一種應(yīng)用于供電系統(tǒng)輸電線路的遠程無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于輸電線路監(jiān)測和預(yù)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)分為監(jiān)控前端和監(jiān)控中心兩部分。監(jiān)控前端采用了嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)，結(jié)合了IT領(lǐng)域中最新的H.264音視頻壓縮/解壓縮技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、USB通信技術(shù)、CAN總線技術(shù)、4G無線通訊（支持CDMA2000，WCDMA,TD-SCDMA）技術(shù)、WIFI無線通訊技術(shù)、智能傳感器技術(shù)、高級車載電源管理技術(shù)，適用于各種氣候和環(huán)境下的輸電線路監(jiān)測。在環(huán)境惡劣不宜出行的條件下任然能實現(xiàn)有效的監(jiān)測預(yù)警，清晰的視頻圖像和GPS精確定位能準(zhǔn)確有效及地的反映出現(xiàn)場輸電線路的狀態(tài)信息，使得電力系統(tǒng)能迅速做出相應(yīng)舉措。
【專利說明】—種應(yīng)用于供電系統(tǒng)輸電線路的遠程無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種遠程無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，尤其涉及一種應(yīng)用于供電系統(tǒng)輸電線路的遠程無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)也不斷向著新的方向發(fā)展并不斷進行更新。為了和電腦對應(yīng)，傳統(tǒng)的模擬設(shè)備已經(jīng)開始向數(shù)字設(shè)備轉(zhuǎn)換；數(shù)字資料已經(jīng)開始方便地傳送和管理，可以借助安防網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接其他的數(shù)字產(chǎn)品來擴大應(yīng)用范圍。遠程傳送的需求也越來越大，這表明視頻監(jiān)控技術(shù)已全面進入數(shù)字時代。隨著網(wǎng)絡(luò)信息的發(fā)展，許多建筑物已經(jīng)具備局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，有許多要求是在PC控制下的升級系統(tǒng)；圖象處理用PC有許多的彈性；多種的數(shù)據(jù)保存硬件(硬盤、備份光盤等)發(fā)展很快，基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展為視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。
[0003]由于輸電線路分散在廣闊的地域上、所組成的設(shè)備檢測參數(shù)眾多、存儲數(shù)據(jù)量巨大，所以對輸電線路的管理和維護的工作量非常大。為提高輸電線路的管理水平，增強電力系統(tǒng)運行的可靠性，要求線路運行管理部門對其所管轄的線路的運行狀況有全面的了解和掌握，對線路的缺陷和故障隱患有重點、有次序地安排檢修，并為即將進行的檢修工作做好人力、物力的準(zhǔn)備。因此如何科學(xué)地掌握輸電線路的運行狀態(tài)并安排檢修已成為線路管理部門一個重要的課題。這種情況下，迫切需要建立輸電線路運行狀態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)，為輸電線路的檢修和可靠運行奠定堅實的基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于供電系統(tǒng)輸電線路的遠程無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠解決如下技術(shù)問題:系統(tǒng)分為監(jiān)控前端和后臺監(jiān)控中心兩部分，提升電路輸送系統(tǒng)的穩(wěn)定性和相關(guān)設(shè)備的安全，特別是以DSP為多媒體處理核心高速實時的視頻傳輸，配合預(yù)警系統(tǒng)，有效地提升了對現(xiàn)場信息的立體式監(jiān)控，為電路輸送的網(wǎng)絡(luò)化采集、傳輸、處理提供了高效、準(zhǔn)確、及時的服務(wù)。系統(tǒng)分為監(jiān)控前端和監(jiān)控中心兩部分。監(jiān)控前端采用了嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)，結(jié)合了 IT領(lǐng)域中最新的H.264音視頻壓縮/解壓縮技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、USB通信技術(shù)、CAN總線技術(shù)、4G無線通訊(支持CDMA 2000, WCDMA, TD-SCDMA)技術(shù)、WIFI無線通訊技術(shù)、智能傳感器技術(shù)、高級車載電源管理技術(shù)，適用于各種氣候和環(huán)境下的輸電線路監(jiān)測。在環(huán)境惡劣不宜出行的條件下任然能實現(xiàn)有效的監(jiān)測預(yù)警，清晰的視頻圖像和GPS精確定位能準(zhǔn)確有效及地的反映出現(xiàn)場輸電線路的狀態(tài)信息，使得電力系統(tǒng)能迅速做出相應(yīng)舉措。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實現(xiàn):
一種應(yīng)用于供電系統(tǒng)輸電線路的遠程無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，該監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過有線和/或無線網(wǎng)絡(luò)連接，包括:
監(jiān)控前端:所述監(jiān)控前端通過傳感器模塊對環(huán)境參數(shù)進行實時采集，采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心進行打包處理，并將所采集的數(shù)據(jù)實時無線發(fā)送給基站，所述監(jiān)控前端內(nèi)設(shè)置有DSP多媒體處理器；
監(jiān)控中心:所述監(jiān)控中心通過網(wǎng)關(guān)接收由所述監(jiān)控前端發(fā)來的監(jiān)控信息，交由監(jiān)控中心的各服務(wù)器進行相應(yīng)處理；
人機接口模塊:用于操作者與監(jiān)控中心進行通訊；
人機接口模塊分為真彩觸屏和4X4數(shù)碼按鍵兩部分。人機接口模塊與DSP通過IO 口和專門的數(shù)字接口互相通信。操作者可以設(shè)置不同的預(yù)警閾值，正常工作模式和無人化自動預(yù)警模式的切換，以及短信的方式與監(jiān)控中心進行通訊。
[0006]預(yù)警裝置:用于自動觸發(fā)報警系統(tǒng)。預(yù)警裝置通過通用IO 口與DSP多媒體處理器相連，報警裝置由紅外傳感器，紅色報警指示燈和警鈴組成。如果有突發(fā)事件(如線路出現(xiàn)故障、變壓器被盜)，可以自動觸發(fā)報警系統(tǒng)，并且根據(jù)GPS迅速定位出事地點，有效迅速的制止危害行為。為了避免系統(tǒng)的缺陷，也在監(jiān)控中心設(shè)置了自動報警模式，當(dāng)監(jiān)控者發(fā)現(xiàn)危害事件可人工觸發(fā)報警系統(tǒng)。報警系統(tǒng)的靈敏度，種類設(shè)置也是可根據(jù)具體情況加以修正。
[0007]環(huán)境參數(shù)采集模塊:包括視頻采集模塊，微氣候采集模塊和絕緣子采集模塊。
[0008]進一步的,所述監(jiān)控前端還包括:
GPS模塊:所述GPS模塊通過RS232通信方式與所述DSP多媒體處理器通信，將獲取的各傳輸電路當(dāng)前的地理位置信息傳給DSP多媒體處理器；
電磁傳感器:所述電磁傳感器用于獲得包括50Hz工頻信號在內(nèi)的信息；
電磁傳感器將接收的監(jiān)測信號進行前端分析處理，取出50HZ工頻信號，經(jīng)過數(shù)字濾波排除干擾信號，分析其信號強度，當(dāng)達到預(yù)設(shè)值時，發(fā)出無線報警信號給接收端，接收端在接收到該信號后報警，提示用戶設(shè)備已接近強電，請注意安全，預(yù)警系統(tǒng)只對220V以上工頻50-60HZ的電壓預(yù)警，電路通過數(shù)字濾波抗干擾，穩(wěn)定可靠。
[0009]溫濕度傳感器:用于獲得現(xiàn)場的溫濕度信息；
溫濕度傳感器將檢測到的溫濕度信息通過A/D轉(zhuǎn)換成為DSP可以識別的數(shù)字信號，同時根據(jù)系統(tǒng)自帶的專業(yè)軟件來判斷此時的微氣候和絕緣子污穢情況，為線路輸送提高穩(wěn)定性。
[0010]高清晰度攝像頭:用于采集監(jiān)控現(xiàn)場的模擬信號；
CCD視頻采集模塊:用于采集視頻信號，所述CCD視頻采集模塊通過高清數(shù)字信號輸入線與DSP相連，DSP多媒體視頻處理模塊進行視頻壓縮編碼處理；
所述DSP多媒體處理器還用于:同時將其他傳感器采集的環(huán)境信息通過相應(yīng)的數(shù)字接口傳輸并進行打包集成，最終由DSP多媒體處理器將這些信息通過4G無線傳輸模塊發(fā)射出去。
[0011]進一步的，所述監(jiān)控中心內(nèi)設(shè)置有服務(wù)器，各服務(wù)器之間以局域網(wǎng)形式互聯(lián)，并且將相關(guān)信息上傳到共享網(wǎng)站上；監(jiān)控中心內(nèi)還包括:
監(jiān)視臺:用于對獲得的綜合信息進行解析，針對高清視頻數(shù)字信號使用H.264軟解碼技術(shù)實時解碼視頻流，針對環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)包根據(jù)傳輸時的協(xié)議要求逐一解析，可以根據(jù)獲得的高清圖像信息及環(huán)境參數(shù)，直觀的判斷出是否需要響應(yīng)措施進行跟進處理；
數(shù)據(jù)庫服務(wù)器:用于將每天的監(jiān)控信息壓縮存儲下來，以備回放、備案等所用；
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器:作為監(jiān)控中心和互聯(lián)網(wǎng)客戶端的紐帶，將監(jiān)控信息發(fā)布到公共網(wǎng)站； 管理服務(wù)器:用于電力系統(tǒng)部門對整個系統(tǒng)的管理協(xié)調(diào)和維護處理；輸電線路維護者可以利用管理服務(wù)器的相關(guān)軟件獲取各種所需信息，準(zhǔn)確的分析輸電線路此時的狀態(tài)信息(如輸電線路故障點、工程機械附近電壓報警等)。
[0012]客戶端:用于訪問所述監(jiān)控中心的公共網(wǎng)站。
[0013]監(jiān)控前端發(fā)出的監(jiān)控信息通過基站轉(zhuǎn)給遠端的監(jiān)控中心網(wǎng)關(guān)，進入監(jiān)控中心各服務(wù)器進行相應(yīng)處理。各服務(wù)器之間以局域網(wǎng)形式互聯(lián)，并且將相關(guān)信息上傳到共享網(wǎng)站上。監(jiān)控中心主機采用專業(yè)的監(jiān)視軟件，并為應(yīng)用程序提供接口，可以讓應(yīng)用程序調(diào)用、控制遠程監(jiān)控圖像。電力公司在監(jiān)控中心根據(jù)傳回的信息，分析輸電線路此時的狀態(tài)信息(絕緣子污穢監(jiān)測、微氣候監(jiān)測、線路舞動和覆冰監(jiān)視、桿塔塔材防盜等)。同時手機可借助手機寬帶業(yè)務(wù)訪問監(jiān)控中心的公共網(wǎng)站，即使遠在千里之外也能對輸電線路的運行狀況了如指掌。
[0014]進一步的，所述客戶端包括手機、平板電腦，這樣即使遠在千里之外也能對輸電線路運籌帷幄，手機用戶就能在任何地方登陸訪問監(jiān)控中心服務(wù)器公共網(wǎng)站，得到相應(yīng)的信息，方便管理者隨時隨地的進行監(jiān)控。
[0015]進一步的，所述人機接口模塊包括真彩觸屏和4X4數(shù)碼按鍵，人機接口模塊與DSP通過IO 口和數(shù)字接口互相通信。
[0016]進一步的，所述預(yù)警裝置通過通用IO 口與DSP多媒體處理器相連，預(yù)警裝置包括紅外傳感器、紅色報警指示燈和警鈴，如果有突發(fā)事件(如不法分子竊取變壓器或者變壓器斷線、移位、震動等被破壞、搬動情況等)，可以自動觸發(fā)報警系統(tǒng)，并且根據(jù)GPS迅速定位出事地點，有效迅速的制止危害行為。為了避免系統(tǒng)的缺陷，也在監(jiān)控中心設(shè)置了自動報警模式，當(dāng)監(jiān)控者發(fā)現(xiàn)危害事件可人工觸發(fā)報警系統(tǒng)。
[0017]進一步的，所述無線網(wǎng)絡(luò)連接方式為4G通信模式或wifi模式。
[0018]進一步的，監(jiān)控前端包括主、從兩種工作模式:在從模式下，局域網(wǎng)內(nèi)的監(jiān)控前端將采集結(jié)果統(tǒng)一發(fā)送到一臺監(jiān)控前端，并由他統(tǒng)一通過4G技術(shù)發(fā)送給基站；
或:在主模式下，所有監(jiān)控前端不進行局域網(wǎng)搭建，分別利用自身的4G模塊發(fā)送數(shù)據(jù)給基站。
[0019]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
利用本發(fā)明能夠在大面積的輸電線路能實現(xiàn)無人化遠程監(jiān)控，從而使運行線路可靠性大大提高，同時提高勞動生產(chǎn)率，降低運行成本，有效改變輸電線路傳統(tǒng)的檢修、維護方法，通過全天候地采集運行狀態(tài)下影響線路運行和絕緣子串絕緣水平的有關(guān)參數(shù)，將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)椒治鎏幚碇行?，自動分析輸電線路運行狀態(tài)、絕緣子的污穢狀態(tài)及發(fā)展趨勢和絕緣子串絕緣水平，供電部門根據(jù)實時運行狀態(tài)實施狀態(tài)檢修，有效預(yù)防和減少線路事故，提高線路運行效率和管理水平。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明無線視頻監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的總體示意框圖。
[0021]圖2是系統(tǒng)監(jiān)控前端的具體結(jié)構(gòu)框圖。
[0022]圖3是系統(tǒng)環(huán)境信息采集模塊硬件結(jié)構(gòu)框圖。
[0023]圖4是泄漏電流檢測(污穢監(jiān)測)流程圖。
[0024]圖5是流程處理圖。[0025]圖6是監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的柘撲結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0026]通過下面對實施例的描述，將更加有助于公眾理解本發(fā)明，但不能也不應(yīng)當(dāng)將 申請人:所給出的具體的實施例視為對本發(fā)明技術(shù)方案的限制，任何對部件或技術(shù)特征的定義進行改變和/或?qū)φw結(jié)構(gòu)作形式的而非實質(zhì)的變換都應(yīng)視為本發(fā)明的技術(shù)方案所限定的保護范圍。
[0027]在【背景技術(shù)】中已經(jīng)指出，如何科學(xué)地掌握輸電線路的運行狀態(tài)并安排檢修已成為線路管理部門一個重要的課題，因此我們迫切需要建立輸電線路運行狀態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)，為輸電線路的檢修和可靠運行奠定堅實的基礎(chǔ)。以上問題的提出促使4G無線模塊和基于DSP的多媒體處理器引入到無線監(jiān)測領(lǐng)域，4G技術(shù)能夠在全球范圍內(nèi)更好地實現(xiàn)無線漫游，并處理圖像、音樂、視頻流等多種媒體形式，提供包括網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)，同時也要考慮與已有第二代系統(tǒng)的良好兼容性。在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至2Mbps (兆比特/每秒)、384kbps (千比特/每秒)以及144kbps的傳輸速度(此數(shù)值根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境會發(fā)生變化)。4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高帶寬、高覆蓋、終端成本低等特點，解決了原有無線視頻監(jiān)控的帶寬瓶頸問題，是一種可普遍應(yīng)用的無線視頻傳輸解決方案。
[0028]在本實施例中，監(jiān)控前端內(nèi)設(shè)置有DSP多媒體處理器，基于DSP的多媒體處理器具有高集成度外設(shè)與多種格式高清視頻編碼功能(H.264，MPEG4，MPEG2，MJPEG, JPEG, WMV9/VCl),能夠真正實現(xiàn)高清視頻的高速編解碼。實時視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)信息采集及時準(zhǔn)確、信息處理操作簡單、維護方便，設(shè)備選型搭配合理、性能價格比高，系統(tǒng)長期運轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以根據(jù)輸電線路的運行情況和電力公司的需求，將監(jiān)控圖像實時傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，通過圖像資源整合、共享，實時、清晰、直觀地了解和掌握輸電線路的實時運行狀態(tài)，確保電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地運行。
[0029]一種應(yīng)用于供電系統(tǒng)輸電線路的遠程無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，該監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過有線和/或無線網(wǎng)絡(luò)連接，包括:
監(jiān)控前端:監(jiān)控前端通過傳感器模塊對環(huán)境參數(shù)進行實時采集，采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心進行打包處理，并將所采集的數(shù)據(jù)實時無線發(fā)送給基站，監(jiān)控前端內(nèi)設(shè)置有DSP多媒體處理器；
監(jiān)控中心:監(jiān)控中心通過網(wǎng)關(guān)接收由監(jiān)控前端發(fā)來的監(jiān)控信息，交由監(jiān)控中心的各服務(wù)器進行相應(yīng)處理；
監(jiān)控中心主機采用專業(yè)的監(jiān)視軟件，并為應(yīng)用程序提供接口，可以讓應(yīng)用程序調(diào)用、控制遠程監(jiān)控圖像。監(jiān)視臺軟件對獲得的綜合信息進行解析，針對高清視頻數(shù)字信號使用H.264軟解碼技術(shù)實時解碼視頻流，針對環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)包根據(jù)傳輸時的協(xié)議要求逐一解析，可以根據(jù)獲得的高清圖像信息及環(huán)境參數(shù)，直觀的判斷出是否需要響應(yīng)措施進行跟進處理。
[0030]監(jiān)控中心監(jiān)控臺基本功能:
1、信息集成:監(jiān)視軟件自動將多傳感器獲得的環(huán)境參數(shù)信息和視頻圖像一起顯示，豐富的監(jiān)控信息方便監(jiān)控人員對現(xiàn)場的宏觀把握。
[0031]2、視頻圖像設(shè)置可調(diào):視頻圖像可進行分辨率、亮度、對比度、色彩等多種調(diào)節(jié)。這樣在環(huán)境干擾較大，高清視頻傳輸出現(xiàn)較大延遲時，則可以降低圖像質(zhì)量，降低傳輸數(shù)據(jù)量，從而提聞實時性。
[0032]3、統(tǒng)計繪圖功能:可以把指定時段的參數(shù)變化以圖表的形式顯示出來，方便管理人員對歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，尋找規(guī)律。
[0033]4、預(yù)警功能:根據(jù)GPS得到的位置信息自動生成整個輸電線路的布局圖，每個光標(biāo)代表一個設(shè)備，如果設(shè)備工作正常會是綠色，當(dāng)出現(xiàn)警報和故障會變?yōu)榧t色閃爍狀態(tài)，提示監(jiān)控人員。同時，監(jiān)控前端的自動預(yù)警功能也會現(xiàn)場發(fā)出預(yù)警信號。
[0034]5、在線回放錄像，抓拍圖片:可進行網(wǎng)絡(luò)遠程錄像回放，方便用戶遠程歷史資料調(diào)閱，并且可遠程視頻圖片抓拍，直接進行網(wǎng)絡(luò)證據(jù)等信息保存。
[0035]6、支持畫面切換，多畫面觀看。支持多畫面同時播放，使用戶可直觀進行全局控制。監(jiān)控中心服務(wù)器軟硬件環(huán)境根據(jù)實際需求設(shè)置不同。
[0036]人機接口模塊:用于操作者與監(jiān)控中心進行通訊；
人機接口模塊分為真彩觸屏和4X4數(shù)碼按鍵兩部分。人機接口模塊與DSP通過IO 口和專門的數(shù)字接口互相通信。操作者可以設(shè)置不同的預(yù)警閾值，正常工作模式和無人化自動預(yù)警模式的切換，以及短信的方式與監(jiān)控中心進行通訊。
[0037]預(yù)警裝置:用于自動觸發(fā)報警系統(tǒng)。預(yù)警裝置通過通用IO 口與DSP多媒體處理器相連，報警裝置由紅外傳感器，紅色報警指示燈和警鈴組成。如果有突發(fā)事件(如線路出現(xiàn)故障、變壓器被盜)，可以自動觸發(fā)報警系統(tǒng)，并且根據(jù)GPS迅速定位出事地點，有效迅速的制止危害行為。為了避免系統(tǒng)的缺陷，也在監(jiān)控中心設(shè)置了自動報警模式，當(dāng)監(jiān)控者發(fā)現(xiàn)危害事件可人工觸發(fā)報警系統(tǒng)。報警系統(tǒng)的靈敏度，種類設(shè)置也是可根據(jù)具體情況加以修正。
[0038]環(huán)境參數(shù)采集模塊:包括視頻采集模塊，微氣候采集模塊和絕緣子采集模塊。
[0039]在本實施例中，監(jiān)控前端還包括:
GPS模塊:GPS模塊通過RS232通信方式與DSP多媒體處理器通信，將獲取的各傳輸電路當(dāng)前的地理位置信息傳給DSP多媒體處理器；
電磁傳感器:電磁傳感器用于獲得包括50Hz工頻信號在內(nèi)的信息；
電磁傳感器將接收的監(jiān)測信號進行前端分析處理，取出50HZ工頻信號，經(jīng)過數(shù)字濾波排除干擾信號，分析其信號強度，當(dāng)達到預(yù)設(shè)值時，發(fā)出無線報警信號給接收端，接收端在接收到該信號后報警，提示用戶設(shè)備已接近強電，請注意安全，預(yù)警系統(tǒng)只對220V以上工頻50-60HZ的電壓預(yù)警，電路通過數(shù)字濾波抗干擾，穩(wěn)定可靠。
[0040]溫濕度傳感器:用于獲得現(xiàn)場的溫濕度信息；
溫濕度傳感器將檢測到的溫濕度信息通過A/D轉(zhuǎn)換成為DSP可以識別的數(shù)字信號，同時根據(jù)系統(tǒng)自帶的專業(yè)軟件來判斷此時的微氣候和絕緣子污穢情況，為線路輸送提高穩(wěn)定性。
[0041]高清晰度攝像頭:用于采集監(jiān)控現(xiàn)場的模擬信號；
CCD視頻采集模塊:用于采集視頻信號，CCD視頻采集模塊通過高清數(shù)字信號輸入線與DSP相連，DSP多媒體視頻處理模塊進行視頻壓縮編碼處理；
DSP多媒體處理器還用于:同時將其他傳感器采集的環(huán)境信息通過相應(yīng)的數(shù)字接口傳輸并進行打包集成，最終由DSP多媒體處理器將這些信息通過4G無線傳輸模塊發(fā)射出去。
[0042]監(jiān)控中心內(nèi)設(shè)置有服務(wù)器，各服務(wù)器之間以局域網(wǎng)形式互聯(lián)，并且將相關(guān)信息上傳到共享網(wǎng)站上；監(jiān)控中心內(nèi)還包括:
監(jiān)視臺:用于對獲得的綜合信息進行解析，針對高清視頻數(shù)字信號使用H.264軟解碼技術(shù)實時解碼視頻流，針對環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)包根據(jù)傳輸時的協(xié)議要求逐一解析，可以根據(jù)獲得的高清圖像信息及環(huán)境參數(shù)，直觀的判斷出是否需要響應(yīng)措施進行跟進處理；
數(shù)據(jù)庫服務(wù)器:用于將每天的監(jiān)控信息壓縮存儲下來，以備回放、備案等所用；
網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器:作為監(jiān)控中心和互聯(lián)網(wǎng)客戶端的紐帶，將監(jiān)控信息發(fā)布到公共網(wǎng)站；
管理服務(wù)器:用于電力系統(tǒng)部門對整個系統(tǒng)的管理協(xié)調(diào)和維護處理；輸電線路維護者可以利用管理服務(wù)器的相關(guān)軟件獲取各種所需信息，準(zhǔn)確的分析輸電線路此時的狀態(tài)信息(如輸電線路故障點、工程機械附近電壓報警、如絕緣子污穢監(jiān)測、微氣候監(jiān)測線、路舞動和覆冰監(jiān)視、桿塔塔材防盜等)，同時手機可借助手機寬帶業(yè)務(wù)訪問監(jiān)控中心的公共網(wǎng)站，即使遠在千里之外也能對輸電線路了如指掌。
[0043]客戶端:用于訪問所述監(jiān)控中心的公共網(wǎng)站?？蛻舳税ㄊ謾C、平板電腦，這樣即使遠在千里之外也能對輸電線路運籌帷幄，手機用戶就能在任何地方登陸訪問監(jiān)控中心服務(wù)器公共網(wǎng)站，得到相應(yīng)的信息，方便管理者隨時隨地的進行監(jiān)控。
[0044]監(jiān)控前端發(fā)出的監(jiān)控信息通過基站轉(zhuǎn)給遠端的監(jiān)控中心網(wǎng)關(guān)，進入監(jiān)控中心各服務(wù)器進行相應(yīng)處理。各服務(wù)器之間以局域網(wǎng)形式互聯(lián)，并且將相關(guān)信息上傳到共享網(wǎng)站上。監(jiān)控中心主機采用專業(yè)的監(jiān)視軟件，并為應(yīng)用程序提供接口，可以讓應(yīng)用程序調(diào)用、控制遠程監(jiān)控圖像。電力公司在監(jiān)控中心根據(jù)傳回的信息，分析輸電線路此時的狀態(tài)信息(絕緣子污穢監(jiān)測、微氣候監(jiān)測、線路舞動和覆冰監(jiān)視、桿塔塔材防盜等)。同時手機可借助手機寬帶業(yè)務(wù)訪問監(jiān)控中心的公共網(wǎng)站，即使遠在千里之外也能對輸電線路的運行狀況了如指掌。
[0045]人機接口模塊包括真彩觸屏和4X4數(shù)碼按鍵，人機接口模塊與DSP通過IO 口和數(shù)字接口互相通信。
[0046]預(yù)警裝置通過通用IO 口與DSP多媒體處理器相連，預(yù)警裝置包括紅外傳感器、紅色報警指示燈和警鈴，如果有突發(fā)事件(如不法分子竊取變壓器或者變壓器斷線、移位、震動等被破壞、搬動情況等)，可以自動觸發(fā)報警系統(tǒng)，并且根據(jù)GPS迅速定位出事地點，有效迅速的制止危害行為。為了避免系統(tǒng)的缺陷，也在監(jiān)控中心設(shè)置了自動報警模式，當(dāng)監(jiān)控者發(fā)現(xiàn)危害事件可人工觸發(fā)報警系統(tǒng)。
[0047]無線網(wǎng)絡(luò)連接方式為4G通信模式或wifi模式。
[0048]圖2是監(jiān)控前端的硬件框圖。豐富的現(xiàn)場信息的采集都是由監(jiān)控前端各個模塊協(xié)調(diào)工作得到的，下面來具體介紹前端各模塊之間的工作原理和流程:
全球定位系統(tǒng)GPS模塊通過RS232方式與DSP模塊通信，將獲取的各現(xiàn)場分機所當(dāng)前的地理位置信息傳給DSP模塊。
[0049]WiFi模塊用于監(jiān)控前端之間建立局域網(wǎng)的通信，以UART串口形式與DSP處理器相連。監(jiān)控前端可設(shè)置主從兩種工作模式。從模式下，局域網(wǎng)內(nèi)的監(jiān)控前端可以將采集結(jié)果統(tǒng)一發(fā)送到一臺監(jiān)控前端，并由他統(tǒng)一通過4G技術(shù)發(fā)送給基站；主模式下，所有監(jiān)控前端不進行局域網(wǎng)搭建，分別利用自身的4G模塊發(fā)送數(shù)據(jù)給基站。這樣的好處是:(1)節(jié)約資源，4G模塊比WiFi費電，所有前端一起使用4G模塊工作的話，電量耗費大，若是組成局域網(wǎng)統(tǒng)一發(fā)送數(shù)據(jù)能較好的節(jié)約資源；(2)當(dāng)有一臺前端的4G模塊發(fā)生故障不能及時處理，可以利用局域網(wǎng)的形式，將數(shù)據(jù)共享到另外的前端，再進行傳輸，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和容故障能力。
[0050]4G模塊通過UART串口的形式與DSP互聯(lián)，將DSP打包好的信息發(fā)送出去，同時也能接收監(jiān)控中心發(fā)來的指令。
[0051]為了方便對監(jiān)控前端設(shè)備的操作和設(shè)置，監(jiān)控前端增設(shè)了人機接口模塊，分為真彩觸屏和4X4數(shù)碼按鍵兩部分。人機接口模塊與DSP通過IO 口和專門的數(shù)字接口互相通信。操作者可以設(shè)置不同的預(yù)警閾值，正常工作模式和無人化自動預(yù)警模式的切換，以及短信的方式與監(jiān)控中心進行通訊。
[0052]報警裝置由多個紅外傳感器，一個警鈴和一個紅色警示燈組成。警鈴和警示燈通過IO 口與DSP多媒體處理器相連，紅外傳感器經(jīng)調(diào)理電路與DSP的A/D輸入端相連。在邊遠地區(qū)，系統(tǒng)設(shè)置啟動監(jiān)控前端裝置的預(yù)警模式，安放在各個現(xiàn)場分機旁的紅外傳感器會同時啟動。如果有突發(fā)事件(如人為私自闖入偷盜或者其他破壞)，會觸發(fā)紅外傳感器產(chǎn)生電壓變化，這種變化超過DSP設(shè)置的閾值時，產(chǎn)生警報電平，從而產(chǎn)生警報中斷，程序響應(yīng)中斷，開啟警鈴和報警指示燈，并且連帶GPS信息把警報及時發(fā)送給監(jiān)控中心。監(jiān)控中心系統(tǒng)根據(jù)報警信息迅速定位出事地點，從而有效迅速的制止危害行為。為了避免系統(tǒng)的缺陷，也在監(jiān)控中心設(shè)置了自動報警模式，當(dāng)監(jiān)控者發(fā)現(xiàn)危害事件可人工觸發(fā)報警系統(tǒng)。報警系統(tǒng)的靈敏度，種類設(shè)置也是可根據(jù)具體情況加以修正。
[0053]環(huán)境參數(shù)采集模塊分為視頻采集模塊，微氣候采集、和絕緣子采集三部分。具體硬件框圖如圖3所示:采用高精度數(shù)字溫濕度傳感器獲取當(dāng)?shù)氐妮旊娋€路周圍的環(huán)境溫度濕度，風(fēng)力、風(fēng)向傳感器統(tǒng)計出當(dāng)時的風(fēng)力與風(fēng)向，同時根據(jù)溫濕度來判斷線路污穢狀況，傳感器通過I2C串行總線接口與DSP處理器相連。與原始的獨立式模擬輸出的溫度傳感器和濕度傳感器相比，高精度數(shù)字溫濕度傳感器一體化的結(jié)構(gòu)使它具有質(zhì)量好，反應(yīng)快，抗干擾，價格低等特點。視頻采集模塊架設(shè)于三軸旋轉(zhuǎn)的云臺，能夠使CCD攝像頭多角度全方位覆蓋觀測點。C⑶攝像頭配備紅外聚光燈，解決大霧、暴雨等惡劣環(huán)境下的照明問題。攝像頭裝置設(shè)有避雷措施，以防戶外雷雨天氣的雷擊對整個系統(tǒng)造成毀滅性打擊。C⑶攝像頭采集的高清晰度模擬視頻信號輸入到高清視頻轉(zhuǎn)換芯片，高清視頻轉(zhuǎn)換芯片能實現(xiàn)R / Pr、G / Y、B / Pb信號的數(shù)字轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換率高達165 MHz，分辨率高達1080P。DM365通過IIC總線對其配置。轉(zhuǎn)換好的視頻流輸出給DM365處理。
[0054]DM365上的VPFE接口，能支持多種格式的視頻輸入格式。一個監(jiān)控前端可支持4路高清視頻同時輸入，相比起以往的單片處理視頻流，大大節(jié)約了控制芯片資源，降低了成本。DM365主要對輸入視頻數(shù)據(jù)進行H.264壓縮，并同時其他傳感器采集的環(huán)境信息也通過相應(yīng)的數(shù)字接口傳給DSP進行打包集成。系統(tǒng)同時提供高清數(shù)字視頻輸入接口，如果使用的外設(shè)攝像頭是數(shù)字式無需模數(shù)轉(zhuǎn)換，則使用高清輸入即可。
[0055]綜合信息輸出部分:DM365內(nèi)嵌ARM微處理器，該處理器核心功能是對數(shù)據(jù)流進行轉(zhuǎn)發(fā)。ARM先完成壓縮數(shù)據(jù)的封裝，然后通過4G模塊完成數(shù)據(jù)包的發(fā)送。此外ARM還負責(zé)解析接收數(shù)據(jù)，對PC機發(fā)來的相關(guān)參數(shù)命令進行轉(zhuǎn)發(fā)，進行相應(yīng)的運算設(shè)置(視頻壓縮碼率、幀率等)，通過串口實現(xiàn)對外設(shè)的控制(云臺控制器、報警設(shè)備等)，通過GPIO對系統(tǒng)上其他模塊的初始化等。
[0056]最終由DSP處理模塊將這些信息通過4G無線傳輸模塊發(fā)射出去。DM365的優(yōu)勢在于:1先進的壓縮算法接入在2G/4G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，最低要求30Kbps上傳帶寬即可滿足手機端觀看需求，最低IOOKbps的上傳帶寬即可滿足手機端和電腦端同時觀看的需求；2在2G/4G手機終端上能夠保證流暢的視頻觀看效果，碼率僅保持在40KbpS-60KbpS ；3采用符合JVT (ITU-T, ISO聯(lián)合組織)標(biāo)準(zhǔn)的H.264硬編碼技術(shù)，實時編碼壓縮能力，也支持每路單獨的子碼流，以確保網(wǎng)絡(luò)擁堵時可以優(yōu)先傳輸子碼流，比MPEG-4平均可節(jié)省39%的比特率；具有強大的抗丟包和抗誤碼性能，以及抗干擾能力。
[0057]系統(tǒng)外接EEPROM、SD卡、DDR2 SDRAM和NAND Flash作為片外存儲器，通過設(shè)置BTSEL[2:0]為000來選擇啟動方式為NANDFlash BOOT模式。DM365的AEMIF接口可以支持NANDFlash和NOR Flash,因為NAND Flash存儲容量大，價格便宜，在本實施例中選用NANDFlash。DM365提供了專門的DDR2控制接口，16位數(shù)據(jù)線，14位地址線和3根塊選擇信號，可以支持256 MByte的存儲空間。SD卡通過SDIO 口與DSP互連，EEPROM通過SPI串行外設(shè)接口與DSP互連。
[0058]當(dāng)然，本發(fā)明還可以有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于供電系統(tǒng)輸電線路的遠程無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，該監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通過有線和/或無線網(wǎng)絡(luò)連接，包括: 監(jiān)控前端:所述監(jiān)控前端通過傳感器模塊對環(huán)境參數(shù)進行實時采集，采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)控中心進行打包處理，并將所采集的數(shù)據(jù)實時無線發(fā)送給基站，所述監(jiān)控前端內(nèi)設(shè)置有DSP多媒體處理器； 監(jiān)控中心:所述監(jiān)控中心通過網(wǎng)關(guān)接收由所述監(jiān)控前端發(fā)來的監(jiān)控信息，交由監(jiān)控中心的各服務(wù)器進行相應(yīng)處理； 人機接口模塊:用于操作者與監(jiān)控中心進行通訊； 預(yù)警裝置:用于自動觸發(fā)報警系統(tǒng)； 環(huán)境參數(shù)采集模塊:包括視頻采集模塊，微氣候采集模塊和絕緣子采集模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于供電系統(tǒng)輸電線路的遠程無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控前端還包括: GPS模塊:所述GPS模塊通過RS232通信方式與所述DSP多媒體處理器通信，將獲取的各傳輸電路當(dāng)前的地理位置信息傳給DSP多媒體處理器； 電磁傳感器:所述電磁傳感器用于獲得包括50Hz工頻信號在內(nèi)的信息； 溫濕度傳感器:用于獲得現(xiàn)場的溫濕度信息； 高清晰度攝像頭:用于采集監(jiān)控現(xiàn)場的模擬信號； CCD視頻采集模塊:用于采集視頻信號，所述CCD視頻采集模塊通過高清數(shù)字信號輸入線與DSP相連，DSP多媒體視頻處理`模塊進行視頻壓縮編碼處理； 所述DSP多媒體處理器還用于:同時將其他傳感器采集的環(huán)境信息通過相應(yīng)的數(shù)字接口傳輸并進行打包集成，最終由DSP多媒體處理器將這些信息通過4G無線傳輸模塊發(fā)射出去。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于供電系統(tǒng)輸電線路的遠程無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)控中心內(nèi)設(shè)置有服務(wù)器，各服務(wù)器之間以局域網(wǎng)形式互聯(lián)，并且將相關(guān)信息上傳到共享網(wǎng)站上；監(jiān)控中心內(nèi)還包括: 監(jiān)視臺:用于對獲得的綜合信息進行解析，針對高清視頻數(shù)字信號使用H.264軟解碼技術(shù)實時解碼視頻流，針對環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)包根據(jù)傳輸時的協(xié)議要求逐一解析； 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器:用于將每天的監(jiān)控信息壓縮存儲下來，以備回放、備案等所用； 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器:作為監(jiān)控中心和互聯(lián)網(wǎng)客戶端的紐帶，將監(jiān)控信息發(fā)布到公共網(wǎng)站； 管理服務(wù)器:用于電力系統(tǒng)部門對整個系統(tǒng)的管理協(xié)調(diào)和維護處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于供電系統(tǒng)輸電線路的遠程無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述客戶端包括手機、平板電腦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于供電系統(tǒng)輸電線路的遠程無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述人機接口模塊包括真彩觸屏和4X4數(shù)碼按鍵，人機接口模塊與DSP通過IO 口和數(shù)字接口互相通信。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于供電系統(tǒng)輸電線路的遠程無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)警裝置通過通用IO 口與DSP多媒體處理器相連，預(yù)警裝置包括紅外傳感器、紅色報警指示燈和警鈴。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的應(yīng)用于供電系統(tǒng)輸電線路的遠程無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，所述無線網(wǎng)絡(luò)連接方式為4G通信模式或wifi模式。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的應(yīng)用于供電系統(tǒng)輸電線路的遠程無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，監(jiān)控前端包括主、從兩種工作模式:在從模式下，局域網(wǎng)內(nèi)的監(jiān)控前端將采集結(jié)果統(tǒng)一發(fā)送到一臺監(jiān)控前端，并由他統(tǒng)一通過4G技術(shù)發(fā)送給基站； 或:在主模式下，所有監(jiān)控前端不進行局域網(wǎng)搭建，分別利用自身的4G模塊發(fā)送數(shù)據(jù)給基站。·
【文檔編號】G05B19/418GK103853143SQ201410115687
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】郭健, 樂永俊 申請人:南京航賽智能科技有限公司