CN111988559A - 一种智慧开关柜视频双确认装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的智慧开关柜视频双确认装置，包括：设置在电动手车上的双确认传感器；一个安装在开关柜内的双确认测量摄像机，负责采集电动手车移动图像和双确认传感器的移动图像；一安装在开关柜内的隔离断口监控摄像机，用于隔离断口视频监控；一个安装在开关柜内的双确认图像处理主机，双确认图像处理主机与双确认测量摄像机和隔离断口监控摄像机视频信号连接，对双确认测量摄像机所拍摄的电动手车移动图像和双确认传感器的移动图像进行处理并根据处理后的结果对电动手车的移动位移及位置进行判断；一上位机，上位机与双确认图像处理主机通讯连接，双确认图像处理主机进行数据调试显示并通过图文方式显示双确认图像处理主机的工作状态。

Description

一种智慧开关柜视频双确认装置

技术领域

本发明涉及开关柜技术领域，特别涉及一种与小车原有S8\S9位置构成手车到位状态一起进行双重确认的智慧开关柜视频双确认装置。

背景技术

配电自动化作为国家电网实现战略布局的重要实施环节，智慧开关柜是坚 强智能电网的重要载体，市场上迫切需求以通信信息平台为支撑、以智能控制 为手段的智慧开关柜来实现电力流、信息流和业务流的高度一体化融合。

一键顺控作为智慧开关柜的关键技术，将人工逐项操作转变至计算机远程自动操作，大幅度提高了操作效率和操作安全性。但是目前开关柜在使用现有的手车位置判定技术时，操作人员不知情手车的实时状态，即使开关柜上的相关到位指示灯亮，操作人员也不能100％确定手车已到达工作位/试验位，这为后续的操作埋下了设备和人员两层次的安全隐患。此外，操作人员通过结合现有装置的到位指示状态和工作经验来判定手车位置状态会降低操作效率，这些显然与开关柜的发展趋势相悖。

综上所述，针对现有技术的不足和缺陷，有必要研发出一种智慧视频识别装置来更好地实现高压开关柜的一键顺控，进一步提高设备的安全可靠性，以及提高操作人员的安全性和操作效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有操作人员不知情手车的实时状态所存在的安全隐患而提供一种与小车原有S8\S9位置构成手车到位状态一起进行双重确认的智慧开关柜视频双确认装置，其主要用于判定手车工作位/ 试验位的到位状态，，进一步提高手车位置切换的准确性，以及提升开关柜的可靠性和安全性。

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

智慧开关柜视频双确认装置，包括：

设置在电动手车上并跟随电动小车运动的双确认传感器；

一个安装在所述开关柜内的双确认测量摄像机，负责采集电动手车移动图像和双确认传感器的移动图像；

一安装在所述开关柜内的隔离断口监控摄像机，用于隔离断口视频监控；

一个安装在所述开关柜内的双确认图像处理主机，所述双确认图像处理主机与所述双确认测量摄像机和所述隔离断口监控摄像机视频信号连接，对所述双确认测量摄像机所拍摄的电动手车移动图像和双确认传感器的移动图像进行处理并根据处理后的结果对电动手车的移动位移及位置进行判断；

一上位机，所述上位机与所述双确认图像处理主机通讯连接，所述双确认图像处理主机进行数据调试显示并通过图文方式显示所述双确认图像处理主机的工作状态。

在本发明的一个优选实施例中，所述双确认传感器为色块。

在本发明的一个优选实施例中，所述双确认图像处理主机包括MCU模块、电源电路、上行信道接口电路、FLASH储存器电路、按键驱动电路、显示单元、本地通信模块、远程通信模块和RS-485电路，所述电源电路给所述 MCU模块供电，所述MCU模块的视频信号输出端与显示单元的视频信号输入端连接，所述按键驱动电路的按键信号输出端与所述MCU模块的按键信号输入端连接，所述上行信道接口电路、FLASH储存器电路、本地通信模块、远程通信模块和RS-485电路与所述MCU模块的通讯口连接，所述双确认测量摄像机和隔离断口监控摄像机通过所述RS-485电路与所述MCU模块视频信号连接；所述上位机通过远程通信模块与所述MCU模块连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述双确认图像处理主机具有一告警信号输出端，所述告警信号输出端连接一综保终端。

在本发明的一个优选实施例中，所述双确认图像处理主机具有一外部开关信号输入端，以输入电动手车启动信号和告警复位信号。

在本发明的一个优选实施例中，所述双确认测量摄像机和隔离断口监控摄像机均具有图像信号处理模块，将光学信号转换为电学信号时，通过白平衡、自动曝光、自动聚焦和防抖处理获取图像质量较高的视频流。

在本发明的一个优选实施例中，所述MCU模块内设置有识别出在HSV范围内、且在色块尺寸范围内对应色块的算法的软件。

在本发明的一个优选实施例中，所述上位机设置有人机友好互动调试界面。

在本发明的一个优选实施例中，所述MCU模块采用了工业级Arm架构的四核高速处理控制器。

由于采用了如上的技术方案，本发明经双确认测量摄像机获取开关柜中电动手车的实时视频数据传输至主机，赋予“智慧”于主机以判定手车的到位状态，且通过智慧视觉识别系统(操作界面)实现人机友好互动。

本发明的特点在于采用了如下关键技术：

1)色块检测技术：主机检测出视频中色块所在位置的一项技术。

2)色块识别技术：主机识别出在HSV范围内、且在色块尺寸范围内对应色块的算法。

3)图像信号处理技术：摄像机将光学信号转换为电学信号时，通过白平衡、自动曝光、自动聚焦和防抖处理获取图像质量较高的视频流。

4)多通道整合技术：操作界面从多个并行/串行、精确/非精确、独立/ 协作的输入信息流中快速捕捉用户想传达的任务信息。

本发明以自律分散理论为主要研究思想，依据色块检测与识别技术、图像处理技术和多通道整合技术来研发智慧视频识别装置，下面各项发明内容为智慧视频识别装置的重要创新部分，具体包括：

1.色块检测与识别技术。在开关柜中合理的位置布置色块，研发色块检测与识别技术实现判别手车试验位/工作位的到位状态，且实现实时追踪手车的实时位置，保障其价格低廉、运行可靠；同步研发控制板，使其具有控制、计量、监测、通讯等功能。

2.图像处理技术。针对摄像机拍摄的非原始视频，研发图像处理技术，滤除视频流中各项干扰数据，确保操作人员能实时掌握手车实时位置等重点信息，且通过白平衡、自动曝光、自动聚焦和防抖处理等方法获取图像质量较高的视频流，便于操作人员可靠查看开关柜中动态。

3.人机友好互动调试界面。研发便于操作的调试界面，界面应能快速捕捉用户想传达的任务信息，保障界面简洁明了，各项指令简单易懂。

本发明通过视频监控到断路器触头的位置，允许站端视频监控系统远程通过以太网访问，获取视频；双确认是通过视频传感技术识别小车位移状态，同时与小车原有S8/S9位置信号做双重判断依据，为“一键顺控”提供可靠的保障。

本发明原理、结构简单,安装、拆卸、更换简便,安全可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图附表作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图附表仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图附表获得其他的附图附表。

图1是本发明智慧开关柜视频双确认装置组成示意图。

图2是本发明智慧开关柜视频双确认装置中的双确认图像处理主机的原理框图。

图3是本发明智慧开关柜视频双确认装置的数据流图。

图4为本发明的智慧开关柜视频双确认装置中的双确认图像处理主机和双确认测量摄像机的安装示意图。

图5为本发明的智慧开关柜视频双确认装置中的双确认测量摄像机的结构示意图。

图6为本发明的智慧开关柜视频双确认装置中的隔离断口监控摄像机的结构示意图。

图7为本发明的智慧开关柜视频双确认装置的人机友好互动调试界面示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1，图中所示的智慧开关柜视频双确认装置，包括：

设置在电动手车10(参见图4)上并跟随电动小车10运动的双确认传感器；该双确认传感器为色块。

一个安装在开关柜20(参见图4)内的双确认测量摄像机30，负责采集电动手车10移动图像和双确认传感器的移动图像；双确认测量摄像机30具有图像信号处理模块，将光学信号转换为电学信号时，通过白平衡、自动曝光、自动聚焦和防抖处理获取图像质量较高的视频流。具体是：在开关柜A、 B两相极柱的中间位置开孔穿螺丝把双确认测量摄像机30中的安装支架31 (参见图5)固定好。把双确认测量摄像机30中的通信电缆的USB线插头接入双确认图像处理主机主控制器50的视频端口，灯电源线接入第二个灯电源端口。

双确认测量摄像机30的参数见表1：

表1

一安装在开关柜20内的隔离断口监控摄像机40，用于隔离断口视频监控；隔离断口监控摄像机40均具有图像信号处理模块，将光学信号转换为电学信号时，通过白平衡、自动曝光、自动聚焦和防抖处理获取图像质量较高的视频流。具体是隔离断口监控摄像机40安装在开关柜20的断路器室，在正对B相中心的位置开孔穿螺丝把隔离断口监控摄像机40的安装支架41(参见图6)固定好。把隔离断口监控摄像机40通信电缆的网线插头接入双确认图像处理主机主控制器50的视频输入网口，电源线接入DC12V电源端口。

隔离断口监控摄像机40的参数见表2：

表2

一个安装在开关柜10内的双确认图像处理主机50，具体是：首先在开关柜20的继电器室21的安装板上开好4个M5螺丝孔，然后用螺纹长度8mm 左右的螺丝把双确认图像处理主机50固定在开关柜20的继电器室21的安装板上。接好电机启动触发端子，DC24V电源端子，外壳接地端子，I/O插端子。该双确认图像处理主机50与双确认测量摄像机30和隔离断口监控摄像机40视频信号连接，对双确认测量摄像机30所拍摄的电动手车10移动图像和双确认传感器的移动图像进行处理并根据处理后的结果对电动手车10的移动位移及位置进行判断。

双确认图像处理主机50的参数见表3

表3

一上位机60，上位机60与双确认图像处理主机50通讯连接，双确认图像处理主机50进行数据调试显示并通过图文方式显示双确认图像处理主机 50的工作状态。

参见图2，图中所示的双确认图像处理主机50包括MCU模块51、电源电路52、上行信道接口电路53、FLASH储存器电路54、按键驱动电路55、显示单元56、本地通信模块57、远程通信模块58和RS-485电路59。

MCU模块51采用了工业级Arm架构的四核高速处理控制器，基于控制器上自主研发的系统级边缘计算单元，其最大的特色就是低功耗和抗干扰能力强，以及具有丰富的接口资源，易于功能扩展。MCU模块51内设置有识别出在HSV范围内、且在色块尺寸范围内对应色块的算法的软件。

电源电路52给MCU模块51供电，MCU模块51的视频信号输出端与显示单元56的视频信号输入端连接，按键驱动电路55的按键信号输出端与 MCU模块51的按键信号输入端连接，上行信道接口电路53、FLASH储存器电路54、本地通信模块57、远程通信模块58和RS-485电路59与MCU模块 51的通讯口连接，双确认测量摄像机30和隔离断口监控摄像机40通过RS-485 电路59与MCU模块51视频信号连接；上位机60通过远程通信模块58与 MCU模块51连接。

双确认图像处理主机50存储使用了大容量的FLASH存储器。同时，通过网络传输实际采集和上传视频和图像，可在本地主机设置参数、实时查看监控视频和识别过程以及结果，主动上报告警数据。

参见图3，智慧开关柜视频双确认装置的各个数据流如下：

1)上位机60→双确认图像处理主机50的数据流：参数设置类数据，包含工作位坐标、试验位坐标、许可时间、视频流地址和误差范围；动作指令类数据，包含启动定位指令、停止定位指令和复位指令。

2)双确认图像处理主机50→上位机60的数据流：状态类数据，包含实时坐标、运行时间和主机状态集；视频类数据。3

3)双确认图像处理主机50→双确认测量摄像机30的数据流：动作指令类数据，包含启动摄像指令和停止摄像指令。

4)双确认测量摄像机30→双确认图像处理主机50的数据流：视频类数据。

5)双确认图像处理主机50具有一外部开关信号输入端，接入的外部开关信号：手车启动，告警复位。

6)双确认图像处理主机50具有一告警信号输出端，所述工作位到位告警信号和试验位到位告警信号至综保终端70。

参见图6，隔离断口监控摄像机40采用铝制外壳，具备视频监控隔离断口功能，并带可调节的安装支架41和LED灯42。参见图5，双确认测量摄像机30 具备视频拍照和图像识别功能，并带可调节的安装支架31和LED灯32；考虑到电力系统网络安全影响及可靠性，双确认视频测量摄像机30和断口视频监控摄像机40设计上已做到完全物理隔绝，视频监控用双进双出网口仅在双确认图像处理主机50的电路板上透传使用，确保双确认视频识别系统的不受断口视频网络的影响。

本发明的双确认图像处理主机50的端子侧和网口侧的接线情况如下：开关量信号可以接入：手车启动开关量信号、地刀启动开关量信号、复位开关量信号；开关量信号可以接出：告警开关量信号、手车工作位到位开关量信号、手车试验位到位开关量信号、地刀合闸开关量信号、地刀分闸开关量信号；双确认测量摄像机电源负极接GND1(12V-)，正极接L1(12V+)；断口隔离断口监控摄像机告警电源负极接GND2(12V-)，正极接L2(12V+)；双确认图像处理主机电源外部电源负极接24V-，正极接24V+；其余端子为备用，后续可做485用；系统调试前，双确认测量摄像机30接电脑的网线接调试网口，双确认测量摄像机30数据线接手车网口，隔离断口监控摄像机40数据线接地刀网口；系统调试前，隔离断口监控摄像机40网线接手车进网口，路由器网线接手车出网口，隔离断口监控摄像机40网线接地刀进网口，路由器网线接地刀出网口。

本发明的双确认图像处理主机50的外壳结构牢固，应有能承受一定的机械、电气和热应力的材料构成，能经受正常使用条件下可能遇到的潮湿影响；装置的壳体外表面，喷涂了无眩目反光的覆盖层，油漆喷涂均匀，颜色一致，无明显色差，无起泡、裂纹或生锈等缺陷。

本发明的双确认图像处理主机50的前端与后端通过mqtt协议进行实时通讯，当主机检测出手车位置变动时，主动向前端发送实时位置，前端接收后实时显示，实现手车位置的实时跟踪。

本发明所有部件安装完成后，检查接线完全正确，送上DC24V电源，系统开始启动，系统启动完成会自动运行监控程序。系统默认的IP地址为 192.168.1.200，用网线直接连接主控制器和电脑，并设定IP为： 192.168.1.2～192.168.1.255之间主要是让双确认图像处理主机50和上位机 60在同一局域网内。其中，运行VNC远程桌面程序，登陆双确认图像处理主机50，连接正常后，上位机60的VNC软件界面将实时显示双确认图像处理主机50的桌面，这时候可以在上位机60操作断口监控装置，实现远程监控断路器触头状态及位置，为“一键顺控”提供可靠的保障，节省了操作的准备时间，降低操作人员的劳动强度、能保障操作票内容的完善性与正确性，不会出线操作漏项、缺项的情况，由于是调度远方操作，在一定程度上节约了人力资源，解决运行人员不足的问题。

本发明原理、结构简单，安装、拆卸、维修、更换简便，安全可靠，满足更高各项试验要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.智慧开关柜视频双确认装置，其特征在于，包括：

设置在电动手车上并跟随电动小车运动的双确认传感器；

一个安装在所述开关柜内的双确认测量摄像机，负责采集电动手车移动图像和双确认传感器的移动图像；

一安装在所述开关柜内的隔离断口监控摄像机，用于隔离断口视频监控；

一个安装在所述开关柜内的双确认图像处理主机，所述双确认图像处理主机与所述双确认测量摄像机和所述隔离断口监控摄像机视频信号连接，对所述双确认测量摄像机所拍摄的电动手车移动图像和双确认传感器的移动图像进行处理并根据处理后的结果对电动手车的移动位移及位置进行判断；

一上位机，所述上位机与所述双确认图像处理主机通讯连接，所述双确认图像处理主机进行数据调试显示并通过图文方式显示所述双确认图像处理主机的工作状态。

2.如权利要求1所述的智慧开关柜视频双确认装置，其特征在于，所述双确认传感器为色块。

3.如权利要求1所述的智慧开关柜视频双确认装置，其特征在于，所述双确认图像处理主机包括MCU模块、电源电路、上行信道接口电路、FLASH储存器电路、按键驱动电路、显示单元、本地通信模块、远程通信模块和RS-485电路，所述电源电路给所述MCU模块供电，所述MCU模块的视频信号输出端与显示单元的视频信号输入端连接，所述按键驱动电路的按键信号输出端与所述MCU模块的按键信号输入端连接，所述上行信道接口电路、FLASH储存器电路、本地通信模块、远程通信模块和RS-485电路与所述MCU模块的通讯口连接，所述双确认测量摄像机和隔离断口监控摄像机通过所述RS-485电路与所述MCU模块视频信号连接；所述上位机通过远程通信模块与所述MCU模块连接。

4.如权利要求3所述的智慧开关柜视频双确认装置，其特征在于，所述双确认图像处理主机具有一告警信号输出端，所述告警信号输出端连接一综保终端。

5.如权利要求4所述的智慧开关柜视频双确认装置，其特征在于，所述双确认图像处理主机具有一外部开关信号输入端，以输入电动手车启动信号和告警复位信号。

6.如权利要求3所述的智慧开关柜视频双确认装置，其特征在于，所述双确认测量摄像机和隔离断口监控摄像机均具有图像信号处理模块，将光学信号转换为电学信号时，通过白平衡、自动曝光、自动聚焦和防抖处理获取图像质量较高的视频流。

7.如权利要求3所述的智慧开关柜视频双确认装置，其特征在于，所述MCU模块内设置有识别出在HSV范围内、且在色块尺寸范围内对应色块的算法的软件。

8.如权利要求3所述的智慧开关柜视频双确认装置，其特征在于，所述上位机设置有人机友好互动调试界面。

9.如权利要求3所述的智慧开关柜视频双确认装置，其特征在于，所述MCU模块采用了工业级Arm架构的四核高速处理控制器。

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