本發(fā)明屬于便攜式工具領(lǐng)域，尤其涉及一種用于電力巡檢的巡檢裝置。
背景技術(shù)：
：變電站是各級(jí)電網(wǎng)的核心控制樞紐，站內(nèi)電氣設(shè)備需要進(jìn)行定期檢查。目前，前電力巡檢系統(tǒng)中，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)巡檢人員的工作環(huán)境狀態(tài)沒有完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，整個(gè)巡檢過程中，工作人員的位置、視頻、聲音、氣體濃度沒有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，無(wú)法保證人工工作質(zhì)量及工作人員的安全狀態(tài)。并且，現(xiàn)在電力系統(tǒng)人工檢測(cè)的工作方式仍然為文字記錄，而在很多情況下，電力系統(tǒng)的問題復(fù)雜多變，沒有圖像等輔助信息很容易產(chǎn)生問題描述的偏差，在這樣的情況下，很難將系統(tǒng)問題進(jìn)行多部門信息共享，促使問題局限化，一定程度下造成工作效率低下。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于wifi通信同時(shí)支持定位和數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娏ρ矙z裝置。其結(jié)合目前電力系統(tǒng)中安全帽進(jìn)行硬件、軟件及定位算法的設(shè)計(jì)，結(jié)合可穿戴設(shè)備與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)分布式采集數(shù)據(jù)、分布式傳輸結(jié)構(gòu)、人員定位、路線規(guī)劃功能。針對(duì)變電站人工巡檢方式中的弊端，結(jié)合目前變電站的應(yīng)用需求，很大程度上提高了人工檢測(cè)場(chǎng)景中的可靠性和安全性，人員定位精度小于1米，并課形成巡檢軌跡；同時(shí)在電網(wǎng)內(nèi)部巡檢管理方面可提供大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。本發(fā)明的技術(shù)方案是：提供1.一種基于wifi通信同時(shí)支持定位和數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娏ρ矙z裝置，包括巡檢人員佩戴的標(biāo)準(zhǔn)安全頭盔，其特征是：在標(biāo)準(zhǔn)安全頭盔的內(nèi)部頂端，設(shè)置智能頭盔控制模塊，所述的智能頭盔控制模塊至少包括cpu系統(tǒng)，電源系統(tǒng)，紅外測(cè)溫電路，聲音檢測(cè)電路、環(huán)境溫/濕度檢測(cè)電路、氧氣含量檢測(cè)電路和視頻接口電路；在標(biāo)準(zhǔn)安全頭盔的外部，設(shè)置數(shù)個(gè)傳感器和一個(gè)無(wú)線wifi通信天線；其中，所述的cpu系統(tǒng)采用多線程結(jié)構(gòu)，在μc/os-ⅱ內(nèi)核上為通信、測(cè)量、信號(hào)分析和處理等任務(wù)分別設(shè)計(jì)獨(dú)立的任務(wù)，任務(wù)間通過信號(hào)和共享內(nèi)存的方式交換數(shù)據(jù)，各線程協(xié)同工作完成數(shù)據(jù)的采集、緩沖存儲(chǔ)和通信發(fā)送等任務(wù)；所述的智能頭盔控制模塊，采用機(jī)器視覺、慣性運(yùn)動(dòng)測(cè)量和wifi定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的變配電站室內(nèi)進(jìn)行精確定位，精確跟蹤作業(yè)人員的運(yùn)動(dòng)軌跡和避免作業(yè)人員到達(dá)錯(cuò)誤的工作位置執(zhí)行作業(yè)任務(wù)。具體的，所述的數(shù)個(gè)傳感器包括紅外測(cè)溫傳感器，聲音檢測(cè)傳感器、環(huán)境溫/濕度檢測(cè)電路和氧氣含量檢測(cè)電路。具體的，所述的智能頭盔控制模塊，在變配電站室內(nèi)無(wú)線wifi環(huán)境中，把采集的信息發(fā)送到位于集控室監(jiān)控機(jī)中的巡檢作業(yè)集中監(jiān)視和控制軟件，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示，同時(shí)在手表中顯示采集參數(shù)信息。進(jìn)一步的，所述的智能頭盔控制模塊，在變配電站室內(nèi)無(wú)線wifi環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)以wifi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的室內(nèi)定位功能。進(jìn)一步的，所述的智能頭盔控制模塊，采用wifi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的室內(nèi)定位功能，采用機(jī)器視覺、慣性運(yùn)動(dòng)測(cè)量和wifi定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的室內(nèi)進(jìn)行精確定位，用于精確跟蹤作業(yè)人員的運(yùn)動(dòng)軌跡和避免作業(yè)人員到達(dá)錯(cuò)誤的工作位置執(zhí)行作業(yè)任務(wù)。更進(jìn)一步的，所述的智能頭盔控制模塊，包括視頻定位分析單元，wifi定位單元，慣性定位單元和定位數(shù)據(jù)融合單元；所述的視頻定位分析單元包括首先從外部的攝像頭獲取視頻數(shù)據(jù)流并轉(zhuǎn)換為視頻圖像存儲(chǔ)在內(nèi)部緩沖區(qū)，然后從圖像數(shù)據(jù)中提取重要的幾何學(xué)、形態(tài)學(xué)和sift特征，并與圖像識(shí)別單元根據(jù)圖像特征與預(yù)先存儲(chǔ)的圖像及特征進(jìn)行匹配，在當(dāng)和預(yù)先定義的某一個(gè)或多個(gè)圖像匹配度高時(shí)，將根據(jù)運(yùn)動(dòng)中的視覺原理測(cè)量出攝像頭到外部特征圖像的距離和方位，并在連續(xù)多數(shù)據(jù)幀中進(jìn)行修正以獲得較高的精度；所述的wifi定位單元基于內(nèi)部存儲(chǔ)的指紋特征庫(kù)和所獲得的外部節(jié)點(diǎn)信息和信號(hào)強(qiáng)度，計(jì)算出wifi節(jié)點(diǎn)在全局空間坐標(biāo)系中的位置；所述的慣性定位單元以傳感器測(cè)量的三維運(yùn)動(dòng)速度、加速度和角度位置為基礎(chǔ)，估算智能頭盔所在位置在指定時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)距離增量和方向；所述的定位數(shù)據(jù)融合單元把通過圖像系統(tǒng)、wifi定位單元、慣性定位系統(tǒng)各自測(cè)量的絕對(duì)位置和位置增量變化進(jìn)行綜合，得到優(yōu)于各個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的定位結(jié)果。其所述的預(yù)先存儲(chǔ)的圖像從遠(yuǎn)程服務(wù)端提前傳輸過來。在本技術(shù)方案中，所述的智能頭盔，采用位置指紋定位模式，通過比較定位所需的信號(hào)特征指紋信息獲取目標(biāo)位置。其所述的位置指紋定位分成兩個(gè)階段：離線階段與在線階段；在離線階段中，每棟建筑都建立一個(gè)位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)；所述位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)是一系列校準(zhǔn)樣點(diǎn)的集合，這些校準(zhǔn)樣點(diǎn)是由建筑內(nèi)不同的位置點(diǎn)，以及每個(gè)位置上采集到可見ap的rss向量構(gòu)成；在線階段時(shí)，位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中的校準(zhǔn)樣點(diǎn)就用于計(jì)算用戶最有可能出現(xiàn)的位置，得出最終定位。本技術(shù)方案中所述的變配電站室內(nèi)無(wú)線wifi環(huán)境，通過設(shè)置在變配電站室內(nèi)的、相隔50m間隔安裝設(shè)置的多個(gè)2.4g無(wú)線模塊來構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)。與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：針對(duì)傳統(tǒng)巡檢方式中信息量單一，人員安全性不足的弊端，采用將傳統(tǒng)巡檢方式和可穿戴設(shè)備相結(jié)合的方式，充分利用gps技術(shù)，嵌入式，無(wú)線通信等技術(shù)，研發(fā)了安全巡檢作業(yè)的可穿戴式設(shè)備。實(shí)現(xiàn)了巡檢作業(yè)的信息化，很大程度上提高了設(shè)備巡檢的工作效率和質(zhì)量，降低巡檢人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和風(fēng)險(xiǎn)，為輸電線路巡檢的運(yùn)行管理提供了一種創(chuàng)新型的設(shè)備檢測(cè)和監(jiān)控手段。附圖說明圖1是本發(fā)明智能頭盔控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明智能頭盔軟件系統(tǒng)的框架式結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是指紋定位兩個(gè)階段的步驟方框圖；圖4是本發(fā)明中指紋定位算法的實(shí)現(xiàn)程序流程。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。圖1中，本就是方案提供了一種基于wifi通信同時(shí)支持定位和數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾娏ρ矙z裝置，包括巡檢人員佩戴的標(biāo)準(zhǔn)安全頭盔，其發(fā)明點(diǎn)在于：在標(biāo)準(zhǔn)安全頭盔的內(nèi)部頂端，設(shè)置有智能頭盔控制模塊，所述的智能頭盔控制模塊至少包括cpu系統(tǒng)，電源系統(tǒng)，紅外測(cè)溫電路，聲音檢測(cè)電路、環(huán)境溫/濕度檢測(cè)電路、氧氣含量檢測(cè)電路和視頻接口電路；在標(biāo)準(zhǔn)安全頭盔的外部，設(shè)置有數(shù)個(gè)傳感器和一個(gè)無(wú)線wifi通信天線；其中，所述的cpu系統(tǒng)采用多線程結(jié)構(gòu)，在μc/os-ⅱ內(nèi)核上為通信、測(cè)量、信號(hào)分析和處理等任務(wù)分別設(shè)計(jì)獨(dú)立的任務(wù)，任務(wù)間通過信號(hào)和共享內(nèi)存的方式交換數(shù)據(jù)，各線程協(xié)同工作完成數(shù)據(jù)的采集、緩沖存儲(chǔ)和通信發(fā)送等任務(wù)；所述的智能頭盔控制模塊，采用機(jī)器視覺、慣性運(yùn)動(dòng)測(cè)量和wifi定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的變配電站室內(nèi)進(jìn)行精確定位，精確跟蹤作業(yè)人員的運(yùn)動(dòng)軌跡和避免作業(yè)人員到達(dá)錯(cuò)誤的工作位置執(zhí)行作業(yè)任務(wù)。上述的數(shù)個(gè)傳感器包括紅外測(cè)溫傳感器，聲音檢測(cè)傳感器、環(huán)境溫/濕度檢測(cè)電路和氧氣含量檢測(cè)電路。在頭盔上布置的主要傳感器單元如下表所示。序號(hào)傳感器安裝位置1攝像頭正面/頂部2紅外溫度傳感器左側(cè)3聲音傳感器右側(cè)4環(huán)境溫度傳感器后部5溫/濕度傳感器后部6氧氣傳感器后部7通信天線(wifi定位)后部系統(tǒng)中主要功能電路包括cpu系統(tǒng)，電源系統(tǒng)，紅外測(cè)溫電路，視頻接口電路。其中cpu系統(tǒng)包括六個(gè)部分：cpu單元、eeprom、通訊電路、復(fù)位電路、顯示控制部分等部分。cpu選用arm7系列芯片stm32f429xxx芯片cpu插件采用多層印刷板及表面封裝工藝，外觀小巧，結(jié)構(gòu)緊湊。電源系統(tǒng)使用tp4057作為鋰電池充電管理，采用sgm2019對(duì)mcu供電。紅外測(cè)溫電路度傳感器內(nèi)置有18位高精度adc，實(shí)時(shí)獲取溫度并將溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式。本技術(shù)方案中的智能頭盔采用μc/os-ⅱ作為ftu內(nèi)嵌的操作系統(tǒng)，μc/os-ⅱ是一種可移植的，可裁剪的，可植入rom的，搶占式的，實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)內(nèi)核。在μc/os-ⅱ引入嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)之后，應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)可以模塊化，可以將復(fù)雜的程序?qū)哟位凑展δ軇澐譃槎鄠€(gè)任務(wù)，多個(gè)任務(wù)可以分別編寫，但是事先設(shè)計(jì)好任務(wù)間的通信方式，這樣程序?qū)⒏菀组_發(fā)與維護(hù)。智能頭盔系統(tǒng)在μc/os-ⅱ內(nèi)核上為通信、測(cè)量、信號(hào)分析和處理等任務(wù)分別設(shè)計(jì)獨(dú)立的任務(wù)，任務(wù)間通過信號(hào)和共享內(nèi)存的方式交換數(shù)據(jù)。智能頭盔軟件系統(tǒng)基本框架如圖2中所示。該智能頭盔軟件系統(tǒng)采用多線程結(jié)構(gòu)，各線程協(xié)同工作完成數(shù)據(jù)的采集、緩沖存儲(chǔ)和通信發(fā)送等任務(wù)。其中，主線程負(fù)責(zé)系統(tǒng)任務(wù)的創(chuàng)建和資源管理，包括創(chuàng)建和啟動(dòng)其它工作任務(wù)線程，協(xié)調(diào)各進(jìn)程工作完成巡檢作業(yè)任務(wù)。紅外測(cè)溫線程負(fù)責(zé)紅外溫度傳感器的管理和溫度測(cè)量，通過i2c總線讀取設(shè)備溫度數(shù)據(jù)。視頻采集線程負(fù)責(zé)攝像頭的初始化和參數(shù)設(shè)置、視頻數(shù)據(jù)通信、視頻圖像的轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)等功能。聲音采集線程完成聲音信號(hào)的連續(xù)采集和緩沖存儲(chǔ)，聲音信號(hào)通過高速ad通道采集，通過dma方式傳輸。多參數(shù)采集線程完成環(huán)境溫度、濕度、氧氣含量等的測(cè)量。存儲(chǔ)管理線程完成公共存儲(chǔ)緩沖區(qū)的管理，使數(shù)據(jù)在各個(gè)線程間可以正常、有序地流轉(zhuǎn)。電源管理線程完成電源電壓的監(jiān)測(cè)和功耗的測(cè)量，優(yōu)化內(nèi)部的電源工作方式，提高待機(jī)和作業(yè)時(shí)間。無(wú)線通信服務(wù)線程一方面實(shí)現(xiàn)無(wú)線定位測(cè)量計(jì)算，跟蹤作業(yè)人員的軌跡。另一方面完成數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，把各個(gè)工作線程采集的傳感器數(shù)據(jù)、圖像和聲音數(shù)據(jù)等發(fā)送到集中監(jiān)控系統(tǒng)。關(guān)于wifi無(wú)線定位：wifi信號(hào)在有障礙物阻擋的情況下同樣能實(shí)現(xiàn)傳輸，受非視距影響不大。基于無(wú)線局域網(wǎng)定位技術(shù)就是實(shí)時(shí)接收無(wú)線電信號(hào)的特征信息，并通過分析處理推測(cè)出目標(biāo)所在的位置。當(dāng)前，絕大多數(shù)基于無(wú)線局域網(wǎng)的定位系統(tǒng)通過對(duì)無(wú)線信號(hào)的接收強(qiáng)度(rss)進(jìn)行處理定位。因此基于無(wú)線局域網(wǎng)定位更確切地說是基于接收信號(hào)強(qiáng)度定位。本技術(shù)方案中的智能頭盔采用位置指紋定位模式。位置指紋定位可分成兩個(gè)階段：離線階段與在線階段，如圖3所示。在離線階段中，每棟建筑都需要建立一個(gè)位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)。位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)是一系列校準(zhǔn)樣點(diǎn)的集合，這些校準(zhǔn)樣點(diǎn)是由建筑內(nèi)不同的位置點(diǎn)，以及每個(gè)位置上采集到可見ap的rss向量構(gòu)成。在線階段時(shí)，位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中的校準(zhǔn)樣點(diǎn)就用于計(jì)算用戶最有可能出現(xiàn)的位置，得出最終定位。其具體實(shí)現(xiàn)步驟如圖4所示。(1)離線階段。離線階段可看作為一個(gè)校準(zhǔn)過程，用于采集信號(hào)強(qiáng)度構(gòu)建位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)。在一個(gè)己部署好無(wú)線局域網(wǎng)環(huán)境中，首先根據(jù)建筑的分布格局和大小選擇一定數(shù)量的位置作為參考樣點(diǎn)，參考樣點(diǎn)的間距根據(jù)實(shí)際情況而定，可以是1m,2m等，在選中的參考樣點(diǎn)上要進(jìn)行多次采集可見ap的rss值，采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)將存儲(chǔ)在位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中。(2)在線階段。在離線階段完成后，位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中保存了終端在每個(gè)參考樣點(diǎn)上可偵測(cè)到的各ap的信號(hào)強(qiáng)度。終端進(jìn)行定位時(shí)，將終端所在位置上可偵測(cè)到的各ap的rss向量發(fā)送給定位服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)定位算法將終端上報(bào)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配運(yùn)算，從位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中計(jì)算出與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)最佳匹配的參考樣點(diǎn)，最佳匹配的參考樣點(diǎn)即可作為終端的估計(jì)位置。在本技術(shù)方案中，所述的智能頭盔控制模塊，在變配電站室內(nèi)無(wú)線wifi環(huán)境中，把采集的信息發(fā)送到位于集控室監(jiān)控機(jī)中的巡檢作業(yè)集中監(jiān)視和控制軟件，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示，同時(shí)在手表中顯示采集參數(shù)信息。在本技術(shù)方案中，直接或通過安裝在現(xiàn)場(chǎng)基于n51822cpu的無(wú)線定位傳感器與巡檢人員佩戴的智能頭盔通過2.4g無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信，通過2.4g網(wǎng)絡(luò)傳輸特性進(jìn)行計(jì)算從而網(wǎng)絡(luò)獲取人員的位置，通過lm35溫度傳感器、gassensor氧氣傳感器、risym光電傳感器獲取現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境信息，還可以通過通信網(wǎng)絡(luò)獲取作業(yè)任務(wù)，獲取對(duì)設(shè)備操作的授權(quán)；同時(shí)還應(yīng)當(dāng)能夠?qū)ψ鳂I(yè)人員的作業(yè)行為進(jìn)行必要記錄。更進(jìn)一步的，本技術(shù)方案中的智能頭盔，包括視頻定位分析單元，wifi定位單元，慣性定位單元和定位數(shù)據(jù)融合單元；其中，視頻定位分析單元包括首先從外部的攝像頭獲取視頻數(shù)據(jù)流并轉(zhuǎn)換為視頻圖像存儲(chǔ)在內(nèi)部緩沖區(qū)，然后從圖像數(shù)據(jù)中提取重要的幾何學(xué)、形態(tài)學(xué)和sift特征，并與圖像識(shí)別單元根據(jù)圖像特征與預(yù)先存儲(chǔ)的圖像及特征進(jìn)行匹配，在當(dāng)和預(yù)先定義的某一個(gè)或多個(gè)圖像匹配度高時(shí)，將根據(jù)運(yùn)動(dòng)中的視覺原理測(cè)量出攝像頭到外部特征圖像的距離和方位，并在連續(xù)多數(shù)據(jù)幀中進(jìn)行修正以獲得較高的精度。wifi定位單元基于內(nèi)部存儲(chǔ)的指紋特征庫(kù)和所獲得的外部節(jié)點(diǎn)信息和信號(hào)強(qiáng)度，計(jì)算出wifi節(jié)點(diǎn)在全局空間坐標(biāo)系中的位置。慣性定位單元以傳感器測(cè)量的三維運(yùn)動(dòng)速度、加速度和角度位置為基礎(chǔ)，估算智能頭盔所在位置在指定時(shí)間內(nèi)的運(yùn)動(dòng)距離增量和方向；定位數(shù)據(jù)融合單元把通過圖像系統(tǒng)、wifi定位單元、慣性定位系統(tǒng)各自測(cè)量的絕對(duì)位置和位置增量變化進(jìn)行綜合，以得到優(yōu)于各個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)的定位結(jié)果。其預(yù)先存儲(chǔ)的圖像從遠(yuǎn)程服務(wù)端提前傳輸過來。其所述的智能頭盔，采用位置指紋定位模式，通過比較定位所需的信號(hào)特征指紋信息獲取目標(biāo)位置。所述的位置指紋定位分成兩個(gè)階段：離線階段與在線階段；在離線階段中，每棟建筑都建立一個(gè)位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)；所述位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)是一系列校準(zhǔn)樣點(diǎn)的集合，這些校準(zhǔn)樣點(diǎn)是由建筑內(nèi)不同的位置點(diǎn)，以及每個(gè)位置上采集到可見ap的rss向量構(gòu)成；在線階段時(shí)，位置指紋數(shù)據(jù)庫(kù)中的校準(zhǔn)樣點(diǎn)就用于計(jì)算用戶最有可能出現(xiàn)的位置，得出最終定位。更進(jìn)一步的，變配電站室內(nèi)的無(wú)線wifi環(huán)境，通過設(shè)置在變配電站室內(nèi)的、相隔50m間隔安裝設(shè)置的多個(gè)2.4g無(wú)線模塊來構(gòu)建和實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的技術(shù)方案，針對(duì)變電站人工巡檢方式中的弊端，結(jié)合目前變電站的應(yīng)用需求，提出了新型的可穿戴輔助巡檢設(shè)備系統(tǒng)，提高了人工檢測(cè)場(chǎng)景中的可靠性和安全性。同時(shí)在電網(wǎng)內(nèi)部巡檢管理方面提供大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)可進(jìn)一步升級(jí)，使穿戴設(shè)備與巡檢機(jī)器人相結(jié)合，進(jìn)一步提高效率與可靠性，其市場(chǎng)應(yīng)用前景非常廣泛。本發(fā)明可廣泛用于變配電站電力設(shè)備的巡檢和管理領(lǐng)域。當(dāng)前第1頁(yè)12