CN103634572B - 一种基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统，包括若干个安装于输电线路铁塔上的智能数据控制器，每个智能数据控制器连接至少两个5.8G无线网桥和至少一个视频数据采集设备，相邻两个智能数据控制器通过5.8G无线网桥无线连接。本发明基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统，采用了若干个级联的智能数据控制器，若干个智能数据控制器连接的5.8G无线网桥组成级联的5.8G高频数据网络，智能数据控制器通过级联的5.8G高频数据网络与后台监控系统连接，将视频数据采集的视频数据传输至后台监控系统，实现了输电线路巡线中视频数据传输，实现了基于视频监测的输电线路智能巡线。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是一种应用于基于视频监测的输电线路智能巡线系统的通信系统。
背景技术
由于输电线路终年暴露在野外，要遭受自然天气、自然灾害甚至人为损坏等侵害，输电线路的安全运行受到严重威胁。对输电线路进行运行状态及周围环境变化巡视（发现设备故障和危及输电线路安全的隐患）以及检修维护是保障输电线路安全运行的必然手段。目前对输电线路的监测方式主要有人工巡线和直升机巡线。输电线路长且分布环境复杂，人工巡线和直升机巡线难度大，周期长，因恶劣天气下无法进行巡线监测导致时效性差。
近几年，通信技术和传感技术的发展使得输电线路网上监测成为可能。输电线路网上监测是通过电子设备采集监测图片，监测信息再通过传输网络传输至监控后台，监控后台根据监测信息判断输电线路及周围环境变化情况。目前的输电线路网上巡线系统采用的是3G网络进行数据传输，由于在3G网络覆盖的范围，只能传输图片数据，无法用于传输视频数据，因此目前的输电线路智能巡线仅限于图片数据采集，无法实现基于视频监测的输电线路智能巡线。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的无法实现基于视频监测的输电线路智能巡线的问题，提供一种应用于基于视频监测的输电线路智能巡线系统的通信系统，通过该通信系统可实现视频数据传输，实现基于视频监测的输电线路智能巡线。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统，包括若干个安装于输电线路铁塔上的智能数据控制器，输电线路两端的终端铁塔上安装的智能数据控制器连接一个实现视频数据传输的5.8G无线网桥和至少一个视频数据采集设备，其余铁塔上安装的智能数据控制器连接至少两个5.8G无线网桥和至少一个视频数据采集设备，其中一个智能数据控制器与基站有线连接，其余的智能数据控制器与相邻智能数据控制器间通过5.8G无线网桥无线连接。
所述智能数据控制器包括电源单元和路由器，所述路由器上设有WAN口和LAN口，路由器通过WAN口连接WAN口交换机，路由器通过LAN口连接LAN口交换机，所述LAN口交换机连接有本地控制单元；所述WAN口交换机和LAN口交换机均连接同一个接口板，所述接口板上设有至少两个网桥接口，所述网桥接口连接5.8G无线网桥；所述接口板上还设有至少一个用于连接视频数据采集设备的设备接口，LAN口交换机接收视频数据采集设备传输的视频数据。
优选的，所述智能数据控制器中的LAN口交换机还连接有无线传感网络数据交换机，所述无线传感网络数据交换机包括微处理器、GSM/GPRS单元和ZIGBEE网关节点，GSM/GPRS单元和ZIGBEE网关节点分别与微处理器连接；所述GSM/GPRS单元通过900M天线接口传输GPRS网络和SMS短信通道数据，ZIGBEE网关节点通过2.4G天线接口传输ZIGBEE网络数据。设置无线传感网络数据交换机，无线传感网络数据交换机可接收和发送ZIGBEE网络中传输的传感数据（各种传感器采集的数据），再通过5.8G高频数据网络传输至监控后台，实现传感数据传输。
上述基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统中，所述智能数据控制器中的本地控制单元包括直流电源和嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器通过RS485接口连接直流电源，所述直流电源通过降压稳压电路为嵌入式微处理器提供稳定电压。
优选的，所述智能数据控制器还包括电源控制单元，所述电源控制单元通过直流稳压电路连接电源单元，电源控制单元包括MCU控制器、RS232通信接口和多路开关驱动电路，MCU控制器通过RS232通信接口与本地控制单元连接，电源控制单元设有多路与开关驱动电路连接的电源输出接口，所述无线传感网络数据交换机、路由器、LAN口交换机和WAN口交换机分别通过电源输出接口与电源控制单元连接。智能数据控制器中设置电源控制单元，通过电源控制单元实现对智能数据控制器中各组成单元电源通道的通断控制，可根据需要开启或关闭各组成单元，使得智能数据控制器处于尽可能的低功耗状态，节省电能。
上述基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统中，所述智能数据控制器中的电源单元为硅能电池组，所述硅能电池组连接风光互补控制器，所述风光互补控制器通过接口板外接光伏组件和风能发电机。
优选的，所述智能数据控制器中的电源控制单元还设有多路备用电源输出接口。设置备用电源输出接口，以保障在组成单元的电源输出接口失效时可以通过备用的电源输出接口获取电能。
优选的，所述智能数据控制器中的电源控制单元的MCU控制器还连接有温湿度传感器。温湿度控制器用于采集智能数据控制器内部温湿度，保障智能数据控制器处于安全的工作状态。进一步优选的，所述电源控制单元还通过RS232通信接口与风光互补控制器连接。连接风光互补控制器，本地控制单元可通过电源控制单元对风光互补控制器的实时数据进行读取。
优选的，每个智能数据控制器连接三个5.8G无线网桥，其中两个5.8G无线网桥分别与骨干网中与该智能数据控制器相邻的智能数据控制器无线连接，另一个5.8G无线网桥无线连接微网中与该智能数据控制器相邻的智能数据控制器连接。若干个智能数据控制器无线连接组建成5.8G高频数据网络，视频数据通过5.8G高频数据网络传输至后台监控系统。在网络覆盖较弱区域，为了保障视频数据传输顺畅，通常在两个相邻的铁塔（智能数据控制器安装于铁塔上）间安装智能数据控制器，原输电线路中的智能数据控制器组建成骨干网，原输电线路中两个相邻的铁塔间增加的智能数据控制器与与其相邻的骨干网络中的智能数据控制器组建成微网，即是说，智能数据控制器连接的三个5.8G无线网桥中，其中两个5.8G无线网桥用于组建骨干网，骨干网络中相邻的智能数据控制器不一定是物理上相邻（其间间隔有用于组建微网络的智能数据控制器），另一个5.8G无线网桥用于组建微网，微网中的智能数据控制器可以将视频数据传输至骨干网中的智能数据控制器，再通过骨干网传输至后台监控系统。
上述基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统中，每个智能数据控制器连接两个视频数据采集设备。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统，采用了若干个级联的智能数据控制器，若干个智能数据控制器连接的5.8G无线网桥组成级联的5.8G高频数据网络，智能数据控制器通过级联的5.8G高频数据网络与后台监控系统连接，将视频数据采集的视频数据传输至后台监控系统，实现了输电线路巡线中视频数据传输，即实现了基于视频监测的输电线路智能巡线，使得输电线路智能巡线监测数据更具连续性，更具可靠性。
附图说明
图1是本发明基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统的结构组成框图。
图2是本发明通信系统的在输电线路中的应用示意图。
图3是通信系统中智能数据控制器的结构组成框图。
图4为智能数据控制器中本地控制单元的结构组成框图。
图5为智能数据控制器中无线传感网络数据交换机的结构组成框图。
图6为智能数据控制器中电源控制单元的结构组成框图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1、图2，本实施例列举的基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统，包括若干个安装于输电线路铁塔上的智能数据控制器，其中一个智能数据控制器与基站有线连接，每个智能数据控制器连接两个视频数据采集设备，相邻两个智能数据控制器通过5.8G无线网桥无线连接。要实现相邻两个智能数据控制器通过5.8G无线网桥无线连接，因此每个智能数据控制器至少需连接两个5.8G无线网桥。本实施例中，一个智能数据控制器连接三个5.8G无线网桥，其中两个5.8G无线网桥分别与骨干网中与该智能数据控制器相邻的智能数据控制器无线连接，另一个5.8G无线网桥无线连接微网中与该智能数据控制器相邻的智能数据控制器连接。组建成骨干网的智能数据控制器安装于山顶，山顶的铁塔间无山丘等阻碍，组建微网的智能数据控制器通常安装于山腰，且山腰间的智能数据控制器数据传输无阻碍，微网中的智能数据控制器与与其连接的骨干网中智能数据控制器实现数据无线传输。如图2中所示，智能数据控制器（201、203、204）之间无线连接组建成骨干网，智能数据控制器（202）与骨干网中的智能数据控制器（203）无线连接组建成微网，智能数据控制器（202）可以将视频数据传输至智能数据控制器（203）。智能数据控制器用于将视频数据采集设备采集的视频数据传输至后台监控系统，因此，智能数据控制器需连接至少一个视频数据采集设备。视频数据采集设备采集的视频数据通过级联的5.8G高频数据网络传输至后台监控系统，当智能数据控制器（202）通过智能数据控制器（201）传输视频数据受阻时，可换取另一条通道实现数据传输，即通过智能数据控制器（203）进行视频数据传输，再通过智能数据控制器（203）将视频数据传输至智能数据控制器（201）。智能数据控制器连接三个或三个以上5.8G无线网桥，视频数据传输可以由多条传输路径实现，即使某一传输路径因信号覆盖较弱而导致传输受阻时可通过其他路径传输，保障了视频数据传输的可靠性。
参考图3至图6，智能数据控制器包括硅能电池组，接口板，WAN口交换机，LAN口交换机，本地控制单元，路由器和电源控制单元。硅能电池组连接风光互补控制器，风光互补控制器通过接口板外接光伏组件和风能发电机，利用太阳能和风能对硅能电池组进行充电，风光互补控制器对太阳能发电和风能发电进行控制，实现风能和太阳能互补充电。电源控制单元设有多个电源输出接口，为控制智能数据控制器中各组成单元提供电能。风光互补控制器、硅能电池组合电源控制单元构成智能数据控制器的能源系统，风光互补控制器负责为硅能电池组充电及输出能源给电源控制单元，电源控制单元控制智能数据控制器中各组成单元（路由器、接口板、WAN口交换机、LAN口交换机）的电源通断。接口板上设有用于两个连接视频数据采集设备的设备接口，两个视频数据采集设备通过接口板连接LAN口交换机；接口板还设有三个用于连接5.8G无线网桥的网桥接口，三个5.8G无线网桥通过接口板连接WAN口交换机。路由器上设有WAN口和LAN口，路由器通过WAN口连接WAN口交换机，路由器通过LAN口连接LAN口交换机。
本地控制单元用于控制整个智能数据控制器工作。参考图4，本地控制单元包括直流电源和嵌入式微处理器（ARM920T），嵌入式微处理器通过RS485接口连接直流电源，并通过降压稳压电路将电源电压降至为本地控制单元所需电压。本地控制单元通过RJ45封装的以太网接口连接LAN口交换机。
LAN口交换机还连接有无线传感网络数据交换机，无线传感网络数据交换机用于接收各种传感器（例如压力传感器、温湿度传感器、雨量传感器等）采集的数据。无线传感网络数据交换机用于ZIGBEE通道、GPRS通道、以太网网络通道、RS232有线通道及SMS短信通道间的数据交互。参考图5，无线传感网络数据交换机包括微处理器（主控芯片STM32）、GSM/GPRS单元（SIM900A）和ZIGBEE网关节点，GSM/GPRS单元和ZIGBEE网关节点均与微处理器连接。无线传感网络数据交换机还设有电源接口、2.4G天线接口、900M天线接口、两个RS23接口和RJ45封装的以太网接口。无线传感网络数据交换机通过电源接口连接电源控制单元，电源控制单元控制无线传感网络数据交换机电源通道的通断。2.4G天线接口用于连接2.4G天线，ZIGBEE网关节点通过2.4G天线传输ZIGBEE网络中传感数据。900M天线接口用于连接900M天线， GSM/GPRS单元通过900M天线接收或发送GPRS网络和SMS短信通道数据。无线传感网络数据交换机通过RJ45封装的以太网接口连接LAN口交换机，接入以太网。其中一个RS232接口用于无线传感网络数据交换机参数配置，另一个RS232接口用于连接本地控制单元。无线传感网络数据交换机可接收和发送ZIGBEE网络中传输的传感数据，再通过5.8G高频数据网络传输至后台监控系统，实现传感数据传输；如果5.8G高频数据网络未连通（例如因为欠压电源控制单元断开5.8G无线网桥的电源通道），那么无线传感数据交换机接收的传感数据暂存于本地控制单元中，待5.8G高频数据网络连通后再通过5.8G高频数据网络传输至后台监控系统。
参考图6，电源控制单元通过直流稳压电路连接硅能电池组，从硅能电池组中获取整个智能数据控制器所需电能和自身工作所需电能，并采集硅能电池组的剩余电量。电源控制单元提供多路电源输出接口，整个智能数据控制器的各个组成单元（无线传感网络数据交换机、路由器、接口板等）通过连接电源输出接口获取电能。需要说明的是，本地控制单元未与电源控制单元提供电源，而是由其内部的直流电源供电。电源控制单元还设有几条备用的电源输出接口，当某个组成单元（例如无线传感数据交换机）的电源输出接口失效时，可采用备用的电源输出接口为该组成单元供电。电源控制单元包括MCU控制器、多路开关驱动电路和两个RS232通信接口，MCU控制器通过RS232通信接口分别与本地控制单元和风光互补控制器连接，MCU控制器根据本地控制单元发送的控制命令，控制各电源输出接口的通断，即实现对整个智能数据控制器中各组成单元（除本地控制单元外）的电源通道进行开关切换。电源控制单元连接风光互补控制器，对风光互补控制器的实时数据进行读取，包括太阳能电压、风机电压、充电电流。MCU控制器还连接有温湿度传感器，本地控制单元可定时从控制电源单元中采集智能数据控制器的温湿度。
智能数据控制器并不是需要每时每刻进行视频数据或传感数据传输，通过智能数据控制器定时自启动，平常时间处于休眠状态，在自启动后再进行数据传输，节省电能。本实施例中智能数据控制器通过电源控制单元控制各电源通道的通断，当智能数据控制器自启动后，如果硅能电池组的电压过低，以至于不能满足视频数据采集设备、无线传感网络数据交换机、路由器等工作需要时，本地控制单元控制电源控制单元断开其相应的电源通道，尽可能的使智能数据控制器处于最低功耗状态，节省能源。智能数据控制器定时自启动后，如果没有数据传输任务，本地控制单元向后台监控系统发送关闭请求，本地控制单元根据后台监控系统发送的关闭指令控制电源控制单元断开各电源通道。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统，其特征在于，包括若干个安装于输电线路铁塔上的智能数据控制器，其中一个智能数据控制器与基站有线连接；输电线路两端的终端铁塔上安装的智能数据控制器连接一个实现视频数据传输的5.8G无线网桥和至少一个视频数据采集设备；其余的铁塔上安装的智能数据控制器连接三个5.8G无线网桥和至少一个视频数据采集设备，其中两个5.8G无线网桥分别与骨干网中与该智能数据控制器相邻的智能数据控制器无线连接，另一个5.8G无线网桥无线连接微网中与该智能数据控制器相邻的智能数据控制器连接。
2.根据权利要求1所述的基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统，其特征在于，所述智能数据控制器包括电源单元和路由器，所述路由器上设有WAN口和LAN口，路由器通过WAN口连接WAN口交换机，路由器通过LAN口连接LAN口交换机，所述LAN口交换机连接有本地控制单元；所述WAN口交换机和LAN口交换机均连接同一个接口板，所述接口板上设有至少两个网桥接口，所述网桥接口连接5.8G无线网桥；所述接口板上还设有至少一个用于连接视频数据采集设备的设备接口，LAN口交换机接收视频数据采集设备传输的视频数据。
3.根据权利要求2所述的基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统，其特征在于，智能数据控制器中的所述LAN口交换机还连接有无线传感网络数据交换机，所述无线传感网络数据交换机包括微处理器、GSM/GPRS单元和ZIGBEE网关节点，GSM/GPRS单元和ZIGBEE网关节点分别与微处理器连接；所述GSM/GPRS单元通过900M天线传输GPRS网络和SMS短信通道数据，ZIGBEE网关节点通过2.4G天线传输ZIGBEE网络数据。
4.根据权利要求2所述的基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统，其特征在于，智能数据控制器中的所述本地控制单元包括直流电源和嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器通过RS485接口连接直流电源，所述直流电源通过降压稳压电路为嵌入式微处理器提供稳定电压。
5.根据权利要求2所述的基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统，其特征在于，所述智能数据控制器还包括电源控制单元，所述电源控制单元通过直流稳压电路连接电源单元，电源控制单元包括MCU控制器、RS232通信接口和多路开关驱动电路，MCU控制器通过RS232通信接口与本地控制单元连接，电源控制单元设有多路与开关驱动电路连接的电源输出接口，所述无线传感网络数据交换机、路由器、LAN口交换机和WAN口交换机分别通过电源输出接口与电源控制单元连接。
6.根据权利要求5所述的基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统，其特征在于，智能数据控制器中的所述电源单元为硅能电池组，所述硅能电池组连接风光互补控制器，所述风光互补控制器通过接口板连接光伏组件和风能发电机。
7.根据权利要求5所述的基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统，其特征在于，所述电源控制单元还设有多路备用电源输出接口。
8.根据权利要求5所述的基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统，其特征在于，所述电源控制单元的MCU控制器还连接有温湿度传感器。
9.根据权利要求1所述的基于视频监测的输电线路智能巡线用通信系统，其特征在于，每个智能数据控制器连接两个视频数据采集设备。
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