CN105681758A - 一种基于4g网络的防窃电智能视频取证装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于4G网络的防窃电智能视频取证装置和方法，当有人进入红外触发模块所涉区域或计量箱被开启时，红外触发模块或计量箱开启模块都可以向控制器发出触发信号，当控制器接收到该触发信号时，便会直接控制图像采集模块对现场的取证图像信息进行采集，图像采集模块有独立的存储单元，可以存储图像信息，该图像信息还依次通过控制器、4G通讯模块发送到主站，使用者通过主站即可方便的查看现场的取证图像信息，并通过主站输入图像信息处理信号或图像采集命令信号，对图像信息进行调用、删除或查询等处理，对现场的图像采集设备进行调动。通过本终端和方法可以达到更好的监视和取证效果。

Description

一种基于4G网络的防窃电智能视频取证装置和方法

技术领域

本发明属于用电信息采集领域，具体涉及一种基于4G网络的防窃电智能视频取证装置和方法。

背景技术

随着电力体制改革的不断深化，供电企业由原来的经营管理型转变成了经营服务型，企业面对各方面的压力越来越大，对社会上形形色色的窃电现象显得心有余而力不足，供电企业不仅要打击窃电犯罪、维护国家的利益，还要搞好优质服务、加强行风建设工作；在反窃电工作方面供电企业面临着很大的困难和压力，特别是加强电能计量装置的监管及窃电取证工作更显得十分重要。

窃电手段越来越多，计量电量是由电压、电流、功率因数三要素和时间的乘积决定，因此，改变三素中的任何一个都可以使电能表慢转、停转甚至反转。用户通过外力破坏或加装设备进行窃电，通常采用的窃电方法有：(1)欠压法窃电；(2)欠流法窃电；(3)移相法窃电；(4)扩差法窃电；(5)无表法窃电。

发现窃电难，取证更难，由于用户的使用环境、用电表现极为复杂，因而要预防用户窃电存有较大的难度，且随着现在的窃电方法越来越智能化，窃电手段越来越高科技化，窃电用户非法改变用电量的行为很难被发现，即使窃电行为被发现，供电部门调查取证也十分困难。通过法院对窃电用户处理时，往往将提供的证据归集为问题证据，对取证不认可。

而随着电能计量水平的不断前进，防窃电技术也得到了迅猛发展。目前，电力行业通常采用的防窃电技术不少，但都存在这样或那样的缺点或问题，尤其取证大多采用间接取证方式，犯罪嫌疑人不服，法院判定存在争议。

现在主要应用的防窃电方法包括：采用专用计量柜(箱)加铅封的方式防窃电的方式，普通铅封容易被仿冒，也容易被窃电者打开后复原。采用防伪、防撬铅封防窃电，这种防窃电方式主要针对普通铅封防伪、防撬的能力差而设计的，但取证问题并没有得到解决；采用防窃电电能表无法防止和及时发现外力破坏窃电，也解决不了取证问题。高位安装电能表把电能安装在杆上，人要爬上几米高的电杆上，才能破坏电能表。这种方式给抄表带来麻烦。采用高压电能表若不停电，人是难以接近高压电能表的，这将给抄表和定期检验带来不便；采用网络监控远程抄表比较全面可靠，也有利于提高线损管理、负荷控制和配网的管理水平，但一条配电线路上，用户较多，要查到具体的窃电点，工作量还是比较大；安装计量装置故障记录仪防窃电的方式也有死角，如改变电流互感器变比，则不能识别。

因此在实际防窃电技术运用中经常采用多种防窃电技术进行组合实施，但仍存在实时性差、举证困难等缺点。

发明内容：

为了克服上述背景技术的缺陷，本发明提供一种基于4G网络的防窃电智能视频取证装置和方法，当有人进入计量箱特定区域或计量箱被开启时，自动获取图像信号，并传送至主站，使用户可以通过主站对计量箱进行监视，并得到告警。

为了解决上述技术问题本发明的所采用的技术方案为：

一种基于4G网络的防窃电智能视频取证装置，包括依次连接的图像采集模块、控制模块、4G通讯模块和主站，

图像采集模块包括摄像头单元、图像采集芯片、图像压缩单元，摄像头单元采集取证图像信息传送至图像采集芯片，图像采集芯片和图像压缩单元对取证图像信息进行处理并传送至控制模块；

控制模块通过4G通讯模块与主站通信，主站接收用户输入的操作命令，操作命令通过4G通讯模块传输至控制模块，控制模块对图像采集模块依据操作命令进行操作，图像采集模块依据操作命令采集取证图像信息并进行处理传输至控制模块，控制模块将经处理的取证图像信息通过4G通讯模块传输至主站；

控制模块还连接有红外触发模块和计量箱开启触发模块，控制模块接收到红外触发模块或计量箱开启触发模块的触发信号时，即向图像采集模块输出启动信号，图像采集模块开始工作获取取证图像信息。

较佳地，控制模块包括MPU微处理器。

较佳地，图像采集芯片为CMOS芯片。

较佳地，包括至少两个图像采集模块，两个图像采集单元的摄像头单元分别包括至少一个摄像头，分别设置在计量箱内和计量箱外。

较佳地，红外触发模块包括红外探头，当红外探头探测到人的体温信号时，红外触发模块输出触发信号至控制模块。

较佳地，计量箱开启触发模块包括设置在计量箱的开关，当开关的状态改变时，计量箱开启触发模块输出触发信号至控制模块。

较佳地，主站包括告警模块，控制器接收到触发信号时，通过4G通讯模块输出告警信号至告警模块。

较佳地，图像采集模块还包括存储单元，存储单元依次通过控制模块、4G通讯模块与主站通信。

本发明还提供一种利用上述终端进行基于4G网络的防窃电智能视频取证方法，包括：

当红外触发模块探测到人的体温信号或计量箱开启触发模块的开关状态改变时，输出触发信号；

当控制模块接收到触发信号时，控制图像采集模块获取取证图像信息；取证图像信息经控制模块、4G通讯模块传输至主站；

控制模块接收到触发信号时通过4G通讯模块输出告警信号至主站的告警模块。

较佳地，主站获取用户输入的图像信息处理信号，主站通过4G通讯模块和控制模块依据图像信息处理信号对图像采集模块的存储单元中的数据信息进行处理；图像信息处理信号包括预览、获取和删除命令；

主站获取用户输入的图像采集命令信号，并将图像采集命令信号通过4G通讯模块发送至控制模块，控制模块依据图像采集命令信号控制图像采集模块采集取证图像信息；图像采集命令信号包括摄像头的角度调整信号。

本发明的有益效果在于：当有人进入红外触发模块所涉区域或计量箱被开启时，红外触发模块或计量箱开启模块都可以向控制器发出触发信号，当控制器接收到该触发信号时，便会直接控制图像采集模块对现场的取证图像信息进行采集，图像采集模块有独立的存储单元，可以存储图像信息，该图像信息还依次通过控制器、4G通讯模块发送到主站，使用者通过主站即可方便的查看现场的取证图像信息，并通过主站输入图像信息处理信号或图像采集命令信号，对图像信息进行调用、删除或查询等处理，对现场的图像采集设备进行调动。设置两个图像采集模块，两个图像采集模块所采集的不同角度的图像信号通过独立的存储单元存储并各自通过响应的渠道发送到控制器，具有更高的传输效率并且独立存储便于查询，且具有更大的扩展存储空间。主站的告警单元，接收到控制模块传输过来的告警信号时，通过短信、警报或其他方式向使用者发出告警，使用者可以及时作出反应，并作出判断和处理。通过本终端和方法可以达到更好的监视和取证效果。

附图说明

图1为本发明实施例所述装置的结构示意图；

图2为本发明实施例所述方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

一种基于4G网络的防窃电智能视频取证装置(图1)，包括依次连接的图像采集模块、控制模块、4G通讯模块和主站，控制模块包括MPU微处理器。

图像采集模块包括摄像头单元、图像采集芯片、图像压缩单元，摄像头单元采集取证图像信息传送至图像采集芯片，图像采集芯片和图像压缩单元对所述取证图像信息进行处理并传送至控制模块；

控制模块通过4G通讯模块与主站通信，主站接收用户输入的操作命令，操作命令通过4G通讯模块传输至控制模块，控制模块对图像采集模块依据操作命令进行操作，图像采集模块依据操作命令采集取证图像信息并进行处理传输至控制模块，控制模块将经处理的取证图像信息通过4G通讯模块传输至主站；图像采集模块还包括存储单元，用于存储经压缩的取证图像信息，存储单元通过控制模块、4G通讯模块与主站通信。

控制模块还连接有红外触发模块和计量箱开启触发模块，控制模块接收到红外触发模块或计量箱开启触发模块的触发信号时，即向图像采集模块输出启动信号，图像采集模块开始工作获取取证图像信息。

本实施例包括两个图像采集模块，两个图像采集单元的摄像头单元分别包括一个摄像头，分别设置在计量箱内和所述计量箱外。两个摄像头覆盖对方的摄像范围,单个摄像头的摄像角度为150度。两个图像采集模块各自拥有独立的存储单元，可以分别与控制模块通信。

红外触发模块包括红外探头，当红外探头探测到人的体温信号时，红外触发模块输出触发信号至控制模块。

计量箱开启触发模块包括设置在计量箱的开关，当开关的状态改变时，计量箱开启触发模块输出触发信号至控制模块。

主站还包括告警模块，控制器接收到触发信号时，通过4G通讯模块输出告警信号至告警模块。

本实施例在满足专变终端现有功能的基础上还要满足经由两个摄像头采集的两路图像信号与主站之间的指令、数据传输等交互任务。这需要在软硬件资源节约和尽量降低成本的角度上对问题进行考虑。为了能提高终端对图像数据的存取能力和图像采集效果的软硬件调试，现拟采用Atmel公司的9G45作为控制模块的MPU，在图像采集模块采用两个独立的功能单元用于图像的采集和压缩，图像采集和图像存储两个功能单元与MPU进行独立的信息交互。

图像采集芯片使用美国OmniVision公司的OV96**系列(130W像素，最大支持1280×1024分辨率)CMOS图像采集芯片，其所在的功能模块，具有独立地图像采集、处理的功能，采集后的图像通过图像采集功能模块进行图像压缩后供系统使用。这样可以减少CPU的负担，并且能得到较快的速度。采用了影像光源自动增益补强技术，能显示较佳的画面。图像采集模块采用全速USB2.0方式与控制模块进行图像数据传输，理论速度为12Mbps(如果需要，后续可以扩展到高速USB模块，速度将达到480Mbps)，这对压缩后的单张图像而言已经满足在1s内对图像进行传输的要求，保证了图像高速传输和对现场的及时监测。图像采集过程还具有红外夜视功能，满足了24小时对现场的图像监控。

由于终端在不开盖或者表箱不打开的情况下也可能会出现窃电的行为，所以可使用内置和外置两个摄像头组合进行监测。两个摄像头相互覆盖对方的摄像范围，全方位监控现场情况。

终端系统配置有8G(最高可提高到32G)的SD卡，图像采集模块可以把压缩后暂存的图像传递到SD卡进行更长时间的存储。

本实施例主要应用技术之一就是4G无线通信技术在防窃电终端上的应用研究。为了方便主站对图像数据的管理和降低图像处理功能模块的复杂度，来自主站命令的图像的查看、删除等操作统一通过控制模块MPU进行。也就是说4G通信模块不与两个图像处理模块进行直接数据交互，上行数据操作统一通过MPU与4G模块通道进行。在主站一侧，主站在收到图像数据后，可向相关的电力公司维护人员发送短信息和图片信息，提示应注意查看现场情况。

为达到硬件配置的灵活性，整个终硬采用模块化设计思路设计。主要由通信模块、图像采集及压缩模块(带红外补偿和红外触发装置)、主控和专变基本功能系统、电源系统组成。

4G通信模块为模块即插即用型，根据插入的不同模块可支持联通或者移动的4G无线数据通信，实现图像及监控数据的传输。

摄像头采用红外补偿摄像头，无论是白天还是夜晚都能够采集到清晰的图像。图像的采集由红外触发控制和终端计量箱开关触发两种触发模式，再配合终端内置和外置两个摄像头相互的监视拍照位置组合，尽最大可能捕捉到涉嫌窃电的人员。图像采集后可压缩为jpg格式的文件，根据情况要求可对图像的大小进行调整，图像尺寸为640×480或者1280×1024，图像容量根据压缩品质的不同约在50kB～300kB之间。

本实施例不在现有的终端上增加功能，拟使用新的9G45主控平台。由于两个图像采集模块都自带独立的存储单元，终端自带可存储不小于8G的jpg格式的文件，存储图片的数量不少于25000张。

本实施例还包括一种利用上述终端进行基于4G网络的防窃电智能视频取证方法(图2)，包括：

当红外触发模块探测到人的体温信号或计量箱开启触发模块的开关状态改变时，输出触发信号；

当控制模块接收到触发信号时，控制图像采集模块获取取证图像信息；取证图像信息经控制模块、4G通讯模块传输至主站；

控制模块接收到触发信号时通过4G通讯模块输出告警信号至主站的告警模块。

主站获取用户输入的图像信息处理信号，主站依次通过控制模块和4G通讯模块依据图像信息处理信号对图像采集模块的存储单元中的数据信息进行处理；图像信息处理信号包括预览、获取和删除命令；

主站获取用户输入的图像采集命令信号，并将图像采集命令信号通过4G通讯模块发送至控制模块，控制模块依据图像采集命令信号控制图像采集模块采集取证图像信息；图像采集命令信号包括摄像头的角度调整信号。

告警信号包括短信通知等方法。

本实施例为满足无线通信的实时性要求，又简化客户端维护工作,监控系统软件采用B/S混合应用架构，Java开发，使用Oracle数据库。

软件功能主要包括设备管理、告警管理、系统日志、短信通知、系统设置等。

主站的规约内容，对监控的图像进行查看等情况要增加有针对性的说明。对涉及到图像预览或者图像从主站远程获取的内容还会增加一定的人机界面。

为保证接口数据安全及实时性，系统与原有需求侧系统间采用WebService接口方式获取电表数据，进行二次告警分析。与原有营销系统库采用中间表方式获取用户基础数据，并与营销系统保持动态一致。

本实施例的控制策略包括以下几种情况：

1.人体红外触发拍照：探测距离7m以内(距离可调)。红外触发电路是单独的功能模块电路完成，区别于CMOS镜头成像的红外发射补偿灯所发出的比较弱的主动红外线。

当人员进入现场探测范围内时，当探头探测到有人员闯入的信号时，红外触发模块即向控制模块输出触发信号，当控制模块接收到红外触发模块的触发信号时，控制图像采集模块启动执行图像采集命令摄像头便可以进入触发拍摄状态，触发的时间间隔可以通过硬件设置，最大为5分钟。

人体都有恒定的体温，一般在37摄氏度，所以会发出特定波长10μm左右的红外线，被动式红外探头就是靠探测人体发射的10μm左右的红外线而进行工作的。人体发射的10μm左右的红外线通过菲泥尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射温度发生变化时就会失去电荷平衡，向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。为了增强敏感性并降低白光干扰，通常在探头的辐射照面覆盖有特殊的菲涅尔滤光透镜，菲涅尔滤光片根据性能要求不同，具有不同的焦距(感应距离)，从而产生不同的监控视场，视场越多，控制越严密。传感器的光谱范围为1～10μm，中心为6μm，均处于红外波段，它是由装在金属外壳的硅窗的光学特性所决定。

还可以通过软件设置拍照的时间间隔，拟设定触发时间间隔为5s，若是有人进入拍摄范围内系统可在连续拍照5次，间隔时间分别为5s、10s、20s、30s和45s的时间点。在随后的5分钟内，每隔1分钟采集一张。之后的10分钟内，每隔5分钟采集一次。如果16分钟之后，现场依然有人在，就再隔6分钟采集一次数据，连续采集3次。然后在1个小时之内不再采集图像。若是1小时之后还检测到有人在现场，继续重复上述动作。一轮拍照的动作共采集15张图像，持续时间为34分钟，在一小时之内剩余的26分钟不再采集图像。

2.计量箱开关触发拍照：该拍照模式是当计量箱的开关有动作时系统自动触发拍照，该触发控制环节可以通过监测终端的“门节点”接口进行检测，再通过MPU单元控制相机拍照的触发动作。

每次计量箱打开后，连续拍照三张，每次间隔5s。当表箱之后一直是开着的动作时便不予处理。。

3.当红外触发模块或计量箱开启触发模块发出触发信号到控制模块时，控制模块除了控制图像采集模块开始采集信号之外，还发出告警信息到主站。

这是，用户可通过主站做以下操作：根据告警信息预览或者获取图像，当主站接受到告警信息时，可人为地预览或者打开并另存为主站的本地图片，也可以通过主站删除确认为不需要的图片。用U盘取过照片时将删除已取得照片对应的终端系统内存储的照片：可以通过U盘拷贝出终端内的照片，如果存储空间不够，后续的照片将覆盖最早存储的照片。

另外，早期拍照的图像将会被后期新拍照的新的图像覆盖，这样原来拍照后主站未查看或者预览、查看后觉得没有必要保留的图像将会被新的拍照的图像覆盖，这样可以保证存储的空间能够及时为新照片留出地方。

应当理解的是，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，而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 (10)

1.一种基于4G网络的防窃电智能视频取证装置，其特征在于：包括依次连接的图像采集模块、控制模块、4G通讯模块和主站，

所述图像采集模块包括摄像头单元、图像采集芯片、图像压缩单元，所述摄像头单元采集取证图像信息传送至图像采集芯片，所述图像采集芯片和所述图像压缩单元对所述取证图像信息进行处理并传送至所述控制模块；

所述控制模块通过所述4G通讯模块与所述主站通信，主站接收用户输入的操作命令，所述操作命令通过4G通讯模块传输至控制模块，所述控制模块对所述图像采集模块依据所述操作命令进行操作，所述图像采集模块依据所述操作命令采集取证图像信息并进行处理传输至所述控制模块，所述控制模块将经处理的所述取证图像信息通过所述4G通讯模块传输至所述主站；

所述控制模块还连接有红外触发模块和计量箱开启触发模块，所述控制模块接收到所述红外触发模块或所述计量箱开启触发模块的触发信号时，即向所述图像采集模块输出启动信号，所述图像采集模块开始工作获取所述取证图像信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于4G网络的防窃电智能视频取证装置，其特征在于：所述控制模块包括MPU微处理器。

3.根据权利要求1所述的一种基于4G网络的防窃电智能视频取证装置，其特征在于：所述图像采集芯片为CMOS芯片。

4.根据权利要求1所述的一种基于4G网络的防窃电智能视频取证装置，其特征在于：包括至少两个所述图像采集模块，两个所述图像采集单元的摄像头单元分别包括至少一个摄像头，分别设置在计量箱内和所述计量箱外。

5.根据权利要求1所述的一种基于4G网络的防窃电智能视频取证装置，其特征在于：所述红外触发模块包括红外探头，当所述红外探头探测到人的体温信号时，所述红外触发模块输出所述触发信号至所述控制模块。

6.根据权利要求1所述的一种基于4G网络的防窃电智能视频取证装置，其特征在于：所述计量箱开启触发模块包括设置在计量箱的开关，当所述开关的状态改变时，所述计量箱开启触发模块输出所述触发信号至所述控制模块。

7.根据权利要求1所述的一种基于4G网络的防窃电智能视频取证装置，其特征在于：所述主站包括告警模块，所述控制器接收到所述触发信号时，通过所述4G通讯模块输出告警信号至所述告警模块。

8.根据权利要求1所述的一种基于4G网络的防窃电智能视频取证装置，其特征在于：所述图像采集模块还包括存储单元，所述存储单元依次通过所述控制模块、所述4G通讯模块与所述主站通信。

9.一种利用如权利要求1-8任一项所述基于4G网络的防窃电智能视频取证装置的取证方法，其特征在于，包括：

当所述红外触发模块探测到人的体温信号或所述计量箱开启触发模块的开关状态改变时，输出触发信号；

当所述控制模块接收到所述触发信号时，控制所述图像采集模块获取取证图像信息；所述取证图像信息经所述控制模块、4G通讯模块传输至主站；

所述控制模块接收到所述触发信号时通过所述4G通讯模块输出告警信号至所述主站的告警模块。

10.根据权利要求8所述的防窃电智能视频取证方法，其特征在于：所述主站获取用户输入的图像信息处理信号，所述主站通过所述4G通讯模块和所述控制模块依据所述图像信息处理信号对所述图像采集模块的所述存储单元中的数据信息进行处理；所述图像信息处理信号包括预览、获取和删除命令；

所述主站获取用户输入的图像采集命令信号，并将所述图像采集命令信号通过所述4G通讯模块发送至所述控制模块，所述控制模块依据所述图像采集命令信号控制所述图像采集模块采集所述取证图像信息；所述图像采集命令信号包括所述摄像头的角度调整信号。