专利名称：一种基于视频差异分析的导线覆冰识别装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于输变电设备状态在线监测技术领域，具体涉及一种基于视频差异分析的导线覆冰识别装置。
背景技术：
近年来，我国大力发展特高压输电工程，随着特高压输电线路的相继投入使用，由于输电线路覆冰所引发的事故时有发生。输电线路覆冰事故严重影响了电网的安全运行，造成了巨大的经济损失。线路覆冰事故已经成为影响我国输电线路安全运行的最重要因素之一。如何对输电线路导线覆冰进行监测和预警成为一个非常急迫的问题
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于视频差异分析的导线覆冰识别装置，解决了现有电网设备中导线覆冰识别难度大，安全用电的可靠性不高的问题。本实用新型所采用的技术方案是，一种基于视频差异分析的导线覆冰识别装置，包括采集输电线路导线的摄像机，及与摄像机相连的视频图像压缩模块，所述视频图像压缩模块分别连接数据存储模块和监控系统主控板，监控系统主控板通过通信模块与输电线路预警系统监控中心连接；所述监控系统主控板连接有供电单元。本实用新型的特点还在于，所述摄像机分别通过云台控制连接视频图像压缩模块、通过云台控制和电源控制连接监控系统主控板。所述通信模块包括GPRS DTU光纤交换机和GPRS光纤，GPRS DTU光纤交换机和GPRS光纤通过无线通信方式相连。所述输电线路预警系统监控中心连接若干客户端。所述供电单元包括太阳能电池板和12V电池。 所述监控系统主控板包括MCU模块，MCU模块分别连接有供电单元、RTC时钟，MCU模块并与RS232接口、RS485接口、GPRS模块、Wifi模块和ZigBee模块相连；所述MCU模块设置有CPU ARM9芯片，CPU ARM9芯片分别连接有JTAG接口电路、复位电路、晶振电路、64M内存、512M闪存和SD卡。本实用新型的有益效果是，该装置与先前视频监测系统只能通过肉眼粗略判断导线运行状况相比，具有监测精度和智能化程度高的优点，满足了输电线路智能检测和智能诊断的要求。其特点是(I)具有图像压缩算法，能够实时传送现场视频(图像)；(2)能够采用GPRS无线通信或光纤方式进行图像数据的实时传输；(3)能够实时接收主站摄像、拍照、拍摄角度转换等控制命令；(4)具有远程调焦功能，能够对电塔周围较大范围的情况进行监控；[0018](5)能够根据设定周期，定时向主站发送图片；(6)可以通过主站远程设置摄像参数，如分辨率、拍照周期等；(7)能够在阴雨冰雪天气对输电线路进行监测；(8)具有红外摄像功能，能够在夜间对一定范围的输电线路进行监测；(9)低功耗高可靠性设计，能在全天候、较低电压下启动；(10)能通过主站系统设定图片采样时间间隔；(11)具有定时、定预置点拍摄功能；( 12)具有远程控制摄像机电源开启的功能；(13)具有定时启动摄像机并拍照上传的功能；(14)能够自动判断外界条件，开启红外的功能。
图I是输电线路导线覆冰识别装置的功能模块框图；图2是输电线路导线覆冰识别装置的监控系统主控板的系统框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。本实用新型输电线路导线覆冰识别装置的功能模块框图如图I所示，主要包括摄像机1，视频图像压缩模块2，数据存储模块3，监控系统主控板4，通信模块5，供电单元6，以及输电线路预警系统监控中心7。该基于视频差异分析的导线覆冰识别装置，摄像机I连接视频图像压缩模块2，视频图像压缩模块2分别连接数据存储模块3和监控系统主控板4，监控系统主控板4通过通信模块5与输电线路预警系统监控中心7连接；监控系统主控板4连接有供电单元6。其中，摄像机I分别通过云台控制连接视频图像压缩模块2、通过云台控制和电源控制连接监控系统主控板4。通信模块5包括GPRS DTU光纤交换机和GPRS光纤，GPRS DTU光纤交换机和GPRS光纤通过无线通信方式相连。输电线路预警系统监控中心7连接若干客户端。供电单元6包括太阳能电池板和12V电池。如图2所示，是监控系统主控制板的系统框图，监控系统主控板4包括MCU模块47，MCU模块47分别连接有供电单元、RTC时钟48，MCU模块47并与RS232接口 41、RS485接口 42、GPRS模块43、Wif i模块44、ZigBee模块45相连；所述MCU模块47设置有CPU ARM9芯片，CPU ARM9芯片分别连接有JTAG接口电路、复位电路、晶振电路、64M内存、512M闪存和SD卡46。该装置中，摄像机I是该导线覆冰识别装置最前端的装置，用于采集输电线路导线的图像和视频，并将拍摄的图像和视频传送给视频图像压缩模块。视频图像压缩模块2，用于将接收到的图像和视频信号进行A/D转换变换成数字信号，并利用H. 264视频压缩技术对数字信号进行压缩编码，传给相应的数据存储模块3。其中，视频图像压缩模块2采用独特的H. 264视频压缩技术，H. 264和以前的标准一样，也是DPCM加变换编码的混合编码模式。但它采用“回归基本”的简洁设计，不用众多的选项，获得比H. 263++好得多的压缩性能；加强了对各种信道的适应能力，采用“网络友好”的结构和语法，有利于对误码和丢包的处理；应用目标范围较宽，以满足不同速率、不同解析度以及不同传输(存储)场合的需求；它的基本系统是开放的，使用无需版权。在技术上，H. 264标准中有多个闪光之处，如统一的VLC符号编码，高精度、多模式的位移估计，基于4X4块的整数变换、分层的编码语法等。这些措施使得H. 264算法具有很的高编码效率，在相同的重建图像质量下，能够比H. 263节约50%左右的码率。H. 264的码流结构网络适应性强，增加了差错恢复能力，能够很好地适应IP和无线网络的应用。也可根据要求提供MPEG4格式的视频流。通信模块5，根据监测的输电线路是否有光纤，选择采用光纤通信或者CDMA/GPRS无线通信，该部分的功能是发送监控系统主控板4的数据，接收输电线路预警系统监控中心7发来的指令。 其中，通信模块5根据监测的输电线路是否有光纤，选择采用光纤通信或者CDMA/GPRS无线通信，该部分的功能是发送监测终端的数据，接收监控中心发来的指令。利用CDMA/GPRS无线网络或光纤/ Wifi方式，实现视频/数据的同时传输。CDMA/GPRS双卡无线或光纤视频传输监测终端集成有功能强大的网络协议栈，支持多种网络协议，其特有的可靠连接技术，克服了单纯的CDMA无线网络带宽窄、信道不稳定等不足，保证了视频图像清晰流畅地传输，而且图像传输质量更好。供电单元6是整个导线覆冰识别装置的关键，为整个装置供电，保证设备的长期、可靠、连续工作。输电线路预警系统监控中心7，监控中心7的专家软件嵌入各种智能算法，对输电线路现场的视频或图像进行自动处理和分析。监控系统主控板4是输电线路导线覆冰识别装置的核心，负责整个装置的所有数据通信、数据存储与控制工作。图2中监控系统主控板4中的RS232接口 41，主要是用于系统调试；RS485接口42，用于控制工业摄像机；GPRS模块43和Wifi模块44，用于数据通信；ZigBee模块45，是为了系统升级时连接其他可能会用到的传感器而设计的；SD卡46，用于存储现场拍摄的视频和图像数据；RTC时钟48，为系统提供实时时钟，MCU模块47休眠后定时唤醒。其中，监控系统主控板4可定时或受中心请求启动摄像机工作，白天和夜间摄像方式的自动转换，将摄像机采集到的视频信号经视频图像压缩模块压缩为标准的JPEG文件。本实用新型的工作过程为，通过工业摄像机I采集输电线路导线的图像和视频，并将拍摄的图像和视频传送给视频图像压缩模块2，视频图像压缩模块2将处理好的数据传给数据存储模块3，监控系统主控制板4通过数据存储模块3和监控系统主控板4接收数据，通信模块5根据监测的输电线路是否有光纤，选择采用光纤通信或者CDMA/GPRS无线通信并将其传送到输电线路预警系统监控中心7中的PC机，输电线路预警系统监控中心7的专家软件嵌入各种智能算法，对输电线路现场的视频或图像进行自动处理和分析，通信模块5接到输电线路预警系统监控中心7发来的命令时，将数据反馈到监控系统主控板4，监控系统主控板4由RS485接口对摄像机I进行控制。本实用新型通过远程控制摄像机的摄像角度，提取各种输电线路运行状况的特征信息，克服了之前的视频监测单纯依靠工作人员观看导线运行状况视频的弊端，实现了自动监测的功能。几乎可以实现输电导线每个部分运行工况的监控，同时为了得到导线温度、导线张力等明确运行信息以及一些输电导线运行环境的微气象信息(风速、风向、雨量、温湿度等)来综合判断当前线路的运行状况，可以在图I架构的基础上添加相应的传感器，方便了系统的升级改造和功能增加。以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式
仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
权利要求1.一种基于视频差异分析的导线覆冰识别装置，其特征在于，包括采集输电线路导线的摄像机(I)及与摄像机(I)相连的视频图像压缩模块(2 )，所述视频图像压缩模块(2 )分别连接数据存储模块(3)和监控系统主控板(4)，监控系统主控板(4)通过通信模块(5)与输电线路预警系统监控中心(7 )连接；所述监控系统主控板(4 )连接有供电单元(6 )。
2.根据权利要求I所述的基于视频差异分析的导线覆冰识别装置，其特征在于，所述摄像机(I)分别通过云台控制连接视频图像压缩模块(2)、通过云台控制和电源控制连接监控系统主控板(4)。
3.根据权利要求I所述的基于视频差异分析的导线覆冰识别装置，其特征在于，所述通信模块(5)包括GPRS DTU光纤交换机和GPRS光纤，GPRS DTU光纤交换机和GPRS光纤通过无线通信方式相连。
4.根据权利要求I所述的基于视频差异分析的导线覆冰识别装置，其特征在于，所述输电线路预警系统监控中心(7 )连接若干客户端。
5.根据权利要求I所述的基于视频差异分析的导线覆冰识别装置，其特征在于，所述供电单元(6)包括太阳能电池板和12V电池。
6.根据权利要求I所述的基于视频差异分析的导线覆冰识别装置，其特征在于，所述监控系统主控板(4 )包括MCU模块(47 )，MCU模块(47 )分别连接有供电单元、RTC时钟(48 )，MCU 模块(47)并与 RS232 接口(41)、RS485 接口(42)、GPRS 模块(43)、Wifi 模块(44)和ZigBee模块(45)相连； 所述MCU模块(47)设置有CPU ARM9芯片，CPU ARM9芯片分别连接有JTAG接口电路、复位电路、晶振电路、64M内存、512M闪存和SD卡(46)。
专利摘要本实用新型公开了一种基于视频差异分析的导线覆冰识别装置，包括采集输电线路导线的摄像机，及与摄像机相连的视频图像压缩模块，所述视频图像压缩模块分别连接数据存储模块和监控系统主控板，监控系统主控板通过通信模块与输电线路预警系统监控中心连接；所述监控系统主控板连接有供电单元。本实用新型在线监测系统，体积小，安装、调试方便；可灵活增加测温子节点，能满足可靠性、就地下放、抗干扰及良好的适应性等更高的要求。本实用新型通过远程控制摄像机的摄像角度，提取各种输电线路运行状况的特征信息，克服了之前的视频监测单纯依靠工作人员观看导线运行状况视频的弊端，实现了自动监测的功能。
文档编号G08B19/02GK202677563SQ201220302048
公开日2013年1月16日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者刘家兵, 张烨, 李敏, 王国利, 刘磊, 李 昊, 王春来, 张峰 申请人:西安金源电气股份有限公司, 南方电网科学研究院有限责任公司