本發(fā)明屬于涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全景在線監(jiān)測(cè)分析處理系統(tǒng)，主要用于面向電力輸電線路的在線監(jiān)測(cè)分析。

背景技術(shù)：

隨著電力建設(shè)的迅速發(fā)展，國(guó)家著力在智能電網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在復(fù)雜地形條件下的電網(wǎng)建設(shè)和設(shè)備維護(hù)工作也越來越多。電力輸電線路點(diǎn)多、線長(zhǎng)、面廣，特別是高壓輸電線路輸送容量大、輸電距離遠(yuǎn)，線路沿途通道狀況、環(huán)境條件、地質(zhì)條件、天氣狀況等對(duì)線路安全運(yùn)行影響大。針對(duì)輸電線路本體及周邊環(huán)境以及氣象參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)成為一項(xiàng)迫切工作，通過遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控線路運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)評(píng)估、故障診斷、狀態(tài)檢修和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路運(yùn)行狀態(tài)的可控、能控和在控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種全景在線監(jiān)測(cè)分析處理系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種全景在線監(jiān)測(cè)分析處理系統(tǒng)，包括：電源管理單元、中央處理單元、前端采集接入單元和接入安全通信單元；所述電源管理單元為中央處理單元、前端采集單元和接入安全通信單元提供電源供電和管理；中央處理單元通過標(biāo)準(zhǔn)串口485接口對(duì)電源管理單元進(jìn)行管理；所述前端采集單元負(fù)責(zé)采集信息并將采集的信息傳輸?shù)浇尤氚踩ㄐ艈卧M(jìn)行處理，接入安全通信單元將處理的信息傳輸給中央處理單元，中央處理單元通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

進(jìn)一步地，所述中央處理單元包括接口電路模塊和視頻處理模塊，所述前端采集單元通過接口電路模塊與視頻處理模塊連接，所述視頻處理模塊對(duì)采集的視頻圖像進(jìn)行處理，通過中央處理單元的分析處理輸出預(yù)警信息。

進(jìn)一步地，所述接入安全通信單元，包括sm1加密芯片、iso7816接口、spi接口以及spi驅(qū)動(dòng)模塊，所述spi驅(qū)動(dòng)模塊與spi接口連接，所述smi加密芯片通過iso7816接口和spi接口與中央處理單元的接口電路模塊連接。

進(jìn)一步地，所述前端采集單元包括組態(tài)式傳感器和多模態(tài)通信傳輸模塊，所述多組態(tài)式傳感器通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與多模態(tài)通信傳輸模塊連接，其中轉(zhuǎn)換開關(guān)與中央處理單元連接。

進(jìn)一步地，所述電源管理單元包括穩(wěn)壓電源電路、第一電壓轉(zhuǎn)換電路和第二電壓轉(zhuǎn)換電路，外界供電電源通過穩(wěn)壓電源電路輸出并與第一電壓轉(zhuǎn)換電路連接輸出，第一電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端并連第二電壓轉(zhuǎn)換電路。

進(jìn)一步地，所述中央處理單元還連接終端交互應(yīng)用接口，所述終端交互應(yīng)用接口為bootloader提供終端交互能力，實(shí)現(xiàn)用戶與終端命令的交互，以及提供在線監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)用程序的傳輸、更新、存儲(chǔ)、配置能力，提供應(yīng)用程序加載、更新中斷向量表、跳轉(zhuǎn)至應(yīng)用程序并運(yùn)行的能力。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

本發(fā)明采用分布式部署的方式，能夠平滑實(shí)現(xiàn)前端采集設(shè)備的擴(kuò)容、內(nèi)置芯片的擴(kuò)容，增強(qiáng)靈活性和擴(kuò)展性；本發(fā)明供電單元采用太陽能供電系統(tǒng)供電和線圈感應(yīng)取電相結(jié)合方式，節(jié)能環(huán)保，安裝維護(hù)方便，輸入電壓＋12～24v，電池使用壽命≥5年，無外部充電時(shí)可連續(xù)供電30天以上；模塊采用全景數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路的海量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的快速存儲(chǔ)和高效檢索，使用戶可以全面監(jiān)控導(dǎo)線的周界環(huán)境與設(shè)備的運(yùn)行情況；通過終端交互應(yīng)用接口支持受控采集方式和自動(dòng)采集方式，可通過后臺(tái)軟件設(shè)置采樣間隔（5分鐘-24小時(shí)）、報(bào)警閾值等參數(shù)；并支持手機(jī)數(shù)據(jù)查詢和報(bào)警接收。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的一種全景在線監(jiān)測(cè)分析處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明提出的所述中央處理單元的智能分析數(shù)據(jù)系統(tǒng)圖；

圖3為本發(fā)明提出的所述轉(zhuǎn)換開關(guān)電路結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明提出的所述多模態(tài)通信前置接口電路圖；

圖5為本發(fā)明提出的電池管理單元中電壓檢測(cè)電路圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中dc12v穩(wěn)壓電源電路圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中dc12v/dc5v電源轉(zhuǎn)換電路圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例中dc5v/dc3v電源轉(zhuǎn)換電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例描述本發(fā)明具體實(shí)施方式：

參見圖1和圖2，其中圖1為本發(fā)明提出的一種全景在線監(jiān)測(cè)分析處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明提出的所述中央處理單元的智能分析數(shù)據(jù)系統(tǒng)圖。

如圖1和圖2所示，一種全景在線監(jiān)測(cè)分析處理系統(tǒng)，包括：電源管理單元、中央處理單元、前端采集接入單元和接入安全通信單元；所述電源管理單元為中央處理單元、前端采集單元和接入安全通信單元提供電源供電和管理；中央處理單元通過標(biāo)準(zhǔn)串口485接口對(duì)電源管理單元進(jìn)行管理；所述前端采集單元負(fù)責(zé)采集信息并將采集的信息傳輸?shù)浇尤氚踩ㄐ艈卧M(jìn)行處理，接入安全通信單元將處理的信息傳輸給中央處理單元，中央處理單元通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)與后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

進(jìn)一步地，所述中央處理單元包括接口電路模塊和視頻處理模塊，所述前端采集單元通過接口電路模塊與視頻處理模塊連接，所述視頻處理模塊對(duì)采集的視頻圖像進(jìn)行處理，通過中央處理單元的分析處理輸出預(yù)警信息。

中央處理單元位于操作系統(tǒng)內(nèi)核與硬件電路之間設(shè)置接口電路模塊，采用arm處理器，采用bsp為板級(jí)支持包支持操作系統(tǒng)，使之能夠更好的運(yùn)行于硬件主板。其內(nèi)核驅(qū)動(dòng)采用nxpmqx實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，該實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有代碼密度小、基于組件的架構(gòu)、較為完善的消息傳遞機(jī)制、實(shí)時(shí)且基于優(yōu)先級(jí)的搶占式多線程技術(shù)，可為用戶應(yīng)用提供任務(wù)調(diào)度、內(nèi)存管理、操作硬件的基本功能。

中央處理單元通過視頻處理模塊進(jìn)行視頻圖像及終端數(shù)據(jù)信息的智能分析，該視頻處理模塊中設(shè)置后臺(tái)專家分析系統(tǒng)，利用修正理論模型、試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行結(jié)果來判斷輸電線路的狀況，及時(shí)給出預(yù)報(bào)警信息，從而有效防止事故的發(fā)生。

中央處理單元采用全景數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，支持有損壓縮（線性帶寬）和無損壓縮，可以在有損壓縮和無損壓縮之間平滑過渡，同等條件下，具有更高的壓縮率，能更加靈活地滿足不同數(shù)據(jù)的壓縮存儲(chǔ)要求；通過數(shù)據(jù)壓縮，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力輸電線路的海量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的快速存儲(chǔ)和高效檢索，使用戶可以全面監(jiān)控輸電線路的周界環(huán)境與設(shè)備的運(yùn)行情況，有效減少用戶大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，為用戶提供安全舒適高效的工作環(huán)境。同時(shí)，中央處理單元還可從視頻壓縮芯片接收一定數(shù)目的視頻數(shù)據(jù)幀，采取定期調(diào)用流量控制方法進(jìn)行丟幀因子的校驗(yàn)，根據(jù)丟幀因子的數(shù)值重新對(duì)視頻壓縮芯片進(jìn)行初始化，解決碼率的自適應(yīng)調(diào)整問題。

進(jìn)一步地，所述接入安全通信單元，包括sm1加密芯片、iso7816接口、spi接口以及spi驅(qū)動(dòng)模塊，所述spi驅(qū)動(dòng)模塊與spi接口連接，所述smi加密芯片通過iso7816接口和spi接口與中央處理單元的接口電路模塊連接。

采用sm1加密芯片，提供iso7816和spi兩種接口，集中實(shí)現(xiàn)與中央處理單元的通信連接。并設(shè)計(jì)了一個(gè)spi驅(qū)動(dòng)層對(duì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備spi接口進(jìn)行相關(guān)寄存器配置，為上層應(yīng)用軟件提供簡(jiǎn)便的操作接口的驅(qū)動(dòng)。同時(shí)，為保障通信正確率，設(shè)計(jì)一種兼顧無線信道和網(wǎng)絡(luò)狀況，自適應(yīng)選擇最合適的傳輸速率的方法，分析無線視頻傳輸影響因數(shù)，綜合考慮無線信道的速率和無線網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能上的影響，引入一個(gè)標(biāo)志丟幀程度的數(shù)值—丟幀因子，一是根據(jù)丟幀因子的數(shù)值和當(dāng)前中央處理模塊中數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的使用程度來判斷是否需要改變碼率；二是根據(jù)不同等級(jí)的丟幀因子以及剩余緩沖區(qū)的大小來確定碼率調(diào)整的步長(zhǎng)進(jìn)行碼率調(diào)整，以更快收斂到穩(wěn)定的碼率；解決無線數(shù)據(jù)傳輸過程中的丟包率問題和視頻圖像的幀率問題。

參見圖3和圖4，其中圖3為本發(fā)明提出的所述轉(zhuǎn)換開關(guān)電路結(jié)構(gòu)圖；圖4為本發(fā)明提出的所述多模態(tài)通信前置接口電路圖。

如圖3和圖4所示，前端采集單元包括組態(tài)式傳感器和多模態(tài)通信傳輸模塊，多組態(tài)式傳感器通過轉(zhuǎn)換開關(guān)與多模態(tài)通信傳輸模塊連接，其中轉(zhuǎn)換開關(guān)與中央處理單元連接。

前端采集單元采用組態(tài)式傳感器連接和多模態(tài)通信前置方式，可選擇、可配置，并通過芯片uart4經(jīng)過光耦的切換按需接入前端傳感器或電池控制器，實(shí)現(xiàn)傳感器和電池控制器接入。設(shè)計(jì)的終端交互應(yīng)用層為bootloader提供終端交互能力，實(shí)現(xiàn)用戶與終端命令的交互，以及提供在線監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)用程序的傳輸、更新、存儲(chǔ)、配置能力，提供應(yīng)用程序加載、更新中斷向量表、跳轉(zhuǎn)至應(yīng)用程序并運(yùn)行的能力。

rs485通迅部分采用adm2582e芯片，它內(nèi)部集成有隔離電源，將輸入經(jīng)隔離后經(jīng)vcc_485和gnd_485輸出至獨(dú)立電源。從arm主控芯片輸出的ttl電平發(fā)信號(hào)，經(jīng)方向控制信號(hào)mcu_uart0_dir，再經(jīng)adm2582e輸出隔離后差分信號(hào)rs485_0a+和rs485_0b-，再通過退耦電容、匹配電阻，確保信號(hào)穩(wěn)定性。

參見圖5至圖8，其中圖5為本發(fā)明提出的電池管理單元中電壓檢測(cè)電路圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例中dc12v穩(wěn)壓電源電路圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例中dc12v/dc5v電源轉(zhuǎn)換電路圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例中dc5v/dc3v電源轉(zhuǎn)換電路圖。

如圖5至圖8所示，電源管理單元包括穩(wěn)壓電源電路、第一電壓轉(zhuǎn)換電路和第二電壓轉(zhuǎn)換電路，外界供電電源通過穩(wěn)壓電源電路輸出并與第一電壓轉(zhuǎn)換電路連接輸出，第一電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端并連第二電壓轉(zhuǎn)換電路。

電源管理單元采用太陽能光伏和耦合取電相結(jié)合方案，設(shè)計(jì)了一個(gè)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境和供電監(jiān)控層，提供對(duì)設(shè)備工作溫度進(jìn)行采集、監(jiān)控、控制監(jiān)測(cè)頻率的操作接口，以及控制外部設(shè)備供電的操作接口，并采用芯片串行ttl接口外接標(biāo)準(zhǔn)的串口單電源電平轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)ttl轉(zhuǎn)rs232接口，實(shí)現(xiàn)rf射頻通訊接口功能。

外部供電電源采用太陽能光伏發(fā)電和市電相結(jié)合的方式，采用太陽能光伏發(fā)電其輸出12v電壓供給電源管理單元，市電通過交流-直流轉(zhuǎn)換器輸出12v電壓，太陽能光伏發(fā)電與市電相互補(bǔ)充為其供電。12v供電電壓通過電源開關(guān)sw1與穩(wěn)壓電路連接輸出穩(wěn)定的12v電壓，其中穩(wěn)壓電路由保險(xiǎn)絲f1、穩(wěn)壓管d1和濾波電容ct1、ct2、ct3組成，外部12v供電電壓通過電源開關(guān)sw1與保險(xiǎn)絲的一端連接，保險(xiǎn)絲的另一端連接穩(wěn)壓管d1，穩(wěn)壓管的輸出端并聯(lián)濾波電容ct1、ct2、ct3進(jìn)行濾波輸出穩(wěn)定的12v電壓；12v電壓一方面為用電設(shè)備供電，另一方面通過轉(zhuǎn)換電路輸出5v電壓，為系統(tǒng)提供5v電壓，5v電壓通過第二電壓轉(zhuǎn)換電路輸出3v電壓供系統(tǒng)使用，即在系統(tǒng)中集成了電源轉(zhuǎn)換電路，可以輸出12v、5v和3v的電壓為系統(tǒng)供電。

本發(fā)明通過串行ttl接口外接標(biāo)準(zhǔn)的串口單電源電平轉(zhuǎn)換芯片實(shí)現(xiàn)ttl轉(zhuǎn)rs232接口，實(shí)現(xiàn)rf射頻通訊接口功能；采用sim800c的gsm/gprs模塊實(shí)現(xiàn)低功耗語音、sms和數(shù)據(jù)信息的傳輸；電源管理單元采用電壓檢測(cè)芯片nrsec3000對(duì)各輸出電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

進(jìn)一步地，所述中央處理單元還連接終端交互應(yīng)用接口，所述終端交互應(yīng)用接口為bootloader提供終端交互能力，實(shí)現(xiàn)用戶與終端命令的交互，以及提供在線監(jiān)測(cè)設(shè)備應(yīng)用程序的傳輸、更新、存儲(chǔ)、配置能力，提供應(yīng)用程序加載、更新中斷向量表、跳轉(zhuǎn)至應(yīng)用程序并運(yùn)行的能力。

本發(fā)明提供的全景在線監(jiān)測(cè)分析處理系統(tǒng)，主要面向電力輸電線路的在線監(jiān)測(cè)，作為電力輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中承上啟下的一環(huán)，對(duì)下連接前端采集設(shè)備，對(duì)上實(shí)現(xiàn)與主系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。模塊集成了視頻處理技術(shù)、光纖傳感技術(shù)、電子測(cè)量技術(shù)、無線通訊技術(shù)、太陽能新能源技術(shù)、軟件技術(shù)等，可實(shí)現(xiàn)任何各種類型的前端監(jiān)測(cè)采集這邊，包括導(dǎo)線覆冰、溫度、導(dǎo)線弧垂、微風(fēng)振動(dòng)、導(dǎo)線舞動(dòng)、次檔距震蕩、導(dǎo)線張力、絕緣子串風(fēng)偏（傾斜）、桿塔應(yīng)力分布、桿塔傾斜、桿塔振動(dòng)、桿塔基礎(chǔ)滑移、絕緣子污穢、環(huán)境氣象、圖像（視頻）等采集傳感器。

本發(fā)明通過設(shè)置組態(tài)式傳感器模塊，采用分布式部署的方式，能夠平滑實(shí)現(xiàn)前端采集設(shè)備的擴(kuò)容、內(nèi)置芯片的擴(kuò)容，增強(qiáng)靈活性和擴(kuò)展性。

供電單元采用太陽能供電系統(tǒng)供電和線圈感應(yīng)取電相結(jié)合方式，節(jié)能環(huán)保，安裝維護(hù)方便，輸入電壓＋12～24v，電池使用壽命≥5年，無外部充電時(shí)可連續(xù)供電30天以上。

模塊采用全景數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)海量監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的快速存儲(chǔ)和高效檢索，使用戶可以全面監(jiān)控導(dǎo)線的周界環(huán)境與設(shè)備的運(yùn)行情況。

通過終端交互應(yīng)用接口支持受控采集方式和自動(dòng)采集方式，可通過后臺(tái)軟件設(shè)置采樣間隔（5分鐘-24小時(shí)）、報(bào)警閾值等參數(shù)；并支持手機(jī)數(shù)據(jù)查詢和報(bào)警接收。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。

不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍可以做出許多其他改變和改型。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于特定的實(shí)施方式，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。