CN105704453A - 一种基于Raspberry Pi的电网设备视频监控装置 - Google Patents

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郭亮
潘本仁
王冠南
桂小智
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd
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State Grid Corp of China SGCC
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangxi Electric Power Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/60—Network structure or processes for video distribution between server and client or between remote clients; Control signalling between clients, server and network components; Transmission of management data between server and client, e.g. sending from server to client commands for recording incoming content stream; Communication details between server and client 
    • H04N21/63—Control signaling related to video distribution between client, server and network components; Network processes for video distribution between server and clients or between remote clients, e.g. transmitting basic layer and enhancement layers over different transmission paths, setting up a peer-to-peer communication via Internet between remote STB's; Communication protocols; Addressing
    • H04N21/643—Communication protocols

Abstract

一种基于Raspberry Pi的电网设备视频监控装置，包括树莓派服务器、IP摄像头、PC客户端和显示屏。树莓派服务器、IP摄像头、PC客户端都连接在路由器上，树莓派利用以太网接口连接路由器，显示屏通过HDMI接口连接树莓派服务器。所述树莓派服务器与IP摄像头、PC客户端之间采用 TCP/IP 协议通讯，树莓派服务器则采用 Linux下的共享内存和消息队列还有信号量等机制来完成内部的数据处理。所述发明装置可装设在需要实时视频监测的电网设备附近，调整角度和位置，对重要部位或典型特征进行监测。本发明装置体积小、成本低、速度快，可以实现对电网设备的实时监控，安装方便，使用简单，可为电网运行检修部门实时快速准确地了解对电网设备外观状态。

Description

一种基于Raspberry Pi的电网设备视频监控装置
技术领域
本发明涉及一种基于RaspberryPi的电网设备视频监控装置，属电力电子在电力系统中的应用技术领域。
背景技术
电网设备主要包括变电站内各类设备及输电线路，目前，在我国变电站内有视频监控系统，但主要是对变电站整体进行监控，没有针对个别设备的监控设备，利用常规视频监控装置体积大，价格高，很难对个别设备的重要部位进行视频监控；输电线路则很少配备实时监控系统。
RaspberryPi又称“树莓派”，体积如名片般大小，是英国一个小型慈善组织开发的一款基于ARM控制器和Linux系统的开放式嵌入式系统，通过装载相应的Linux系统和相应的应用程序，可以实现强大的能力，还具有廉价、体积小等优点，它具有计算机主机的所有功能和接口，如USB，RJ45,SD-IO，HDMI及GPIO接口等，树莓派体积小巧，具有可扩展性强，社区广泛等优势。树莓派自2012年首版在英国发布至今，深受全球计算机爱好者的热烈研究，来自全球的计算机软硬件爱好者们基于树莓派开发了众多的创新功能。
发明内容
本发明的目的是，为了实现对电网重点设备更清晰方便的视频监控，提出一种基于RaspberryPi的电网设备视频监控装置。
实现本发明的技术方案是:
本发明一种基于RaspberryPi的电网设备视频监控装置，包括树莓派服务器、IP摄像头显示屏和PC客户端；树莓派服务器与IP摄像头、显示屏和PC客户端之间采用TCP/IP协议通讯，实现视频的实时采集，连接于同一个路由器上的客户端可以随时监看显示屏的实时视频。
所述树莓派服务器是一个安装树莓派的服务器，它采用Linux下的共享内存、消息队列和信号量机制来完成内部的数据处理。
所述树莓派服务器分别与IP摄像头、PC客户端互联；PC客户端与显示屏互联；IP摄像头与IP摄像头互联；树莓派服务器与显示屏互联。连接于同一个路由器上的客户端可以随时监看实时视频。
本发明以硬件开源的嵌入式系统树莓派服务器作为应用开发平台，基于树莓派自带的图像开发包对图像进行处理，通过TCP/IP协议实现了IP摄像头与树莓派的通信，实现视频的实时采集工作。
本发明电网设备视频监控装置内部处理程序包括三个主要模块：图像数据采集模块、服务器模块和客户端开发模块。
本发明装置基本运行流程为:IP摄像头抓到码流并将之压码，然后发送到服务器端，服务器端根据当前默认配置，对所收到的码流进行解码等并根据不同情况进行不同操作：若客户端已经与服务器连接，则将码流发送到客户端；若客户端未连接，则将码流丢弃或者存储下来。客户端经过验证之后连接上服务器后，解码所收到的码流，并将其显示出来，同时客户端还提供一些操作来对服务器进行一些配置。
所述装置在工作时，将树莓派服务器、IP摄像头、PC客户端都连接在路由器上；其中树莓派服务器利用以太网接口连接路由器，显示屏通过HDMI接口连接树莓派服务器；系统启动后，在树莓派服务器软件程序的控制之下，摄像头负责图像采集，采集到的数据经由TCP/IP传输到树莓派服务器，由树莓派服务器利用JPEG编码技术进行实时图像压缩编码处理，并在树莓派服务器搭载的显示屏幕上实时显示监控录像；同时，作为客户端的PC机通过网线与树莓派服务器相连，通过TCP/IP协议实时通讯，实现客户端的录像监看。
本发明的树莓派服务器模块直接使用树莓派官方推荐的Raspbian系统自带的SFTP服务器。SFTP是一个交互式文件传输程式，它类似于FTP，但它进行加密传输，具有更高的安全性。此外，为了让程序能够更顺利地进行，也更有利于服务器与摄像头之间的数据传输，在程序中还对Linux所提供的SocketAPI函数进行必要的封装，定制了统一的数据格式，使数据操作更加可靠快捷。
本发明装置装设于需要经常监视的变电站内的设备或输电线路附近，可以实现实时视频监控。
本发明的有益效果是，本发明以树莓派服务器为中心，包括IP摄像头、PC客户端和服务器显示屏幕，由树莓派服务器经由路由器与摄像头连接组成的系统。PC机以客户端身份通过TCP/IP协议与树莓派服务器通讯，实现实时图像监控。本发明装置体积小、成本低、速度快，可以实现对电网设备的实时监控，安装方便，使用简单，可为电网运行检修部门实时快速准确地了解对电网设备外观状态。
附图说明
图1为基于树莓派的实时视频监控系统原理图；
图2为图像采集模块工作流程图；
图3为客户端模块工作流程图；
图4为电网设备实时视频监控装置组成设备连接示意图。
具体实施方式
本实施例一种基于RaspberryPi的电网设备视频监控装置，如图4所示。
本实施例一种基于RaspberryPi的电网设备视频监控装置，包括树莓派服务器、IP摄像头显示屏和PC客户端；树莓派服务器与IP摄像头、显示屏和PC客户端之间采用TCP/IP协议通讯，实现视频的实时采集，连接于同一个路由器上的客户端可以随时监看显示屏的实时视频。
如图1所示，所述树莓派服务器分别与IP摄像头、PC客户端互联；PC客户端与显示屏互联；IP摄像头与IP摄像头互联；树莓派服务器与显示屏互联。连接于同一个路由器上的客户端可以随时监看实时视频。
该装置可装设在需要实时视频监测的电网设备附近，调整角度和位置，对重要部位或典型特征进行监测。如图4所示，它以树莓派服务器为中心，包括IP摄像头、PC客户端和服务器显示屏幕，由树莓派服务器经由路由器与摄像头连接组成的系统。PC机以客户端身份通过TCP/IP协议与树莓派服务器通讯，实现实时图像监控。工作时，将树莓派服务器、IP摄像头、PC客户端都连接在路由器上，其中树莓派服务器利用以太网接口连接路由器，显示屏通过HDMI接口连接树莓派服务器。系统启动后，在树莓派服务器软件程序的控制之下，摄像头负责图像采集，采集到的数据经由TCP/IP传输到树莓派服务器，由树莓派服务器利用JPEG编码技术进行实时图像压缩编码处理，并在树莓派服务器搭载的显示屏幕上实时显示监控录像；同时，作为客户端的PC机通过网线与树莓派服务器相连，通过TCP/IP协议实时通讯，实现客户端的录像监看。
本发明实施例装置的图像采集模块软件工作流程如图2所示，具体步骤如下:
(a)服务器端(树莓派)，确认摄像头已准备好的情况下，摄像头通过网络TCP/IP向服务器发送数据；
(b)服务器接收摄像头的数据；
(c)将接收到的图数据用JPEG格式进行压缩编码；
(d)把经过jpeg压缩后的图片数据，发送给PC客户端；
(e)PC客户端现实应用程序、接收数据并显示图像；
(f)等待服务器指令，是否结束，如果否，则循环执行第(b)步，如果是，则结束本图像采集模块程序。
本发明实施例的客户端开发模块采用IE浏览器控件的形式来完成，可以将客户端控件存储在服务器里面，需要的时候，直接远程登录到服务器端下载这个客户端，从而免去了客户端的携带和推广问题。图3是客户端模块工作流程图。
本发明装置体积小、成本低、速度快，可以实现对电网设备的实时监控，安装方便，使用简单，可为电网运行检修部门实时快速准确地了解对电网设备外观状态。

Claims (7)

1.一种基于RaspberryPi的电网设备视频监控装置，包括IP摄像头、PC客户端和显示屏，
其特征在于，所述装置还包括树莓派服务器，树莓派服务器与IP摄像头、显示屏和PC客户端之间采用TCP/IP协议通讯连接，实现视频的实时采集，连接于同一个路由器上的客户端可以随时监看显示屏的实时视频；
所述树莓派服务器是一个安装有树莓派的服务器，它采用Linux下的共享内存、消息队列和信号量机制来完成内部的数据处理；
所述树莓派服务器分别与IP摄像头、PC客户端互联；PC客户端与显示屏互联；IP摄像头与IP摄像头互联；树莓派服务器与显示屏互联。
2.根据权利要求1所述一种基于RaspberryPi的电网设备视频监控装置，其特征在于，所述装置内部处理程序包括三个模块：图像数据采集模块、服务器模块和客户端开发模块；所述三个模块的基本运行流程为:IP摄像头抓到码流并将之压码，然后发送到树莓派服务器；树莓派服务器根据当前默认配置，对所收到的码流进行解码等并根据不同情况进行不同操作，若客户端已经与树莓派服务器连接，则将码流发送到客户端；若客户端未连接，则将码流丢弃或者存储下来；客户端经过验证之后连接上树莓派服务器后，解码所收到的码流，并将其显示出来，同时客户端还提供一些操作来对树莓派服务器进行一些配置。
3.根据权利要求1所述一种基于RaspberryPi的电网设备视频监控装置，其特征在于，所述装置在工作时，将树莓派服务器、IP摄像头、PC客户端都连接在路由器上；其中树莓派服务器利用以太网接口连接路由器，显示屏通过HDMI接口连接树莓派服务器；系统启动后，在树莓派服务器软件程序的控制之下，摄像头负责图像采集，采集到的数据经由TCP/IP传输到树莓派服务器，由树莓派服务器利用JPEG编码技术进行实时图像压缩编码处理，并在树莓派服务器搭载的显示屏幕上实时显示监控录像；同时，作为客户端的PC机通过网线与树莓派服务器相连，通过TCP/IP协议实时通讯，实现客户端的录像监看。
4.根据权利要求1所述一种基于RaspberryPi的电网设备视频监控装置，其特征在于，所述树莓派服务器模块直接使用Raspbian系统自带的SFTP服务器；SFTP是一个交互式文件传输程式，但它进行加密传输，具有更高的安全性；此外，为了让程序能够更顺利地进行，也更有利于服务器与摄像头之间的数据传输，在程序中还对Linux所提供的SocketAPI函数进行必要的封装，定制了统一的数据格式，使数据操作更加可靠快捷。
5.根据权利要求1所述一种基于RaspberryPi的电网设备视频监控装置，其特征在于，所述装置装设于需要经常监视的变电站内的设备或输电线路附近，可以实现实时视频监控。
6.根据权利要求3所述一种基于RaspberryPi的电网设备视频监控装置，其特征在于，所述树莓派服务器作为应用开发平台，基于树莓派自带的图像开发包对图像进行处理，通过TCP/IP协议实现了IP摄像头与树莓派的通信，实现视频的实时采集工作。
7.根据权利要求2所述一种基于RaspberryPi的电网设备视频监控装置，其特征在于，所述图像数据采集模块软件的工作流程为：
(a)服务器端，确认摄像头已准备好的情况下，摄像头通过网络TCP/IP向服务器发送数据；
(b)服务器接收摄像头的数据；
(c)将接收到的图数据用JPEG格式进行压缩编码；
(d)把经过jpeg压缩后的图片数据，发送给PC客户端；
(e)PC客户端现实应用程序、接收数据并显示图像；
(f)等待服务器指令，是否结束，如果否，则循环执行第(b)步，如果是，则结束本图像采集模块程序。
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