專利名稱：一種雙通道超高清輸電線路智能遙測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種雙通道超高清輸電線路智能遙測裝置，適用于電力輸電線路的狀態(tài)監(jiān)測工作。
技術(shù)背景電力設(shè)施屬于國家基礎(chǔ)能源建設(shè)，具有舉足輕重的作用，輸電線路是電力建設(shè)的重要組成部分，輸電線路運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測是輸電線路穩(wěn)定運(yùn)行的重要參考指標(biāo)，例如電力桿塔的微氣象、桿塔傾斜、振動(dòng)、導(dǎo)線溫度、導(dǎo)線覆冰、現(xiàn)場監(jiān)控畫面或者視頻，輸電線路狀態(tài)監(jiān)測的數(shù)據(jù)采集精度和實(shí)時(shí)性對于預(yù)防、減小電力事故發(fā)生，維護(hù)我國國民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展具有重要意義。當(dāng)前的狀態(tài)監(jiān)測裝置在拍攝現(xiàn)場監(jiān)控面時(shí)，由于安裝位置的原因，僅能得到部分現(xiàn)場監(jiān)控場景，例如經(jīng)常會(huì)拍到電力鐵塔角鋼遮擋后畫面，造成監(jiān)控死角的形 成，這就造成一定的安全隱患，單通道相機(jī)無法避免這一問題，另外目前電力監(jiān)控市場的監(jiān)控鏡頭分辨率往往較低，支持1920*1080高清分辨率的鏡頭鳳毛麟角，至于超高清分辨率的更是難尋蹤影，圖像分辨率降低會(huì)造成后期的目標(biāo)識(shí)別、跟蹤以及決策上的困難，誤判概率的增加，難以起到輔助決策的作用。另外由于攝像鏡頭拍攝范圍有限，很難得到監(jiān)控現(xiàn)場的全景圖像，更無法得到三維合成場景。而全景圖像和三維合成圖像可以以超高清、全角度、立體監(jiān)測方式對電力輸電線路進(jìn)行監(jiān)測，更全面、更真實(shí)，是一種高科技全新的監(jiān)測體驗(yàn)，同時(shí)目前的太陽能光伏板表面容易積聚灰塵和污垢，6個(gè)月后效率損失可達(dá)40%。
發(fā)明內(nèi)容為了克服傳統(tǒng)的輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置監(jiān)控有死角、拍攝內(nèi)容被鐵塔角鋼遮擋、分辨率較低、無法用于智能模式識(shí)別、監(jiān)控不全面等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種雙通道超高清自適應(yīng)傳輸?shù)妮旊娋€路狀態(tài)監(jiān)測裝置，該裝置通過兩路的超高清監(jiān)控相機(jī)獲得多角度超高清監(jiān)控畫面，以自適應(yīng)傳輸模式發(fā)送到后臺(tái)集控中心，利用后臺(tái)集控中心的全景拼接技術(shù)和三維合成技術(shù)生成超高清全景拼接圖像和三維立體場景，單晶硅太陽能材料采用納米玻璃覆蓋，具有自清潔功能，為輸電線路狀態(tài)監(jiān)測市場提供一種超高清、全角度三維遙測產(chǎn)品。本實(shí)用新型解決問題的方法是，該裝置包括超高清傳感器單元(I)、信號(hào)處理單元
(2)、自適應(yīng)多模傳輸單元(3)、納米玻璃太陽能電池單元(4)，超高清傳感器單元(I)及自適應(yīng)多模傳輸單元(3)分別與信號(hào)處理單元(2)連接，信號(hào)處理單元(2)接收超高清傳感器單元(2)的視頻或圖像信號(hào)進(jìn)行壓縮處理，將壓縮后的信號(hào)發(fā)送給自適應(yīng)多模傳輸單元
(3)傳送到后臺(tái)集控中心，納米玻璃太陽能電池單元⑷分別與超高清傳感器單元⑴、信號(hào)處理單元(2)、自適應(yīng)多模傳輸單元(3)連接，提供電源供應(yīng)。而且。所述超高清傳感器單元(I)包括兩個(gè)超高清圖像傳感器及兩個(gè)云鏡控制系統(tǒng)，圖像分辨率最高支持4096*4096，視頻分辨率最高支持1920*1080，幀率20幀/秒，云鏡控制系統(tǒng)控制分別控制兩組鏡頭伸縮和云臺(tái)左右旋轉(zhuǎn)及上下俯仰運(yùn)動(dòng)，形成最佳拍攝視角，圖像傳感器與信號(hào)處理單元(2)的連接方式為GPIO接口，云鏡控制系統(tǒng)與信號(hào)處理單元(2)的連接方式為RS485接口。而且，所述自適應(yīng)多模傳輸單兀(3)包括光纖收發(fā)模塊、3G傳輸模塊以及
5.8Gffimax模塊，光纖收發(fā)模塊和5. 8Gffimax模塊與信號(hào)處理單元(3)連接方式為RJ45接口，3G傳輸模塊與信號(hào)處理單元的連接方式為USB接口，信號(hào)處理單元(2)自動(dòng)監(jiān)測可用的傳輸信道，并根據(jù)有效帶寬、傳輸延遲、誤碼率等參數(shù)選擇最佳傳輸通道。而且，所述納米玻璃太陽能電池單元⑷采用單晶硅，玻璃選用納米玻璃，提高單晶硅的光電轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)用新型的有益效果是(I)采用雙通道模式，安裝在同一水平線上，保證監(jiān)控畫面無死角，同時(shí)提供同一場景的兩路畫面，為后臺(tái)集控中心的全景合成功能提供數(shù)據(jù)來源。(2)采用超高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)，分辨率可達(dá)4096*4096，為后臺(tái)集控中心的目標(biāo)識(shí)另O、跟蹤、數(shù)據(jù)挖掘處理、全景拼接和三維場景合成奠定了良好的基礎(chǔ)。(3)采用光纖、3G、5. SG無線城域網(wǎng)多模自適應(yīng)傳輸方式，系統(tǒng)能夠智能選擇最佳傳輸方式，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)聂敯粜院蛯?shí)時(shí)性。(4)多模式動(dòng)態(tài)工作，系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測狀態(tài)動(dòng)態(tài)切換工作模式。一般情況下系統(tǒng)工作在視頻模式下，攝像機(jī)以低分辨率視頻拍攝方式運(yùn)行，當(dāng)監(jiān)測畫面有異常時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)切換到超高清模式，此時(shí)攝像機(jī)拍攝問題區(qū)域的超高清圖片，為進(jìn)一步確認(rèn)問題提供證據(jù)，無異常則返回視頻模式，當(dāng)檢測到電池電量較低時(shí)，系統(tǒng)工作在低分辨率圖片模式，降低功耗，這種動(dòng)態(tài)工作模式將大大提高系統(tǒng)的工作效率，保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性，降低系統(tǒng)功耗。(5)供電采用太陽能方式，太陽能電池玻璃選用納米玻璃，具有自清潔、疏水、疏油、排污的特性，能夠大大提高光電轉(zhuǎn)換效率。

圖I是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實(shí)用新型的元器件連接圖。圖3是圖2中信號(hào)處理單元⑵內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式
圖I是本實(shí)用新型的外型及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)用新型總共可分4個(gè)部分，包括超高清傳感器單元(I)、信號(hào)處理單元(2)、自適應(yīng)多模傳輸單元(3)、太陽能電池單元(4)。超高清傳感器單元(I)、信號(hào)處理單元(2)、自適應(yīng)多模傳輸單元(3)、太陽能電池單元(4)通過鋼架及鋁合金箱形成一個(gè)整體，使用螺絲固定在在所監(jiān)測的輸電線路桿塔上，其中太陽能電池單元(4)固定在專用斜體鋼架上固定，該鋼架尺寸為，斜邊1200mm、高650mm、底邊寬560_，底邊四角有四個(gè)螺柱孔，用于鋼架的固定，鋼架的斜面安裝太陽能硅板，太陽能電池玻璃選用納米玻璃，具有自清潔功能，更好的吸收太陽能，為其他單元提供電源支持。超高清傳感器單元(I)、信號(hào)處理單元(2)、自適應(yīng)多模傳輸單元(3)被集中安裝在鋁合金封閉合體內(nèi)，盒體長、寬、高分別為18cm、9cm、2cm。超高清傳感器單元(I)的兩部高清攝像機(jī)根據(jù)需要可安裝在箱體外面，也可以通過剛性夾具安裝在電力桿塔兩側(cè)，兩部高清攝像機(jī)背向安裝時(shí)監(jiān)控?zé)o死角，相向安裝時(shí)用于合成全景圖像。兩部云臺(tái)水平旋轉(zhuǎn)角O到350度，垂直俯仰角+/-90度。鋁合金盒體通過螺絲與太陽能硅板剛性連接，系統(tǒng)整體通過高強(qiáng)度螺絲固定在電力傳輸線路的鐵塔上，安裝位置要求系統(tǒng)距離監(jiān)測點(diǎn)小于30m，太陽能硅板以太陽照射時(shí)間最長的角度安裝最佳。系統(tǒng)支持帶有周期性預(yù)置點(diǎn)自動(dòng)拍攝功能，即根據(jù)預(yù)先設(shè)置的云臺(tái)旋轉(zhuǎn)位置和鏡頭參數(shù)自動(dòng)獲取高清圖像，即自動(dòng)巡航功能，集控中心根據(jù)需要獲取無角鋼監(jiān)控畫面或者合成固定場景的全景圖像和三維合成圖像。圖2是本實(shí)用新型元器件連接圖。超高清傳感器單元(I)中的CXD芯片選用美國Kodar公司的KAF-16801E超高清圖像傳感器模塊，該模塊是一款高性能同步面積CXD圖像傳感器，分辨率可達(dá)4096*4096,感應(yīng)波長O. 4nm I. Onm。超高清傳感器單元(I)中兩路C⑶傳感器通過兩路GPIO接口與信號(hào)處理單元串行(2)連接，云鏡控制系統(tǒng)通過RS485接口與信號(hào)處理單元(2)連接。信號(hào)處理單元(2)選用華為海思的Hi3520多媒體處理器，Η 3520采用ARMl 176核心處理器，主頻600MHz，支持多路H. 264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)及JPEG圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，視頻壓縮最大支持1920*1080全高清，30fps幀頻，碼率輸出支持16kbit/t/s 20Mbit/t/s。自適應(yīng)多模傳輸單兀(3)由光纖收發(fā)模塊、3G傳輸模塊以及5. 8G無線城域網(wǎng)模塊構(gòu)成，3G通信模塊選用華為公司的EM700，以USB接口連接信號(hào)處理單元(2)，5. 8GWiMax模塊選用LG伊諾特的M-WiMAX SIP模塊，以RJ45接口連接信號(hào)處理單元(2)，光纖·收發(fā)模塊選擇思科公司的WS-G5486，該模塊支持單模光釬和多模光纖，帶寬1G，以RJ45接口連接信號(hào)處理單元(2)。自適應(yīng)多模傳輸單元(3)與信號(hào)處理單元(2)采用組態(tài)式連接，通信方式根據(jù)實(shí)際需要從3G移動(dòng)通信、5. SGffiMax無線通信、光通信中選擇其中一種，并根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)切換通信方式，信號(hào)處理單元(2)自動(dòng)檢測信道可用帶寬、時(shí)延、誤碼率等參數(shù)，判斷可用的通信信道并自適應(yīng)選擇最優(yōu)通信模式，優(yōu)先級(jí)由高到低排列為光纖通信、5.8GWiMax通信、3G移動(dòng)通信，自適應(yīng)多模傳輸單元(3)與后臺(tái)集控中心進(jìn)行通信，可完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸和后臺(tái)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制功能。納米玻璃太陽能電池單元(4)由太陽能電池和充放電單元構(gòu)成，充放電單元由51單片機(jī)及外圍電路實(shí)現(xiàn)，太陽能電池及充放電單元為超高清傳感器單元(I)、信號(hào)處理單元(2)及自適應(yīng)多模傳輸單元(3)提供直流電源，分別為5V、3. 3V及9V電源，電池玻璃采用納米材料，具有自清潔功能，光照充分，因此光電轉(zhuǎn)換效率高。圖3是圖2中信號(hào)處理單元(2)內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖，主要包括視頻壓縮模塊、圖像壓縮模塊、模式控制模塊、信道檢測及數(shù)據(jù)傳輸模塊，其中視頻壓縮單元負(fù)責(zé)對兩路輸入的視頻圖像進(jìn)行H. 264標(biāo)準(zhǔn)壓縮，輸出串行碼流，圖像壓縮單元完成兩路輸入圖像JPEG靜態(tài)圖像壓縮，模式控制模塊對采集到的視頻和圖片進(jìn)行智能分析，主要采用的是基于貝葉斯推理的事件監(jiān)測模型，然后根據(jù)分析和檢測結(jié)果控制系統(tǒng)的工作模式并與云鏡控制系統(tǒng)通信，并接收后臺(tái)集控中心的控制指令進(jìn)行拍攝角度調(diào)整、光學(xué)變焦控制、分辨率、幀率等參數(shù)以及工作模式切換。信道檢測及數(shù)據(jù)傳輸模塊負(fù)責(zé)檢測可用信道，并根據(jù)設(shè)定的優(yōu)先級(jí)選擇最佳傳輸信道，同時(shí)將視頻或圖片按照要求的接口方式進(jìn)行打包傳輸。系統(tǒng)工作模式主要分成視頻工作模式、超高清圖片模式及低分辨率圖片模式，一般情況下系統(tǒng)工作在視頻模式下，攝像機(jī)以低分辨率視頻拍攝方式運(yùn)行，當(dāng)模式控制單元檢測視頻中異常情況，包括運(yùn)動(dòng)偵測及場景異常，一旦觸發(fā)報(bào)警，系統(tǒng)迅速切換到高清照相模式進(jìn)行高清圖像拍攝，計(jì)算兩臺(tái)相機(jī)的最佳拍攝角度，包括水平角度和俯仰角以及鏡頭參數(shù)，控制云鏡控制器運(yùn)動(dòng)到指定位置和變焦參數(shù)，進(jìn)行高清照片拍攝，為進(jìn)一步確認(rèn)和分析問題提供有力佐證，無異常則返回視頻模式，通過監(jiān)測太陽能電池電壓提取電池電量狀態(tài)，當(dāng)檢測到電池電量較低時(shí)，系統(tǒng)工作在低分辨率圖片模式，降低功耗。當(dāng)集控中心發(fā)出全景合成指令時(shí)，系統(tǒng)控制兩路云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到相向位置，并轉(zhuǎn)入超高清拍照模式進(jìn)行拍照，集控中心利用相同場景不同角度超高清照片合成全景圖像和三維合成圖像。 本實(shí)用新型所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實(shí)用新型應(yīng)不限于具體實(shí)施方式
中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案得出 的其他實(shí)施方式，同樣屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種雙通道超高清輸電線路智能遙測裝置，其特征在于該裝置包括超高清傳感器單元(I)、信號(hào)處理單元(2)、自適應(yīng)多模傳輸單元(3)、納米玻璃太陽能電池單元(4)，超高清傳感器單元(I)及自適應(yīng)多模傳輸單元(3)分別與信號(hào)處理單元(2)連接，信號(hào)處理單元(2)接收超高清傳感器單元(2)的視頻或圖像信號(hào)進(jìn)行壓縮處理，將壓縮后的信號(hào)發(fā)送給自適應(yīng)多模傳輸單元(3)傳送到后臺(tái)集控中心，納米玻璃太陽能電池單元(4)分別與超高清傳感器單元(I)、信號(hào)處理單元(2)、自適應(yīng)多模傳輸單元(3)連接，提供電源供應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙通道超高清輸電線路智能遙測裝置，其特征在于所述超高清傳感器單元(I)包括兩個(gè)超高清圖像傳感器及兩個(gè)云鏡控制系統(tǒng)，圖像分辨率最高支持4096*4096，視頻分辨率最高支持1920*1080，幀率20幀/秒，云鏡控制系統(tǒng)分別控制兩組鏡頭伸縮和云臺(tái)左右旋轉(zhuǎn)及上下俯仰運(yùn)動(dòng)，形成最佳拍攝視角，圖像傳感器與信號(hào)處理單元(2)的連接方式為USB接口，云鏡控制系統(tǒng)與信號(hào)處理單元(2)的連接方式為RS485接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙通道超高清輸電線路智能遙測裝置，其特征在于所述自適應(yīng)多模傳輸單元(3)包括光纖收發(fā)模塊、3G傳輸模塊以及5. SGWimax模塊，光纖收發(fā)模塊和5. 8Gffimax模塊與信號(hào)處理單元(3)連接方式為RJ45接口，3G傳輸模塊與信號(hào)處理單元的連接方式為GPIO接口，信號(hào)處理單元(2)自動(dòng)監(jiān)測可用的傳輸信道，并根據(jù)有效帶寬、傳輸延遲、誤碼率等參數(shù)選擇最佳傳輸通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙通道超高清輸電線路智能遙測裝置，其特征在于所述納米玻璃太陽能電池單元(4)采用單晶硅，玻璃選用納米玻璃，提高單晶硅的光電轉(zhuǎn)換效率。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙通道超高清輸電線路智能遙測裝置，主控部分集成在一個(gè)不銹鋼箱體內(nèi)，包括超高清傳感器單元(1)、信號(hào)處理單元(2)、自適應(yīng)多模傳輸單元(3)、納米玻璃太陽能電池單元(4)，超高清傳感器單元(1)及自適應(yīng)多模傳輸單元(3)分別與信號(hào)處理單元(2)連接，納米玻璃太陽能電池單元(4)分別與超高清傳感器單元(1)、信號(hào)處理單元(2)、自適應(yīng)多模傳輸單元(3)連接，提供電源供應(yīng)。本裝置拍攝的兩路超高清照片可在后臺(tái)集控中心合成超高清全景照片和三維場景，并且由于所拍攝的內(nèi)容不會(huì)被鐵塔的角鋼所遮擋，因此更有利于智能模式識(shí)別和故障判斷，為輸電線路維管工作提供了一款功能新穎、技術(shù)含量高、極具競爭力的產(chǎn)品。
文檔編號(hào)H04N5/232GK202696798SQ20122036037
公開日2013年1月23日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月20日
發(fā)明者張方 申請人:西安英諾視通信息技術(shù)有限公司