CN112367500A - 一种配电房电气量和视频信息融合系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力的技术领域，更具体地，涉及一种配电房电气量和视频信息融合系统及方法。一种配电房电气量和视频信息融合系统，其中，包括电气量信息集中模块、基于视频监控的电气量信息融合；通过配电智能终端采集设备电气信息和视频监控对配电设备进行图像识别，将二者信息叠加融合，在监控视频中实时显示配电设备电气量信息及运行工况，转载至配网运维中心，实现便捷的网络视频巡维。本发明提出一种配电房电气量和视频信息融合系统及方法，该方法将配电房电气量信息与监控视频融合，从而实现远方监测配电房运行工况的功能。

Description

一种配电房电气量和视频信息融合系统及方法
技术领域
本发明涉及电力的技术领域，更具体地，涉及一种配电房电气量和视频信息融合系统及方法。
背景技术
随着配用电信息采集、配电自动化等系统不断完善，以及配用电系统与物联网技术的深度融合，配电自动化系统通过智能配电终端设备，利用计算机技术、自动控制技术、现代电子技术、通信技术及网络技术，将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数等进行集成，构成完整的自动化管理系统，实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理。配电自动化系统通过与其他相关应用系统(外部系统)互联，实现数据共享和功能扩展。
配网自动化系统中，低压配电房通过智能终端设备对配电房进行电气量信息采集分析、报警控制，环境监测和配电设备运行状态监测，而智能终端设备与主站之间的通信通道建立、配置、调试与维护工作量巨大，耗时耗力。另外，在配电房的环境监测系统中，视频监控仅作安防，没有考虑视频监控与电气数据测控相融合，同样达到配网人员远方巡维，数据交互的目的，从而减少主子站建设配置和现场运维的工作量，大大节省人力物力。
现有技术中，针对配电房智能终端设备与信息接入配网主站问题，现有方法主要通过配电网各级通信网络实现设备之间及与主子站间的数据交互，首先建立主站与设备之间的通信信道，然后将设备的点表、通信地址、协议等信息手动输入主站系统，主站绘制一次图模并关联设备点表，最后核对设备与主站采集信息的准确性与完整性。
配电房视频监控系统采用高清网络数字摄像头，以人脸识別技术，行为分析代表的人工智能技术对接入系统的人脸识别监控摄像机所监视区域内的人员进行准确的人脸捕捉，起抓拍、识别、预警防范的作用。
配电房电气量信息的采集与通信系统、视频监控系统没有融合使用功能。
现有技术的缺陷是，智能配电终端设备与主站之间通信通道的建立流程复杂，设备配置、调试与维护工作量巨大。配电房的视频监控系统与电气量测控分离，配电网运行监控不够简便，配网人员运维效率没有得到提升。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，提供一种配电房电气量和视频信息融合系统及方法，通过配电智能终端采集设备电气信息和视频监控对配电设备进行图像识别，将二者信息叠加融合，在监控视频中实时显示配电设备电气量信息及运行工况，转载至配网运维中心，实现便捷的网络视频巡维。该方法的目的在于提升配电房远方巡维能力，有效减少配电智能终端设备的现场调试、配置以及配网主子站建设的人工工作量，实现配电网设备图像监控与智能终端状态信息实时采集功能的融合，提高配网运行与智能化水平。
本发明的技术方案是：一种配电房电气量和视频信息融合系统，其中，包括电气量信息集中模块、基于视频监控的电气量信息融合；
通过配电智能终端采集设备电气信息和视频监控对配电设备进行图像识别，将二者信息叠加融合，在监控视频中实时显示配电设备电气量信息及运行工况，转载至配网运维中心，实现便捷的网络视频巡维。
进一步的，所述的电气量信息集中模块主要包含计量模块和边缘计算终端；
计量模块主要用于计量配电房的电气量信息数据，可通过电力载波和无线通讯功能，连接配电房智能监测终端，进行用电监测、集抄和管理；
边缘计算终端支持配电房电气量数据集中采集，就地进行数据分析计算，可进行数据集中上送主站平台，与其他系统互联，实现数据共享。
进一步的，所述的计量模块包括测量单元、同步单元和采集单元。测量单元是将一次设备回路中的高电压、大电流的信号转变传送为相同大小的小模拟信号的电压电流互感器；同步单元是在交流电网的正弦电压所形成的同步信号，采集单元以及边缘计算终端使用同步信号保持二者的同步性；采集单元会对各测量元件输出的小模拟信号进行调整以及模数转换，然后发送到边缘计算终端。
进一步的，所述的边缘计算终端在收到采集单元的数字信号后，将对其进行数字滤波、微调以及汇总的工序。
进一步的，所述的边缘计算终端远程通信接入具备多种通信方式，本地通信接入方式包括宽带载波、LORA、RS485、以太网接口，连接计量模块可采集变压变低总进线、出线、分支线的三相电压、三相电流、分相/总有功、分相/总无功、分相/总功率因数、分相/总电度等数据，根据采集数据进行过电压、过电流、过负荷、欠电压、停电、三相不平衡监测及告警分析，得到最终总的配电房电气量信息。
进一步的，配电房电气量和视频信息融合系统的方法，其中，包括以下步骤：
S1.配电房设备正常运行，视频监控系统与电气监测系统配置完善；
S2.电气计量模块采集配电柜电气量，发送到边缘计算终端，边缘计算终端就地数据分析处理，得到需要融合至监控视频的综合电气量信息，生成叠加字符数据库；视频监控服务器通过摄像头获取配电柜监控图像；
S3.监控视频编码模块从视频服务器获取视频流，与电气量字符数据编辑叠加，重新编码发送至流媒体服务器，输出电气量和监控信息融合的视频。
进一步的，所述的视频监控系统支持配电房消防报警、防盗报警、防火报警、电力设备水浸报警、门禁报警、非法闯入多种报警类别联动拍照上传功能。
进一步的，实现配电房电气量与视频信息融合采用硬件设备字符叠加器与PLC配合的方法。
进一步的，软件模块实现视频字符融合编辑包括视频SDK调用模块和视频编码模块。
进一步的，所述的软件模块利用视频SDK调用模块，通过RTSP协议获取视频服务器终端实时视频流：视频服务器终端包括视频服务器、视频设备和存储设备；视频编码模块通过TCP协议与字符数据库进行通信，动态字符即为配电房边缘计算终端集中的电气量信息。
与现有技术相比，有益效果是：本发明提出一种配电房电气量和视频信息融合系统及方法，该方法将配电房电气量信息与监控视频融合，从而实现远方监测配电房运行工况的功能。该方法的目的在于提升配电房远方巡维能力，有效减少配电智能终端设备的现场调试、配置以及配网主子站建设的人工工作量，实现配电网设备图像监控与智能终端状态信息实时采集功能的融合，提高配网运行与智能化水平。
附图说明
图1是本发明视频字符叠加技术原理图。
图2是本发明软件实现电气量与监控视频信息融合的方法图。
图3是本发明配电房电气量与视频信息融合方法的流程图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1-3所示，
建立配电房电气量信息集中模块：
电气量信息集中模块主要包含计量模块和边缘计算终端。计量模块包括测量单元、同步单元和采集单元。测量单元是将一次设备回路中的高电压、大电流的信号转变传送为相同大小的小模拟信号的电压电流互感器。同步单元是在交流电网的正弦电压所形成的同步信号，采集单元以及边缘计算终端使用同步信号保持二者的同步性。采集单元会对各测量元件输出的小模拟信号进行调整以及模数转换，然后发送到边缘计算终端。边缘计算终端在收到采集单元的数字信号后，将对其进行数字滤波、微调以及汇总等工序。
计量模块：计量模块主要用于计量配电房的电气量信息数据，可通过电力载波和无线通讯功能，连接配电房智能监测终端，进行用电监测、集抄和管理。可灵活安装于配电柜内，实现对不同区域和不同负荷的分项电能计量，统计和分析。
边缘计算终端：边缘计算终端支持配电房电气量数据集中采集，就地进行数据分析计算，可进行数据集中上送主站平台，与其他系统互联，实现数据共享。边缘计算终端远程通信接入具备多种通信方式(无线公网、以太网)，本地通信接入方式包括宽带载波、LORA、RS485、以太网接口，连接计量模块可采集变压变低总进线、出线、分支线的三相电压、三相电流、分相/总有功、分相/总无功、分相/总功率因数、分相/总电度等数据，根据采集数据进行过电压、过电流、过负荷、欠电压、停电、三相不平衡监测及告警分析，得到最终总的配电房电气量信息。
基于视频监控的电气量信息融合的方法：配电房视频监控通常作为配电房环境综合监控系统的子系统，通过高清摄像头将监控视频模拟图像，经硬盘录像机转换为数字信号上传至监控管理中心，实现远方实时监控。视频监控系统通常支持配电房消防报警、防盗报警、防火报警、电力设备水浸报警、门禁报警、非法闯入等多种报警类别联动拍照上传功能。同样的，配电柜电气量监测也可与视频监控系统联动，调用配电柜监控图像进行每帧编辑，将对应的电气量信息通过字符叠加技术与监控视频融合，转载至监控中心，配电网运维人员通过视频监控系统查看配电房实时电气量与事故告警等信号，实现远方巡维。
视频字符叠加技术：视频字符叠加是OSD(On－Screen Display)技术的一种应用，其核心是字符发生电路生成字符点阵，在显示器屏幕的指定位置显示相应的信息。国内最常用的视频信号格式为PAL格式，PAL格式的信号在行同步和场同步信号的控制下逐点通过50Hz的隔行扫描形成显示图像，屏幕上的图像、字符信息通常以点阵的形式存在。字符叠加时首先通过同步分离器分离行同步信号和场同步信号，然后将字符点阵信息与输入视频信号相应点的信号进行混合，字符信息在指定位置上与图像信号同时显示，整个叠加过程原理如图1所示。
软件实现电气量与监控视频信息融合的方法：
实现配电房电气量与视频信息融合可采用硬件设备“字符叠加器”与PLC配合的方法，但其硬件成本与运维成本随之增加，考虑通过软件模块来实现。
软件模块实现视频字符融合编辑包括视频SDK调用模块和视频编码模块。
利用视频SDK调用模块，通过RTSP协议获取视频服务器终端实时视频流：视频服务器终端包括视频服务器、视频设备和存储设备。视频编码模块通过TCP协议与字符数据库进行通信，动态字符即为配电房边缘计算终端集中的电气量信息。
视频编码模块对获取的视频流进行编码，形成YUV数据格式，将动态字符叠加视频图形上，编辑生成新图形，再重新利用视频编码模块进行二次编码，生成RTMP协议视频流，将获得的RTMP视频流推送到流媒体服务器，配网运维人员即可通过浏览器直接访问流媒体服务器即可看到电气信息融合后的实时视频流。软件实现过程如图2所示。
流程如图3所示，具体步骤包括
S1.配电房设备正常运行，视频监控系统与电气监测系统配置完善；
S2.电气计量模块采集配电柜电气量，发送到边缘计算终端，边缘计算终端就地数据分析处理，得到需要融合至监控视频的综合电气量信息，生成叠加字符数据库；视频监控服务器通过摄像头获取配电柜监控图像；
S3.监控视频编码模块从视频服务器获取视频流，与电气量字符数据编辑叠加，重新编码发送至流媒体服务器，输出电气量和监控信息融合的视频。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种配电房电气量和视频信息融合系统，其特征在于，包括电气量信息集中模块、基于视频监控的电气量信息融合；
通过配电智能终端采集设备电气信息和视频监控对配电设备进行图像识别，将二者信息叠加融合，在监控视频中实时显示配电设备电气量信息及运行工况，转载至配网运维中心，实现便捷的网络视频巡维。
2.根据权利要求1所述的一种配电房电气量和视频信息融合系统，其特征在于：所述的电气量信息集中模块主要包含计量模块和边缘计算终端；
计量模块主要用于计量配电房的电气量信息数据，可通过电力载波和无线通讯功能，连接配电房智能监测终端，进行用电监测、集抄和管理；
边缘计算终端支持配电房电气量数据集中采集，就地进行数据分析计算，可进行数据集中上送主站平台，与其他系统互联，实现数据共享。
3.根据权利要求2所述的一种配电房电气量和视频信息融合系统，其特征在于：所述的计量模块包括测量单元、同步单元和采集单元；测量单元是将一次设备回路中的高电压、大电流的信号转变传送为相同大小的小模拟信号的电压电流互感器；同步单元是在交流电网的正弦电压所形成的同步信号，采集单元以及边缘计算终端使用同步信号保持二者的同步性；采集单元会对各测量元件输出的小模拟信号进行调整以及模数转换，然后发送到边缘计算终端。
4.根据权利要求3所述的一种配电房电气量和视频信息融合系统，其特征在于：所述的边缘计算终端在收到采集单元的数字信号后，将对其进行数字滤波、微调以及汇总的工序。
5.根据权利要求4所述的一种配电房电气量和视频信息融合系统，其特征在于：所述的边缘计算终端远程通信接入具备多种通信方式，本地通信接入方式包括宽带载波、LORA、RS485、以太网接口，连接计量模块可采集变压变低总进线、出线、分支线的三相电压、三相电流、分相/总有功、分相/总无功、分相/总功率因数、分相/总电度等数据，根据采集数据进行过电压、过电流、过负荷、欠电压、停电、三相不平衡监测及告警分析，得到最终总的配电房电气量信息。
6.根据权利要求5所述的配电房电气量和视频信息融合系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.配电房设备正常运行，视频监控系统与电气监测系统配置完善；
S2.电气计量模块采集配电柜电气量，发送到边缘计算终端，边缘计算终端就地数据分析处理，得到需要融合至监控视频的综合电气量信息，生成叠加字符数据库；视频监控服务器通过摄像头获取配电柜监控图像；
S3.监控视频编码模块从视频服务器获取视频流，与电气量字符数据编辑叠加，重新编码发送至流媒体服务器，输出电气量和监控信息融合的视频。
7.根据权利要求6所述的配电房电气量和视频信息融合系统的方法，其特征在于，所述的视频监控系统支持配电房消防报警、防盗报警、防火报警、电力设备水浸报警、门禁报警、非法闯入多种报警类别联动拍照上传功能。
8.根据权利要求6所述的配电房电气量和视频信息融合系统的方法，其特征在于，实现配电房电气量与视频信息融合采用硬件设备字符叠加器与PLC配合的方法。
9.根据权利要求6所述的配电房电气量和视频信息融合系统的方法，其特征在于，软件模块实现视频字符融合编辑包括视频SDK调用模块和视频编码模块。
10.根据权利要求9所述的配电房电气量和视频信息融合系统的方法，其特征在于，所述的软件模块利用视频SDK调用模块，通过RTSP协议获取视频服务器终端实时视频流：视频服务器终端包括视频服务器、视频设备和存储设备；视频编码模块通过TCP协议与字符数据库进行通信，动态字符即为配电房边缘计算终端集中的电气量信息。
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