CN102256108A - 智能变电站工作人员多路视频自动跟踪定位系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能变电站工作人员多路视频自动跟踪定位系统，该系统采用固定RFID接收装置模式或固定RFID发射装置模式，包括视频服务器、与视频服务器连接的摄像机，摄像机可对至少一个监控区域进行视频监控；视频服务器中记录有监控状态表；RFID发射装置，发射射频信号；RFID接收装置，接收射频信号；预置点，设置了RFID发射装置或RFID接收装置，设置在每个监控区域中心；定位服务器，记录有位置信息表；视频服务器根据定位服务器传送的所述位置信息，调整摄像机对操作人员所在监控区域进行视频监控。本发明将RFID定位与视频监控结合，实现了对操作人员靠近设备进行操作进行准确跟踪与录像，成本低，可靠性高。

Description

智能变电站工作人员多路视频自动跟踪定位系统

技术领域

本发明属于视频跟踪定位领域，涉及一种智能变电站工作人员多路视频自动跟踪定位系统。

背景技术

无人职守变电站在正常运行的时候也需要工作人员到现场进行检查和维修。工作人员现场作业的操作顺序和操作方法必须符合一定的规范，否则将导致变电站设备损坏或严重到导致变电站停止工作。结合现有的视频监控技术可以把工作人员的操作过程进行记录，为日后的事故判断和责任追究提供有效的视频历史支持数据。

通过人工操作监控摄像机云镜实现对操作人员跟踪和录像，加重了监控人员的工作负担，并且容易出现遗漏。现有成熟的方案是通过具备视频分析能力的监控摄像机实现对人员的自动跟踪与录像。但是视频分析的准确率不高，在定焦距的情况下，只有人物成像的大小达到一定精度后才能进行跟踪和识别。当人物成像较小的时候，不能准确进行跟踪和识别。要提高跟踪识别效果，只能增加监控摄像机设备，加大了投入，管理也不方便。因此需要一种和人物成像大小无关的跟踪手段来实现智能变电站内对操作人员靠近重点设备的跟踪和录像，准确的记录操作人员的工作过程。

发明内容

针对上述不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种人物成像较小的时候，也能对人员准确跟踪、识别、录像的变电站人员视频跟踪定位智能监控系统。

为了实现对人员的准确跟踪、识别、录像，本发明采用的基本思路是：使用RFID定位装置结合视频监视系统，带云镜的摄像机可以设置多个云镜预置点，每个云镜预置点代表被监控的区域，每个云镜预置点与RFID定位区域一一对应。当定位成功后，系统通过RFID定位区域与预置点查找到相应的摄像机的预置点，进而控制相应的摄像机转向到预置点并实现录像于跟踪。当然，一个带云镜的摄像机可由多个固定摄像机替代，都可实现相同的功能。选择带云镜的摄像机还是相应的固定摄像机，视实际情况而定。

具体包括：

视频服务器，与视频服务器连接的摄像机，其特征在于，所述摄像机可在视频服务器的控制下对至少一个监控区域进行视频监控；所述视频服务器中记录有每台摄像机的工作状态及其分别对应的监控区域进行关联的监控状态表；

以及进一步包括，

由操作人员携带的移动RFID发射装置，所述移动RFID发射装置向外发射射频信号；

预置点，所述预置点设置在所述每个监控区域中心，在所述每个预置点设置有固定RFID接收装置；所述固定RFID接收装置用于接收移动RFID发射装置发出的射频信号；

定位服务器，所述定位服务器通过网络交换机与所述固定RFID接收装置连接，在所述定位服务器中记录有各个固定RFID接收装置与其所在的监控区域对应关系的位置信息表，用于根据固定RFID接收装置送来的数据确定其所在的监控区域，并获得所述操作人员所处监控区域的位置信息；

监控工作站，与视频服务器连接，获得视频服务器通过所述摄像机采集的视频监控图像；

所述定位服务器与视频服务器连接，并将所述位置信息送到视频服务器，所述视频服务器根据所述位置信息，通过监控状态表调整对应的摄像机的工作状态，并启动所述摄像机对操作人员所在的监控区域进行视频监控。

所述移动RFID发射装置包括一个双电池供电装置；所述双电池供电装置包括主电池、备用电池、电池检测电路及电池切换电路，当所述主电池电压跌落，所述电池检测电路输出为低电平，所述电池切换电路打开，所述移动RFID发射装置由备用电池供电。

所述每个预置点对应的监控区域，处于一个以上的摄像机监控范围内；所述视频服务器根据所述位置信息，通过监控状态表调整与所述监控区域对应的摄像机的工作状态，并启动所述摄像机对操作人员所在的监控区域进行视频监控。

所述系统可设置摄像机的超时停止时间；当由操作人员携带的移动RFID发射装置脱离所述固定RFID接收装置的有效范围，固定RFID接收装置停止收到移动RFID发射装置的射频信息，经设定的超时停止时间后，对应的摄像机停止录像。

所述摄像机为带云镜的摄像机，所述带云镜的摄像机可以设置多个云镜预置点，每个预置点代表被监控的区域，每个云镜预置点与RFID定位区域一一对应，安置于操作人员需要操作的设备附近；当定位成功后，系统通过RFID定位区域与预置点查找到相应的摄像机的预置点，进而控制相应的摄像机转向到预置点并实现录像与跟踪。

视频服务器，与视频服务器连接的摄像机，其特征在于，所述摄像机可在视频服务器的控制下对至少一个监控区域进行视频监控；所述视频服务器中记录有每台摄像机的工作状态及其分别对应的监控区域进行关联的监控状态表；

以及进一步包括，

预置点，所述预置点设置在所述每个监控区域中心，在所述每个预置点设置有固定RFID发射装置；所述固定RFID发射装置向外发射射频信号；

由操作人员携带的移动RFID接收装置，所述移动RFID接收装置用于接收RFID发射装置发出的射频信号；

定位服务器，所述定位服务器通过无线AP、网络交换机与所述移动RFID接收装置连接，在所述定位服务器中记录有各个固定RFID发射装置与其所在的监控区域对应关系的位置信息表，用于根据固定RFID发射装置送来的数据确定其所在的监控区域，并获得所述操作人员所处监控区域的位置信息；

监控工作站，与视频服务器连接，获得视频服务器通过所述摄像机采集的视频监控图像；

所述定位服务器与视频服务器连接，并将所述位置信息送到视频服务器，所述视频服务器根据所述位置信息，通过监控状态表调整对应的摄像机的工作状态，并启动所述摄像机对操作人员所在的监控区域进行视频监控。

所述移动RFID接收装置包括一个双电池供电装置；所述双电池供电装置包括主电池、备用电池、电池检测电路及电池切换电路，当所述主电池电压跌落，所述电池检测电路输出为低电平，所述电池切换电路打开，所述固定RFID发射装置由备用电池供电。

所述每个预置点对应的监控区域，处于一个以上的摄像机监控范围内；所述视频服务器根据所述位置信息，通过监控状态表调整与所述监控区域对应的摄像机的工作状态，并启动所述摄像机对操作人员所在的监控区域进行视频监控。

所述系统可设置摄像机的超时停止时间；当由操作人员携带的移动RFID接收装置脱离所述固定RFID发射装置的有效范围，移动RFID接收装置停止收到固定RFID发射装置的射频信息，经设定的超时停止时间后，对应的摄像机停止录像。

摄像机为带云镜的摄像机，所述带云镜的摄像机可以设置多个云镜预置点，每个预置点代表被监控的区域，每个云镜预置点与RFID定位区域一一对应，安置于操作人员需要操作的设备附近；当定位成功后，系统通过RFID定位区域与预置点查找到相应的摄像机的预置点，进而控制相应的摄像机转向到预置点并实现录像与跟踪。

本发明将RFID定位与视频监控结合，实现了智能变电站内对操作人员靠近设备进行操作进行准确跟踪与录像，可广泛适用于高电压等级及低电压等级，成本低，且比带有人物跟踪能力的摄像机更可靠。

附图说明

图1智能变电站工作人员多路视频自动跟踪定位系统固定RFID接收装置模式一种实施例的连接结构简图；

图2移动RFID发射装置的双电池供电原理图；

图3智能变电站工作人员多路视频自动跟踪定位系统固定RFID发射装置模式一种实施例的连接结构简图；

图4一种可实现射频信号接收功能的RFID接收装置的电路原理图；

图5一种可实现射频信号发射功能的RFID发射装置的电路原理图。

具体实施方式

为了便于对发明的进一步理解，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

智能变电站工作人员多路视频自动跟踪定位系统有两种配置模式，分别是固定RFID接收装置模式和固定RFID发射装置模式，可适用于不同的应用场景。在高电压等级，电磁干扰较严重的变电站，使用固定RFID接收装置的配置模式，可以保证系统的可靠性；在低电压等级，电磁干扰不严重的变电站，使用固定RFID发射装置的配置模式，可以简化网络配置。

在图1的智能变电站工作人员多路视频自动跟踪定位系统固定RFID接收装置模式一种实施例的连接结构简图中，提供了智能变电站工作人员多路视频自动跟踪定位系统一种实施例的硬件系统以及数据的传输方向，下面对其进行说明。

本实施例中，智能变电站工作人员多路视频自动跟踪定位系统包括摄像机、视频服务器、监控工作站、移动RFID发射装置、固定RFID接收装置、网络交换机以及定位服务器。

移动RFID发射装置为远距离RFID发射装置，由操作人员随身携带。移动RFID发射装置向外发射射频信号，定时发射的信号中携带了一段身份定位信息，该信息为唯一的，反应工作人员身份和位置。移动RFID发射装置有效接收距离一般在1～5米。

固定RFID接收装置为带网络接口的RFID接收装置，安置于操作人员需要操作的设备附近，用于接收RFID发射装置发出的射频信号。

定位服务器通过网络交换机与固定RFID接收装置连接，在定位服务器中记录有各个固定RFID接收装置与其所在的监控区域对应关系的位置信息表，用于根据固定RFID接收装置送来的数据确定其所在的监控区域，并获得所述操作人员所处监控区域的位置信息。定位服务器与视频服务器连接，并将所述位置信息送到视频服务器。视频服务器根据所述位置信息，通过监控状态表调整对应的摄像机的工作状态，并启动相应的摄像机对操作人员所在的监控区域进行视频监控。

监控工作站，与视频服务器连接，获得视频服务器通过摄像机采集的视频监控图像。

摄像机可以为带云镜的摄像机及固定摄像机，一个带云镜的摄像机可由多个固定摄像机替代，都可实现相同的功能，下面以带云镜的摄像机为例进行说明。带云镜的摄像机可以设置多个云镜预置点，每个预置点代表被监控的区域，每个云镜预置点与RFID定位区域一一对应，安置于操作人员需要操作的设备附近。当定位成功后，系统通过RFID定位区域与预置点查找到相应的摄像机的预置点，进而控制相应的摄像机转向到预置点并实现录像与跟踪。一个监控摄像机可以监视多个被操作的设备区域(RFID定位区域)。在使用的时候，首先通过监控工作站对监控摄像机进行设计预置位设定。例如，监控摄像机设定两个预置点，预置点1和预置点2，分别对应RFID接收装置1和RFID接收装置2所在的区域。

当操作人员携带移动RFID发射装置靠近固定RFID接收装置1的时候，固定RFID接收装置读取到移动RFID发射装置发送来的信息，并把该信息和自身的编号发送给定位服务器。定位服务器接收到固定RFID接收装置1发送来定位信息后，知道是操作人员在RFID接收装置1附近，并向视频服务器发送定位信息。视频服务器接收定位服务器发出的定位信息后，通过内部存放的位置于预置点关系找到固定RFID接收器1所在的位置应该是监控摄像机A所在的1号预置位，并控制监控摄像机A转动到1号预置位，并启动录像。

当操作人员移动位置，到达固定RFID接收装置2附近后，固定RFID接收装置2接收到移动RFID发射装置的信息，与上述过程相同，最终使得监控摄像机A转向到预置位2，并进行录像。移动FRID发射装置的发射时间间隔被设定为1～10秒(根据需求进行调整设定)。当人员第一次靠近某个固定RFID接收装置，固定RFID接收装置正确接收移动RFID发射装置的发送信息后，定位开始。此时，系统通过定位点与摄像机预置位的关系来打开某个摄像机，并调整到对应的预置点位后开始录像。当人员持续在该区域工作的时候，固定RFID接收装置会持续收到定位点信息，系统会一直使用对应的摄像机进行录像。当人员离开该定位点，该定位点的固定RFID接收装置不会再收到RFID发射装置的信息，在一定超时后(超时时间通常被设定为3～5个RFID发射装置的发射时间间隔)，该摄像机停止录像。

一个定位区域可以对应多个摄像机的多个预置位，便于对操作过程的全方位记录。只需要在系统设置一个定位点与多个摄像机的预置点位进行关联即可。

本发明的移动RFID发射装置使用双电池进行供电，当主电池电能耗尽后，自动切换至备用电池，并在发射出的信息中包含电池的信息，让监控人员及时了解电池的使用，并做好更换的准备。同时该方式可以保证每个电池的利用率，做到节能的目的。下面结合图2说明双电池供电原理。

图2中，移动RFID发射装置由电池(主电池/备用电池)、电池检测、电池切换、隔离二级管构成了供电部分；STM8和NRF24L01构成了射频发射部分。其中，STM8为低功耗微控制器，NRF2401为低功耗射频发器。

当主电池工作的时候，电池检测电路部分的输出为高电平，这个时候电池切换电路处于断路状态，移动RFID发射装置由主电池供电。当主电池电压跌落，电池检测电路输出为低电平，这个时候电池切换电路打开，移动RFID发射装置由备用电池供电。

电池检测电路的输出与STM8微控制器的一个IO口连接，STM8微控制器可以通过电平的高低区分当前使用的是哪一个电池。同时STM8微控制器的一个AD口用于检测当前电池的电压。当移动RFID发射装置向外发送信息的时候，使用如下的信息帧结构：

当固定RFID接收装置收到信息后，对帧结构进行解析，并向监控工作站报告当前被跟踪人员的位置信息以及电池工作状态。当监控人员发现某个人员所携带的RFID发射装置的电池工作状态异常的时候，可以及时知晓，并通知其对电池进行更换。这样保证了跟踪系统的可靠性和稳定性。同时该方式可以保证每个电池的利用率，达到了节能的目的。

在图3的智能变电站工作人员多路视频自动跟踪定位系统固定RFID发射装置模式一种实施例的连接结构简图中，提供了智能变电站工作人员多路视频自动跟踪定位系统又一种实施例的硬件系统以及数据的传输方向，下面对其进行说明。

本实施例中，智能变电站工作人员多路视频自动跟踪定位系统包括摄像机、视频服务器、监控工作站、移动RFID发射装置、固定RFID接收装置、无线AP、网络交换机以及定位服务器。

固定RFID发射装置为远距离RFID发射装置，安置于操作人员需要操作的设备附近，固定RFID发射装置向外发射射频信号，定时发射的信号中携带了一段身份定位信息，该信息为唯一的，反映了工作人员的身份和位置。固定RFID发射装置有效接收距离一般在1～5米。

移动RFID接收装置为带网络接口的RFID接收装置，由操作人员随身携带，用于接收固定RFID发射装置发出的射频信号。

定位服务器通过无线AP、网络交换机与移动RFID接收装置连接，在定位服务器中记录有各个固定RFID发射装置与其所在的监控区域对应关系的位置信息表，用于根据固定RFID发射装置送来的数据确定其所在的监控区域，并获得所述操作人员所处监控区域的位置信息。定位服务器与视频服务器连接，并将所述位置信息送到视频服务器。视频服务器根据所述位置信息，通过监控状态表调整对应的摄像机的工作状态，并启动相应的摄像机对操作人员所在的监控区域进行视频监控。

在固定RFID发射装置模式下，摄像机、监控工作站以及视频服务器的组成结构以及本模式的工作原理均与前述固定RFID接收装置模式的一致，在此不再赘述。移动RFID接收装置也可使用双电池进行供电，原理亦与前述固定RFID接收装置模式下的移动RFID发射装置双电池供电原理一致。

图4提供了一种可实现射频信号接收功能的RFID接收装置的电路原理，可用于前述的移动RFID接收装置、固定RFID接收装置；图5提供了一种可实现射频信号发射功能的RFID发射装置的电路原理。可用于前述的移动RFID发射装置、固定RFID发射装置。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，即使对各个步骤的执行顺序进行了改变，都属于本发明的保护范围。熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种变电站人员定位跟踪监控系统，包括视频服务器，与视频服务器连接的摄像机，其特征在于，所述摄像机可在视频服务器的控制下对至少一个监控区域进行视频监控；所述视频服务器中记录有每台摄像机的工作状态及其分别对应的监控区域进行关联的监控状态表；

以及进一步包括，

由操作人员携带的移动RFID发射装置，所述移动RFID发射装置向外发射射频信号；

预置点，所述预置点设置在所述每个监控区域中心，在所述每个预置点设置有固定RFID接收装置；所述固定RFID接收装置用于接收移动RFID发射装置发出的射频信号；

定位服务器，所述定位服务器通过网络交换机与所述固定RFID接收装置连接，在所述定位服务器中记录有各个固定RFID接收装置与其所在的监控区域对应关系的位置信息表，用于根据固定RFID接收装置送来的数据确定其所在的监控区域，并获得所述操作人员所处监控区域的位置信息；

监控工作站，与视频服务器连接，获得视频服务器通过所述摄像机采集的视频监控图像；

所述定位服务器与视频服务器连接，并将所述位置信息送到视频服务器，所述视频服务器根据所述位置信息，通过监控状态表调整对应的摄像机的工作状态，并启动所述摄像机对操作人员所在的监控区域进行视频监控。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述移动RFID发射装置包括一个双电池供电装置；所述双电池供电装置包括主电池、备用电池、电池检测电路及电池切换电路，当所述主电池电压跌落，所述电池检测电路输出为低电平，所述电池切换电路打开，所述移动RFID发射装置由备用电池供电。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述每个预置点对应的监控区域，处于一个以上的摄像机监控范围内；所述视频服务器根据所述位置信息，通过监控状态表调整与所述监控区域对应的摄像机的工作状态，并启动所述摄像机对操作人员所在的监控区域进行视频监控。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统可设置摄像机的超时停止时间；当由操作人员携带的移动RFID发射装置脱离所述固定RFID接收装置的有效范围，固定RFID接收装置停止收到移动RFID发射装置的射频信息，经设定的超时停止时间后，对应的摄像机停止录像。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述摄像机为带云镜的摄像机，所述带云镜的摄像机可以设置多个云镜预置点，每个预置点代表被监控的区域，每个云镜预置点与RFID定位区域一一对应，安置于操作人员需要操作的设备附近；当定位成功后，系统通过RFID定位区域与预置点查找到相应的摄像机的预置点，进而控制相应的摄像机转向到预置点并实现录像与跟踪。

6.一种变电站人员定位跟踪监控系统，包括视频服务器，与视频服务器连接的摄像机，其特征在于，所述摄像机可在视频服务器的控制下对至少一个监控区域进行视频监控；所述视频服务器中记录有每台摄像机的工作状态及其分别对应的监控区域进行关联的监控状态表；

以及进一步包括，

预置点，所述预置点设置在所述每个监控区域中心，在所述每个预置点设置有固定RFID发射装置；所述固定RFID发射装置向外发射射频信号；

由操作人员携带的移动RFID接收装置，所述移动RFID接收装置用于接收RFID发射装置发出的射频信号；

定位服务器，所述定位服务器通过无线AP、网络交换机与所述移动RFID接收装置连接，在所述定位服务器中记录有各个固定RFID发射装置与其所在的监控区域对应关系的位置信息表，用于根据固定RFID发射装置送来的数据确定其所在的监控区域，并获得所述操作人员所处监控区域的位置信息；

监控工作站，与视频服务器连接，获得视频服务器通过所述摄像机采集的视频监控图像；

所述定位服务器与视频服务器连接，并将所述位置信息送到视频服务器，所述视频服务器根据所述位置信息，通过监控状态表调整对应的摄像机的工作状态，并启动所述摄像机对操作人员所在的监控区域进行视频监控。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述移动RFID接收装置包括一个双电池供电装置；所述双电池供电装置包括主电池、备用电池、电池检测电路及电池切换电路，当所述主电池电压跌落，所述电池检测电路输出为低电平，所述电池切换电路打开，所述固定RFID发射装置由备用电池供电。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述每个预置点对应的监控区域，处于一个以上的摄像机监控范围内；所述视频服务器根据所述位置信息，通过监控状态表调整与所述监控区域对应的摄像机的工作状态，并启动所述摄像机对操作人员所在的监控区域进行视频监控。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统可设置摄像机的超时停止时间；当由操作人员携带的移动RFID接收装置脱离所述固定RFID发射装置的有效范围，移动RFID接收装置停止收到固定RFID发射装置的射频信息，经设定的超时停止时间后，对应的摄像机停止录像。

10.如权利要求6所述的系统，其特征在于，摄像机为带云镜的摄像机，所述带云镜的摄像机可以设置多个云镜预置点，每个预置点代表被监控的区域，每个云镜预置点与RFID定位区域一一对应，安置于操作人员需要操作的设备附近；当定位成功后，系统通过RFID定位区域与预置点查找到相应的摄像机的预置点，进而控制相应的摄像机转向到预置点并实现录像与跟踪。

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