CN105761278A - 高压直流输送电线路的远程数据分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压直流输送电线路的远程数据分析系统，该系统使用控制柜，所述控制柜包括柜体、悬挂式结构、CMOS视觉传感器、飞思卡尔MC9S12芯片和控制柜通信设备等。本发明通过建立一个停运时的线路带电监测系统，具有对线路实现实时监测，有效防止线路设施被偷盗，检修和维护方便，管理效率高等有益效果。

Description

高压直流输送电线路的远程数据分析系统

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种高压直流输送电线路的远程数据分析系统。

背景技术

直流工程通常应用于长距离、大功率的输电情况，在国内多见于将我国西部电源中心如大型水电站或大型煤炭能源基地电厂的电能直接送到东部能源消费中心。当电源中心电能处于低谷时，如水电站处于枯水期或少水期时，直流换流站可能处于送电周期中的休整期停止供电。如即将建设的中亚多国直流联网工程，直流换流站在全年丰水期工作5个月，枯水期休整7个月不送电。在休整期内，线路停电，系统停止运行，但仍需要对线路进行维护、监测和管理。由于线路分布比较大，对线路维护、监测和管理工作比较困难，且很难实时监测。此外当线路不带电时，线路设施和设备可能会遭到偷盗。

现有技术中，直流工程线路均没有带电防盗设计，线路的运维通常靠运行单位的工作人员定期巡线，检查每基杆塔和导线。日常维护通常依靠雇佣当地居民作为兼职巡线员拍照检查和报告。这种巡检工作虽然有效，但仍然存在以下问题：

(1)巡检需要大量的人力成本和时间，且只能做定期检查，有问题不能保证第一时间在现场解决，不能确保线路每时都完好无故障和断线等。

(2)兼职巡线员通常为非专业人士，对于线路发生的问题没有很高的警惕性，也可能存在汇报不及时，不准确等问题。

发明内容

为了解决上述问题，根据本发明的一方面，提供了一种高压直流输送电线路的远程数据分析系统，所述控制柜包括柜体、悬挂式结构、CMOS视觉传感器、飞思卡尔MC9S12芯片和控制柜通信设备，悬挂式结构与柜体连接，用于悬挂柜体，CMOS视觉传感器、飞思卡尔MC9S12芯片和控制柜通信设备都设置在柜体位置，CMOS视觉传感器和飞思卡尔MC9S12芯片用于提取交通路口的车辆数量，控制柜通信设备用于基于交通路口的车辆数量控制交通路口附近的违章拍摄设备的闪光灯。

更具体地，在所述高压直流输送电线路的远程数据分析系统中，包括：控制柜主体，包括柜体和悬挂式结构；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；悬挂式结构包括悬挂安装支承、悬挂槽钢、垫块、垫片和方头螺钉，悬挂安装支承为凹槽型钢结构，倒扣在柜体顶壁上，垫块位于悬挂安装支承和柜体顶壁之间，悬挂槽钢为一侧立式U型钢结构，位于悬挂安装支承上方，由上部钢条、下部钢条和纵向钢条组成，方头螺钉用于连接悬挂安装支承和悬挂槽钢的下部钢条，垫片位于悬挂安装支承和悬挂槽钢的下部钢条之间，悬挂槽钢的上部钢条固定在悬挂平台上以实现对柜体的悬挂式安装；亮度传感器，嵌入在柜体外表面上，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，嵌入在柜体外表面上，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；静态存储器，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车辆状态下进行预先拍摄所获得的图像，静态存储器还用于预先存储交通路口地址、预设差值阈值、基准车辆灰度化图片和预设匹配度阈值，基准车辆灰度化图片为只包括基准车辆轮廓的灰度化图片，预设匹配度阈值为小于1的百分比数值；背景选择设备，设置在柜体内，与亮度传感器和静态存储器分别连接，基于当前时刻亮度传感器输出的环境亮度等级在静态存储器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、静态存储器、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；平滑处理设备，设置在柜体内，与图像形态学处理设备连接，用于对接收到的每一个整形子图像进行平滑处理，以获得平滑子图像；中值滤波设备，设置在柜体内，与平滑处理设备连接，用于对接收到的平滑子图像执行中值滤波处理，以滤除在平滑子图像中的散射成分，获得中值滤波子图像；尺度变换增强设备，设置在柜体内，与中值滤波设备连接，用于对接收到的中值滤波子图像执行尺度变换增强处理，以获得增强子图像；灰度化处理设备，设置在柜体内，与尺度变换增强设备连接，用于对接收到的增强子图像进行灰度化处理，以获得灰度化子图像；飞思卡尔MC9S12芯片，设置在柜体内，与灰度化处理设备和静态存储器分别连接，将每一个灰度化子图像与基准车辆灰度化图片进行匹配，当匹配度大于等于预设匹配度阈值时，对应的灰度化子图像被确定为车辆子图像，计算车辆子图像的个数并作为车辆数量输出；控制柜通信设备，嵌入在柜体外表面上，与飞思卡尔MC9S12芯片和静态存储器分别连接，接收车辆数量和交通路口地址，基于车辆数量确定交通路口地址附近违章拍摄设备的闪光灯持续时间，并基于交通路口地址将确定的闪光灯持续时间通过无线通信链路发送给交通路口地址附近的每一个违章拍摄设备；其中，车辆数量越多，违章拍摄设备的闪光灯持续时间越短。

更具体地，在所述高压直流输送电线路的远程数据分析系统中，还包括：液晶显示面板，与飞思卡尔MC9S12芯片连接，用于实时显示车辆数量。

更具体地，在所述高压直流输送电线路的远程数据分析系统中：液晶显示面板嵌入在柜体外表面上。

更具体地，在所述高压直流输送电线路的远程数据分析系统中：无线通信链路为GPRS双向通信链路。

更具体地，在所述高压直流输送电线路的远程数据分析系统中，还包括：手动遥控选择把手，用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换。

更具体地，在所述高压直流输送电线路的远程数据分析系统中：手动遥控选择把手设置在柜体外部。

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高压直流输送电线路的远程数据分析系统的结构方框图。

附图标记：1柜体；2悬挂式结构；3CMOS视觉传感器；4飞思卡尔MC9S12芯片；5控制柜通信设备

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的高压直流输送电线路的远程数据分析系统的实施方案进行详细说明。

为了对汽车驾驶员的交通违章行为进行惩罚和警戒，首先要有效地检测出汽车驾驶员的交通违章行为。

现有技术中一种普遍应用的检测方式是通过在交通路口位置安置违章拍摄设备对过往车辆进行违章检测，为了避免在道路高峰期间对车辆漏拍，需要设置固定的、较短的闪光灯持续时间对过往车辆进行逐个拍摄，然而这种拍摄方式容易造成在车辆数量少时，对拍摄时间的浪费。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种高压直流输送电线路的远程数据分析系统，利用现有的交通路口的控制柜，对其进行改造以增加现场数据采集设备和现场数据通信设备，同时通过现场数据通信设备实现对附近各个违章拍摄设备的闪光灯持续时间的智能化控制。

图1为根据本发明实施方案示出的高压直流输送电线路的远程数据分析系统的结构方框图，所述控制柜包括柜体、悬挂式结构、CMOS视觉传感器、飞思卡尔MC9S12芯片和控制柜通信设备，悬挂式结构与柜体连接，用于悬挂柜体，CMOS视觉传感器、飞思卡尔MC9S12芯片和控制柜通信设备都设置在柜体位置，CMOS视觉传感器和飞思卡尔MC9S12芯片用于提取交通路口的车辆数量，控制柜通信设备用于基于交通路口的车辆数量控制交通路口附近的违章拍摄设备的闪光灯。

接着，继续对本发明的高压直流输送电线路的远程数据分析系统的具体结构进行进一步的说明。

所述控制柜包括：控制柜主体，包括柜体和悬挂式结构；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；悬挂式结构包括悬挂安装支承、悬挂槽钢、垫块、垫片和方头螺钉。

悬挂安装支承为凹槽型钢结构，倒扣在柜体顶壁上，垫块位于悬挂安装支承和柜体顶壁之间，悬挂槽钢为一侧立式U型钢结构，位于悬挂安装支承上方，由上部钢条、下部钢条和纵向钢条组成，方头螺钉用于连接悬挂安装支承和悬挂槽钢的下部钢条，垫片位于悬挂安装支承和悬挂槽钢的下部钢条之间，悬挂槽钢的上部钢条固定在悬挂平台上以实现对柜体的悬挂式安装。

所述控制柜包括：亮度传感器，嵌入在柜体外表面上，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，嵌入在柜体外表面上，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。

所述控制柜包括：静态存储器，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车辆状态下进行预先拍摄所获得的图像，静态存储器还用于预先存储交通路口地址、预设差值阈值、基准车辆灰度化图片和预设匹配度阈值，基准车辆灰度化图片为只包括基准车辆轮廓的灰度化图片，预设匹配度阈值为小于1的百分比数值。

所述控制柜包括：背景选择设备，设置在柜体内，与亮度传感器和静态存储器分别连接，基于当前时刻亮度传感器输出的环境亮度等级在静态存储器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。

所述控制柜包括：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。

所述控制柜包括：运动区域检测设备，设置在柜体内，与CMOS视觉传感器、静态存储器、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。

所述控制柜包括：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。

所述控制柜包括：平滑处理设备，设置在柜体内，与图像形态学处理设备连接，用于对接收到的每一个整形子图像进行平滑处理，以获得平滑子图像。

所述控制柜包括：中值滤波设备，设置在柜体内，与平滑处理设备连接，用于对接收到的平滑子图像执行中值滤波处理，以滤除在平滑子图像中的散射成分，获得中值滤波子图像。

所述控制柜包括：尺度变换增强设备，设置在柜体内，与中值滤波设备连接，用于对接收到的中值滤波子图像执行尺度变换增强处理，以获得增强子图像。

所述控制柜包括：灰度化处理设备，设置在柜体内，与尺度变换增强设备连接，用于对接收到的增强子图像进行灰度化处理，以获得灰度化子图像。

所述控制柜包括：飞思卡尔MC9S12芯片，设置在柜体内，与灰度化处理设备和静态存储器分别连接，将每一个灰度化子图像与基准车辆灰度化图片进行匹配，当匹配度大于等于预设匹配度阈值时，对应的灰度化子图像被确定为车辆子图像，计算车辆子图像的个数并作为车辆数量输出。

所述控制柜包括：控制柜通信设备，嵌入在柜体外表面上，与飞思卡尔MC9S12芯片和静态存储器分别连接，接收车辆数量和交通路口地址，基于车辆数量确定交通路口地址附近违章拍摄设备的闪光灯持续时间，并基于交通路口地址将确定的闪光灯持续时间通过无线通信链路发送给交通路口地址附近的每一个违章拍摄设备。

其中，车辆数量越多，违章拍摄设备的闪光灯持续时间越短。

可选地，在所述控制柜中，还包括：液晶显示面板，与飞思卡尔MC9S12芯片连接，用于实时显示车辆数量；液晶显示面板嵌入在柜体外表面上；无线通信链路为GPRS双向通信链路；所述控制柜还包括：手动遥控选择把手，用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换；以及手动遥控选择把手可被设置在柜体外部。

另外，滤波器，顾名思义，是对波进行过滤的器件。“波”是一个非常广泛的物理概念，在电子技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称之为信号。因为自变量时间是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又习惯地称之为模拟信号。

随着数字式电子计算机技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。也就是说，可以只用原模拟信号在一系列离散时间坐标点上的样本值表达原始信号而不丢失任何信息，波、波形、信号这些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化，自然就是现代社会赖以生存的各种信息的载体。信息需要传播，靠的就是波形信号的传递。信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，导致信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了。为了滤除这些噪声，恢复原本的信号，需要使用各种滤波器进行滤波处理。

采用本发明的高压直流输送电线路的远程数据分析系统，针对现有技术无法为违章拍摄设备提供闪光灯持续时间控制的技术问题，通过改造现有的交通路口的控制柜，将其作为数据采集和数据通信平台，以基于采集到的实时车辆数量来确定违章拍摄设备的闪光灯持续时间，并通过无线通信链路将闪光灯持续时间发送给交通路口地址附近的违章拍摄设备。

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 (7)

1.一种高压直流输送电线路的远程数据分析系统，该系统使用控制柜，所述控制柜包括柜体、悬挂式结构、CMOS视觉传感器、飞思卡尔MC9S12芯片和控制柜通信设备，悬挂式结构与柜体连接，用于悬挂柜体，CMOS视觉传感器、飞思卡尔MC9S12芯片和控制柜通信设备都设置在柜体位置，CMOS视觉传感器和飞思卡尔MC9S12芯片用于提取交通路口的车辆数量，控制柜通信设备用于基于交通路口的车辆数量控制交通路口附近的违章拍摄设备的闪光灯。

2.如权利要求1所述的高压直流输送电线路的远程数据分析系统，其特征在于，所述控制柜包括：

控制柜主体，包括柜体和悬挂式结构；

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；

悬挂式结构包括悬挂安装支承、悬挂槽钢、垫块、垫片和方头螺钉，悬挂安装支承为凹槽型钢结构，倒扣在柜体顶壁上，垫块位于悬挂安装支承和柜体顶壁之间，悬挂槽钢为一侧立式U型钢结构，位于悬挂安装支承上方，由上部钢条、下部钢条和纵向钢条组成，方头螺钉用于连接悬挂安装支承和悬挂槽钢的下部钢条，垫片位于悬挂安装支承和悬挂槽钢的下部钢条之间，悬挂槽钢的上部钢条固定在悬挂平台上以实现对柜体的悬挂式安装；

亮度传感器，嵌入在柜体外表面上，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，嵌入在柜体外表面上，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；

静态存储器，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车辆状态下进行预先拍摄所获得的图像，静态存储器还用于预先存储交通路口地址、预设差值阈值、基准车辆灰度化图片和预设匹配度阈值，基准车辆灰度化图片为只包括基准车辆轮廓的灰度化图片，预设匹配度阈值为小于1的百分比数值；

背景选择设备，设置在柜体内，与亮度传感器和静态存储器分别连接，基于当前时刻亮度传感器输出的环境亮度等级在静态存储器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、静态存储器、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；

平滑处理设备，设置在柜体内，与图像形态学处理设备连接，用于对接收到的每一个整形子图像进行平滑处理，以获得平滑子图像；

中值滤波设备，设置在柜体内，与平滑处理设备连接，用于对接收到的平滑子图像执行中值滤波处理，以滤除在平滑子图像中的散射成分，获得中值滤波子图像；

尺度变换增强设备，设置在柜体内，与中值滤波设备连接，用于对接收到的中值滤波子图像执行尺度变换增强处理，以获得增强子图像；

灰度化处理设备，设置在柜体内，与尺度变换增强设备连接，用于对接收到的增强子图像进行灰度化处理，以获得灰度化子图像；

飞思卡尔MC9S12芯片，设置在柜体内，与灰度化处理设备和静态存储器分别连接，将每一个灰度化子图像与基准车辆灰度化图片进行匹配，当匹配度大于等于预设匹配度阈值时，对应的灰度化子图像被确定为车辆子图像，计算车辆子图像的个数并作为车辆数量输出；

控制柜通信设备，嵌入在柜体外表面上，与飞思卡尔MC9S12芯片和静态存储器分别连接，接收车辆数量和交通路口地址，基于车辆数量确定交通路口地址附近违章拍摄设备的闪光灯持续时间，并基于交通路口地址将确定的闪光灯持续时间通过无线通信链路发送给交通路口地址附近的每一个违章拍摄设备；

其中，车辆数量越多，违章拍摄设备的闪光灯持续时间越短。

3.如权利要求2所述的高压直流输送电线路的远程数据分析系统，其特征在于，还包括：

液晶显示面板，与飞思卡尔MC9S12芯片连接，用于实时显示车辆数量。

4.如权利要求3所述的高压直流输送电线路的远程数据分析系统，其特征在于：

液晶显示面板嵌入在柜体外表面上。

5.如权利要求2所述的高压直流输送电线路的远程数据分析系统，其特征在于：

无线通信链路为GPRS双向通信链路。

6.如权利要求2所述的高压直流输送电线路的远程数据分析系统，其特征在于，还包括：

手动遥控选择把手，用于实现就地手动操作和就地遥控操作的切换。

7.如权利要求6所述的高压直流输送电线路的远程数据分析系统，其特征在于：

手动遥控选择把手设置在柜体外部。