CN105742977A - 用于基站自适应控制的配电柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于基站自适应控制的配电柜，包括防水式门结构、散热结构、CMOS视觉传感器和MSP430单片机，CMOS视觉传感器用于对交通路口进行图像拍摄以获得高清路口图像，MSP430单片机用于基于高清路口图像确定交通路口处的行人数量，并计算交通路口附近基站平台的信号收发强度，防水式门结构和散热结构都设置在配电柜的柜体上。通过本发明，拓展了交通路口附近的配电柜的应用范围，能够在基站辐射和基站效率之间寻求平衡点。

Description

用于基站自适应控制的配电柜

技术领域

本发明涉及配电柜领域，尤其涉及一种用于基站自适应控制的配电柜。

背景技术

配电柜分动力配电柜和照明配电柜、计量柜，是配电系统的末级设备。配电柜是电动机控制中心的统称。配电柜使用在负荷比较分散、回路较少的场合；电动机控制中心用于负荷集中、回路较多的场合。它们把上一级配电设备某一电路的电能分配给就近的负荷。这级设备应对负荷提供保护、监视和控制。

配电柜可设置在交通路口处，用于交通路口的红绿灯控制，或者用于交通路口附近的路灯控制，还有可能用于为交通路口附近的违章拍摄设备、城市服务设备提供电力支持。但现有技术中的交通路口配电柜的作用仅限于此，尚未出现交通路口配电柜用于附近基站信号强度控制的技术方案。实际上，有可能存在管辖区域内通信设备很少但基站还保持较高的信号收发功率的情况，导致基站资源的浪费，也可能存在管辖区域内通信设备很多但基站还保持固定的信号收发功率的情况，导致基站信号无法支持管辖区域内的所有通信设备。

因此，需要一种新的交通路口配电柜，能够充分利用每一个交通路口处的配电柜，使其作为附近通信设备数量的采集载体，为交通路口附近的基站的信号功率控制提供有力的数据支撑，从而提高每一个基站的服务质量。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种用于基站自适应控制的配电柜，能够利用现有交通路口的配电柜作为数据采集平台，基于采集到的数据确定行人目标数量，基于行人目标数量确定基站信号强度，并采用无线通信技术将确定的基站信号强度发送到附近基站，以避免附近基站资源的浪费或不足的情况发生。

根据本发明的一方面，提供了一种用于基站自适应控制的配电柜，所述配电柜包括防水式门结构、散热结构、CMOS视觉传感器和MSP430单片机，CMOS视觉传感器用于对交通路口进行图像拍摄以获得高清路口图像，MSP430单片机用于基于高清路口图像确定交通路口处的行人数量，并计算交通路口附近基站平台的信号收发强度，防水式门结构和散热结构都设置在配电柜的柜体上。

更具体地，在所述用于基站自适应控制的配电柜中，包括：配电柜主体，包括柜体、防水式门结构和散热结构；柜体采用厚度为1.5毫米的冷轧钢板并具有加筋板和肋板；防水式门结构包括内门、外门、门铰链、防水胶条和门限位器，外门采用双折边结构，用于增加外门四边的强度并增强防水功能，门铰链为3个合金铰链，用于将外门与柜体连接，门限位器安装在内门上，用于在内门打开或关闭时实现内门的自适应锁紧限位，防水胶条设置在外门内侧壁上；散热结构包括轴流风机、排气孔、进气孔和防尘滤网，轴流风机设置在柜体顶壁内侧中央位置，用于加速柜体内外气体的交换，排气孔设置在柜体的上方，进气孔设置在柜体的下方，防尘滤网设置在进气孔上；亮度传感器，嵌入在柜体上，用于检测环境亮度，根据环境亮度确定并输出对应的环境亮度等级；CMOS视觉传感器，嵌入在柜体上，用于对交通路口进行拍摄，以获得高清路口图像，高清路口图像的分辨率为3840×2160；移动硬盘，设置在柜体内，用于预先存储多个基准亮度路口图像，每一个基准亮度路口图像对应一个环境亮度等级，每一个基准亮度路口图像为在对应环境亮度等级下CMOS视觉传感器对交通路口在无任何行人状态下进行预先拍摄所获得的图像，移动硬盘还用于预先存储预设差值阈值、纵横比范围和对称度范围，纵横比范围为对多个基准行人图像进行纵横比计算后统计的范围，对称度范围为对多个基准行人图像进行对称度计算后统计的范围；背景选择设备，设置在柜体内，与亮度传感器和移动硬盘分别连接，基于当前时刻亮度传感器输出的环境亮度等级在移动硬盘中寻找对应的基准亮度路口图像并作为目标背景图像输出；背景复杂度检测设备，设置在柜体内，与CMOS视觉传感器连接，用于接收高清路口图像，并计算高清路口图像中像素颜色变化的剧烈程度以作为背景复杂度输出；运动区域检测设备，设置在柜体内，与CMOS视觉传感器、移动硬盘、背景选择设备和背景复杂度检测设备分别连接，基于背景复杂度确定第一权重值和第二权重值，第一权重值和第二权重值之和为1，背景复杂度越大，第一权重值越小，第二权重值越大，通过CMOS视觉传感器接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻下一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第一绝对值，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去目标背景图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第二绝对值，第一权重值与第一绝对值相乘以获得第一乘积，第二权重值与第二绝对值相乘以获得第二乘积，当第一乘积与第二乘积都是非零且第一乘积与第二乘积之间的差值的绝对值小于预设差值阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为运动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有运动像素组成的图像作为运动图像输出，运动图像由一个或多个运动区域组成；图像形态学处理设备，设置在柜体内，与运动区域检测设备连接，用于接收运动图像，并对每一个运动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像；特征提取设备，设置在柜体内，与图像形态学处理设备连接，提取每一个整形子图像的横向最大像素数量和纵向最大像素数量，将纵向最大像素数量除以横向最大像素数量以获得纵横比，并计算每一个整形子图像的对称度；MSP430单片机，设置在柜体内，与特征提取设备和移动硬盘分别连接，将每一个整形子图像的纵横比和对称度分别与纵横比范围和对称度范围进行比较，当整形子图像的纵横比落在纵横比范围内且对称度落在对称度范围时，对应的整形子图像被确定为行人子图像，计算行人子图像的个数并作为行人数量输出；配电柜无线通信设备，嵌入在柜体上，与MSP430单片机连接，接收行人数量，基于行人数量确定基站信号强度等级，并通过无线通信链路将基站信号强度等级发送给附近的、包括基站通信接口、基站控制器和多个基站收发信机的基站平台，以便于基站控制器基于基站信号强度等级控制多个基站收发信机的信号收发强度，行人数量越多，基站信号强度等级越大，基站收发信机的信号收发强度越高。

更具体地，在所述用于基站自适应控制的配电柜中，还包括：接线端子排，设置在柜体内。

更具体地，在所述用于基站自适应控制的配电柜中：MSP430单片机与接线端子排连接。

更具体地，在所述用于基站自适应控制的配电柜中，还包括：模拟量输入接口，设置在柜体内。

更具体地，在所述用于基站自适应控制的配电柜中：模拟量输入接口包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的用于基站自适应控制的配电柜的结构方框图。

附图标记：1防水式门结构；2散热结构；3CMOS视觉传感器；4MSP430单片机

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的用于基站自适应控制的配电柜的实施方案进行详细说明。

配电柜的分级如下：(1)一级配电设备，统称为动力配电中心。它们集中安装在企业的变电站，把电能分配给不同地点的下级配电设备。这一级设备仅靠降压变压器，故电气参数要求较高，输出电路容量也较大；(2)二级配电设备，是动力配电柜和电动机控制中心的统称。动力配电柜使用在负荷比较分散、回路较少的场合；电动机控制中心用于负荷集中、回路较多的场合。他们把上一级配电设备某一电路的电能分配给就近的负荷。这级设备应对负荷提供保护、监视和控制；(3)末级配电设备总称为照明动力配电柜。他们远离供电中心，是分散的小容量配电设备。

现有技术中的配电柜应用过于单一，无法适应智能化城市的发展趋势，实际上，交通路口处配电柜的扩展功能大有可期，例如与附近基站的互动；同时现有技术中每一个交通路口附近的基站信号功率比较固定，一般按照尽可能大的功率进行信号发射，以防止管辖区内通信设备缺乏信号而导致不能通信的情况发生，这样的发射模式无法跟随区域内通信设备的数量而进行自适应调整，必然导致基站资源的浪费。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种用于基站自适应控制的配电柜，改善现有的交通路口配电柜的结构，增加高精度、有针对性的行人数量识别设备和无线通信设备以实现交通路口行人数量的识别和附近基准信号收发强度的确定。

图1为根据本发明实施方案示出的用于基站自适应控制的配电柜的结构方框图，所述配电柜包括防水式门结构、散热结构、CMOS视觉传感器和MSP430单片机，CMOS视觉传感器用于对交通路口进行图像拍摄以获得高清路口图像，MSP430单片机用于基于高清路口图像确定交通路口处的行人数量，并计算交通路口附近基站平台的信号收发强度，防水式门结构和散热结构都设置在配电柜的柜体上。

接着，继续对本发明的用于基站自适应控制的配电柜的具体结构进行进一步的说明。

所述配电柜包括：配电柜主体，包括柜体、防水式门结构和散热结构；柜体采用厚度为1.5毫米的冷轧钢板并具有加筋板和肋板；防水式门结构包括内门、外门、门铰链、防水胶条和门限位器，外门采用双折边结构，用于增加外门四边的强度并增强防水功能，门铰链为3个合金铰链，用于将外门与柜体连接。

门限位器安装在内门上，用于在内门打开或关闭时实现内门的自适应锁紧限位，防水胶条设置在外门内侧壁上；散热结构包括轴流风机、排气孔、进气孔和防尘滤网，轴流风机设置在柜体顶壁内侧中央位置，用于加速柜体内外气体的交换，排气孔设置在柜体的上方，进气孔设置在柜体的下方，防尘滤网设置在进气孔上。

所述配电柜包括：亮度传感器，嵌入在柜体上，用于检测环境亮度，根据环境亮度确定并输出对应的环境亮度等级。

所述配电柜包括：CMOS视觉传感器，嵌入在柜体上，用于对交通路口进行拍摄，以获得高清路口图像，高清路口图像的分辨率为3840×2160。

所述配电柜包括：移动硬盘，设置在柜体内，用于预先存储多个基准亮度路口图像，每一个基准亮度路口图像对应一个环境亮度等级，每一个基准亮度路口图像为在对应环境亮度等级下CMOS视觉传感器对交通路口在无任何行人状态下进行预先拍摄所获得的图像，移动硬盘还用于预先存储预设差值阈值、纵横比范围和对称度范围，纵横比范围为对多个基准行人图像进行纵横比计算后统计的范围，对称度范围为对多个基准行人图像进行对称度计算后统计的范围。

所述配电柜包括：背景选择设备，设置在柜体内，与亮度传感器和移动硬盘分别连接，基于当前时刻亮度传感器输出的环境亮度等级在移动硬盘中寻找对应的基准亮度路口图像并作为目标背景图像输出。

所述配电柜包括：背景复杂度检测设备，设置在柜体内，与CMOS视觉传感器连接，用于接收高清路口图像，并计算高清路口图像中像素颜色变化的剧烈程度以作为背景复杂度输出。

所述配电柜包括：运动区域检测设备，设置在柜体内，与CMOS视觉传感器、移动硬盘、背景选择设备和背景复杂度检测设备分别连接，基于背景复杂度确定第一权重值和第二权重值，第一权重值和第二权重值之和为1，背景复杂度越大，第一权重值越小，第二权重值越大，通过CMOS视觉传感器接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻下一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第一绝对值，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去目标背景图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第二绝对值，第一权重值与第一绝对值相乘以获得第一乘积，第二权重值与第二绝对值相乘以获得第二乘积，当第一乘积与第二乘积都是非零且第一乘积与第二乘积之间的差值的绝对值小于预设差值阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为运动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有运动像素组成的图像作为运动图像输出，运动图像由一个或多个运动区域组成。

所述配电柜包括：图像形态学处理设备，设置在柜体内，与运动区域检测设备连接，用于接收运动图像，并对每一个运动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像。

所述配电柜包括：特征提取设备，设置在柜体内，与图像形态学处理设备连接，提取每一个整形子图像的横向最大像素数量和纵向最大像素数量，将纵向最大像素数量除以横向最大像素数量以获得纵横比，并计算每一个整形子图像的对称度。

所述配电柜包括：MSP430单片机，设置在柜体内，与特征提取设备和移动硬盘分别连接，将每一个整形子图像的纵横比和对称度分别与纵横比范围和对称度范围进行比较，当整形子图像的纵横比落在纵横比范围内且对称度落在对称度范围时，对应的整形子图像被确定为行人子图像，计算行人子图像的个数并作为行人数量输出。

所述配电柜包括：配电柜无线通信设备，嵌入在柜体上，与MSP430单片机连接，接收行人数量，基于行人数量确定基站信号强度等级，并通过无线通信链路将基站信号强度等级发送给附近的、包括基站通信接口、基站控制器和多个基站收发信机的基站平台，以便于基站控制器基于基站信号强度等级控制多个基站收发信机的信号收发强度，行人数量越多，基站信号强度等级越大，基站收发信机的信号收发强度越高。

可选地，在所述配电柜中，还包括：接线端子排，设置在柜体内；MSP430单片机与接线端子排连接；还包括模拟量输入接口，设置在柜体内；模拟量输入接口可以包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路。

另外，CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)，中文学名为互补金属氧化物半导体，他本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N(带-电)和P(带+电)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。后来发现CMOS经过加工也可以作为数码摄影中的图像传感器。

对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的CMOS技术具有一个明显的优势：CMOS图像传感器是针对5V和3.3V电源电压而设计的。而CCD芯片则需要大约12V的电源电压，因此不得不采用一个电压转换器，从而导致功耗增加。在总功耗方面，把控制和系统功能集成到CMOS传感器中将带来另一个好处：他去除了与其他半导体元件的所有外部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭弃用，这是因为在芯片内部进行通信所消耗的能量要比通过PCB或衬底的外部实现方式低得多。

CMOS传感器也可细分为被动式像素传感器(PassivePixelSensorCMOS)与主动式像素传感器(ActivePixelSensorCMOS)。

被动式像素传感器(PassivePixelSensor，简称PPS)，又叫无源式像素传感器，他由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。光敏二极管本质上是一个由P型半导体和N型半导体组成的PN结，他可等效为一个反向偏置的二极管和一个MOS电容并联。当开关管开启时，光敏二极管与垂直的列线(Columnbus)连通。位于列线末端的电荷积分放大器读出电路(Chargeintegratingamplifier)保持列线电压为一常数，当光敏二极管存贮的信号电荷被读出时，其电压被复位到列线电压水平，与此同时，与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电荷输出。

主动式像素传感器(ActivePixelSensor，简称APS)，又叫有源式像素传感器。几乎在CMOSPPS像素结构发明的同时，人们很快认识到在像素内引入缓冲器或放大器可以改善像素的性能，在CMOSAPS中每一像素内都有自己的放大器。集成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表面积，降低了“封装密度”，使40％～50％的入射光被反射。这种传感器的另一个问题是，如何使传感器的多通道放大器之间有较好的匹配，这可以通过降低残余水平的固定图形噪声较好地实现。由于CMOSAPS像素内的每个放大器仅在此读出期间被激发，所以CMOSAPS的功耗比CCD图像传感器的还小。

采用本发明的用于基站自适应控制的配电柜，针对现有技术基站信号强度无法跟随服务对象情况进行调整的技术问题，以现有技术中交通路口的配电柜为数据采集平台，通过在配电柜中增加识别设备和通信设备完成对附近基站信号强度的自适应控制，使得基站信号强度能够跟随管辖区域内行人数量的变化而进行相应改变。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种用于基站自适应控制的配电柜，所述配电柜包括防水式门结构、散热结构、CMOS视觉传感器和MSP430单片机，CMOS视觉传感器用于对交通路口进行图像拍摄以获得高清路口图像，MSP430单片机用于基于高清路口图像确定交通路口处的行人数量，并计算交通路口附近基站平台的信号收发强度，防水式门结构和散热结构都设置在配电柜的柜体上。

2.如权利要求1所述的用于基站自适应控制的配电柜，其特征在于，所述配电柜包括：

配电柜主体，包括柜体、防水式门结构和散热结构；

柜体采用厚度为1.5毫米的冷轧钢板并具有加筋板和肋板；

防水式门结构包括内门、外门、门铰链、防水胶条和门限位器，外门采用双折边结构，用于增加外门四边的强度并增强防水功能，门铰链为3个合金铰链，用于将外门与柜体连接，门限位器安装在内门上，用于在内门打开或关闭时实现内门的自适应锁紧限位，防水胶条设置在外门内侧壁上；

散热结构包括轴流风机、排气孔、进气孔和防尘滤网，轴流风机设置在柜体顶壁内侧中央位置，用于加速柜体内外气体的交换，排气孔设置在柜体的上方，进气孔设置在柜体的下方，防尘滤网设置在进气孔上；

亮度传感器，嵌入在柜体上，用于检测环境亮度，根据环境亮度确定并输出对应的环境亮度等级；

CMOS视觉传感器，嵌入在柜体上，用于对交通路口进行拍摄，以获得高清路口图像，高清路口图像的分辨率为3840×2160；

移动硬盘，设置在柜体内，用于预先存储多个基准亮度路口图像，每一个基准亮度路口图像对应一个环境亮度等级，每一个基准亮度路口图像为在对应环境亮度等级下CMOS视觉传感器对交通路口在无任何行人状态下进行预先拍摄所获得的图像，移动硬盘还用于预先存储预设差值阈值、纵横比范围和对称度范围，纵横比范围为对多个基准行人图像进行纵横比计算后统计的范围，对称度范围为对多个基准行人图像进行对称度计算后统计的范围；

背景选择设备，设置在柜体内，与亮度传感器和移动硬盘分别连接，基于当前时刻亮度传感器输出的环境亮度等级在移动硬盘中寻找对应的基准亮度路口图像并作为目标背景图像输出；

背景复杂度检测设备，设置在柜体内，与CMOS视觉传感器连接，用于接收高清路口图像，并计算高清路口图像中像素颜色变化的剧烈程度以作为背景复杂度输出；

运动区域检测设备，设置在柜体内，与CMOS视觉传感器、移动硬盘、背景选择设备和背景复杂度检测设备分别连接，基于背景复杂度确定第一权重值和第二权重值，第一权重值和第二权重值之和为1，背景复杂度越大，第一权重值越小，第二权重值越大，通过CMOS视觉传感器接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻下一秒的高清路口图像，分别作为第一高清路口图像和第二高清路口图像，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去第二高清路口图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第一绝对值，将第一高清路口图像的每一个像素的灰度值减去目标背景图像中对应位置的像素的灰度值并取绝对值以获得第二绝对值，第一权重值与第一绝对值相乘以获得第一乘积，第二权重值与第二绝对值相乘以获得第二乘积，当第一乘积与第二乘积都是非零且第一乘积与第二乘积之间的差值的绝对值小于预设差值阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为运动像素，否则，第一高清路口图像的对应像素被确定为静止像素，将第一高清路口图像中所有运动像素组成的图像作为运动图像输出，运动图像由一个或多个运动区域组成；

图像形态学处理设备，设置在柜体内，与运动区域检测设备连接，用于接收运动图像，并对每一个运动区域进行去噪处理以获得去噪子图像，填补去噪子图像内部空洞并连接去噪子图像内的断点以获得整形子图像，输出一个或多个整形子图像；

特征提取设备，设置在柜体内，与图像形态学处理设备连接，提取每一个整形子图像的横向最大像素数量和纵向最大像素数量，将纵向最大像素数量除以横向最大像素数量以获得纵横比，并计算每一个整形子图像的对称度；

MSP430单片机，设置在柜体内，与特征提取设备和移动硬盘分别连接，将每一个整形子图像的纵横比和对称度分别与纵横比范围和对称度范围进行比较，当整形子图像的纵横比落在纵横比范围内且对称度落在对称度范围时，对应的整形子图像被确定为行人子图像，计算行人子图像的个数并作为行人数量输出；

配电柜无线通信设备，嵌入在柜体上，与MSP430单片机连接，接收行人数量，基于行人数量确定基站信号强度等级，并通过无线通信链路将基站信号强度等级发送给附近的、包括基站通信接口、基站控制器和多个基站收发信机的基站平台，以便于基站控制器基于基站信号强度等级控制多个基站收发信机的信号收发强度，行人数量越多，基站信号强度等级越大，基站收发信机的信号收发强度越高。

3.如权利要求2所述的用于基站自适应控制的配电柜，其特征在于，还包括：

接线端子排，设置在柜体内。

4.如权利要求3所述的用于基站自适应控制的配电柜，其特征在于：

MSP430单片机与接线端子排连接。

5.如权利要求2所述的用于基站自适应控制的配电柜，其特征在于，还包括：

模拟量输入接口，设置在柜体内。

6.如权利要求5所述的用于基站自适应控制的配电柜，其特征在于：

模拟量输入接口包括信号调理电路、同步锁相电路和模数转换电路。