CN113645378A - 一种基于边缘计算的安全管控便携式视频布控终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于边缘计算的安全管控便携式视频布控终端，终端包括：边缘设备控制模块、数据预处理模块和边缘计算模块；边缘设备控制模块，用于响应于对高压断路器的操作指令，控制用于对高压断路器进行监控的摄像机旋转；数据预处理模块，用于控制摄像机对高压断路器进行拍摄，获取高压断路器的状态图片，根据摄像机的拍摄角度获得高压断路器在状态图片中的第一区域，并对状态图片进行裁剪，保留第一区域；边缘计算模块，用于识别第一区域中高压断路器的分合指示灯，确认高压断路器的工作情况；并对状态图片以及确认结果进行储存。本发明提高了对断路器的分合指示灯识别的准确率。

Description

一种基于边缘计算的安全管控便携式视频布控终端

技术领域

本发明涉及变电站管理领域，特别是涉及一种基于边缘计算的安全管控便携式视频布控终端。

背景技术

边缘计算是在靠近物或数据源头的网络边缘侧，融合网络、计算、存储、应用核心能力的开发平台，就近提供边缘智能服务，满足行业数字在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。

边缘计算是一种新型计算模式，通过在靠近物或数据源头的网络边缘侧，为应用提供融合计算、存储和网络等资源。同时，边缘计算也是一种使能技术，通过在网络边缘提供这些资源，满足行业在敏捷联接、实时业务、数据优化、应用智能、安全与隐私保护等方面的关键需求。

高压断路器又称高压开关，它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时，能够通过继电器保护装置的作用切断过负荷电流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力。

在变电所辅助监控系统中，常常需要对拍摄图像中的断路器分合指示灯进行识别，以辅助判断高压断路器的分合时候到位，以防止因为高压断路器的故障导致的安全事故。但是现有的图像识别技术在对断路器以及断路器的分合指示灯进行识别时，经常会因为外界因素干扰无法识别出，导致识别准确率低下，如受外界环境与断路器灰度相近无法正确识别，其它灯源干扰了分合指示灯的识别。

发明内容

有鉴于现有技术的上述的一部分缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于边缘计算的安全管控便携式视频布控终端，旨在提高对断路器的分合指示灯识别的准确率，减少外界因素对识别的干扰。

因此本发明提供了一种基于边缘计算的安全管控便携式视频布控终端，所述终端包括：边缘设备控制模块、数据预处理模块和边缘计算模块，所述边缘控制设备模块通过以太网或串口与数据预处理模块通信连接，所述数据预处理模块与边缘计算模块通信连接；

所述边缘设备控制模块，用于响应于对高压断路器的操作指令，控制用于对所述高压断路器进行监控的摄像机旋转，以使设置在所述摄像机上的第一位置传感器到达设置在所述高压断路器上的第二位置传感器的距离L₁和所述第一位置传感器到达设置在所述高压断路器上的第三位置传感器的距离L₂满足n_iL₁-m_iL₂＝k；其中，k＝n_id²+n_im_i ²-m_id²-m_in_i ²，m_i为所述摄像机的摄像头到达所述第二位置传感器的距离，n_i为所述摄像头到达所述第三位置传感器的距离，d为所述第一位置传感器到所述摄像头的距离，i为所述高压断路器的编号且i＞0，所述指令为分闸指令或者合闸指令；

所述数据预处理模块，用于控制所述摄像机对所述高压断路器进行拍摄，获取所述高压断路器的状态图片，根据所述摄像机的拍摄角度获得所述高压断路器在所述状态图片中的第一区域，并对所述状态图片进行裁剪，保留所述第一区域；其中，所述第一区域至少包括所述高压断路器的分合指示灯；

所述边缘计算模块，用于识别所述第一区域中所述高压断路器的所述分合指示灯，获得所述高压断路器的分合闸情况，根据所述操作指令和所述分合闸情况的对比，确认所述高压断路器的工作情况，并对所述状态图片以及确认结果进行储存。

可选的，所述摄像机与水平地面的夹角为固定值，且以所述摄像头为固定点进行旋转对多个所述高压断路器进行拍摄；所述第一位置传感器位于所述摄像头拍摄方向的反向延长线上且与所述摄像头的距离为第一距离d。

可选的，所述数据预处理模块，包括：第一处理子模块和第二处理子模块；

所述第一处理子模块，用于根据所述摄像机与水平地面的夹角为固定值以及所述关系n_iL₁-m_iL₂＝k，获得所述摄像机对所述高压断路器的拍摄角度；

所述第二处理子模块，用于根据所述拍摄角度和所述摄像机的拍摄焦距，获得所述高压断路器在所述状态图片中的所述第一区域。

可选的，所述第二位置传感器和所述第三位置传感器在所述高压断路器上为对称设置且不位于同一位置。

可选的，所述边缘计算模块，包括：识别子模块和判断子模块；

所述识别子模块，用于识别所述第一区域中所述高压断路器的所述分合指示灯，若所述分合指示灯为红色，则所述高压断路器为合闸运行状态；若所述分合指示灯为绿色，则所述高压断路器为分闸运行状态；

所述判断子模块用于，判断所述操作指令与所述分合闸情况是否相符合，若是，则确认所述高压断路器正常工作；若否，则确认所述高压断路器异常工作，并发出警告。

可选的，所述终端还包括：多重控制模块和多重确认模块；

所述多重控制模块用于，控制多个摄像机对所述高压断路器进行拍摄；

所述多重确认模块用于，根据多张拍摄图片确认所述高压断路器的工作情况。

可选的，所述多重确认模块具体用于：

当多张所述拍摄图片中与所述操作指令相符合的数量达到预设量，则判别所述高压断路器正常工作；否则判别所述高压断路器异常工作。

本发明的有益效果：1、本发明通过边缘设备控制模块响应于对高压断路器的操作指令，控制用于对高压断路器进行监控的摄像机旋转，以使设置在摄像机上的第一位置传感器到达设置在高压断路器上的第二位置传感器的距离L₁和第一位置传感器到达设置在高压断路器上的第三位置传感器的距离L₂满足n_iL₁-m_iL₂＝k。通过第一位置传感器到达第二位置传感器的距离L₁和第一位置传感器到达第三位置传感器的距离L₂满足要求，以使高压断路器位于状态图片的中心区域，再通过已知的摄像机拍摄焦距确定高压断路器在状态图片中的具体位置，减少漏拍和误拍情况，提高了识别的准确率。2、本发明通过数据预处理模块控制摄像机对高压断路器进行拍摄，获取高压断路器的状态图片，根据摄像机的拍摄角度获得高压断路器在状态图片中的第一区域，并对状态图片进行裁剪，保留第一区域。本发明通过摄像机已知的拍摄角度、拍摄距离以及拍摄焦距，确定高压断路器在状态图片中的具体位置，然后剪除状态图片中的多余部分，只保留第一区域，避免多余部分因为灰度与高压断路器及其分合指示灯的灰度相近，导致识别错误，从而提高了识别的精确度。3、本发明通过边缘计算模块识别第一区域中高压断路器的分合指示灯，获得高压断路器的分合闸情况；根据操作指令和分合闸情况的对比，确认高压断路器的工作情况；并对状态图片以及确认结果进行储存。通过边缘计算模块可以快速识别并进行判断，储存状态图片以及确认结果方便后续的数据研究。4、本发明通过摄像机与水平地面的夹角为固定值，且以摄像头为固定点进行旋转对多个高压断路器进行拍摄。保证了摄像头的位置到达高压断路器的距离始终不变，和摄像机转动配合，保证了高压断路器位于状态图片的中心位置。5、本发明采用多个摄像机对高压断路器进行拍摄；根据多张拍摄图片确认高压断路器的工作情况。当多张拍摄图片中与操作指令相符合的数量达到预设量，则判别高压断路器正常工作；否则判别高压断路器异常工作。采用多台摄像机共同拍摄识别，减少了误差，提高了判断的精确度。综上，本发明通过边缘设备控制模块调整摄像机旋转保证拍摄到的高压断路器位于状态图片中间区域，再通过数据预处理模块根据拍摄角度、拍摄距离以及拍摄焦距确定高压断路器在状态图片中的具体位置，剪除状态图片多余干扰部分，只保留第一部分，最后通过边缘计算模块进行识别判断，提高了对断路器的分合指示灯识别的准确率，减少外界因素对识别的干扰。

附图说明

图1是本发明一具体实施例提供的一种基于边缘计算的安全管控便携式视频布控终端的结构示意图；

图2是本发明一具体实施例提供的摄像机与高压断路器的位置关系图。

具体实施方式

本发明公开了一种基于边缘计算的安全管控便携式视频布控终端，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进技术细节实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

在变电所辅助监控系统中，常常需要对拍摄图像中的断路器分合指示灯进行识别，以辅助判断高压断路器的分合时候到位，以防止因为高压断路器的故障导致的安全事故。但是现有的图像识别技术在对断路器以及断路器的分合指示灯进行识别时，经常会因为外界因素干扰无法识别出，导致识别准确率低下，如受外界环境与断路器灰度相近无法正确识别，其它灯源干扰了分合指示灯的识别。现有技术常常会发生误将识别图片中的特征和灰度相近的物体当成断路器或者分合指示灯。

因此，本发明实施例提供了一种基于边缘计算的安全管控便携式视频布控终端，如图1所示，终端包括：边缘设备控制模块101、数据预处理模块102和边缘计算模块103，边缘控制设备模块通过以太网或串口与数据预处理模块102通信连接，数据预处理模块102与边缘计算模块103通信连接。

边缘设备控制模块101，用于响应于对高压断路器的操作指令，控制用于对高压断路器进行监控的摄像机旋转，以使设置在摄像机上的第一位置传感器到达设置在高压断路器上的第二位置传感器的距离L₁和第一位置传感器到达设置在高压断路器上的第三位置传感器的距离L₂满足n_iL₁-m_iL₂＝k。

其中，k＝n_id²+n_im_i ²-m_id²-m_in_i ²，m_i为摄像机的摄像头到达第二位置传感器的距离，n_i为摄像头到达第三位置传感器的距离，d为第一位置传感器到摄像头的距离，i为高压断路器的编号且i＞0，指令为分闸指令或者合闸指令。

可选的，操作指令可以来自与上级电力指挥系统，如预期的分闸操作或者合闸操作。操作指令也可以来自与高压断路器自身对电路状况的判断，如电路中电流过大，为了避免烧毁就会发出分闸指令并执行分闸。

在一具体实施例中，摄像机与高压断路器位置关系如图2所示，图2中，201为摄像机，202为高压断路器，203为分合指示灯，204为第一位置传感器，205为第二位置传感器，206为第三位置传感器，207为摄像头，其中摄像头207为拍摄等效点，即从图2中207点延伸出去拍摄张角。

要使高压断路器位于状态图片的中心区域，即，使第一位置传感器204与摄像头207的延长线成为摄像头207、第二位置传感器205以及第三位置传感器206构成的三角形的角平分线，θ₁＝θ₂，由这一点可以推出

通过这样的关系，使高压断路器位于拍摄的中心区域，拍摄的更加清晰和全面，减少了漏拍和误拍的情况。

可选的，第二位置传感器205和第三位置传感器206在高压断路器上为对称设置且不位于同一位置。

数据预处理模块102，用于控制摄像机对高压断路器进行拍摄，获取高压断路器的状态图片，根据摄像机的拍摄角度获得高压断路器在状态图片中的第一区域，并对状态图片进行裁剪，保留第一区域。

其中，第一区域至少包括高压断路器的分合指示灯。

可选的，拍摄的状态图片可以为一张或者多张。一张的情况可以减少资源浪费。多张可以减少拍摄失误的情况。

可选的，摄像机与水平地面的夹角为固定值，且以摄像头为固定点进行旋转对多个高压断路器进行拍摄；第一位置传感器位于摄像头拍摄方向的反向延长线上且与摄像头的距离为第一距离d。

在一具体实施例中，，数据预处理模块102，包括：第一处理子模块和第二处理子模块；

第一处理子模块，用于根据摄像机与水平地面的夹角为固定值以及关系n_iL₁-m_iL₂＝k，获得摄像机对高压断路器的拍摄角度；

第二处理子模块，用于根据拍摄角度和摄像机的拍摄焦距，获得高压断路器在状态图片中的第一区域。

需要说明的是，旋转后的摄像机与高压断路器距离一定，拍摄角度和拍摄焦距已知，所以高压断路器在状态图片中的位置是可以确认的。据此对状态图片进行剪裁，只保留第一区域，去除其它区域，避免了其它区域在后续的识别过程中对高压断路器进行干扰。干扰主要为其它区域的灰度与高压断路器及其分合指示灯灰度相近，这样大大的提高了识别的精准度。

边缘计算模块103，用于识别第一区域中高压断路器的分合指示灯，获得高压断路器的分合闸情况，根据操作指令和分合闸情况的对比，确认高压断路器的工作情况，并对状态图片以及确认结果进行储存。

可选的，边缘计算模块103，包括：识别子模块和判断子模块；

识别子模块，用于识别第一区域中高压断路器的分合指示灯，若分合指示灯为红色，则高压断路器为合闸运行状态；若分合指示灯为绿色，则高压断路器为分闸运行状态；

判断子模块用于，判断操作指令与分合闸情况是否相符合，若是，则确认高压断路器正常工作；若否，则确认高压断路器异常工作，并发出警告。

在一具体实施例中，若分合指示灯不亮，即红色和绿色均不是，则判断高压断路器不在工作，出现故障发出报警。

在一具体实施例中，发出警告，包括：

发出警报灯光和警报声中的至少一种。

需要说明的是，相符情况为分闸指令对应分合指示灯为绿色，合闸指令对应分合指示灯为红色；不相符情况为分闸指令对应分合指示灯为红色，合闸指令对应分合指示灯为绿色。

可选的，终端还包括：多重控制模块和多重确认模块；

多重控制模块用于，控制多个摄像机对高压断路器进行拍摄；

多重确认模块用于，根据多张拍摄图片确认高压断路器的工作情况。

在一具体实施例中，多重确认模块具体用于：

当多张拍摄图片中与操作指令相符合的数量达到预设量，则判别高压断路器正常工作；否则判别高压断路器异常工作。

需要说明的是，如果采用多台摄像机对高压断路器进行拍摄，每一台摄像机的工作流程均与该实施例中的摄像机工作流程一致。通过多台摄像机可以减少误差，提高识别精准度。

本发明实施例通过边缘设备控制模块101响应于对高压断路器的操作指令，控制用于对高压断路器进行监控的摄像机旋转，以使设置在摄像机上的第一位置传感器到达设置在高压断路器上的第二位置传感器的距离L₁和第一位置传感器到达设置在高压断路器上的第三位置传感器的距离L₂满足n_iL₁-m_iL₂＝k。通过第一位置传感器到达第二位置传感器的距离L₁和第一位置传感器到达第三位置传感器的距离L₂满足要求，以使高压断路器位于状态图片的中心区域，再通过已知的摄像机拍摄焦距确定高压断路器在状态图片中的具体位置，减少漏拍和误拍情况，提高了识别的准确率。本发明实施例通过数据预处理模块102控制摄像机对高压断路器进行拍摄，获取高压断路器的状态图片，根据摄像机的拍摄角度获得高压断路器在状态图片中的第一区域，并对状态图片进行裁剪，保留第一区域。本发明实施例通过摄像机已知的拍摄角度、拍摄距离以及拍摄焦距，确定高压断路器在状态图片中的具体位置，然后剪除状态图片中的多余部分，只保留第一区域，避免多余部分因为灰度与高压断路器及其分合指示灯的灰度相近，导致识别错误，从而提高了识别的精确度。本发明实施例通过边缘计算模块103识别第一区域中高压断路器的分合指示灯，获得高压断路器的分合闸情况；根据操作指令和分合闸情况的对比，确认高压断路器的工作情况；并对状态图片以及确认结果进行储存。通过边缘计算模块103可以快速识别并进行判断，储存状态图片以及确认结果方便后续的数据研究。本发明实施例通过摄像机与水平地面的夹角为固定值，且以摄像头为固定点进行旋转对多个高压断路器进行拍摄。保证了摄像头的位置到达高压断路器的距离始终不变，和摄像机转动配合，保证了高压断路器位于状态图片的中心位置。本发明实施例采用多个摄像机对高压断路器进行拍摄；根据多张拍摄图片确认高压断路器的工作情况。当多张拍摄图片中与操作指令相符合的数量达到预设量，则判别高压断路器正常工作；否则判别高压断路器异常工作。采用多台摄像机共同拍摄识别，减少了误差，提高了判断的精确度。综上，本发明实施例通过边缘设备控制模块101调整摄像机旋转保证拍摄到的高压断路器位于状态图片中间区域，再通过数据预处理模块102根据拍摄角度、拍摄距离以及拍摄焦距确定高压断路器在状态图片中的具体位置，然后剪除状态图片多余干扰部分，只保留第一部分，最后通过边缘计算模块103进行识别判断，提高了对断路器的分合指示灯识别的准确率，减少外界因素对识别的干扰。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于边缘计算的安全管控便携式视频布控终端，其特征在于，所述终端包括：边缘设备控制模块、数据预处理模块和边缘计算模块，所述边缘控制设备模块通过以太网或串口与数据预处理模块通信连接，所述数据预处理模块与边缘计算模块通信连接；

所述边缘设备控制模块，用于响应于对高压断路器的操作指令，控制用于对所述高压断路器进行监控的摄像机旋转，以使设置在所述摄像机上的第一位置传感器到达设置在所述高压断路器上的第二位置传感器的距离L₁和所述第一位置传感器到达设置在所述高压断路器上的第三位置传感器的距离L₂满足n_iL₁-m_iL₂＝k；其中，k＝n_id²+n_im_i ²-m_id²-m_in_i ²，m_i为所述摄像机的摄像头到达所述第二位置传感器的距离，n_i为所述摄像头到达所述第三位置传感器的距离，d为所述第一位置传感器到所述摄像头的距离，i为所述高压断路器的编号且i＞0，所述指令为分闸指令或者合闸指令；

所述数据预处理模块，用于控制所述摄像机对所述高压断路器进行拍摄，获取所述高压断路器的状态图片，根据所述摄像机的拍摄角度获得所述高压断路器在所述状态图片中的第一区域，并对所述状态图片进行裁剪，保留所述第一区域；其中，所述第一区域至少包括所述高压断路器的分合指示灯；

所述边缘计算模块，用于识别所述第一区域中所述高压断路器的所述分合指示灯，获得所述高压断路器的分合闸情况，根据所述操作指令和所述分合闸情况的对比，确认所述高压断路器的工作情况，并对所述状态图片以及确认结果进行储存。

2.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述摄像机与水平地面的夹角为固定值，且以所述摄像头为固定点进行旋转对多个所述高压断路器进行拍摄；所述第一位置传感器位于所述摄像头拍摄方向的反向延长线上且与所述摄像头的距离为第一距离d。

3.根据权利要求2所述的终端，其特征在于，所述数据预处理模块，包括：第一处理子模块和第二处理子模块；

所述第一处理子模块，用于根据所述摄像机与水平地面的夹角为固定值以及所述关系n_iL₁-m_iL₂＝k，获得所述摄像机对所述高压断路器的拍摄角度；

所述第二处理子模块，用于根据所述拍摄角度和所述摄像机的拍摄焦距，获得所述高压断路器在所述状态图片中的所述第一区域。

4.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述第二位置传感器和所述第三位置传感器在所述高压断路器上为对称设置且不位于同一位置。

5.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述边缘计算模块，包括：识别子模块和判断子模块；

所述识别子模块，用于识别所述第一区域中所述高压断路器的所述分合指示灯，若所述分合指示灯为红色，则所述高压断路器为合闸运行状态；若所述分合指示灯为绿色，则所述高压断路器为分闸运行状态；

所述判断子模块用于，判断所述操作指令与所述分合闸情况是否相符合，若是，则确认所述高压断路器正常工作；若否，则确认所述高压断路器异常工作，并发出警告。

6.根据权利要求1所述的终端，其特征在于，所述终端还包括：多重控制模块和多重确认模块；

所述多重控制模块用于，控制多个摄像机对所述高压断路器进行拍摄；

所述多重确认模块用于，根据多张拍摄图片确认所述高压断路器的工作情况。

7.根据权利要求6所述的终端，其特征在于，所述多重确认模块具体用于：

当多张所述拍摄图片中与所述操作指令相符合的数量达到预设量，则判别所述高压断路器正常工作；否则判别所述高压断路器异常工作。

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