[实用新型]一种基于视频差异化技术的输电线路智能监控装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力技术输电线路状态实时分析智能监控装置，尤其涉及一种基于视频差异化技术的输电线路智能监控装置。

背景技术

随着国家电网公司提出建设智能化电网以来，视频监测技术已开始在国内供电企业应用，对室内远程监测现场情况提供了便利条件。但是，受传统视频监测技术水平和条件的限制，传统视频监测技术仍需要人工监视现场情况，对现场监视的海量图象、数据需要人工查看、鉴别。对于现场处于24小时变化的情况，一个瞬间的事件被监视人员忽略，仍可能出现设备故障。例如，夜间人员到杆塔附近，线路现场出现大风、降雪积冰情况，如出现在某个时段如夜间，可能被忽略。借助当前计算机技术的飞速发展，在传统远程视频技术之上，开发一种基于视频差异化技术的输电线路智能监控装置的研究及应用，将对线路运行带来革命性便利条件。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术的不足之处，提供一种基于视频差异化技术的输电线路智能监控装置，使运行人员可以直观地查看到输电线路以及杆塔附近的现场信息，并且基于监控中心嵌入的智能分析算法，对输电线路状态以及杆塔周围发生的危害到电力安全的行为实时报警，有利于电力工作人员及时采取措施防止相关的电力事故的发生，保证输电线路的安全运行。

本实用新型所述的一种基于视频差异化技术的输电线路智能监控装置，包括有作为现场监测终端的系统监测分机、中间数据传输及后台数据监测分析中心三大部分组成，作为现场监测终端系统监测分机主要负责现场视频图像的采集，后台数据监测分析中心负责利用嵌入到监控中心的智能视频识别控制器对经过中间数据传输的现场视频图像进行分析处理，并依据具体情况根据设定阈值实施报警。具体说，本实施新型所述的一种基于视频差异化技术的输电线路智能监控装置包括有系统监测分机、高压输电线路铁杆塔、GPRS/CDMA无线通讯网络、智能视频识别控制器、数据库、中心处理计算机和监控中心。系统监测分机安装在高压输电线路铁杆塔上，同时以无线通信的连接形式连接到GPRS/CDMA无线通讯网络，由GPRS/CDMA无线通讯网络连接到中心处理计算机。中心处理计算机与监控中心连接，同时又与数据库连接，数据库又与智能视频识别控制器相连接。其中作为现场监测终端的系统监测分机采用采用模块化设计，包含工业摄像机、视频/音频解码器、中央控制板、视频图像压缩模块、扬声器、GPRS/CDMA无线通讯模块以及太阳能加蓄电池组成的电源模块组成，负责现场音、视频信号、报警信号等数据的采集、编码和传输，控制信号的下载和解码，实现对摄像机以及联动喊话装置的控制。其中的中间数据传输部分利用CDMA/GPRS无线通信网络、采用独特的H.264视频压缩技术等实现监测终端与数据监测中心数据传输交换。其中的后台数据监测分析中心能够通过ADSL等上网方式接入Internet，对各客户端传送过来的音视频等数据进行解码、存储以及利用嵌入到监控中心的软件管理系统的智能防盗算法实现对视频图像进行自动分析处理，并采用B/S的方式在显示器上显示，及时对发生的情况做出处理，保证输电线路的安全运行。

本发明基于远程数字图像处理技术，以计算机为中心，结合光电技术和计算机图像处理和模式识别技术，以传送到监控中心的视频流中截取的数字图像为研究对象，通过视频图像智能识别技术实现对绝缘子覆冰、线路覆冰、导线风偏、导线舞动、防火、杆塔防盗、大雾、运动物体、施工等现象的全面监测，并进行及时报警，为保证电力企业生产安全提供了一种新的直观而准确的手段，有着非常重要的现实意义。本实用新型整体结构简单，安装和操作使用方便，稳定性好，可靠性高。

附图说明

图1为本实用新型的一种基于视频差异化技术的输电线路智能监控装置结构示意图。1—系统监测分机  2—高压输电线路铁杆塔  3—CDMA/GPRS无线通讯网络  4—智能视频识别控制器  5—数据库  6—中心处理计算机  7—监控中心。

具体实施方式

现参照附图1，结合实施例说明如下：本实用新型所述的一种基于视频差异化技术的输电线路智能监控装置，包括有作为现场监测终端的系统监测分机1、中间数据传输及后台数据监测分析中心三大部分组成，作为现场监测终端系统监测分机1主要负责现场视频图像的采集，后台数据监测分析中心负责利用嵌入到监控中心7的智能视频识别控制器4对经过中间数据传输的现场视频图像进行分析处理，并依据具体情况根据设定阈值实施报警。具体说，本实施新型所述的一种基于视频差异化技术的输电线路智能监控装置包括有系统监测分机1、高压输电线路铁杆塔2、GPRS/CDMA无线通讯网络3、智能视频识别控制器4、数据库5、中心处理计算机6和监控中心7。系统监测分机1安装在高压输电线路铁杆塔2上，同时以无线通信的连接形式连接到GPRS/CDMA无线通讯网络3，由GPRS/CDMA无线通讯网络3连接到中心处理计算机6。中心处理计算机6与监控中心7连接，同时又与数据库5连接，数据库5又与智能视频识别控制器4相连接。其中作为现场监测终端的系统监测分机1采用采用模块化设计，包含工业摄像机、视频/音频解码器、中央控制板、视频图像压缩模块、扬声器、GPRS/CDMA无线通讯模块以及太阳能加蓄电池组成的电源模块组成，负责现场音、视频信号、报警信号等数据的采集、编码和传输，控制信号的下载和解码，实现对摄像机以及联动喊话装置的控制。其中的中间数据传输部分利用CDMA/GPRS无线通信网络，采用独特的H.264视频压缩技术等实现监测终端与数据监测中心数据传输交换。其中的后台数据监测分析中心能够通过ADSL等上网方式接入Internet，对各客户端传送过来的音视频等数据进行解码、存储以及利用嵌入到监控中心的软件管理系统的智能防盗算法实现对视频图像进行自动分析处理，并采用B/S的方式在显示器上显示，及时对发生的情况做出处理，保证输电线路的安全运行。本发明基于远程数字图像处理技术，以计算机为中心，结合光电技术和计算机图像处理和模式识别技术，以传送到监控中心的视频流中截取的数字图像为研究对象，通过视频图像智能识别技术实现对绝缘子覆冰、线路覆冰、导线风偏、导线舞动、防火、杆塔防盗、大雾、运动物体、施工等现象的全面监测，并进行及时报警，为保证电力企业生产安全提供了一种新的直观而准确的手段，有着非常重要的现实意义。本实用新型整体结构简单，安装和操作使用方便，稳定性好，可靠性高。图像采集控制模块主要包含高速一体化CCD摄像机、喊话器、云台、解码器、中央控制板以及DSP压缩模块。其中的视频压缩模块、中央控制板等均由精密电子元器件组成，运行在高压输电线路铁杆塔上，属于典型的弱电系统在强电环境下的应用。摄像机带有80个预制位，摄像机与中央控制板以RS485方式进行通讯，可根据远程指令自动对准预制目标，如：绝缘子、导线、塔体、通道、周边环境等。中央控制板可定时受监控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以及云台的控制，在盗窃事故发生时启动安装在现场喊话器工作，将摄像机采集到的视频信号经DSP压缩模块压缩为标准文件。看门狗电路和电源模块，本系统采用以太阳能电池对蓄电池进行浮充的供电方式，中央控制板定期检测蓄电池电压，若低于6.8V则进行浮充，电压低于5.7V，装置将不启动通讯模块及压缩模块工作，以保证系统正常运行。基于运放LM358组成的比较器、定时器CD4060BE以及蓄电池和太阳能电池板的特性，设计了详细的太阳能加蓄电池充放电控制电路、电池充电保护电路以及电池过放电保护电路。并采用微处理器对电池特性进行实时检测，严格按照蓄电池充放电特性曲线进行充放电控制，从而大大延长了蓄电池的使用寿命。监控装置中央控制板采用超低功耗MSP430 16位RISC结构的单片机，静态功耗低于1毫安，平均功耗低于9毫安，确保设备安全运行。 看门狗芯片采用MAXIM公司的MAX639。MAX639是用于微处理器系统的电源监视和控制电路，可为CPU提供复位信号、看门狗监视、备用电池自动切换及电源失效监视。除上、掉电条件下为微处理器提供复位外，这些器件还具有备用电池切换功能，以确保在掉电情况下，向不允许断电的器件维持供电。CDMA/GPRS无线通讯模块，系统借助现有的CDMA/GPRS网络，采用独特的H.264视频压缩技术，实现视频／数据的同时传输。CDMA/GPRS数传终端是一个CDMA/GPRS网络终端设备,以CDMA/GPRS通信技术和单片机技术为核心,内嵌TCP/IP协议,自动完成监控中心通过Internet发出命令的接收解码、终端返回数据的编码和发送。它通过RS-232串口与集中器相连,通过内置嵌入式处理器对数据进行处理,协议封装后发送到CDMA/GPRS网络。通过CDMA/GPRS无线通讯模块完成系统监测分机和远端监控中心的通信功能，以保证实时数据和历史数据的传送及监控中心对各个系统监测分机的远程控制。视频差异化分析模块，包含各类滤波、色彩分析以及几何、数学变换、形态学计算分析、校正、分类、辨识、形状搜索等几何以及图像计算功能。系统采用了弹性图匹配方法、隐马尔可夫模型方法以及神经网络方法等匹配算法，从质量较差的图像中识别出关心对象；通过Canny, Obertscross, Prewitt 和Sobel 等边缘检测算子，实现像素位置甚至是亚像素距离的严格边缘检测；视频差异分析系统可对以下运行状态完成自动识别，具体识别功能实现如图3所示其中包括导线舞动；导线弧垂变化及悬挂异物；导线覆冰；导线风偏；绝缘子覆冰；杆塔防盗及施工带来的安全隐患。监控中心系统软件应该为开放式机构，采用B/S方式，在任意地点均可上网浏览。监控中心接收各系统监测分机的数据，并将图像、视频等数据存入数据库中。为了能够实现对监控目标的自动视频识别，在专家软件中需要基于各监控对象的理论计算模型嵌入相应的智能视频识别算法，使得该系统能实时监测各杆塔上、线路的视频信息，并通过视频识别算法以及专家数据库，正确反映出监控对象的状态，在危险状态时及时给出预报警信息；用户通过监控中心专家软件系统可随时查阅任意地点的图像资料，结合环境信息，决定是否派人巡视。也可将多幅图像进行对比，以观察线路周围如绝缘子覆冰等的发展趋势。