CN103135524B - 一种配电站房监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种配电站房监控系统，包括数字摄像头，图像差异提取单元，接收所述摄像头监控到的视频画面的每一帧图像，分析设定时间段内两帧图像的差异性，并输出存在差异的图像组的差异部分数据；传输单元，接收存在差异的图像组所处的所述设定时间段始点，述数字摄像头输出的第一帧图像；同时接收所述图像差异提取单元输出的存在差异的差异组图像的差异部分数据；并将所述第一帧图像及所述差异部分数据输出；图像处理单元，接收所述传输单元输出的所述第一帧图像及所述差异部分数据，根据设定时间段内的第一帧图像及所述差异部分数据按帧还原出视频图像；监控系统平台，与所述图像处理单元相连，接收所述图像处理单元发送每一帧图像并连续显示。
Description
技术领域
本发明是一种基于无线通讯技术的配电站房监控系统，属于无线智能监控技术领域。
背景技术
随着现代社会对自动化程度要求的不断提高，各种智能型的设备系统不断出现,而供配电系统的智能化也正是适应了这一要求。同时伴随着中低压监控技术的不断进步和智能监控产品的出现，逐渐改善了以往无法满足终端配电室电气量信息在线实时监控要求的情况，进一步完善了整个供配电系统的监控功能。
如现有专利文献CN1808501A公开了一种超远程无线电力网安防警护装置，包括电力安防报警模块，GSM、GPRS或CDMA通讯模块，电源供电装置，将模块化的电力安防报警模块与GSM、GPRS或CDMA通讯模组实现嵌入式电连接，在微处理器的控制下，有效地利用GSM、GPRS或CDMA通讯模组的多项功能，以实现一种集电力防盗、失控报警、远程通讯机联网监控的多项符合功能为一体的超远程无线电力网警护装置。
然而，上述的超远程无线电力网警护装置，通过GSM、GPRS或CDMA通讯模块实现数据通讯，而在现有的配电站房监控过程中，需要通过摄像头实时监控配电站房内视频并将监控到的视频信息传送到对整个城市配电网进行监控的监控中心，监控中心可对整个城市配电网及其设备的运行监控、控制与管理，利用这些信息分析配电网的运行状态。作为公知的技术，视频信息传输过程中是以图片帧的方式进行传输的，当每秒传输24帧图片或者24帧以上的图片时，人眼看到的就可以认为是连续的视频信息了。假设每一帧图片的数据量都在100k左右，每秒钟传输24帧图片，则每秒钟需要传输的数据量就在2M以上，而GSM、GPRS或CDMA传输带宽不足，传输速度过低，每秒钟传输的数据量无法得到2M以上，通过上述通信方式实现数据通讯传输不能够满足视频图像传输的要求。
当然，本领域技术人员可以想到采用3G技术实现视频信号的传输，3G的带宽大，可以用于传输视频信号，然而随着技术的发展，摄像头拍摄的视频信号的清晰度越来越高，视频信号包含的信息量也越来越大，此外由于智能化管理也将伴随着更多的电子信号信息需要通过网络传输。因此如何节省网络资源，在有限的带宽范围内尽可能的传输较大的数据量是本领域技术人员面临的一个技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中配电站房监控系统信息传输通道带宽对可传输的有效信息数据量有较大限制进而提供一种可在有限带宽的数据传输通道内，提高可传输有效信息的数据量的配电站房监控系统。
为解决上述技术问题，本发明提供一种配电站房监控系统，包括：
数字摄像头，用于监控配电站房内的视频画面，具有唯一确定的IP地址；
图像差异提取单元，内置于所述数字摄像头内，接收所述摄像头监控到的视频画面的每一帧图像，图像差异提取单元分析设定时间段内的连续两帧图像的差异性并输出差异部分数据；
所述图像差异提取单元包括：
图像分区模块，用于将每一帧图像按照相同的分区方法获得M个区块，M为自然数，每一区块为像素点组成的像素矩阵，根据每一像素点的亮度为每一像素点配置一参数，每一区块内的所有像素点对应的参数组成区块数组；
图像比较模块，选择第q帧图像和第（q-1）帧图像中的第(2n+1)个区块数组进行比较，其中0≤n≤︱M/2︱；
如果第q帧图像和第（q-1）帧图像中的第(2n+1)个区块数组相同且第(2n+3)个区块数组不相同则对第（2n+2）个区块数组进行比较，否则不再对（2n+2）个区块数组进行比较;
如果第q帧图像的第m（M>m>1）个区块数组与第（q-1）帧图像中的第m区块数组有差异，则只输出第q帧图像的第m区块数组；如果第q帧图像的所有区块数组与第（q-1）帧图像中的所有区块数组都相同，则不输出信号;
传输单元，与所述图像差异提取单元相连，接收存在差异的图像组所处的所述设定时间段始点，所述数字摄像头输出的第一帧图像；同时接收所述图像差异提取单元输出的存在差异的差异组图像的差异部分数据；并将所述第一帧图像及所述差异部分数据输出；
图像处理单元，在第（q-1）帧图像的所有区块数组基础上，将第q帧图像中的第m区块数组替换第（q-1）帧图像中的第m区块数，得到第q帧图像的所有区块数组，还原第q帧图像;
监控系统平台，与所述图像处理单元相连，接收所述图像处理单元发送每一帧图像并连续显示。
所述传输单元为GPRS传输系统，采用分组交换技术，在传输数据时遵循IP数据网络协议。其进一步包括温度传感器，用于实时监控配电站房内的温度值；
所述监控系统平台通过所述传输单元接收所述温度传感器采集到的数据并显示；
所述监控系统平台内置第一比较器以及温度报警阈值；
所述第一比较器比较所述监控配电站房内的温度值与所述温度报警阈值，当所述监控配电站房内的温度值等于或大于所述温度报警阈值时所述监控系统平台发出报警信息。
其进一步包括湿度传感器，用于实时监控配电站房内的湿度值；
所述监控系统平台通过所述传输单元接收所述湿度传感器采集到的数据并显示；
所述监控系统平台内置第二比较器以及湿度报警阈值；
所述第二比较器比较所述监控配电站房内的湿度值与所述湿度报警阈值，当所述监控配电站房内的湿度值等于或大于所述湿度报警阈值时所述监控系统平台发出报警信息。
其进一步包括CO和CO2浓度传感器，用于实时监控配电站房内的CO和CO2浓度；
所述监控系统平台通过所述传输单元接收所述CO和CO2浓度传感器采集到的数据并显示；所述监控系统平台内置第三比较器以及CO和CO2浓度报警阈值；
所述第三比较器比较所述监控配电站房内的CO和CO2浓度与所述CO和CO2浓度报警阈值，当所述监控配电站房内的温度值等于或大于所述CO和CO2浓度报警阈值时所述监控系统平台发出报警信息。
所述监控系统平台发出报警信息，通过所述GPRS传输单元发送到指定的移动终端上。
所述设定时间段为1秒。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
（1）本发明所述的配电站房监控系统，包括图像差异提取单元，接收所述摄像头监控到的视频画面的每一帧图像，分析设定时间段内两帧图像的差异性，并输出存在差异的图像组的差异部分数据，因为在配电站房内，数字摄像头监控到的画面几乎是静止的，因此在设定时间段内两帧图像之间的时间间隔非常小，因此图像差异提取单元分析设定时间段内的连续两帧图像的差异性并输出差异部分数据所包含的数据量是非常小的，极大降低了数据传输量，而根据第一帧的图像以及后续的连续两帧图像的差异，可以还原出在设定时间段内每一帧的图像，使得监控结果更加准确，还原后的视频图像间隔更小，可以在有限的带宽内传输更多有效的信息，视频更为流畅。而且选择第q帧图像和第（q-1）帧图像中的第(2n+1)个区块数组进行比较，0≤n≤︱M/2︱；如果，第q帧图像和第（q-1）帧图像中的第(2n+1)个区块数组相同且第(2n+3)个区块数组不相同则对第（2n+2）个区块数组进行比较，否则不再对（2n+2）个区块数组进行比较。这样可以有效的降低进行比较的数据量，提高了运算的效率。
（2）本发明所述的配电站房监控系统，GPRS传输单元采用分组交换技术，在传输数据时遵循IP数据网络协议，可以极大提高视频画面图像的传输速率。
（3）本发明所述的配电站房监控系统，可以通过数字短信的形式将报警信息发送至指定的移动终端上，可以即时通知工作人员，当配电站房内出现异常时，能够做到快速处理，避免重大经济损失。
（4）本发明所述的配电站房监控系统，选择一秒钟为周期，每秒钟传输的数据量小于GPRS的每秒内能传输的数据量，有效地实现了在GPRS有效的带宽内传输更多的有效信息的目的。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，
图1是本发明实施例1所述的配电站房监控系统结构框图；
图2是本发明实施例3所述的配电站房监控系统结构框图。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述的配电站房监控系统，如图1所示，包括：数字摄像头，用于监控配电站房内的视频画面，具有唯一确定的IP地址；图像差异提取单元，内置于所述数字摄像头内，接收所述摄像头监控到的视频画面的每一帧图像，分析设定时间段内两帧图像的差异性，并输出存在差异的图像组的差异部分数据；传输单元，与所述图像差异提取单元相连，接收存在差异的图像组所处的所述设定时间段始点，所述数字摄像头输出的第一帧图像；同时接收所述图像差异提取单元输出的存在差异的差异组图像的差异部分数据；并将所述第一帧图像及所述差异部分数据输出；本实施例中，优选所述传输单元为GPRS传输系统，并且采用分组交换技术，在传输数据时遵循IP数据网络协议；图像处理单元，接收所述传输单元输出的所述第一帧图像及所述差异部分数据，根据设定时间段内的第一帧图像及所述差异部分数据按帧还原出视频图像；监控系统平台，与所述图像处理单元相连，接收所述图像处理单元发送每一帧图像并连续显示。作为优选的实施方式，可以选择设定时间为1秒，并且可分析连续两帧图像的差异性，并输出存在差异的图像组的差异部分数据。
因为在配电站房内，数字摄像头监控到的画面几乎是静止的，因此在设定时间段内两帧图像之间的差异所包含的数据量是非常小的，而且如果我们优选时间间隔为1秒钟，在如此短的时间内，其连续两帧图片的差异会更小。因此在数据传输过程中，极大降低了数据传输量，可以在有限的带宽内传输更多有效的信息。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上做如下改进，所述图像差异提取单元包括：图像分区模块，用于将每一帧图像按照相同的分区方法获得M个区块，M为自然数，每一区块为像素点组成的像素矩阵，根据每一像素点的亮度为每一像素点配置一参数，每一区块内的所有像素点对应的参数组成区块数组；图像比较模块，选择第q帧图像（1<q<Q）中的所有区块数组与第（q-1）帧图像（1<q<Q）中对应的区块数组一一进行比对；如果第q帧图像的第m（M>m>1）个区块数组与第（q-1）帧图像中的第m区块数组有差异，则只输出第q帧图像的第m区块数组；如果第q帧图像的所有区块数组与第（q-1）帧图像中的所有区块数组都相同，则不输出信号；所述图像处理单元在第（q-1）帧图像的所有区块数组基础上，将第q帧图像中的第m区块数组替换第（q-1）帧图像中的第m区块数组，得到第q帧图像的所有区块数组，还原第q帧图像。
以每秒钟传输24帧图像，每帧图像的大小为100K为例，则第一帧图像的大小为100K，根据所述数字摄像头的分辨率来划分每帧图像的区块，以分辨率为1024x768的数字摄像头为例，则在划分区块时选择的行与列的比例为1024/768，假设将每帧图像划分为8行6列，则每一帧图像可划分为48个区块，因此每一区块的大小为100K/48，每一区块的大小只有2k多，由此可见如果连续两帧图像的差异为几个区块的话，数据量也是非常小的。因此极大的降低了传输的有效信息的数据量。
作为优选的实施方式，所述图像比较模块，选择第q帧图像和第（q-1）帧图像中的第(2n+1)个区块数组进行比较，其中0≤n≤︱M/2︱；如果第q帧图像和第（q-1）帧图像中的第(2n+1)个区块数组相同且第(2n+3)个区块数组不相同则对第（2n+2）个区块数组进行比较，否则不再对（2n+2）个区块数组进行比较。采用上述比较方法，可以极大的降低运算量，很容易想到，当连续两帧图像中的某一个区块变化的时候，那么极大可能的该区块周围的区块也会发生变化；因此如果第q帧图像和第（q-1）帧图像中的第(2n+1)个区块数组相同且第(2n+3)个区块数组不相同则对第（2n+2）个区块数组进行比较，否则不再对（2n+2）个区块数组进行比较，是有极高的准确率的，并且最大可以降低50%的运算量。本实施例中进行比较的区块之间间隔是1，也可以选择其他的间隔，需要注意的是间隔选的过大容易影响检测的准确性。
实施例3
本实施例在实施例1或实施例2的基础上，如图3所示，其进一步包括温度传感器，用于实时监控配电站房内的温度值；所述监控系统平台通过所述GPRS传输单元接收所述温度传感器采集到的数据并显示；所述监控系统平台内置第一比较器以及温度报警阈值；所述第一比较器比较所述监控配电站房内的温度值与所述温度报警阈值，当所述监控配电站房内的温度值等于或大于所述温度报警阈值时所述监控系统平台发出报警信息。
更进一步地，其包括湿度传感器，用于实时监控配电站房内的湿度值；所述监控系统平台通过所述GPRS传输单元接收所述湿度传感器采集到的数据并显示；所述监控系统平台内置第二比较器以及湿度报警阈值；所述第二比较器比较所述监控配电站房内的湿度值与所述湿度报警阈值，当所述监控配电站房内的湿度值等于或大于所述湿度报警阈值时所述监控系统平台发出报警信息。
更进一步地，其包括CO和CO2浓度传感器，用于实时监控配电站房内的CO和CO2浓度；所述监控系统平台通过所述GPRS传输单元接收所述CO和CO2浓度传感器采集到的数据并显示；所述监控系统平台内置第三比较器以及CO和CO2浓度报警阈值；所述第三比较器比较所述监控配电站房内的CO和CO2浓度与所述CO和CO2浓度报警阈值，当所述监控配电站房内的温度值等于或大于所述CO和CO2浓度报警阈值时所述监控系统平台发出报警信息。
优选地，所述监控系统平台发出报警信息，通过所述GPRS传输单元发送到指定的移动终端上。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种配电站房监控系统，其特征在于，包括：
数字摄像头，用于监控配电站房内的视频画面，具有唯一确定的IP地址；
图像差异提取单元，内置于所述数字摄像头内，接收所述摄像头监控到的视频画面的每一帧图像，图像差异提取单元分析设定时间段内的连续两帧图像的差异性并输出差异部分数据，所述设定时间段为1秒；
所述图像差异提取单元包括：
图像分区模块，用于将每一帧图像按照相同的分区方法获得M个区块，M为自然数，每一区块为像素点组成的像素矩阵，根据每一像素点的亮度为每一像素点配置一参数，每一区块内的所有像素点对应的参数组成区块数组；
图像比较模块，选择第q帧图像和第(q-1)帧图像中的第(2n+1)个区块数组进行比较，其中0≤n≤︱M/2︱；如果第q帧图像和第(q-1)帧图像中的第(2n+1)个区块数组相同且第(2n+3)个区块数组不相同则对第(2n+2)个区块数组进行比较，否则不再对(2n+2)个区块数组进行比较；如果第q帧图像的第m(M>m>1)个区块数组与第(q-1)帧图像中的第m区块数组有差异，则只输出第q帧图像的第m区块数组；如果第q帧图像的所有区块数组与第(q-1)帧图像中的所有区块数组都相同，则不输出信号；
传输单元，与所述图像差异提取单元相连，接收存在差异的图像组所处的所述设定时间段始点，所述数字摄像头输出的第一帧图像；同时接收所述图像差异提取单元输出的存在差异的差异组图像的差异部分数据；并将所述第一帧图像及所述差异部分数据输出；
图像处理单元，在第(q-1)帧图像的所有区块数组基础上，将第q帧图像中的第m区块数组替换第(q-1)帧图像中的第m区块数组，得到第q帧图像的所有区块数组，还原第q帧图像；
监控系统平台，与所述图像处理单元相连，接收所述图像处理单元发送的每一帧图像并连续显示。
2.根据权利要求1所述的配电站房监控系统，其特征在于：所述传输单元为GPRS传输系统，采用分组交换技术，在传输数据时遵循IP数据网络协议。
3.根据权利要求2所述的配电站房监控系统，其特征在于：其进一步包括温度传感器，用于实时监控配电站房内的温度值；所述监控系统平台通过所述传输单元接收所述温度传感器采集到的数据并显示；所述监控系统平台内置第一比较器以及温度报警阈值；
所述第一比较器比较所述监控配电站房内的温度值与所述温度报警阈值，当所述监控配电站房内的温度值等于或大于所述温度报警阈值时所述监控系统平台发出报警信息。
4.根据权利要求3所述的配电站房监控系统，其特征在于：其进一步包括湿度传感器，用于实时监控配电站房内的湿度值；所述监控系统平台通过所述传输单元接收所述湿度传感器采集到的数据并显示；所述监控系统平台内置第二比较器以及湿度报警阈值；所述第二比较器比较所述监控配电站房内的湿度值与所述湿度报警阈值，当所述监控配电站房内的湿度值等于或大于所述湿度报警阈值时所述监控系统平台发出报警信息。
5.根据权利要求4所述的配电站房监控系统，其特征在于：其进一步包括CO和CO2浓度传感器，用于实时监控配电站房内的CO和CO2浓度；所述监控系统平台通过所述传输单元接收所述CO和CO2浓度传感器采集到的数据并显示；所述监控系统平台内置第三比较器以及CO和CO2浓度报警阈值；所述第三比较器比较所述监控配电站房内的CO和CO2浓度与所述CO和CO2浓度报警阈值，当所述监控配电站房内的CO和CO2浓度等于或大于所述CO和CO2浓度报警阈值时所述监控系统平台发出报警信息。
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