CN101945188A - 一种输电线路直升机巡检无线音视频传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路直升机巡检无线音视频传输系统，包括直升机机载系统、地面站系统和指挥中心端系统，直升机机载系统与地面站系统之间以无线通信方式连接，地面站系统和指挥中心端系统之间以工业以太网方式连接，其中直升机机载系统进一步包括前端视频采集存储系统、视频传输系统和语音对讲系统，地面站系统进一步包括音视频接收系统、本地视频监控系统、VOIP电话系统和光纤传输系统，指挥中心端系统进一步包括视频播放系统、录像系统和VOIP电话系统。采用了本发明的技术方案，不仅可以改变和提高现有的巡线模式和工作效率，而且可以实时多路视频传输、储存和语音对讲。

Description

一种输电线路直升机巡检无线音视频传输系统

技术领域

本发明涉及输电线路巡检技术领域，尤其涉及一种输电线路直升机巡检无线音视频传输系统。

背景技术

我国目前现行的输电线路施工、巡视、检修、维护的常规人工巡线作业方式，不仅劳动强度大、工作条件艰苦，而且劳动效率低。特别是在遇到电网紧急故障和异常气候条件下，线路维护人员要依靠地面交通工具或徒步行走、利用普通仪器或肉眼来巡查设施、处理设备缺陷，已经不能完全适应现代。

未来我国电网工程将要建成的超高压、特高压输电线路要覆盖全国，输电线路距离长、沿线地形复杂、输电线路塔体很高，而且线路大都远离城镇和交通干线，在荒山野岭、深沟峡谷和沼泽湖泊间出入，山区蜂害、蛇害，对员工的生命安全也构成严重威胁。

从50年代开始，欧美一些发达国家就开始在架空输电线路抢修中应用直升飞机进行工作人员和工器具运输等工作。经过数十年的时间研究、探索和经验总结，在美国、加拿大、法国、俄罗斯、以色列、日本等国家，直升飞机在输电线路上应用已从简单的进行人员和设备运输扩展到对架空线路进行例性巡检维护、带电作业，以及线路建设施工组立铁塔、牵放导地线等范围。

国内外输电线路应用直升飞机作业的概况随着高电压、大功率、长距离输电线路的出现，以及输电线路通道资源变得越来越紧张，其费用也不断增加，输电线路越来越远离城市和主要交通道路，对其建设、运行维护也越趋困难，而航空业的发展，特别是通用航空业务的不断普及，也为输电线路的建设和运行维护提供了新的技术方法和手段。

利用机载影像传输系统进行电力巡线，是最近几年广泛推广的一项高新技术，在不拉闸断电的情况下经过一次飞行可以直接获取电力线走廊内的数码影像和精确的现实空间三维信息，工作人员由于从空中观察具有范围大、视觉宽的优势，能够对塔基附近地表变化情况做比较全面的观察、记录和分析判断，克服了地面观察效果受地形、地面障碍物影响的缺陷，这对及时发现和预防地质条件复杂地区地质灾害对输电线路可能带来的危害具有较大的作用和意义。

无人机电力巡线系统是目前电力巡线已经使用的巡线系统，该系统是在遥控无人机上安装视频采集设备和用1.2G的微波传输再加5.8G的微波图像传输，把采集的图像传输到地面的接收站，地面站可以遥控飞机的飞行姿态和图像接收。在电力巡线需求中有他特定的使用价值。无人机是用电或化学液体来提供动力，传输是用2.4G和5.8G微波。

但是上述巡线系统，不论是有人机、还是无人机，存在以下的缺点：

1、在当前的有人机巡线系统中，只能将巡检图像进行录像，交回总部由专家进行回放分析，无法做到远程实时监控与调度指挥，在应急灾害巡视中弊端尤为显著。

2、在当前的无人机巡线系统中，微波传输距离短，2.4G或5.8G微波在无线传输中的绕射能力和传输距离很短，这样无人机在巡线中，不能飞行的离地面站太远，限制了巡线作业半径。

发明内容

本发明的目的在于提出一种输电线路直升机巡检无线音视频传输系统，不仅可以改变和提高现有的巡线模式和工作效率，而且可以实时多路视频传输、储存和语音对讲。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种输电线路直升机巡检无线音视频传输系统，包括直升机机载系统、地面站系统和指挥中心端系统，直升机机载系统与地面站系统之间以无线通信方式连接，地面站系统和指挥中心端系统之间以工业以太网方式连接，其中直升机机载系统进一步包括前端视频采集存储系统、视频传输系统和语音对讲系统，地面站系统进一步包括音视频接收系统、本地视频监控系统、VOIP电话系统和光纤传输系统，指挥中心端系统进一步包括视频播放系统、录像系统和VOIP电话系统。

前端视频采集存储系统包括视频切换器、视频存储器和显示屏，视频切换器、视频存储器和显示屏依次连接，视频切换器用于接收模拟视频信号，并将多路信号合成一个画面帧输出；视频存储器用于存储从视频切换器发来的模拟视频信号，并进行存储；显示屏用于从视频存储器接收模拟视频信号进行回放。

视频传输系统包括视频切换器、COFDM调制发射装置和天线，视频切换器、COFDM调制发射装置和天线依次连接，视频切换器用于接收模拟视频信号，并将多路信号合成一个画面帧输出；COFDM调制发射装置用于对视频信号进行调制，并发送给天线发射。

语音对讲系统包括模拟电话终端、VOIP网关、网络电台和天线，模拟电话终端、VOIP网关、网络电台和天线依次连接，其中，模拟电话终端用于输入模拟电话信号，VOIP网关用于将模拟电话信号转换为网络电话信号，网络电台用于实现与地面站系统无线网路的连接。

音视频接收系统包括COFDM解调装置、视频服务器和工业以太网交换机，COFDM解调装置、视频服务器和工业以太网交换机依次连接，COFDM解调装置用于接收从直升机机载系统获取的模拟信号并进行解调，视频服务器用于将接收到的模拟信号转换成数字信号，以以太网IP信号的格式输出，工业以太网交换机用于将以太网IP信号接入电力公司的专网中。

本地视频监控系统包括摄像机、视频服务器和工业以太网交换机，摄像机、视频服务器和工业以太网交换机依次连接，其中，摄像机用于采集当地的模拟视频信号，视频服务器用于将接收到的模拟信号转换成数字信号，以以太网IP信号的格式输出，工业以太网交换机用于将以太网IP信号接入电力公司的专网中。

地面站系统中的VOIP电话系统包括VOIP网关、网络电台和工业以太网交换机，VOIP网关、网络电台和工业以太网交换机依次连接，其中，VOIP网关用于模拟电话信号转换和网络电话信号之间的转换，以及接收从直升机机载系统获取网络电台信号，网络电台用于与软交换平台的联通，工业以太网交换机用于将网络电台信号接入电力公司的专网中。

指挥中心端系统包括工业以太网交换机、VOIP网关、软交换系统服务器和网络视频服务器客户端，工业以太网交换机分别与VOIP网关、软交换系统服务器和网络视频服务器客户端连接，工业以太网交换机用于实现光纤转以太网，VOIP网关用于实现模拟电话信号转换和网络电话信号之间的转换，软交换系统服务器用于支持VOIP电话的号码分配、业务拨号限制和话路转换，网络视频服务器客户端用于实现实时视频显示、云台控制、本地录像、实时视频图像抓拍、视频服务器图像D1JPEG抓拍、音频监听及对讲、报警处理、电子地图显示、本地回放和远程回放。

采用了本发明的技术方案，具有以下效果：

1、突破了通讯距离限制，延伸机载巡线的作业半径。

2、可以解决前端四路视频的采集和传输。

3、采用COFDM的无线视频传输方式，距离很远。

4、使用网路数传技术，可以实现一路与地面站的VOIP电话。

5、提供四路视频采集和前端存储。解决了无人机前端不能存储的问题。

6、地面中继站的视频接收、转发。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中输电线路直升机巡检无线音视频传输系统的结构示意图。

图2是本发明具体实施方式中直升机机载系统的结构示意图。

图3是本发明具体实施方式中地面站系统的结构示意图。

图4是本发明具体实施方式中指挥中心端系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1是本发明具体实施方式中输电线路直升机巡检无线音视频传输系统的结构示意图。如图1所示，该系统包括直升机机载系统1、地面站系统2和指挥中心端系统3，直升机机载系统与地面站系统之间以无线通信方式连接，地面站系统和指挥中心端系统之间以工业以太网方式连接。

图2是本发明具体实施方式中直升机机载系统的结构示意图。如图2所示，直升机机载系统进一步包括前端视频采集存储系统、视频传输系统和语音对讲系统，前端视频采集存储系统包括视频切换器101、视频存储器102和显示屏103，视频切换器、视频存储器和显示屏依次连接，视频切换器接收模拟视频信号，并将多路信号合成一个画面帧输出，视频存储器存储从视频切换器发来的模拟视频信号，并进行存储，显示屏从视频存储器接收模拟视频信号进行回放。

视频传输系统包括视频切换器101(视频传输系统可以与前端视频采集存储系统共用同一个视频切换器101)、COFDM调制发射装置104和天线，视频切换器、COFDM调制发射装置和天线依次连接。视频切换器接收模拟视频信号，并将多路信号合成一个画面帧输出，COFDM调制发射装置用于对视频信号进行调制，并发送给天线发射。

语音对讲系统包括模拟电话终端105、VOIP网关106、网络电台107和天线，模拟电话终端、VOIP网关、网络电台和天线依次连接，其中，模拟电话终端输入模拟电话信号，VOIP网关将模拟电话信号转换为网络电话信号，网络电台实现与地面站系统无线网路的连接。

视频传输系统的天线和语音对讲系统的天线这两个频率的天线共用一个双工器108。

图3是本发明具体实施方式中地面站系统的结构示意图。如图3所示，地面站系统进一步包括音视频接收系统、本地视频监控系统、VOIP电话系统和光纤传输系统。

音视频接收系统包括COFDM解调装置201、视频服务器202和工业以太网交换机203，COFDM解调装置、视频服务器和工业以太网交换机依次连接，COFDM解调装置接收从直升机机载系统获取的模拟信号并进行解调，视频服务器将接收到的模拟信号转换成数字信号，以以太网IP信号的格式输出，工业以太网交换机用于将以太网IP信号接入电力公司的专网中。

本地视频监控系统包括摄像机204、视频服务器202和工业以太网交换机203(音视频接收系统和本地视频监控系统可以共用视频服务器202和工业以太网交换机203)，摄像机、视频服务器和工业以太网交换机依次连接，其中，摄像机采集当地的模拟视频信号，视频服务器将接收到的模拟信号转换成数字信号，以以太网IP信号的格式输出，工业以太网交换机将以太网IP信号接入电力公司的专网中。

地面站系统中的VOIP电话系统包括VOIP网关205、网络电台206和工业以太网交换机203(地面站系统与音视频接收系统和本地视频监控系统可以共用工业以太网交换机203)，VOIP网关、网络电台和工业以太网交换机依次连接，其中，VOIP网关模拟电话信号转换和网络电话信号之间的转换，以及接收从直升机机载系统获取网络电台信号，网络电台与软交换平台的联通，工业以太网交换机将网络电台信号接入电力公司的专网中。用工业以太网交换机实现了物理层的以太网光纤接入电力公司专网的功能，同时工业以太网交换机具有宽温，宽压的功能，可以完全满足户外的电气要求。

图4是本发明具体实施方式中指挥中心端系统的结构示意图。如图4所示，指挥中心端系统进一步包括视频播放系统、录像系统和VOIP电话系统。

指挥中心端系统包括工业以太网交换机301、VOIP网关302、软交换系统服务器303和网络视频服务器客户端304，工业以太网交换机分别与VOIP网关、软交换系统服务器和网络视频服务器客户端连接，工业以太网交换机实现光纤转以太网，VOIP网关实现模拟电话信号转换和网络电话信号之间的转换，软交换系统服务器用于支持VOIP电话的号码分配、业务拨号限制和话路转换，网络视频服务器客户端实现实时视频显示、云台控制、本地录像、实时视频图像抓拍、视频服务器图像D1 JPEG抓拍、音频监听及对讲、报警处理、电子地图显示、本地回放和远程回放。

其中，实时视频显示：可实时显示所有地面平台站和机载平台站的监控网络内1-16路的实时视频图像，可以实现单画面、4画面、6画面、8画面、9画面或者16画面分割显示，支持轮巡显示。

云台控制：在权限许可范围内，通过对前端云台和镜头的控制，改变摄像机的方位，俯仰角度和焦距等。

本地录像：可以根据设定的录像时间自动录像或是接收视频服务器的报警信号作报警录像。

实时视频图像抓拍：实时图像抓拍是用来实时拍摄图像的辅助功能，它将动态的图像中的单帧图像以BMP的图像格式保存下来，可以对正在监视或正在回放的图像抓拍。

视频服务器图像D1 JPEG抓拍：视频服务器JPEG D1格式抓拍是指视频服务器的前端直接抓拍，它抓拍的格式为D1格式，清晰度不受网络传输的影响。

音频监听及对讲：客户端与前端设备之间可以进行双向语音传输。客户端可以监听前端设备的音频，同时客户端可将音频发送到前端设备，与前端设备实现对讲。

报警处理：客户端接收到前端设备发送的报警信号后，客户端将根据设置启动录像，以及根据设置显示电子地图和显示实时图像。

电子地图显示：电子地图中包含了监控场景名称和该场景中的前端设备，点击电子地图上分布的前端视频设备图标，即显示该设备的实时图像。

本地回放：可以检索回放本地录像中的设备任意时间的视频文件。

远程回放：已经检索回放下载前端视频设备中的录像文件，或是检索回放下载其他NVS Center的录像文件。

综合试验研究取得结果和经验可以分析，一条长1000公里，地处丘陵地貌的高压线路，需要25～30人进行7～10天地面巡线维护工作的同一区段线路上，应用直升飞机巡检仅仅只需3h便可完成大部分相同工作。因此，在保证飞行安全的条件下，与线路常规运行维护工作方式比较，采用直升飞机巡线维护、抢险救援可以克服常规方式下人力难以克服的困难，而以机动、快捷和高效的优势完成大部分相同工作，取得相同的效果，并可极大的减轻线路工作人员的劳动强度，应是输电线路常规运行维护模式的有效补充。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种输电线路直升机巡检无线音视频传输系统，其特征在于，包括直升机机载系统、地面站系统和指挥中心端系统，直升机机载系统与地面站系统之间以无线通信方式连接，地面站系统和指挥中心端系统之间以工业以太网方式连接，其中直升机机载系统进一步包括前端视频采集存储系统、视频传输系统和语音对讲系统，地面站系统进一步包括音视频接收系统、本地视频监控系统、VOIP电话系统和光纤传输系统，指挥中心端系统进一步包括视频播放系统、录像系统和VOIP电话系统。

2.根据权利要求1所述的一种输电线路直升机巡检无线音视频传输系统，其特征在于，前端视频采集存储系统包括视频切换器、视频存储器和显示屏，视频切换器、视频存储器和显示屏依次连接，视频切换器用于接收模拟视频信号，并将多路信号合成一个画面帧输出；视频存储器用于存储从视频切换器发来的模拟视频信号，并进行存储；显示屏用于从视频存储器接收模拟视频信号进行回放。

3.根据权利要求1所述的一种输电线路直升机巡检无线音视频传输系统，其特征在于，视频传输系统包括视频切换器、COFDM调制发射装置和天线，视频切换器、COFDM调制发射装置和天线依次连接，视频切换器用于接收模拟视频信号，并将多路信号合成一个画面帧输出；COFDM调制发射装置用于对视频信号进行调制，并发送给天线发射。

4.根据权利要求1所述的一种输电线路直升机巡检无线音视频传输系统，其特征在于，语音对讲系统包括模拟电话终端、VOIP网关、网络电台和天线，模拟电话终端、VOIP网关、网络电台和天线依次连接，其中，模拟电话终端用于输入模拟电话信号，VOIP网关用于将模拟电话信号转换为网络电话信号，网络电台用于实现与地面站系统无线网路的连接。

5.根据权利要求1所述的一种输电线路直升机巡检无线音视频传输系统，其特征在于，音视频接收系统包括COFDM解调装置、视频服务器和工业以太网交换机，COFDM解调装置、视频服务器和工业以太网交换机依次连接，COFDM解调装置用于接收从直升机机载系统获取的模拟信号并进行解调，视频服务器用于将接收到的模拟信号转换成数字信号，以以太网IP信号的格式输出，工业以太网交换机用于将以太网IP信号接入电力公司的专网中。

6.根据权利要求1所述的一种输电线路直升机巡检无线音视频传输系统，其特征在于，本地视频监控系统包括摄像机、视频服务器和工业以太网交换机，摄像机、视频服务器和工业以太网交换机依次连接，其中，摄像机用于采集当地的模拟视频信号，视频服务器用于将接收到的模拟信号转换成数字信号，以以太网IP信号的格式输出，工业以太网交换机用于将以太网IP信号接入电力公司的专网中。

7.根据权利要求1所述的一种输电线路直升机巡检无线音视频传输系统，其特征在于，地面站系统中的VOIP电话系统包括VOIP网关、网络电台和工业以太网交换机，VOIP网关、网络电台和工业以太网交换机依次连接，其中，VOIP网关用于模拟电话信号转换和网络电话信号之间的转换，以及接收从直升机机载系统获取网络电台信号，网络电台用于与软交换平台的联通，工业以太网交换机用于将网络电台信号接入电力公司的专网中。

8.根据权利要求1所述的一种输电线路直升机巡检无线音视频传输系统，其特征在于，指挥中心端系统包括工业以太网交换机、VOIP网关、软交换系统服务器和网络视频服务器客户端，工业以太网交换机分别与VOIP网关、软交换系统服务器和网络视频服务器客户端连接，工业以太网交换机用于实现光纤转以太网，VOIP网关用于实现模拟电话信号转换和网络电话信号之间的转换，软交换系统服务器用于支持VOIP电话的号码分配、业务拨号限制和话路转换，网络视频服务器客户端用于实现实时视频显示、云台控制、本地录像、实时视频图像抓拍、视频服务器图像D1 JPEG抓拍、音频监听及对讲、报警处理、电子地图显示、本地回放和远程回放。

Images