CN112213663B - 基于视觉装置的短接预警设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于视觉装置的短接预警设备，包括：视觉装置，用于采集电力设备的实时视频；缓存队列，用于对所述视觉装置采集到的实时视频进行缓存；光敏传感器，用于检测环境光，其中，当检测的环境光的亮度超过预设预值时，向嵌入式处理器发送触发信号，否则，不会向嵌入式处理器发送触发信号；嵌入式处理器，用于根据触发信号，将视觉装置采集到的视频存储到视频存储器中，以及还用于对视频存储器中的视频进行处理，以确定所述视频存储器中的视频是否存在设备短接的情况。本发明能够直观的、低资源占用的获取事故现场的破坏过程，为短接火灾分析直接原因。

Description

基于视觉装置的短接预警设备

技术领域

本发明涉及一种短接预警设备，具体涉及一种基于视觉装置的短接预警设备。

背景技术

电力系统中电路短接容易产生放电，从而对用电设备造成比较大的伤害。因此电路短接检测和预警非常重要。技术路线是采用电路方向，就是在可能出现短接的设备中，设置短路触发装置，一旦电路出现短接，触发装置发出预警信号。但是这种技术路线中，只能进行预警，但是无法获知预警后的情况，例如预警后因短接产生火灾的破坏过程。因此，如何能够直观的、低资源占用的获取事故现场的破坏过程，为短接火灾分析直接原因，成为亟待需要解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供一种基于视觉装置的短接预警设备，该设备能够直观的、低资源占用的获取事故现场的破坏过程，为短接火灾分析直接原因。

本发明采用的技术方案为：

本发明实施例提供一种基于视觉装置的短接预警设备，包括：

视觉装置，用于采集电力设备的实时视频；

缓存队列，用于对所述视觉装置采集到的实时视频进行缓存；

光敏传感器，用于检测环境光，其中，当检测的环境光的亮度超过预设预值时，向嵌入式处理器发送触发信号，否则，不会向嵌入式处理器发送触发信号；

嵌入式处理器，用于根据触发信号，将视觉装置采集到的视频存储到视频存储器中，以及还用于对视频存储器中的视频进行处理，以确定所述视频存储器中的视频是否存在设备短接的情况。

可选地，所述缓存队列用于存储预设时间T1内的视频。

可选地，所述光敏传感器为光敏电阻；所述触发信号通过触发控制电路来发送，所述触发控制电路包括：供电电压、光敏电阻、基准电阻、二极管和上拉电阻；所述光敏电阻的一端与所述供电电压连接，另一端与所述二极管的一端连接，所述二极管的另一端与所述嵌入式处理器连接；所述基准电阻的一端连接于所述光敏电阻和所述二极管之间，另一端接地；所述上拉电阻的一端连接于所述二极管和所述嵌入式处理器之间，另一端连接于所述基准电阻和接地之间。

可选地，所述嵌入式处理器在接收到所述触发信号时，记录接收到所述触发信号的时间t1，并在延迟预设时间T后，执行以下步骤：

S100，将缓存队列存储的视频复制到视频存储器的第一区域，第一区域的大小与缓存队列的大小相同；

S200，控制视觉装置，将视觉装置拍摄的视频存储到视频存储器的第二区域，第二区域的空间大小远大于第一区域的空间大小；

S300，根据第一区域中的视频，判断是否进行短接预警，在判断需要进行短接预警时，则将第一区域和第二区域中的视频上传到服务器。

可选地，所述第二区域的空间大小设置为能够至少存储表征电力设备的整个故障过程的视频。

可选地，所述预设时间T小于预设时间T1。

可选地，所述嵌入式处理器接收到所述触发信号时，还用于控制视觉装置，提升视频拍摄的分辨率。

可选地，所述缓存队列包括队列首地址Head、队列尾地址Tail、队列当前存储地址S；步骤S100进一步包括：

S110，如果缓存队列中的队列当前存储地址S到队列尾地址Tail之间的存储空间中，存储有视频，则将队列当前存储地址S到队列尾地址Tail中的视频帧复制到第一区域；

S120，将队列首地址Head到队列当前存储地址S之间的视频顺接复制到第一区域。

可选地，步骤S300进一步包括：

S310，从第一区域中的[t1，t1+T]的视频中采样获取m1个视频帧；S320，在第一区域内，从t1之前的视频中采样获取m2个视频帧；S330，对于m2个视频帧，进行灰度处理，形成m2个处理后的灰度图像；

S340，根据m2个灰度图像，获取基准图像G，基准图像G的任一像素点的灰度值

(x,y)为像素点在基准图像和m2的灰度图像中对应的位置坐标；Gi为m2个灰度图像中的第i个灰度图像；

S350，对于m1个视频帧中的任一个视频帧j，进行灰度处理，形成第j个的的灰度图像；

S360，获取第j个灰度图像Gj(x,y)与基准图像G的差图像Ij；

S370，获取Ij的分段直方图Hj，如果分段直方图具有两个或以上明显的峰值，则进行短接视频预警。

可选地，步骤S370具体包括：

S372，获取Ij中第1，2，......，X的分段像素值的像素点数量N1，N2，......，NX，形成分段直方图Hj…，X为预设的像素值分段数；

S374，对像素点数量N1，N2，......，NX进行降序排序，形成排序后的数量M1，M2，......，MX；

S376，如果M2>D，则认为分段直方图中具有两个或以上明显的峰值，D为预设的像素点数量。

本发明实施例提供的基于视觉装置的短接预警设备，通过采用光敏传感器，在正常情况下，视觉装置是以低功耗的形式运行，那么只有光敏传感器发送出触发信号的时候，才会变成正常模式这样能够大幅度的节约视觉装置的电量消耗，延长使用寿命。此外，在光敏传感器发送触发信号时，嵌入式处理器会基于接收触发信号的时间至预设时间之间的视频来判断是否需要进行短接预警，能够防止由于光敏传感器的误报而导致短接预警不准确。

附图说明

图1为本发明实施例提供的基于视觉装置的短接预警设备结构示意图；

图2为本发明实施例的触发控制电路的结构原理图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，本发明实施例提供的一种基于视觉装置的短接预警设备，包括：视觉装置1，缓存队列2，视频存储器3，嵌入式处理器4和光敏传感器5。其中，视觉装置1，用于采集电力设备的实时视频；缓存队列2，用于对所述视觉装置1采集到的实时视频进行缓存；光敏传感器3，用于检测环境光，其中，当检测的环境光的亮度超过预设预值时，向嵌入式处理器发送触发信号，否则，不会向嵌入式处理器发送触发信号；嵌入式处理器4，用于根据触发信号，将视觉装置1采集到的视频存储到视频存储器5中，以及还用于对视频存储器中的视频进行处理，以确定所述视频存储器中的视频是否存在设备短接的情况。

在本发明实施例中，视觉装置1，缓存队列2，视频存储器3，嵌入式处理器4和光敏传感器5可为现有的器件。优选，视觉装置1可为摄像头。此外，本发明实施例提供的基于视觉装置的短接预警设备还可以包括现有技术中的短接触发装置。

进一步地，在本发明实施例中，所述缓存队列2的大小被设置为用于存储预设时间T1内的视频，T1的取值范围，例如可为5分钟。缓存队列2优选实现为环形队列。视觉装置1拍摄的视频就顺序存储在缓存队列2里，由于缓存队列是环形队列，因此T1时间之后的视频将会把队列头部的视频覆盖，例如，第6分钟的视频会自动覆盖第1分钟的视频，第7分钟的视频会自动覆盖第2分钟的视频，以此类推。

进一步地，在本发明实施例中，所述光敏传感器5的实现优选为根据环境光能够改变阻值的光敏电阻；所述触发信号通过触发控制电路来发送。如图2所示，所述触发控制电路可包括：供电电压Vcc、光敏电阻R、基准电阻R1、二极管D和上拉电阻R2；所述光敏电阻R的一端与所述供电电压Vcc连接，另一端与所述二极管D的一端连接，所述二极管D的另一端与所述嵌入式处理器4连接；所述基准电阻R1的一端连接于所述光敏电阻R和所述二极管D之间，另一端接地；所述上拉电阻R2的一端连接于所述二极管D和所述嵌入式处理器4之间，另一端连接于所述基准电阻R1和接地之间。

当环境光处于正常的情况下，比如普通的太阳光或者是傍晚或者是晚上，光敏电阻R的阻值在一定范围内变化，这个时候由于基准电阻的存在，二极管的左侧电压较低，从而使得二极管不导通，嵌入式处理器无法接收到触发信号。但是当环境光突然变得特别明亮时，光敏电阻R的阻值瞬间变大，从而促使二极管左侧电压接近Vcc，进而使得二极管导通，使得嵌入式处理器能够接收到触发信号。通过采用光敏传感器，在正常情况下，视觉装置是以低功耗的形式运行，只有光敏传感器发送出触发信号的时候，才会变成正常模式这样能够大幅度的节约视觉装置的电量消耗，延长使用寿命。在本发明实施例中，供电电压Vcc可通过电池进行供电。

进一步地，在本发明实施例中，所述嵌入式处理器4在接收到所述触发信号时，记录接收到所述触发信号的时间t1，并在延迟预设时间T后，执行以下步骤：

S100，将缓存队列存储的视频复制到视频存储器的第一区域，第一区域的大小与缓存队列的大小相同；

S200，控制视觉装置，将视觉装置拍摄的视频存储到视频存储器的第二区域，第二区域的空间大小远大于第一区域的空间大小；在本发明实施例中，所述第二区域的空间大小设置为能够至少存储表征电力设备的整个故障过程的视频，例如，例如能够存储预设时间T2的视频，预设时间T2被设置为视觉装置在T2内拍摄的视频能够观测到整个故障现场，即从发现电力设备出现火苗一直到将电力设备全部烧坏的整个过程的视频录制时间，例如可以为20min，也可以为1h～2h等，可根据实际情况进行确定。

S300，根据第一区域中的视频，判断是否进行短接预警。在判断需要进行短接预警时，则将第一区域和第二区域中的视频上传到服务器(未图示)。在将视频保存到服务器上之后，就可以观看整个故障的视频现场。

上述步骤S100和S200并行执行。

进一步地，本发明实施例中，所述预设时间T小于预设时间T1，例如，T可为1～3秒，以防止其他光源的干扰噪声。

进一步地，所述嵌入式处理器4在接收到所述触发信号时，还用于控制视觉装置1，提升视频拍摄的分辨率。例如正常情况下分辨率为320×240，那么在触发状态产生后为1024×768。

进一步地，所述缓存队列2可包括队列首地址Head、队列尾地址Tail、队列当前存储地址S；步骤S100进一步包括：

S110，如果缓存队列中的队列当前存储地址S到队列尾地址Tail之间的存储空间中，存储有视频，则将队列当前存储地址S到队列尾地址Tail中的视频帧复制到第一区域；例如，可采用memcpy函数进行复制。

S120，将队列首地址Head到队列当前存储地址S之间的视频顺接复制到第一区域。

通过步骤S110和S120，能够将缓冲队列中的视频按照时间顺序复制到第一区域中。

进一步地，步骤S300进一步包括：

S310，从第一区域中的[t1，t1+T]的视频中采样获取m1个视频帧；m1个视频帧可以随机采样，也可以均匀采样。

S320，在第一区域内，从t1之前的视频中采样获取m2个视频帧；在一个示例中，m2可以等于m1。在另一个示例中，m2也可以不等于m1。m2个视频帧可以随机采样，也可以均匀采样。

S330，对于m2个视频帧，进行灰度处理，形成m2个处理后的灰度图像；

S340，根据m2个灰度图像，获取基准图像G，基准图像G的任一像素点的灰度值

(x,y)为像素点在基准图像和m2的灰度图像中对应的位置坐标；Gi为m2个灰度图像中的第i个灰度图像；

S350，对于m1个视频帧中的任一个视频帧j，进行灰度处理，形成第j个的的灰度图像；

S360，获取第j个灰度图像Gj(x,y)与基准图像G的差图像Ij；差图像Ij的灰度值

其中，(x₁,y₁)为像素点在灰度图像Gj(x₁,y₁)和m2的灰度图像中对应的位置坐标，Gi为m2个灰度图像中的第i个灰度图像。

S370，获取Ij的分段直方图Hj，如果分段直方图具有两个或以上明显的峰值，则进行短接视频预警。如果直方图只有一个明显的峰值，不进行短接视频预警，同时，嵌入式处理器4会清空第二区域中的视频，光敏电阻会自动将触发信号清零。

进一步地，步骤S370具体包括：

S372，获取Ij中第1，2，......，X的分段像素值的像素点数量N1，N2，......，NX，形成分段直方图Hj…，X为预设的像素值分段数；

在本发明实施中，X可等于256/4或等于256/8，优选，可等于256/4＝64，这样，第1分段的像素值为[0，3]，第2分段的像素值为[4，7]，依次类推，第64分段的像素值为[252，255]。

S374，对像素点数量N1，N2，......，NX进行降序排序，形成排序后的数量M1，M2，......，MX；

S376，如果M2>D，则认为分段直方图中具有两个或以上明显的峰值，D为预设的像素点数量。在一个示例中，D至少为15％*Ij的像素点数量。

在实际操作中，光敏电阻的检测可能会出现误报，比如说在山区的雷电、城市内的车灯闪光、或者其他类型的强光照，都容易使得光敏电阻的检测出出现触发信号，通过上述步骤S100～S300，尤其是步骤S300的处理，能够有效的、快速的剔除这些触发信号，从而使得短接预警更加准确。

以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于视觉装置的短接预警设备，其特征在于，包括：

视觉装置，用于采集电力设备的实时视频；

缓存队列，用于对所述视觉装置采集到的预设时间T1内的实时视频进行缓存；

光敏传感器，用于检测环境光，其中，当检测的环境光的亮度超过预设阈值时，向嵌入式处理器发送触发信号，否则，不会向嵌入式处理器发送触发信号；所述光敏传感器为光敏电阻；所述触发信号通过触发控制电路来发送，所述触发控制电路包括：供电电压、光敏电阻、基准电阻、二极管和上拉电阻；所述光敏电阻的一端与所述供电电压连接，另一端与所述二极管的一端连接，所述二极管的另一端与所述嵌入式处理器连接；所述基准电阻的一端连接于所述光敏电阻和所述二极管之间，另一端接地；所述上拉电阻的一端连接于所述二极管和所述嵌入式处理器之间，另一端连接于所述基准电阻和接地点之间；

嵌入式处理器，用于根据触发信号，将视觉装置采集到的视频存储到视频存储器中，以及还用于对视频存储器中的视频进行处理，以确定所述视频存储器中的视频是否存在设备短接的情况；

其中，所述嵌入式处理器在接收到所述触发信号时，记录接收到所述触发信号的时间t1，并在延迟预设时间T后，执行以下步骤：

S100，将缓存队列存储的视频复制到视频存储器的第一区域，第一区域的大小与缓存队列的大小相同；

S200，控制视觉装置，将视觉装置拍摄的视频存储到视频存储器的第二区域，第二区域的空间大小远大于第一区域的空间大小；

S300，根据第一区域中的视频，判断是否进行短接预警，在判断需要进行短接预警时，则将第一区域和第二区域中的视频上传到服务器；

步骤S300进一步包括：

S310，从第一区域中的时间段[t1，t1+T]的视频中采样获取m1个视频帧； S320，在第一区域内，从t1之前的视频中采样获取m2个视频帧；S330，对于m2个视频帧，进行灰度处理，形成处理后的m2个灰度图像；

S340，根据m2个灰度图像，获取基准图像G，基准图像G的任一像素点的灰度值

(x,y)为像素点在基准图像和m2个的灰度图像中对应的位置坐标；Gi为m2个灰度图像中的第i个灰度图像；

S350，对于m1个视频帧中的任一个视频帧j，进行灰度处理，形成第j个灰度图像；

S360，获取第j个灰度图像

与基准图像G的差图像Ij；

S370，获取差图像Ij的分段直方图Hj，如果分段直方图Hj具有两个或以上明显的峰值，则进行短接视频预警。

2.根据权利要求1所述的基于视觉装置的短接预警设备，其特征在于，所述第二区域的空间大小设置为能够至少存储表征电力设备的整个故障过程的视频。

3.根据权利要求1所述的基于视觉装置的短接预警设备，其特征在于，所述预设时间T小于预设时间T1。

4.根据权利要求1所述的基于视觉装置的短接预警设备，其特征在于，所述嵌入式处理器接收到所述触发信号时，还用于控制视觉装置，提升视频拍摄的分辨率。

5.根据权利要求1所述的基于视觉装置的短接预警设备，其特征在于，所述缓存队列包括队列首地址Head、队列尾地址Tail、队列当前存储地址S；步骤S100进一步包括：

S110，如果缓存队列中的队列当前存储地址S到队列尾地址Tail之间的存储空间中，存储有视频，则将队列当前存储地址S到队列尾地址Tail中的视频帧复制到第一区域；

S120，将队列首地址Head到队列当前存储地址S之间的视频顺接复制到第一区域。

6.根据权利要求1所述的基于视觉装置的短接预警设备，其特征在于，步骤S370具体包括：

S372，获取差图像Ij中第1，2，......，X的分段像素值的像素点数量N1，N2，......，NX，形成分段直方图Hj，X为预设的像素值分段数；

S374，对像素点数量N1，N2，......，NX进行降序排序，形成排序后的数量M1，M2，......，MX；

S376，如果M2>D，则认为分段直方图中具有两个或以上明显的峰值，D为预设的像素点数量。

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