CN105578101A - 一种直升机光电吊舱存储系统及实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直升机光电吊舱存储系统及其实现方法，所述直升机光电吊舱存储系统设置在吊舱支架内，并与吊舱的主控制单元相连；其中，所述直升机光电吊舱存储系统进一步包括：一基于H.264压缩处理的硬盘录像存储设备。通过对存储系统的改造和创新应用，改进了以往磁带式存储数据的旧模式，本发明提出了一种巡检吊舱录像存储的新型方法，减少了飞行悬停更换磁带的时间，保证了作业的连续性，极大地提升了巡检的工作效率，经济效益十分明显。

Description

一种直升机光电吊舱存储系统及实现方法

技术领域

本发明涉及输电技术领域，尤其涉及的是一种基于H.264数字压缩处理技术的直升机光电吊舱存储系统及实现方法。

背景技术

机载光电吊舱内置红外热像探测器和可见光摄像机，能够摄录输电线路设备信息，将摄录的可见光和红外视频信号通过外置录像存储系统进行实时记录存储，作为直升机巡检的影像资料，供直升机巡线后期数据处理及线路缺陷核查的依据。因此，利用机载光电吊舱巡检不仅会产生大量的图片数据，还会产生海量的录像视频数据。

目前超高压公司直升机巡检所采用的录像存储系统是磁带式录像系统，磁带损耗量大，成本耗费高。直升机空中巡视作业时，受到磁带式录像机磁带容量的影响，每次作业一段时间后需要直升机悬停更换磁带，直升机巡视效率不能得到很好的体现，影响了直升机巡线的在线率指标。

除此之外，后期处理磁带式记录很不方便，人工工作量十分大，耗费时间长。同时，磁带式录像系统的供电来源于直升机，每次从直升机机载电源取电，不仅影响直升机的供电电源，有时会出现由于起飞功率过大而带来的存储设备电板被烧坏的情况，设备的可靠性较差。

有鉴于此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种直升机光电吊舱存储系统及实现方法，减少了飞行悬停更换磁带的时间，保证了作业的连续性，极大地提升了巡检的工作效率，经济效益十分明显。

本发明的技术方案如下：

一种直升机光电吊舱存储系统，其中，所述直升机光电吊舱存储系统设置在吊舱支架内，并与吊舱的主控制单元相连；

其中，所述直升机光电吊舱存储系统进一步包括：一基于H.264压缩处理的硬盘录像存储设备。

所述直升机光电吊舱存储系统，其中，所述硬盘录像存储设备为海康威视IDS9004HMF硬盘录像存储装置。

所述直升机光电吊舱存储系统，其中，所述海康威视IDS9004HMF硬盘录像存储装置采用Q9接头数据接线，并通过一转换接头连接吊舱的主控制单元。

所述直升机光电吊舱存储系统，其中，所述直升机光电吊舱存储系统还包括：一用于单独为硬盘录像存储设备提供电源的外接供电装置。

所述直升机光电吊舱存储系统，其中，所述硬盘录像存储设备包括两个1T容量的移动硬盘。

一种所述直升机光电吊舱存储系统的实现方法，其中，包括以下步骤：

S1、硬盘录像存储设备设置在吊舱中，并通过一转换接头连接吊舱的主控制单元；

S2、直升机巡检过程中，光电吊舱内部的传感器输出的可见光和/或红外视频输出信号输入到硬盘录像存储设备存储下来。

所述直升机光电吊舱存储系统的实现方法，其中，还包括：S3、通过外接供电装置对硬盘录像存储设备进行供电。

本发明所述的直升机光电吊舱存储系统及实现方法，通过对机载陀螺仪吊舱录像存储系统进行技术升级改造，改变了目前机载吊舱录像存储系统的机械磁带式存储模式，实现数字化智能存储模式，实现模拟信号向数字信号的转变，减少由于受磁带容量限制而导致飞行悬停更换磁带的时间，促进机巡工作的连续性，提高机巡作业效率，同时也方便后期对机巡海量影像资料进行快速剪辑、电子压缩和刻录处理，降低人员工作强度。

相比现有的磁带式存储模式，具有以下优点：

(1)解决了输出信号的高效数字化处理难题；

(2)实现了存储系统的独立供电，杜绝了设备由于机载电压畸变而导致电板被烧坏的可能，提高了设备的可靠性；

(3)实现了数据的多通道并行输入，减少了舱内使用空间；

(4)实现了数据的可视化便捷操作管理；

(5)实现了巡检数据的输出便捷化。

附图说明

图1为本发明所述升机光电吊舱存储系统较佳实施例的结构框图。

图2为本发明所述直升机光电吊舱存储系统的实现方法较佳实施例的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种直升机光电吊舱存储系统及实现方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

我们知道，摄像机输出的视频信号大致分为两大类，一类是模拟视频信号，一类是数字视频信号。目前大多公司采用的SE04H机载光电吊舱输出的信号为模拟视频信号，进行硬盘录像存储设备选型时需要考虑硬盘录像设备的输入信号是否与摄像机的数据信号格式相匹配，数据是否兼容。

相对于数字视频信号而言，模拟视频信号最大的缺点是不论被记录的图像信号有多好，经过长时间的存储之后，信号和画面质量将大大地降低，或者是经过多次复制之后，画面的失真就会变得越来越明显，信号的稳定性较差。而经过硬盘录像系统的内部处理，可以将模拟视频信号转换为数字视频信号，数字视频信号是基于数字技术以及其他更为拓展的图像显示的视频信息，数字视频与模拟视频相比有以下特点：

(1)数字视频可以不失真的进行无数次复制，而模拟视频信号每转录一次，就会有一次误差积累，产生信号失真；

(2)模拟视频长时间存放后视频质量会降低，而数字视频便于长时间的存放；

(3)可以对数字视频进行非线性编辑，并可增加特技效果等，便于数据的动态处理。

利用传统的磁带式存储模式，每架次飞行产生的数据需要6盒磁带容量，每天飞行两个架次需要12盒磁带容量，飞行作业期间更换磁带会耗费一定的飞行时间，而且如果忘记更换磁带就会导致后期录像不成功，影响视频录像的连续性，进而影响机巡工作质量。

为了方便后期巡检影像资料的制作和刻录，每架次可见光录像和红外录像数据容量均应得到控制，根据目前市面上各类录像画质情况，对于直升机作业这类复杂剧烈的活动，其每小时最大容量建议不超过1G，根据每架次在线作业3小时测算，每架次双种巡视模式下的影像资料容量应控制在6G，这样才能为后期数据处理提供较大的便利。

市面上主流的DVR采用的压缩技术有JPEG、MPEG1/MPEG-2、MPEG-4、H.264技术，MPEG-4、H.264是国内最常见的压缩方式，各种压缩方式的特点如下：

(1)JPEG的压缩倍数为20～80倍，适合静态画面的压缩，分辨率没有选择的余地。

(2)MPEG1、MPEG2在影像移动不大的情况下其压缩倍数约为100倍(一般VCD、DVD约为35倍)，若从VCD、DVD的规格来看，MPEG1的分辨率为320×240(或以下)，MPEG2则通常为720×480。MPEG4分辨率输入可从320×240到1280×1024。图像清晰度和压缩率、CPU以及其它相关硬件的负载是成反比的，由于MPEG4具有极高的压缩率，因此导致图像的不清晰。如果物体是呈现运动状态，则MPEG格式不会立即反应传输，这是因为MPEG格式传输的速度较慢，或者监控中的场景容易出现干扰。MPEG在视频压缩方面比较优秀，但存在图像干扰和画面扭曲失真的情况。

(3)H.264压缩方式在保证图像质量的前提下，可以提供720P分辨率下3M码流的压缩视频，1080P分辨率下6M码流的压缩视频，H.264压缩编码技术在高清高速球上实现HighProfile的压缩编码能力，HighProfile提供了更高的压缩效率和更好的图像质量，同时也能提供高效无损视频编码，满足平台视频智能分析的需要。

鉴于上述各种压缩技术的特点，我们明白：如果想要存储量大的DVR，可以考虑MPEG压缩格式，但如果希望能有良好的画质，则应该考虑H.264数字编码技术，它的编码效率高、策略灵活。

因此，请一并参阅图1，本发明的直升机光电吊舱存储系统中，所述直升机光电吊舱存储系统设置在吊舱支架10内，并与吊舱的主控制单元200相连；其中，所述直升机光电吊舱存储系统进一步包括：一基于H.264压缩处理的硬盘录像存储设备100。从而保障存储录像系统能够顺利、正常工作，并为巡检人员提供便利，存储硬盘录像系统搭载在吊舱支架里，与吊舱的主控制单元(CSU)相连，并利用粘扣带将设备稳妥固定在主控单元上，不仅充分利用支架的剩余空间，而且便于布线及安装，为巡检作业人员节省工作空间。

光电吊舱内部集成了多个传感器，直升机巡检过程中至少会产生可见光和红外两路视频输出信号，为了简化设备的配置，所搭载的录像存储设备应该能够进行多路视频的输入和输出，保证视频传输的一致性。由于录像存储设备一般挂载在直升机舱内，一旦固定好之后不会轻易拆卸和移动，所以其存储的数据应该要求能够便于导出和拷贝。如果录像数据存储在录像机的固态硬盘内，其固态硬盘应该需要选取可插拔式的固态硬盘，便于直升机巡检作业人员完成作业后直接从录像系统拔下固态硬盘进行后期数据拷贝，否则如果数据无法直接导出，每次都需要把整台录像设备搬回去，会增加人员的劳动强度，不利于工作的开展。

测试了市面上机巡作业几款主流的硬盘录像存储系统，较为代表的有洋铭DN-700硬盘录像存储系统及海康威视IDS9004HMF硬盘录像存储系统，DN-700只支持固定码流25M及单通道录像存储，由于MPEG4传输速度较慢，会导致图象的不清晰，且码流不允许调节，因此，测试出来的结果是录像视频不顺畅，视频质量不是很理想，且产生容量十分大，每个架次大约产生60G的视频容量，每天飞行巡检下来约产生120G的视频容量，数据处理速度慢。IDS9004HMF支持码流手动调节及同时八通道录像存储，设备能够同时接入2块2.5英寸HDD/SSD硬盘和1张SD/SDHC卡，硬盘接入方式为可插拔式，并采用具有自主知识产权的航空气囊减振专利技术，调整码流为2M的双通道录像存储，测试得出的视频画面效果较好，且产生的视频容量较小，每个架次大约产生5G的视频容量，每天飞行两个架次，巡检下来约产生10G的视频容量。

综合考虑了信号兼容、数据容量存储、视频传输以及数据导出等多方面因素，在本实施例中，选取了海康威视IDS-9000HMF-N系统硬盘录像机参数，该参数的存储录像机满足并匹配相关技术要求。

海康威视IDS-9000HMF-N系统硬盘录像机的视频输入支持4路模拟信号，其接口为BNC接口，最多支持4路网络标清，8路混合视频输入。视频输出有两路，接口也为BNC接口。同时，在本地存储方面，具有8个SATA接口，每个接口支持容量最大2TB的硬盘。更进一步的，海康威视IDS-9000HMF-N系统硬盘录像机还有RS232，RS485，RJ-45以及3个USB2.0等接口，方便进行扩展。

进一步地，直升机巡线用光电吊舱的视频数据接线采用的Q9接头数据接线，这与市面上大多数录像存储设备的输入接口不匹配。为了保障数据传输的一致性，应该对录像存储设备配置转换接头，以保障光电吊舱的录像数据能够传输至存储系统。另一方面，为了保障录像存储系统无障碍工作，引入了外接移动电源的方式保证硬盘式录像机的可靠供电，并根据硬盘式录像机和移动式供电电源的接口，制作专门的电源供电接线。

概括来说，本发明的直升机光电吊舱存储系统具有以下优点：

(1)结合动态飞行巡检需求，通过对比分析了基于各种压缩技术的数字硬盘式存储录像系统在飞行巡检中的应用，研制了一套符合机巡作业实际的基于H.264压缩处理技术的数字硬盘式录像存储系统。通过对存储系统的改造和创新应用，改进了以往磁带式存储数据的旧模式，提出了一种巡检吊舱录像存储的新型方法，减少了飞行悬停更换磁带的时间，保证了作业的连续性，极大地提升了巡检的工作效率。

(2)完成了巡检光电吊舱设备与数字硬盘式存储录像系统的数据接口转换及数据传输对接测试，解决了数据传输的物理接口连接、数据快速转换及压缩处理等关键性问题，提升了作业设备的整体功能，大大减少了地面数据处理的工作量，降低了人员的工作劳动强度。

(3)通过存储系统的可靠供电电压选择了相应电压等级的独立供电电源，并通过制作专门的录像系统电源转接线，成功地解决了吊舱录像存储系统的独立供电问题，避免了从直升机机载电源取电，不仅保障了直升机的供电可靠性，更杜绝了由于起飞功率过大而带来的存储设备电板被烧坏的可能，提高了设备的可靠性。

本发明还提供了一种直升机光电吊舱存储系统的实现方法，如图2所示，包括以下步骤：

S100、硬盘录像存储设备设置在吊舱中，并通过一转换接头连接吊舱的主控制单元；

S200、直升机巡检过程中，光电吊舱内部的传感器输出的可见光和/或红外视频输出信号输入到硬盘录像存储设备存储下来。

进一步地，所述直升机光电吊舱存储系统的实现方法中，还包括：S300、通过外接供电装置对硬盘录像存储设备进行供电。

按照以往磁带式存储方式，每架次需要6盒磁带(不含由于飞行巡检任务临时调整线路而临时更换磁带情况)，每年飞行在150架次左右，因此每年需要购买近千份磁带来保障数据的存储，成本较高。按照基于H.264压缩处理技术的数字硬盘式存储方式，转变了以往磁带式的存储方式，可直接使用移动硬盘进行存储，可重复利用，经济效益明显。按照以往磁带式存储方式，直升机飞行巡检每架次由于更换磁带的时间大约在6分钟左右，全年由于飞行更换磁带的时间在十几个小时，而直升机巡线每小时飞行成本较高，经济效益得不到很好的体现。应用基于H.264压缩处理技术的数字硬盘式存储方式，节省了空飞更换磁带的时间，经济效益十分明显。大量的磁带不利于管理和保存，稍不小心容易造成相关影像资料的丢失和损坏，而且磁带记录的模拟数据无法使用电脑进行快速编辑和处理，回放查看缺陷耗费的时间长，后期刻录光盘只能是每盒磁带一秒一秒的刻录，不能批量化处理，每盒磁带需要刻录约1小时，按照目前档案管理一式三份的要求，每年需要刻录大量光盘，耗费的时间十分大。采用数字硬盘式录像存储系统，实现了模拟视频数据向数字视频数据的转换，便于视频数据在电脑上进行多项后期处理，方便了视频数据的利用，而且支持批量光盘刻录，大大减少了光盘的人工刻录时间及光盘材料成本。

进一步地，应用独立供电电源于数字硬盘式录像存储系统，成功地解决了其独立供电的问题，避免了从直升机机载电源取电，不仅保障了直升机的供电可靠性，更杜绝了由于起飞功率过大而带来的存储设备电板被烧坏的可能，提高了设备的可靠性。此外，减少了由于设备损坏维修而导致现场作业停工情况的发生。

我们通过一个具体的实施例来进行比较：根据2014年机巡线路9000公里及每架次飞行巡检60公里进行初步测算，共需飞行约150架次，按照以往磁带式存储方式，每架次需要6盒磁带(不含由于飞行巡检任务临时调整线路而临时更换磁带情况)，因此每年至少需要900盒磁带，市面上每盒磁带价格在20元左右，共计需要产生材料费18000元。按照基于H.264压缩处理技术的数字硬盘式存储方式，每架次产生数据约10G，每年产生数据1.5T，只需要两个1T的移动硬盘(可重复利用)，成本不到2000元。因此在材料损耗方面，2014年直接节省材料费16000元(忽略光盘节省费用)。

同时，按照以往磁带式存储方式，直升机飞行巡检每架次由于更换磁带及编号说明(需更换六次)的时间大约在6分钟左右，全年飞行150架次，共计需要更换磁带时间约900分钟，即15小时，按照目前市面上租用巡线直升机每小时保守成本3万元估计，2014年节省飞行成本约45万元。进一步地，每年大量的磁带不利于管理和保存，稍不小心容易造成相关影像资料的丢失和损坏，而且磁带记录的模拟数据无法使用电脑进行快速编辑和处理，回放查看缺陷耗费的时间长，后期刻录光盘只能是每盒磁带一秒一秒的刻录，不能批量化处理，每盒磁带需要刻录约1小时，按照目前档案管理一式三份的要求，每年刻录900盒磁带，将产生2700个光盘，因此每年刻录光盘耗费的时间十分大。采用数字硬盘式录像存储系统，实现了模拟视频数据向数字视频数据的转换，便于视频数据在电脑上进行多项后期处理，方便了视频数据的利用，而且支持批量光盘刻录，大大减少了光盘的人工刻录时间及光盘材料成本。应用独立供电电源于数字硬盘式录像存储系统，成功地解决了其独立供电的问题，避免了从直升机机载电源取电，不仅保障了直升机的供电可靠性，更杜绝了由于起飞功率过大而带来的存储设备电板被烧坏的可能，提高了设备的可靠性。减少了由于设备损坏维修而导致现场作业停工情况的发生，据初步估计，每日现场由于设备故障停工将导致至少5000元的经济损失，每次返场维修需要一周左右，因此，减少一次设备故障可以至少节省经济损失3.5万元。

综上所述，本发明所述的直升机光电吊舱存储系统及其实现方法，所述直升机光电吊舱存储系统设置在吊舱支架内，并与吊舱的主控制单元相连；其中，所述直升机光电吊舱存储系统进一步包括：一基于H.264压缩处理的硬盘录像存储设备。通过对存储系统的改造和创新应用，改进了以往磁带式存储数据的旧模式，本发明提出了一种巡检吊舱录像存储的新型方法，减少了飞行悬停更换磁带的时间，保证了作业的连续性，极大地提升了巡检的工作效率，经济效益十分明显。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种直升机光电吊舱存储系统，其特征在于，所述直升机光电吊舱存储系统设置在吊舱支架内，并与吊舱的主控制单元相连；

其中，所述直升机光电吊舱存储系统进一步包括：一基于H.264压缩处理的硬盘录像存储设备。

2.根据权利要求1所述直升机光电吊舱存储系统，其特征在于，所述硬盘录像存储设备为海康威视IDS9004HMF硬盘录像存储装置。

3.根据权利要求3所述直升机光电吊舱存储系统，其特征在于，所述海康威视IDS9004HMF硬盘录像存储装置采用Q9接头数据接线，并通过一转换接头连接吊舱的主控制单元。

4.根据权利要求1所述直升机光电吊舱存储系统，其特征在于，所述直升机光电吊舱存储系统还包括：一用于单独为硬盘录像存储设备提供电源的外接供电装置。

5.根据权利要求1所述直升机光电吊舱存储系统，其特征在于，所述硬盘录像存储设备包括两个1T容量的移动硬盘。

6.一种权利要求1所述直升机光电吊舱存储系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、硬盘录像存储设备设置在吊舱中，并通过一转换接头连接吊舱的主控制单元；

S2、直升机巡检过程中，光电吊舱内部的传感器输出的可见光和/或红外视频输出信号输入到硬盘录像存储设备存储下来。

7.根据权利要求6所述直升机光电吊舱存储系统的实现方法，其特征在于，还包括：S3、通过外接供电装置对硬盘录像存储设备进行供电。