CN105187762A - 一种基于arm9内核的智能输电线路在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统，包括：供电模块、主控模块、摄像机和4G/3G无线网络通信模块，所述供电模块的输出端连接主控模块，所述主控模块上设置主控制器、SATA硬盘模块、DDR内存模块、RTC实时时钟模块、EEPROM模块、视频处理模块和4G/3G无线网络通信模块，所述摄像机的输出端连接视频处理模块，所述视频处理模块与主控制器连接，所述主控制器通过4G/3G无线网络通信模块传至监控中心，监控中心通过4G/3G无线网络通信模块向主控制器发送控制命令，通过RS485数据线对供电模块和摄像机进行控制。本发明对输电线路周边状况及环境参数进行多目标、全天候监测，大大提高线路安全运行水平，大大节省了现场人力巡检的人力、物力。
Description
技术领域
本发明涉及一种安全输送电领域的产品，具体涉及一种基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统，主要是用来在长距离输电线路中监测周边环境情况并通过4G/3G网络实时传送至后台监控中心。
背景技术
输电线路是电力系统的重要组成部分，是电网安全运行的基础。随着电网规模的逐渐扩大，电力网络及线路的结构也越来越复杂。由于长期以来“重发轻供”思想的影响，对电力网络和线路的发展不够重视，造成网络相对薄弱。线路的安全、可靠运行对电力系统有着重要意义。
由于输电线路分散在广阔的地域上、所组成的设备检测参数众多、存储数据量巨大，所以对输电线路的管理和维护的工作量非常大。为提高输电线路的管理水平，增强电力系统运行的可靠性，要求线路运行管理部门对其所管辖的线路的运行状况有全面的了解和掌握，对线路的缺陷和故障隐患有重点、有次序地安排检修，并为即将进行的检修工作做好人力、物力的准备。因而，如何科学地掌握输电线路的运行状态并安排检修已成为线路管理部门一个重要的课题。这种情况下，迫切需要建立输电线路运行状态实时监测系统，为输电线路的检修和可靠运行奠定坚实的基础。
发明内容
本发明是为避免输电线路巡检和维护分散性大、距离长、难度高的特点，和已有技术中存在的不足之处，提供一种技术先进的基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统处理电路，实现简便、有效的监控。
本发明采取的技术方案为：一种基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统，其特征在于，包括：供电模块、主控模块、摄像机和4G/3G无线网络通信模块，所述供电模块的输出端连接主控模块，所述主控模块上设置主控制器、SATA硬盘模块、DDR内存模块、RTC实时时钟模块、EEPROM模块、视频处理模块和4G/3G无线网络通信模块，所述摄像机的输出端连接视频处理模块，所述视频处理模块与主控制器连接，所述主控制器通过4G/3G无线网络通信模块传至监控中心，监控中心通过4G/3G无线网络通信模块向主控制器发送控制命令，通过RS485数据线对供电模块和摄像机进行控制。
进一步地，所述供电模块采用太阳能供电或耦合供电方式中的一种。
进一步地，所述太阳能供电包括太阳能板、电源管理板和蓄电池，所述太阳能板通过电源管理板向蓄电池充电，同时电源管理板向主控模块供电。
进一步地，所述4G/3G无线通讯模块是通过4G/3GSIM卡登录网络实现数据传输至监控中心。
进一步地，所述SATA硬盘模块是由2G至8GNANDFLASH集成的SATA硬盘芯片，通过串行口与所述主控制器连接，实现大量数据现场保存。
进一步地，所述的DDR内存模块是由两块Hynix的HY5PS1G1631CLFP_Y5通过等长度蛇形走线连接至的256M内存芯片，保证数据高速传输稳定可靠。
进一步地，所述的视频解码模块是TECHWELL的TW2866模拟视频解码芯片完成四路模拟视频信号转换为数字视频信号送入到主控制器中。
本发明的有益效果为：本发明提供一种技术先进的基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统处理电路，实现简便、有效的监控；监测手段对输电线路周边状况及环境参数进行多目标、全天候监测，为了使输电线路运行于可视可控之中，输电线路图像、视频监控系统采用先进的数字视频压缩技术、远距离4G/3G网络无线通讯技术、新能源及低功耗应用技术、软件技术及网络技术将电力杆塔、导线现场的图像、气象信息经过压缩、分组后通过4G/3G无线网络传输到监控中心，从而实现对输电线路周边环境及环境参数的全天候监测，使线路管理人员在中央监控室也可看到杆塔现场信息，将事故消灭在隐患状态，大大提高线路安全运行水平，为输电线路的巡视及状态检修提供了一条新的思路，同时，大大节省了现场人力巡检的人力、物力。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统结构图；
图2为为本发明提供的所述主控模块结构示意图；
图3为本发明提出的所述4G/3G无线传输模块结构图；
图4为本发明提出的所述RTC实时时钟模块电路结构图；
图5为本发明所述的EEPROM模块电路结构图；
图6为本发明提出的所述JTAG模块电路结构图；
图7为本发明提出的所述视频解码芯片处理模块输入电路结构图；
图8为本发明提出的SIM卡与4G/3G模块接线图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的说明。
参见图1和图2，其中图1为本发明提供的一种基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统结构图，图2为本发明提供的所述主控模块结构示意图。
如图1和图2所示，一种基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统，其特征在于，包括：供电模块、主控模块、摄像机和4G/3G无线网络通信模块，所述供电模块的输出端连接主控模块，所述主控模块上设置主控制器、SATA硬盘模块、DDR内存模块、RTC实时时钟模块、EEPROM模块、视频处理模块和4G/3G无线网络通信模块，所述摄像机的输出端连接视频处理模块，所述视频处理模块与主控制器连接，所述主控制器通过4G/3G无线网络通信模块传至监控中心，监控中心通过4G/3G无线网络通信模块向主控制器发送控制命令，通过RS485数据线对供电模块和摄像机进行控制。
本发明实施例中，视频处理模块负责采集摄像机的视频图像并经过压缩编码后通过4G/3G网络上传至监控中心，同时可以根据监控中心发出的指令控制视频切换、镜头变焦、近景/远景、光圈调节以及控制云台预置位、上下、左右和自动巡视等动作。视频探头可以不间断对周围环境进行实时监测，前台系统对所收集数据进行处理后，通过无线(GSM/GPRS/CDMA)传输方式可以及时传输至后台控制中心。后端分析处理系统可以对所收集的相关数据进行分析，根据分析结果有针对性地对相关杆塔采取适当的防范措施以消除、减轻险情，保证输电线路的安全、稳定运行。
进一步地，所述供电模块采用太阳能供电或耦合供电方式中的一种。
进一步地，所述太阳能供电包括太阳能板、电源管理板和蓄电池，所述太阳能板通过电源管理板向蓄电池充电，同时电源管理板向主控模块供电。
本发明实施例中，所述主控制器采用Hi3515芯片，Hi3515芯片是海思半导体推出的一款基于ARM9处理器内核以及视频硬件加速引擎的高性能高集成通信媒体SOC处理器，ARM9处理频率达400MHz，能实时在线处理模拟视频信号。通过供电模块为主控芯片供电，视频信号由摄像头采集，并传送模拟视频信号至TECHWELL的TW2866模拟视频芯片，经芯片解码编码后将视频数码送给Hi3515芯片处理，控制相机云台功能是通过RS485接口实现，Hi3515芯片与云台之间数据交互通过RS485通讯协议实现云台转向控制，云台电源控制功能是通过对电池的充放电管理，实现太阳能和耦合取电，电池充放电管理采用专用电源控制芯片，通过RS485接口与通讯协议实现Hi3515芯片对电源的控制，此外Hi3515芯片支持USB连接，用于4G模块芯片接入，以便传输视频数据，Hi3515芯片自带多个GPIO接口，用于芯片程序控制外围电路，用于电路扩展用，Hi3515芯片支持USB网络接口，通过PHY芯片转成一个网络接口备用。
参见图3，为本发明提出的所述4G/3G无线传输模块结构图。
进一步地，所述4G/3G无线通讯模块是通过4G/3GSIM卡登录网络实现数据传输至监控中心。
4G/3G无线网络通信模块与Hi3515芯片之间进行数据交互，通过USB口5V或单独12V通过电源转换芯片将电压降至降到3.3V/2A，用于两个4G模块供电，两个4G模块的USB口通过一个GL850A芯片实现USB2.0的四口小HUB，转接成一个USB口连接到Hi3515主芯片，此模块支持两个4GSIM卡，引出两个天线，GPIO口用于控制电源模块。
参见图4和图5，其中图4为本发明提出的所述RTC实时时钟模块电路结构图，图5为本发明实施例所述的EEPROM模块电路结构图。
如图4所示，所述RTC实时时钟模块包括ISL1208芯片，限流电阻RX49、二极管D25、由电容C1049、1050和晶振X4组成的时钟振荡电路以及供电电路，所述供电电路采用外部供电和内置电池相结合的方式进行供电，外部供电接口连接二极管D25的阳极，二极管D25的阴极与ISL1208芯片的VBACKUP端连接，内置电池通过限流电阻RX49与ISL1208芯片的VBACKUP端连接。
本发明实施例中，实时时钟可保持信号，可保存系统时钟，精确至年月日时分秒，在电源DC3.3V掉电情况下，由小电池BT1供电，经RK49（4.7K）限流电阻供电，二极管D25防止电池反充保护，以保证供电电源稳定，以保证芯片能实时运行；X4为32.77680KHZ晶振，用于计时时钟震荡。
如图5所示，EEPROM模块实现配置数据存贮，采用AT24C02芯片实现，其通过IIC总线（SCL和SDA）输入实现配置数据存贮，芯片供电采用3.3V，CK67、RK40用于信号滤波，保证3.3V波形稳定。
参见图6，为本发明提出的所述JTAG模块电路结构图。
本发明实施例中，通过JTAG模块可实现在线下载烧写程序，也可步进跟踪调试，它由VCC，GND供CPU电源，电源端接C340和C53两个退耦电容，TDO和TDI为测试程序数据传输，通过R164和R166这两4.7K电阻上拉，TCK为测试程序时钟驱动，通过R167这个4.7K电阻下拉到地，RST可实时复位CPU，TMS为测试程序模式控制，外部物理接口采用JM2位置，端子采用1.25mm间距8pin直插端子。
进一步地，所述SATA硬盘模块是由2G至8GNANDFLASH集成的SATA硬盘芯片，通过串行口与所述主控制器连接，实现大量数据现场保存。
进一步地，所述的DDR内存模块是由两块Hynix的HY5PS1G1631CLFP_Y5通过等长度蛇形走线连接至的256M内存芯片，保证数据高速传输稳定可靠。
进一步地，所述的视频解码模块是TECHWELL的TW2866模拟视频解码芯片，将四路模拟视频信号转换为数字视频信号并送入到主控制器中。
参见图7，为本发明提出的所述视频解码芯片处理模块电路结构图。
音频视频处理芯片TW2866能同时将四路模拟视频信号转换成数字形式，实现先进的数字视频处理，以便进行视频信息的显示、存储和传输。首先视频头输入TW2865A_VIN1、TW2865A_VIN2、TW2865A_VIN3、TW2865A_VIN4共四路模拟量视频信号，通过TW2866转换成两路数字量信号TW2865A_VO0、TW2865A_VO1、TW2865A_VO2、TW2865A_VO3、TW2865A_VO4、TW2865A_VO5、TW2865A_VO6、TW2865A_VO7；TW2865B_VO0、TW2865B_VO1、TW2865B_VO2、TW2865B_VO3、TW2865B_VO4、TW2865B_VO5、TW2865B_VO6、TW2865B_VO7；并分时转发给主芯片Hi3515进行处理。
参见图8，为本发明提出的SIM卡与4G/3G模块接线图。
USIM_DET为SIM是否插上检测引脚，平时需要通过10K电阻上拉，USIM_VCC是SIM3.3V供电，需要33pF和退耦电容，USIM_RESET是复位引脚加上一个22R的限流电阻，USIM_CLK是时钟同步引脚，USIM_DATA是数据传输引脚，加上一个15K上拉电阻，ESD处理为TVS管，为防EMC处理芯片。
本发明提供一种技术先进的基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统处理电路，它是一种简便、有效的监控、监测手段对输电线路周边状况及环境参数进行多目标、全天候监测，为了使输电线路运行于可视可控之中，输电线路图像、视频监控系统采用先进的数字视频压缩技术、远距离4G/3G网络无线通讯技术、新能源及低功耗应用技术、软件技术及网络技术将电力杆塔、导线现场的图像、气象信息经过压缩、分组后通过4G/3G无线网络传输到监控中心，从而实现对输电线路周边环境及环境参数的全天候监测，使线路管理人员在中央监控室也可看到杆塔现场信息，将事故消灭在隐患状态，大大提高线路安全运行水平，为输电线路的巡视及状态检修提供了一条新的思路，同时，大大节省了现场人力巡检的人力、物力。
以上对本发明进行了详细介绍，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
Claims (7)
1.一种基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统，其特征在于，包括：供电模块、主控模块、摄像机和4G/3G无线网络通信模块，所述供电模块的输出端连接主控模块，所述主控模块上设置主控制器、SATA硬盘模块、DDR内存模块、RTC实时时钟模块、EEPROM模块、视频处理模块和4G/3G无线网络通信模块，所述摄像机的输出端连接视频处理模块，所述视频处理模块与主控制器连接，所述主控制器通过4G/3G无线网络通信模块传至监控中心，监控中心通过4G/3G无线网络通信模块向主控制器发送控制命令，通过RS485数据线对供电模块和摄像机进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统，其特征在于，所述供电模块采用太阳能供电或耦合供电方式中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统，其特征在于，所述太阳能供电包括太阳能板、电源管理板和蓄电池，所述太阳能板通过电源管理板向蓄电池充电，同时电源管理板向主控模块供电。
4.根据权利要求1所述的一种基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统，其特征在于，所述4G/3G无线通讯模块是通过4G/3GSIM卡登录网络实现数据传输至监控中心。
5.根据权利要求1所述的一种基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统，其特征在于，所述SATA硬盘模块是由2G至8GNANDFLASH集成的SATA硬盘芯片，通过串行口与所述主控制器连接。
6.根据权利要求1所述的一种基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统，其特征在于，所述DDR内存模块是由两块Hynix的HY5PS1G1631CLFP_Y5通过等长度蛇形走线连接至256M内存芯片。
7.根据权利要求1所述的一种基于ARM9内核的智能输电线路在线监测系统，其特征在于，所述的视频解码模块是TECHWELL的TW2866模拟视频解码芯片，将四路模拟视频信号转换为数字视频信号并送入到主控制器中。
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