CN106919907A - 电力通信图像识别监管装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力通信图像识别监管装置，包括微控制器I，微控制器I向上通过无线通信连接有监控主机和手机；微控制器I连接有视频识别分析机组，微控制器I通过无线通信模块向下通信连接有多个分布于各个监控现场的现场监控设备，每个现场监控设备包括与无线通信模块通信连接的摄像头、温度传感器、湿度传感器和电力线路采集模块。本发明将视频识别与常用的温度传感器、湿度传感器和电力线路采集模块结合在一起，对电力设备进行多方位监管，并且改善了视频图像识别的系统架构，提高了视频图像识别的速度，减少了视频图像识别所需的时间，解决了目前电力设备监管装置响应速度和图像识别速度较慢的技术问题。

Description

电力通信图像识别监管装置

技术领域

本发明属于电力通信技术领域，尤其涉及一种电力通信图像识别监管装置。

背景技术

电力系统的安全运行关系到整个国民经济的发展和人民生活的稳定。然而，影响电力系统安全运行的因素很多，其中一个重要方面是电力设备自身的安全运行问题。由于绝大多数的电力设备采用封闭式结构，散热效果差，热积累大，并长期处于高电压、大电流和满负荷运行，其结果造成热量集结加剧，温升直接危害电力设备的电气绝缘。特别是当电力系统发生短路故障时，强大的电流使电力设备内部温升加剧，电气绝缘遭到严重破坏，并使电力设备寿命缩短，甚至造成电力设备被烧毁的严重事故。因此，整个监管装置系统的响应速度也是保证电力设备能够安全运行的重要保障。

高压电力设备可能会发生局部放电故障，局部放电会对绝缘介质产生一些影响，轻微的局放对电力设备绝缘的影响较小，绝缘强度下降较慢，而强烈的局放，则会对电力设备绝缘产生很严重的影响，可能最后会导致电力设备的损坏，所以需要定期对设备进行检测和诊断，目前一般都是工作人员定期来对电力设备进行检查和维护，但这样往往不能及时的发现设备的一些故障，达不到实时监测电力设备的效果，而且定期检查，也会造成人员资源的不必要浪费。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种电力通信图像识别监管装置，将视频识别与常用的温度传感器、湿度传感器和电力线路采集模块结合在一起，对电力设备进行多方位监管，并且改善了视频图像识别的系统架构，提高了视频图像识别的速度，减少了视频图像识别所需的时间，解决了目前电力设备监管装置响应速度和图像识别速度较慢的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

电力通信图像识别监管装置，包括微控制器I，微控制器I向上通过无线通信连接有监控主机和监管人员的手机；微控制器I连接有视频识别分析机组，视频识别分析机组与微控制器I构成分布式的视频图像识别系统；微控制器I通过无线通信模块向下通信连接有多个分布于各个监控现场的现场监控设备，每个现场监控设备包括与无线通信模块通信连接的微控制器II，微控制器II通信连接有信号调理模块，信号调理模块通信连接有安装于电力设备关键部位的摄像头(用于监控电力设备的运行状态)、温度传感器、湿度传感器和电力线路采集模块。

进一步的，微控制器与监控主机之间通过远程无线GPRS模块通信连接。

进一步的，微控制器与手机之间通过GSM模块通信连接，GSM模块与所述微控制器I之间通过RS232串口进行连接，用于建立通信。

进一步的，无线通信模块为ZigBee无线网络模块。

进一步的，微控制器II通过信号调理模块还通信连接有紫外线传感器。

进一步的，微控制器I连接有打印机，电力设备运行状态异常时，在微控制器I的控制下打印报表，方便管理人员查阅。

进一步的，所述微控制器I，用于接收摄像头传输来的视频，将视频拆分成至少两个视频片段，并分配给视频识别分析机组，以及，将视频识别分析机组返回的针对同一个视频的识别结果进行汇总，得到最终识别结果；

进一步的，视频识别分析机组至少包含两个识别分析机，用于对接收到的视频片段进行图像识别，并将识别结果返回给所述微控制器I；

微控制器I包括

接收模块，用于接收来自监控主机的视频图像识别任务，接收摄像头传输来的视频，以及接收识别分析机返回的识别结果；

拆分模块，用于视频拆分成至少两个视频片段；

分配模块，用于针对拆分得到的每一个视频片段生成一个片段识别子任务，并将生成的至少两个片段识别子任务一对一地依次分配给处于空闲状态的至少两个识别分析机，其中，每一个片段识别子任务中包含一个视频片段；

汇总模块，用于将所述接收模块接收到的针对同一个视频图像识别任务的所有识别结果进行整理和汇总，得到最终识别结果。

进一步的，微控制器I还包括标记模块，用于在所述接收模块接收到一个识别分析机返回的识别结果之后，将该识别分析机的状态标记为空闲，并将该识别结果所对应的片段识别子任务标记为完成。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明将各个现场监控设备安装于各个监控现场，现场监控设备采集电力设备的运行状态视频图像、电力设备的温度信息、所在环境的湿度信息和电力线路信号等，现场监控设备功能模块较多，因此，在每个现场监控设备分配一个微控制器II进行先一步的预处理，判断各个监控现场的电力设备是否运行正常，然后再将判断的结果返回微控制器I进行报警等处理，防止其他监控现场给微控制器I带来压力，减轻了微控制器I的工作负担，以提高电力设备监管装置响应速度；采用了现场监控设备采集到的数据信息均由无线通信模块传输到微控制器I进行视频图像、温度、湿度和电力线路信号进行识别、判断，最后将判断的结果输出到监控主机和手机，同时控制报警器报警和控制打印机打印报表；上述方案中与现有技术的区别主要在于，采用了温度传感器、湿度传感器和电力线路采集模块，以采集电力设备的温度、所在环境的湿度、电力线路信号，通过无线通信模块将采集到的数据传输到微控制器I(即中央控制单元)进行实时存储、识别、分析、报警、管理等，再将处理得到的结果传输到上级监控主机和监管人员的手机，使得监管人员能够通过本装置实时监管电力设备的运行状况，并根据监测结果，及时发现问题，采取措施，杜绝事故产生，减少损失，尤其适用于恶劣的现场环境(巡检人员较难完成的巡检工作)；尤其是，上述方案通过摄像头采集电力设别的运行状态视频图像，视频图像传输到微控制器I和视频识别分析机组进行电力设备运行状态的识别，判断电力设备运行是否正常，异常状态下，及时向上级监控主机和监管人员手机发送异常状态信号。

2.采用分布式的系统架构，由一个微控制器I控制多台识别分析机，微控制器I将需要识别的视频文件拆分成多个视频片段后，依次分配给多台识别分析机进行视频图像的识别，并将识别分析机返回的识别结果进行汇总，得到该视频文件的最终识别结果，这样，一个较大的视频文件的图像识别工作，可以通过多台识别分析机来共同协作完成，从而成倍地提高了视频图像识别的速度，减少了视频图像识别所需的时间。

3.紫外线传感器监测电力设备内部发生高压局部放电时辐射出的紫外线信号，并经内部电路放大、滤波处理后，通过AD转换输出，摄像头的方向与紫外线传感器所测区域的范围一致。根据现场电力设备的实际情况，可以设一组监测设备或者多组，紫外线传感器输出信号与摄像头输出的图像信号都通过信号调理电路，对信号进行调理和检测，并输出到微控制器；微控制器II用于处理紫外线传感器和摄像头监测到的信号，并比较各紫外线传感器的输出值是否大于设定的阈值，进行判断，并以此发出命令，来控制GSM模块和报警模块，同时将处理分析后的数据信息和视频图像信息通过GPRS模块上传到监控中心的显示器上。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图；

图2是微控制器I中视频图像处理部分的系统结构示意图；

图3是微控制器I对视频图像的具体处理流程图；

图4是微控制器I处理视频图像的汇总流程图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1～图4对本发明作详细说明。

电力通信图像识别监管装置，包括微控制器I，微控制器I采用MSP430F135单片机，微控制器I向上通过远程无线GPRS模块通信连接有监控主机，还通过GSM模块通信连接有监管人员的手机，GSM模块与所述微控制器I之间通过RS232串口进行连接，使用标准的AT命令来控制GSM模块就可以实现各种无线通信功能；微控制器I连接有缓存器、存储器、打印机、报警器以及视频识别分析机组，并通过无线通信模块(无线通信模块为ZigBee无线网络模块)向下通信连接有多个分布于各个监控现场的现场监控设备，每个现场监控设备包括与无线通信模块通信连接的微控制器II，微控制器II通信连接有信号调理模块，信号调理模块通信连接有安装于电力设备关键部位的摄像头、温度传感器(采用DS18B20温度传感器，其灵敏度告、稳定性好、寿命长、测量范围广、分辨率高)、湿度传感器和电力线路采集模块。摄像头用于采集电力设备所在现场的视频图像，监控电力设备的运行状态，温度传感器用于采集电力设备的温度信息，湿度传感器用于采集电力设备所在环境的湿度信息，电力线路检测单元用于检测电力设备的电力线路信号，视频图像、温度信息、温度信息和电力线路信号经信号调理模块传输到微控制器II进行预处理，然后再经无线通信模块传输到微控制器I进行进一步的处理。微控制器I是整个装置的枢纽，不仅要处理视频图像、温度信息、湿度信息和电力线路信号等，还要控制报警器报警，向上级的监控主机和监管人员的手机发送监管所得到的信息，方便监管。

监测主机安装有监测软件，其负责电力设备的温度数据，并具备实时存储、显示、查询、分析数据、报表打印、发出预警信号等功能。

当微控制器启动报警功能时，会自动调用命令向已建立通信的相关负责人的手机发送报警短信，来提醒相关负责人及时去处理故障，避免有漏报警的情况。

远程无线GPRS模块，通过与微控制器的串口连接，将摄像头拍摄的视频信息以及温度、湿度、电力线路信号等上传给监管部门的监控中心主机上，实现数据远程传输。

所述微控制器I，用于接收摄像头传输来的视频，将视频拆分成至少两个视频片段，并分配给视频识别分析机组，以及，将视频识别分析机组返回的针对同一个视频的识别结果进行汇总，得到最终识别结果，判断电力设备的运行状态；

视频识别分析机组至少包含两个识别分析机，用于对接收到的视频片段进行图像识别，并将识别结果返回给所述微控制器I，视频识别分析机组与微控制器I构成分布式的视频图像识别系统，通过摄像头等识别电力设备运行状态的具体方式(即怎么识别运行状态异常等)非本申请的改进点，识别电力设备运行状态的具体方式采用现有技术中的视频图像识别来判断电力设备的运行状态是否正常即可，此处不再赘述；本申请主要的改进点在于上述视频识别分析机组与微控制器I构成分布式的视频图像识别系统，即通过多台识别分析机来共同协作完成视频图像的识别，从而成倍地提高了视频图像识别的速度，减少了视频图像识别所需的时间。

微控制器I包括

接收模块，用于接收来自监控主机的视频图像识别任务，接收摄像头传输来的视频图像，以及接收识别分析机返回的识别结果；

拆分模块，用于视频拆分成至少两个视频片段；

分配模块，用于针对拆分得到的每一个视频片段生成一个片段识别子任务，并将生成的至少两个片段识别子任务一对一地依次分配给处于空闲状态的至少两个识别分析机，其中，每一个片段识别子任务中包含一个视频片段；

汇总模块，用于将所述接收模块接收到的针对同一个视频图像识别任务的所有识别结果进行整理和汇总，得到最终识别结果，这样，一个较大的视频文件的图像识别工作，可以由多台识别分析机来共同协作完成，从而成倍地提高了视频图像识别的速度，减少了视频图像识别所需的时间。在实际实施时，汇总模块在将针对同一个视频(或视频识别任务)的多个识别结果进行整理和汇总时，可以是接收模块接收到一个识别结果之后，即将该识别结果与之前的汇总结果进行整理和汇总，也可以是接收模块将针对一个视频的多个识别结果全部接收完毕之后，再对这些识别结果进行整理和汇总。本申请对此不做限定。

进一步的方案，在实际应用中，为了可以获知哪些识别分析机是出于空闲状态的，以及判断某一个视频识别任务是否已经完成，微控制器I还增设有标记模块，用于在所述接收模块接收到一个识别分析机返回的识别结果之后，将该识别分析机的状态标记为空闲，并将该识别结果所对应的片段识别子任务标记为完成。

显然，在实际实施时，微控制器I在接收到一个视频识别任务之后，可以为该视频识别任务生成一个唯一的标识(ID)，并对该任务所要识别的视频进行拆分得到多个视频片段以及针对每一个视频片段生成一个片段识别子任务，然后为每一个视频片段生成一个标识，并将这些信息记录到表格中。在发送片段识别子任务时，可以携带该片段识别子任务的标识，还可以同时携带对应的视频识别任务的标识。识别分析机在返回识别结果时，同样可以携带该识别结果所针对的片段识别子任务的标识，同时还可以再携带上对应的视频识别任务的标识，这样，微控制器I就可以根据这些标识，获知针对某一个视频识别任务的多个识别结果是否已经接收完毕。同时，该表格中，还可以记录每一个片段识别子任务所分配给的识别分析机、以及该片段识别子任务的处理状态(是否已经完成)。

同样，还可以再维持一个表格用于记录各个识别分析机当前的使用状态，在将一个片段识别子任务分配给了一台识别分析机之后，即将该识别分析机的状态更新为使用中，在接收到了一台识别分析机返回的识别结果之后，即将该识别分析机的状态更新为空闲。

在具体实施过程中，微控制器I和多个识别分析机可以通过以太网络、互联网络、无线网络等各种网络连接，本发明对此不做限定。

视频图像识别系统中微控制器I的具体处理流程如下：

步骤S502，接收来自用户的视频图像识别任务；

步骤S504，对视频源文件进行预处理，将该任务所指定的需要进行图像识别的视频拆分成多个视频片段，并针对拆分得到的每一个视频片段生成一个片段识别子任务；

步骤S506，启动汇总线程，对接收到的识别结果进行汇总；

步骤S508，判断是否有未分配的片段识别子任务，若有，则进入步骤S510，否则，进入步骤S514；

步骤S510，判断是否有处于空闲状态的识别分析机，若有，则进入步骤S512，否则，返回步骤S508；

步骤S508～510即实现了将生成的所有的片段识别子任务一对一地依次分配给处于空闲状态的至少两个识别分析机执行的过程。

步骤S504、以及步骤S508～510对应于实施例四中的步骤S402。

步骤S512，将该片段识别子任务发送给该空闲的识别分析机，并返回步骤S508；识别分析机执行完片段识别子任务后，将识别结果返回给微控制器I。

步骤S514，等待汇总线程将全部识别结果整理和汇总完成；

步骤S516，提交最终的识别结果。

步骤S514～S516实现了微控制器I在接收到识别分析机的识别结果后，将识别结果进行整理汇合，待所有片段识别子任务均完成以后，将最终识别结果返回给用户。

其中，汇总线程的具体处理流程(即微控制器I进行汇总的流程)如下：

步骤S602，判断该视频识别任务的片段识别子任务是否处理完成，若是，则进入图4中的步骤S612；

步骤S604，监视识别分析机的工作情况；

步骤S606，判断是否接收到识别分析机返回的片段识别子任务的识别结果，若是，则进入步骤S608，否则，进入返回步骤S602；

步骤S608，将该片段识别子任务的状态标记为完成；

步骤S610，将该识别分析机的状态标记为空闲；

步骤S612，将接收到的识别结果与之前的汇总结果进行汇总。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：采用分布式的系统架构，由一个微控制器I控制多台识别分析机，微控制器I将需要识别的视频文件拆分成多个视频片段后，依次分配给多台识别分析机进行视频图像的识别，并将识别分析机返回的识别结果进行汇总，得到该视频文件的最终识别结果，这样，一个较大的视频文件的图像识别工作，可以通过多台识别分析机来共同协作完成，从而成倍地提高了视频图像识别的速度，减少了视频图像识别所需的时间。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

微控制器II通过信号调理模块还通信连接有紫外线传感器。紫外线传感器监测电力设备内部发生高压局部放电时辐射出的紫外线信号，并经内部电路放大、滤波处理后，通过AD转换输出，摄像头的方向与紫外线传感器所测区域的范围一致。根据现场电力设备的实际情况，可以设一组监测设备或者多组，紫外线传感器输出信号与摄像头输出的图像信号都通过信号调理电路，对信号进行调理和检测，并输出到微控制器。

微控制器II用于处理紫外线传感器和摄像头监测到的信号，并比较各紫外线传感器的输出值是否大于设定的阈值，进行判断，并以此发出命令，来控制GSM模块和报警模块，同时将处理分析后的数据信息和视频图像信息通过GPRS模块上传到监控中心的显示器上。

监控中心为本系统的监控终端，包括监控计算机，监控计算机上需要编入相应的软件，将紫外传感器每个光敏元探测到的紫外线辐射信号换算成区域辐射量值进行记录、储存和显示，显示时每个探测单元区域的探测数值可以以单元网格列阵的形式复合在视频图像上实时显示，每个网格中的变化的数值对应该区域的实时辐射量值，且每个网格代表的单元区域的探测位置与视频图像所示的位置相对应和匹配，点击任意一格可以导出其历史数据表及变化曲线。在监控计算机上能够实时的显示视频信号和紫外线辐射数值，工作人员在监控中心随时都可以查看相关实时数据，也能够导出其历史数据及变化曲线，从而实现对电力设备的远程实时监测。

报警器包括语音报警装置和LED报警装置，当微控制器检测到紫外线传感器的输出值大于事先程序设定的阈值，说明电力设备的某个部位产生较严重的局部放电，微控制器程序启动报警，语音报警装置中的扬声器发出警报，同时LED灯闪烁，来提醒和警告相关负责人去处理。

电力设备内部发生高压局部放电实时监测方法：

步骤一：将紫外线传感器和摄像头监测到的信号送至信号调理电路进行调理和检测；

步骤二：将步骤一中得到的信号送至微控制器进行处理，微控制器通过远程无线GPRS模块将处理后的信号上传给监控中心；

步骤三：微控制器比较步骤一中紫外线传感器监测到的信号是否大于设定的阈值，如果是，则微控制器控制报警模块发出警报，并且微控制器通过GSM模块向已建立通信的相关负责人的手机发送报警短信；如果不是，则微控制器继续监测。

Claims (9)

1.电力通信图像识别监管装置，其特征在于，包括微控制器I，微控制器I向上通过无线通信连接有监控主机和监管人员的手机；微控制器I连接有视频识别分析机组，并通过无线通信模块向下通信连接有多个分布于各个监控现场的现场监控设备，每个现场监控设备包括与无线通信模块通信连接的微控制器II，微控制器II通信连接有信号调理模块，信号调理模块通信连接有安装于电力设备关键部位的摄像头、温度传感器、湿度传感器和电力线路采集模块。

2.如权利要求1所述的电力通信图像识别监管装置，其特征在于，微控制器与监控主机之间通过远程无线GPRS模块通信连接。

3.如权利要求1或2所述的电力通信图像识别监管装置，其特征在于，微控制器与手机之间通过GSM模块通信连接。

4.如权利要求3所述的电力通信图像识别监管装置，其特征在于，无线通信模块为ZigBee无线网络模块。

5.如权利要求1所述的电力通信图像识别监管装置，其特征在于，微控制器II通过信号调理模块还通信连接有紫外线传感器。

6.如权利要求1所述的电力通信图像识别监管装置，其特征在于，微控制器I连接有打印机。

7.如权利要求1所述的电力通信图像识别监管装置，其特征在于，所述微控制器I，用于接收摄像头传输来的视频，将视频拆分成至少两个视频片段，并分配给视频识别分析机组，以及，将视频识别分析机组返回的针对同一个视频的识别结果进行汇总，得到最终识别结果。

8.如权利要求7所述的电力通信图像识别监管装置，其特征在于，视频识别分析机组至少包含两个识别分析机，用于对接收到的视频片段进行图像识别，并将识别结果返回给所述微控制器I；

微控制器I包括

接收模块，用于接收来自监控主机的视频图像识别任务，接收摄像头传输来的视频，以及接收识别分析机返回的识别结果；

拆分模块，用于视频拆分成至少两个视频片段；

分配模块，用于针对拆分得到的每一个视频片段生成一个片段识别子任务，并将生成的至少两个片段识别子任务一对一地依次分配给处于空闲状态的至少两个识别分析机，其中，每一个片段识别子任务中包含一个视频片段；

汇总模块，用于将所述接收模块接收到的针对同一个视频图像识别任务的所有识别结果进行整理和汇总，得到最终识别结果。

9.如权利要求8所述的电力通信图像识别监管装置，其特征在于，微控制器I还包括标记模块，用于在所述接收模块接收到一个识别分析机返回的识别结果之后，将该识别分析机的状态标记为空闲，并将该识别结果所对应的片段识别子任务标记为完成。