置可判断该路信号存在异常。而后通过反馈排线反馈给接收卡，进一步反馈给发送卡进行后续应对操作。
52.发送卡接收到排线故障后，上报平台进行app和短信推送给运维人员的同时，可关闭屏体显示，进入休眠待机模式，方式异常的闪屏和黑屏影响使用体验。与断开灯板电源不同，虽然此时都是黑屏，但灯板此时仍旧有电，排线上仍旧会有用于监控的高低电平，因此监控装置依旧可以持续判断排线状态，若排线状态恢复则可以重新点亮显示。如此操作可以避免因某些异常震动导致的排线短期接触不良，排线正常后，屏体却无法恢复的问题。
53.除此之外，通过检测屏体与发送卡的通信，发送卡与接收卡的通信及接收卡与监控装置的通信，可以判断当前的通信是否异常。当出现发送卡与监控卡的通信异常时，由于显示内容为本地播放，上行通信异常不会影响下行通信，因此不会影响屏体的正常显示，因此只需上报状态即可。但当出现接收卡通信异常时，由于接收卡需要实时处理发送卡发送的显示数据，当接收卡通信异常时，屏体会出现区域性的黑屏问题，此时需要发送黑屏待机指令，将其他接收卡也做黑屏处理，进入待机模式，并持续监控接收卡通信状态，当通信恢复后重新点亮显示屏。
54.本发明的控制流程如图7所示，系统上电后，进入正常显示程序，屏体开始正常工作。此后监控接收卡的通信状态，若接收卡通信异常，则按照设定的，下发黑屏指令并上报后台系统推送运维人员处理。当接收卡通信正常后继续读取接收卡的通信状态，若通信不正常也上报后台系统推送运维人员处理。只有当接收卡通信正常后才读取当前屏体的故障监控状态，判断是否存在故障。若不存在故障则持续监控，若存在故障则进一步判断故障类型，而后根据故障类型及故障优先级按照既定的规则下发应对指令，同时上报后台系统推送运维人员处理。
55.以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。