CN106711792A - 节能配电箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节能配电箱，包括悬挂式结构、高清摄像头、AVR32芯片和FLASH存储器等。通过本发明，能够避免箱体的被腐蚀现象，提高了箱体的使用寿命，防止事故发生，解决安全隐患，同时高效利用太阳能，节能环保。

Description

节能配电箱

技术领域

本发明涉及配电箱领域，尤其涉及一种节能配电箱。

背景技术

配电箱的主要作用是在电力系统进行发电、输电、配电和电能转换的过程中，进行开合、控制和保护用电设备。配电箱内的部件主要有断路器、隔离开关、负荷开关、操作机构、互感器以及各种保护装置等组成。配电箱的分类方法很多，如通过断路器安装方式可以分为移开式配电箱和固定式配电箱；或按照柜体结构的不同，可分为敞开式配电箱、金属封闭配电箱、和金属封闭铠装式配电箱；根据电压等级不同又可分为高压配电箱，中压配电箱和低压配电箱等。主要适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅小区、高层建筑等各种不同场合。

发明内容

为了解决上述问题，根据本发明的一方面，提供了一种节能配电箱，所述配电箱包括悬挂式结构、高清摄像头、AVR32芯片和FLASH存储器，高清摄像头用于对交通路口进行图像拍摄以获得高清路口图像，FLASH存储器用于预先存储图像处理相关数据，ARM11处理芯片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，悬挂式结构用于将配电箱悬挂在交通路口附近的横杆上。

更具体地，在所述节能配电箱中，包括：配电箱主体，包括箱体和悬挂式结构；箱体采用厚度为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，倒扣在箱体顶壁上，垫块位于悬挂安装支承和箱体顶壁之间，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箱体的悬挂式安装；光照强度检测仪，嵌入在箱体外表面上，用于检测交通路口位置的实时光照强度，根据实时光照强度确定并输出对应的光照强度等级；高清摄像头，嵌入在箱体外表面上，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1920×1080；FLASH存储器，设置在箱体内，用于预先存储多个基准光照强度路口图像，每一个基准光照强度路口图像对应一个光照强度等级，每一个基准光照强度路口图像为在对应光照强度等级下高清摄像头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，FLASH存储器还用于预先存储二值化阈值、基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征，基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征为对基准行人图像进行Haar小波变换后提取获得；背景选择设备，设置在箱体内，与光照强度检测仪和FLASH存储器分别连接，基于当前时刻光照强度检测仪输出的光照强度等级在FLASH存储器中寻找对应的基准光照强度路口图像并作为目标背景图像输出；活动图像分割设备，设置在箱体内，与高清摄像头、FLASH存储器和背景选择设备分别连接，通过高清摄像头接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻上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图像差绝对值，当图像差绝对值大于等于二值化阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为活动像素，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活动像素组成的图像作为活动图像输出，活动图像由一个或多个活动区域组成；图像形态学处理设备，设置在箱体内，与活动图像分割设备连接，用于接收活动图像，并对每一个活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；小波变换设备，设置在箱体内，与图像形态学处理设备连接，对每一个整形子图像执行Haar小波变换，以提取出每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征；AVR32芯片，设置在箱体内，与小波变换设备和FLASH存储器分别连接，将每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征分别与基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征进行比较，当四个比较结果皆为匹配时，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；配电箱通信设备，嵌入在箱体外表面上，与AVR32芯片连接，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；其中，对于配电箱通信设备，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，在所述节能配电箱中：背景选择设备、活动图像分割设备、图像形态学处理设备和小波变换设备分别采用不同型号的FPGA芯片来实现。

更具体地，在所述节能配电箱中：图像形态学处理设备、平滑处理设备、中值滤波设备、尺度变换增强设备和灰度化处理设备被集成在一块集成电路板上。

更具体地，在所述节能配电箱中：采用一块FPGA芯片实现背景选择设备、活动图像分割设备、图像形态学处理设备和小波变换设备。

更具体地，在所述节能配电箱中：无线通信链路为GPRS双向通信链路。

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节能配电箱的结构方框图。

附图标记：1悬挂式结构；2高清摄像头；3 AVR32芯片；4 FLASH存储器

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的节能配电箱的实施方案进行详细说明。

城市内的基站的布局分配为，每一个基站负责一个固定区域，协调和控制管辖区域内通信设备的数据收发。

现有技术中，为了保持管辖区域内通信设备的信号的正常交互，基站在保证低辐射的情况下，尽可能地提高基准信号收发功率。然而，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。

为了克服上述不足，本发明搭建了一种节能配电箱，能够充分利用每一个交通路口处的配电箱，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。

图1为根据本发明实施方案示出的节能配电箱的结构方框图，所述配电箱包括悬挂式结构、高清摄像头、AVR32芯片和FLASH存储器，高清摄像头用于对交通路口进行图像拍摄以获得高清路口图像，FLASH存储器用于预先存储图像处理相关数据，ARM11处理芯片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，悬挂式结构用于将配电箱悬挂在交通路口附近的横杆上。

接着，继续对本发明的节能配电箱的具体结构进行进一步的说明。

所述配电箱包括：配电箱主体，包括箱体和悬挂式结构；箱体采用厚度为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，倒扣在箱体顶壁上，垫块位于悬挂安装支承和箱体顶壁之间，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箱体的悬挂式安装。

所述配电箱包括：光照强度检测仪，嵌入在箱体外表面上，用于检测交通路口位置的实时光照强度，根据实时光照强度确定并输出对应的光照强度等级；高清摄像头，嵌入在箱体外表面上，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1920×1080。

所述配电箱包括：FLASH存储器，设置在箱体内，用于预先存储多个基准光照强度路口图像，每一个基准光照强度路口图像对应一个光照强度等级，每一个基准光照强度路口图像为在对应光照强度等级下高清摄像头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，FLASH存储器还用于预先存储二值化阈值、基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征，基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征为对基准行人图像进行Haar小波变换后提取获得。

所述配电箱包括：背景选择设备，设置在箱体内，与光照强度检测仪和FLASH存储器分别连接，基于当前时刻光照强度检测仪输出的光照强度等级在FLASH存储器中寻找对应的基准光照强度路口图像并作为目标背景图像输出。

所述配电箱包括：活动图像分割设备，设置在箱体内，与高清摄像头、FLASH存储器和背景选择设备分别连接，通过高清摄像头接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻上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图像差绝对值，当图像差绝对值大于等于二值化阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为活动像素，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活动像素组成的图像作为活动图像输出，活动图像由一个或多个活动区域组成。

所述配电箱包括：图像形态学处理设备，设置在箱体内，与活动图像分割设备连接，用于接收活动图像，并对每一个活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。

所述配电箱包括：小波变换设备，设置在箱体内，与图像形态学处理设备连接，对每一个整形子图像执行Haar小波变换，以提取出每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征。

所述配电箱包括：AVR32芯片，设置在箱体内，与小波变换设备和FLASH存储器分别连接，将每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征分别与基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征进行比较，当四个比较结果皆为匹配时，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。

所述配电箱包括：配电箱通信设备，嵌入在箱体外表面上，与AVR32芯片连接，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。

其中，对于配电箱通信设备，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，在所述节能配电箱中：背景选择设备、活动图像分割设备、图像形态学处理设备和小波变换设备分别采用不同型号的FPGA芯片来实现；图像形态学处理设备、平滑处理设备、中值滤波设备、尺度变换增强设备和灰度化处理设备被集成在一块集成电路板上；采用一块FPGA芯片实现背景选择设备、活动图像分割设备、图像形态学处理设备和小波变换设备；无线通信链路可选为GPRS双向通信链路。

另外，FPGA(Field－Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，他是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。他是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

以硬件描述语言(Verilog或VHDL)所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA上进行测试，是现代IC设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路(比如AND、OR、XOR、NOT)或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器(Flip－flop)或者其他更加完整的记忆块。系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。

FPGA一般来说比ASIC(专用集成电路)的速度要慢，实现同样的功能比ASIC电路面积要大。但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。厂商也可能会提供便宜的但是编辑能力差的FPGA。因为这些芯片有比较差的可编辑能力，所以这些设计的开发是在普通的FPGA上完成的，然后将设计转移到一个类似于ASIC的芯片上。另外一种方法是用CPLD(Complex Programmable LogicDevice，复杂可编程逻辑器件)。FPGA的开发相对于传统PC、单片机的开发有很大不同。FPGA以并行运算为主，以硬件描述语言来实现；相比于PC或单片机(无论是冯诺依曼结构还是哈佛结构)的顺序操作有很大区别。

早在1980年代中期，FPGA已经在PLD设备中扎根。CPLD和FPGA包括了一些相对大数量的可编辑逻辑单元。CPLD逻辑门的密度在几千到几万个逻辑单元之间，而FPGA通常是在几万到几百万。CPLD和FPGA的主要区别是他们的系统结构。CPLD是一个有点限制性的结构。这个结构由一个或者多个可编辑的结果之和的逻辑组列和一些相对少量的锁定的寄存器组成。这样的结果是缺乏编辑灵活性，但是却有可以预计的延迟时间和逻辑单元对连接单元高比率的优点。而FPGA却是有很多的连接单元，这样虽然让他可以更加灵活的编辑，但是结构却复杂的多。

采用本发明的节能配电箱，针对现有技术城市基站信号强度过于固定的缺陷，采用现有的交通路口的配电箱作为数据采集平台，将采集到的目标数据作为数据通信内容实时发送到附近的基站，从而为基站的信号强度控制提供有效的参考数据，提高基站的服务质量。

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)

1.一种节能配电箱，所述配电箱包括悬挂式结构、高清摄像头、AVR32芯片和FLASH存储器，高清摄像头用于对交通路口进行图像拍摄以获得高清路口图像，FLASH存储器用于预先存储图像处理相关数据，ARM11处理芯片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，悬挂式结构用于将配电箱悬挂在交通路口附近的横杆上。

2.如权利要求1所述的节能配电箱，其特征在于，所述配电箱包括：

配电箱主体，包括箱体和悬挂式结构；

箱体采用厚度为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，倒扣在箱体顶壁上，垫块位于悬挂安装支承和箱体顶壁之间，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箱体的悬挂式安装；

光照强度检测仪，嵌入在箱体外表面上，用于检测交通路口位置的实时光照强度，根据实时光照强度确定并输出对应的光照强度等级；

高清摄像头，嵌入在箱体外表面上，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1920×1080；

FLASH存储器，设置在箱体内，用于预先存储多个基准光照强度路口图像，每一个基准光照强度路口图像对应一个光照强度等级，每一个基准光照强度路口图像为在对应光照强度等级下高清摄像头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，FLASH存储器还用于预先存储二值化阈值、基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征，基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征为对基准行人图像进行Haar小波变换后提取获得；

背景选择设备，设置在箱体内，与光照强度检测仪和FLASH存储器分别连接，基于当前时刻光照强度检测仪输出的光照强度等级在FLASH存储器中寻找对应的基准光照强度路口图像并作为目标背景图像输出；

活动图像分割设备，设置在箱体内，与高清摄像头、FLASH存储器和背景选择设备分别连接，通过高清摄像头接收当前时刻的高清路口图像和当前时刻上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图像差绝对值，当图像差绝对值大于等于二值化阈值时，第一高清路口图像的对应像素被确定为活动像素，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活动像素组成的图像作为活动图像输出，活动图像由一个或多个活动区域组成；

图像形态学处理设备，设置在箱体内，与活动图像分割设备连接，用于接收活动图像，并对每一个活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；

小波变换设备，设置在箱体内，与图像形态学处理设备连接，对每一个整形子图像执行Haar小波变换，以提取出每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征；

AVR32芯片，设置在箱体内，与小波变换设备和FLASH存储器分别连接，将每一个整形子图像的边缘特征、线性特征、中心特征和对角特征分别与基准边缘特征、基准线性特征、基准中心特征和基准对角特征进行比较，当四个比较结果皆为匹配时，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；

配电箱通信设备，嵌入在箱体外表面上，与AVR32芯片连接，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；

其中，对于配电箱通信设备，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所述的节能配电箱，其特征在于：

背景选择设备、活动图像分割设备、图像形态学处理设备和小波变换设备分别采用不同型号的FPGA芯片来实现。

4.如权利要求3所述的节能配电箱，其特征在于：

图像形态学处理设备、平滑处理设备、中值滤波设备、尺度变换增强设备和灰度化处理设备被集成在一块集成电路板上。

5.如权利要求2所述的节能配电箱，其特征在于：

采用一块FPGA芯片实现背景选择设备、活动图像分割设备、图像形态学处理设备和小波变换设备。

6.如权利要求2所述的节能配电箱，其特征在于：

无线通信链路为GPRS双向通信链路。