CN113808349A - 一种高速公路路灯供电电缆防盗报警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速公路路灯供电电缆防盗报警系统及方法，包括，利用首端载波发送器向末端的载波设备定时发送载波信号，末端的载波设备实时接收监控电缆的载波信号状态，通过是否上电使得路灯通电对电缆是否发生异常进行双重的检测，利用定位服务处理器结合目标图像的获取，及时的对发生异常的位置进行定位，可确保及时的对目标位置进行检修，提高公路运行的安全性与可靠性。

Description

一种高速公路路灯供电电缆防盗报警系统及方法

技术领域

本发明涉及电缆防盗报警领域，尤其涉及一种高速公路路灯供电电缆防盗报警系统及方法

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

近年来，我国的高速公路里程不断增加，高速公路沿线设施供电是高速公路运行比较重要的子系统，而且目前供电电缆芯基本上为铜金属制成，并且由于铺设路程比较长，途径荒区以及监测点布设困难的地区，往往出现电缆被盗的事件，直接影响相关电力设备的运行，以至于影响高速公路的正常运营，所以在电缆被盗的情况下能够第一时间做出补救措施已经成为高速公路运行维护的重点。

目前，对于电缆防盗的报警系统主要应用于路灯供电系统，高速公路沿线电缆复杂纵横，并且包含多种设备，由于分布距离较长，管理难度较大，对于路灯电缆防盗报警预警不能进行有效快速的发现并定位，导致下一步的应急预防措施不能有效的部署，影响夜晚高速公路的整体运营。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种高速公路路灯供电电缆防盗报警系统及方法，实时的接收电缆中的载波信号，并通过路灯是否对电缆是否发生异常进行双重的检测，并进行实时的定位，快速预警应急，在一些实施方式中，采用如下技术方案：

本发明目的是提供一种高速公路路灯供电电缆防盗报警系统及方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下一种技术方案：

分别在电缆的首末两端设置载波发送器与接收装置；

首端载波发送器向末端的载波设备定时发送载波信号，末端的载波设备实时接收监控电缆的载波信号状态；

获取正常载波信号传输的延时时间；

当载波信号丢失，且丢失的时间大于获取的正常载波信号传输的延时时间，同时监测路灯电缆是否上电，如果在预定的路灯上电时段内，路灯没有亮，则电缆没有上电，同时载波信号丢失，则双重检测判断电缆已经发生异常；

发送执行对电缆各处进行图像采集的命令，对发生异常信息的位置进行定位，同时分级递进性的发送至第一报警单元和第二报警单元进行报警；

进一步的，设置第一预设时间段，判断在预设第一时间段内是否接收到相应报警确认的反馈信息，若反馈信息为已经收到，则将相应的故障异常信息移除数据库，否则将相应的故障异常信息发送至第二报警单元，

进一步的，设置第二预设时间段，判断在预设的第二时间段内是否接收到相应报警确认的反馈信息，若反馈信息为已经接收到，则将相应的故障异常信息移除数据库，否则，形成报警信息确认超时短信，发送至相应监测的工作人员关联的移动终端。

在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种高速公路路灯供电电缆防盗报警系统，其特征为，包括电缆监控终端和定位处理服务器；

电缆监控终端包括：

载波发送器与接收装置，用于定时发送载波信号与接收监控电缆的载波信号状态，接收装置还用于正常载波信号传输的延时时间；

图像采集传感器，用于获取目标图像数据；

数据传输单元，用于将图像采集传感器获取到的目标图像数据发送至定位处理服务器；

定位处理服务器，用于接收来自电缆监控终端获取的目标图像，将其处理成可识别的特征描述格式，将处理后的目标图像数据与定位处理服务器中的场景特征库中保存的地理位置标志物图像特征进行对比，获取目标图像的位置。

还包括报警第一单元和报警第二单元，用于判断发生异常信息时向报警单元发送信息进行报警。

获取所述定位处理服务器中场景特征库地理位置标志物图像特征的系统包括：

采集处理单元，用于使用全景视频采集待识别地理位置标志物，并对采集到的图像按照地理位置和地标场景进行分类和加工；

提取处理单元，用于对采集到的图像数据提取地理位置标志物图像特征，并与该地理位置标志物相应地理位置信息进行绑定，生成场景特征符数据，并保存。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明利用载波信号与路灯是否上电进行双重的检测，判定电缆是否发生异常被盗窃，可以快速及时的进行精准的判断。

2)本发明利用定位服务处理器结合目标图像的获取，及时的对发生异常的位置进行定位，可确保及时的对目标位置进行检修，提高公路运行的安全性与可靠性。

3)本发明设计的一种系统，具有完整清晰的结构检测和报警功能，同时系统保证实时性准确性完整性，对于电缆的安全防护具有很强的可行性，误报率极低，增强了接收装置的可靠性。

附图说明

图1为系统连接示意图；

图2为报警方法步骤流程图；

图3为高速公路路灯电缆防盗原理示意图；

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例一

在一个或多个实施方式中，公开了一种高速公路路灯供电电缆防盗报警方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤101：分别在电缆的首末两端设置载波发送器与接收装置；主要采用的是电力载波通讯技术，利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，不需要重新架设网络，只利用电线，就能进行数据的传递。

步骤102：首端载波发送器向末端的载波设备定时发送载波信号，末端的载波设备实时接收监控电缆的载波信号状态；采用目前成熟的载波通讯模块，性能稳定，体积较小，集成度高，用户无需了解载波底层实现，可快速组建载波应用系统，模块集成了所有的载波外围器件，实现了串口数据的透明传输，极大的降低了用户的使用难度，模块采用FSK-DSSS调制及编码技术，载波中心频率为115KHZ，串口通讯速率最高为9600bps，载波速率最高为300bps，工作参数可以通过软件进行配置更新。

步骤103：获取正常载波信号传输的延时时间；获取电缆在正常运行时，载波信号由载波发送器到接收装置的时间，将获取的该时间把保存在载波接收装置中，用于每次载波信号传输时间的对比，防止载波信号延误，对异常信息获取不及时，导致事故的发生。

步骤104：当载波信号延迟，且延迟的时间大于获取的正常载波信号传输的延时时间，同时路灯没有上电，则被判断为电缆发生异常；因为当电缆正常时，载波通讯处于正常的状态，此时不会发生报警，当电缆被断开时，此时即可以判断电缆发生被盗，发出电缆被盗报警信号，同时采用双重检测的方法，在检测载波信号时，若是接收装置没有接收到载波信号，并且超过了预设的时间，表明载波信号已经丢失，同时，若是电缆没有对路灯进行上电，即路灯没有亮起，双重检测说明电缆已经发生异常，已经被盗，双重检测提高检测的可靠性与准确性，提高系统报警的准确率。

步骤105：发送执行对电缆各处进行图像采集的命令，获取发生盗窃异常信息的目标图像，然后对发生异常信息的位置进行定位，同时向第一报警单元和第二报警单元分级递进性的发送报警信号，电缆监控终端向图像采集传感器发送进行图像采集的命令，图像传感器进行目标图像数据的采集，采集完成后，利用数据传输单元将图像采集传感器获取到的目标图像数据发送至定位服务处理器，对发生异常信息的位置进行定位。

具体的，当判断电缆发生被盗窃的异常时，将该异常信息自动转换为报警信息发送至第一报警单元，在具体的实施例中，第一报警单元的形式可采用现有的报警装置来实现。

当所述第一报警单元为声音报警器时，报警信息的表现形式为警报，来提醒相应的监测的工作人员；

当所述第一报警单元为显示中断时，报警信息的表现形式为弹窗或者窗口抖动，进而提醒相应的监测的工作人员；具体的，显示终端可为计算机或者具有显示功能的设备。

进一步的，以向第一报警单元发送报警信息的时刻为起始时刻，在间隔第一预设时间段后，判断是否接收到相应报警确认反馈信息，若反馈信息为已经接收到，则将相应的故障异常信息移除数据库，否则将相应的故障异常信息发送至第二报警单元；

具体的实施例为：将向第一报警单元发送报警信息的时刻记为t1，则将t1时刻记为起始时刻，在间隔第一预设时间段a后，则在t1+a时刻进行判断是否接收到相应报警信息的反馈信息，若是接收到反馈信息，则将相应故障异常信息移除数据库；否则，将相应报警信息并发送至第二报警单元。

具体的也是，第二报警单元的形式可采用现有的报警装置来实现；当所述第二报警单元为移动设备时，报警信息的表现形式为铃声或者震动，进而来提醒相应的监测的工作人员；具体地，移动终端可为手机、手环或其他可手持的设备。

进一步的，以向第二报警单元发送报警信息的时刻为起始时刻，在间隔第二预设时间段后，判断是否接收到相应报警确认反馈信息，若反馈信息为已经接收到，则将相应的故障异常信息移除数据库，否则，形成报警信息确认超时短信，发送至相应监测的工作人员关联的移动终端。

具体的实施例为：将向第二报警单元发送报警信息的时刻记为t2，则将t2时刻记为起始时刻，在间隔第一预设时间段b后，则在t2+b时刻进行判断是否接收到相应报警信息的反馈信息，若是接收到反馈信息，则将相应故障异常信息移除数据库；否则，形成报警信息确认超时短信，发送至相应监测的工作人员关联的移动终端。

在步骤105中，图像采集模块利用的是FPGA和DSP对COMS图像传感器进行图像采集和处理，在FPGA内设计采集模块和预处理模块，充分利用FPGA时钟频率高，内部延时小，运行速度快，全部控制逻镢由硬件完成的特点，主要完戚图像数据采集、数据分路和图像缩放预处理，图像采集模块主要包括传感器、图像采集控制和数据传输，图像采集的具体过程为：

1)FPG片内模拟控制器将CMOS图像传感器初始化；

2)图像传感器在外部时钟的作用下，输出Bayer RGB格式图像数据和同步时钟，FPGA内部设计的采集控制器在同步时钟作用下，产生相应控制读写信号，进行数据传输采集；

3)将数据传输采集的图像数据上传至电缆监控终端的显示屏上，获取具体的电缆被盗图像显示情况；

4)对具体的电缆被盗图像数据分析，由相应的工作人员利用图像信息对具体电缆被盗位置进行定位判断。

在所述步骤105中，进一步的，目标图像采集完成后，将目标图像数据发送至定位处理服务器，定位处理服务器接收来自电缆监控终端获取的目标图像，将其处理成可识别的特征描述格式，将处理后的目标图像数据与定位处理服务器中的场景特征库中保存的地理位置标志物图像特征进行对比，获取目标图像的位置，然后将获取的目标图像的位置以及场景库中该位置对应的基础地理信息返回发送至电缆监控终端。

所述定位处理服务器中场景特征库获取地理位置标志物图像特征的方法包括：采集待识别地理位置标志物，并对采集到的图像按照地理位置和地标场景进行分类和加工；

提取地理位置标志物图像特征，并与该地理位置标志物相应地理位置信息进行绑定，生成场景特征符数据，并保存。

具体的，所述提取地理位置标志物图像特征包括：

使用FCD快速角点检测方法提取地理位置标志物图像特征；

利用SIFT算法直接在灰度空间上生成地理位置标志物图像特征点对应的SIFT描述符。

其中，图像采集的任务是拍摄待识别场景的若干图像作为训练样本，利用训练样本完成对场景的学习，具体的，对采集回来的图像进行分割和处理，按照地理位置和地标场景进行分类和加工，对处理好的地理地标场景进行特征提取，进行地标图像的局部不变形特征提取，使用FCD方法作为特征点提取方法，利用尺度不变特征转换算法直接在灰度空间上生成特征点对应的特征，再将场景特征与相应的地理信息对应位置进行绑定，生成场景特征描述符数据，采用向量局部聚合描述符保存特征数据，然后存入场景特征库，所述的场景特征库就被建立起来。

在对所述的目标图像实现定位之后，接收到相应报警信号的监测的工作人员根据定位的异常电缆被盗的位置进行相应的抢修，恢复电缆的正常运行，提高高速公路路灯电缆的运行稳定性。

下面对本实施例的实施方法进行详细说明。

本实施例是对高速公路路灯电缆是否发生被盗异常情况进行监测并进行报警，利用双重监测法，对目标图像位置实现地理位置上的定位，及时的对发生异常信息的位置做出应急的措施。

具体的防盗工作流程为：

实时的接收载波信号，以及观察路灯上电的情况，若是监测到载波信号在一定的可允许的时间范围内没有接收到载波信号，同时路灯没有上电，则判断该电缆发生被盗的异常情况，同时，对电缆各处进行图像采集，利用所采集的图像进行目标位置的定位，同时进行报警，相应的监测的工作人员对发生异常的目标位置采取应急措施。

实施例二

在一个或多个实施方式中，公开了一种高速公路路灯供电电缆防盗报警系统，包括电缆监控终端和定位处理服务器；

电缆监控终端包括：

载波发送器A与接收装置B，用于定时发送载波信号与接收监控电缆的载波信号状态，接收装置B还用于正常载波信号传输的延时时间；

图像采集传感器，用于获取目标图像数据；

数据传输单元，用于将图像采集传感器获取到的目标图像数据发送至定位处理服务器；

定位处理服务器，用于接收来自电缆监控终端获取的目标图像，将其处理成可识别的特征描述格式，将处理后的目标图像数据与定位处理服务器中的场景特征库中保存的地理位置标志物图像特征进行对比，获取目标图像的位置。

所述电缆监控终端还包括第一报警单元和第二报警单元，用于判断发生异常信息时向报警单元发送信息进行报警。

上述的电缆监控终端与定位服务处理器之间进行连接通讯，进行信息的通讯传输。

进一步的，所述载波发送器A定时向电力线上末端接收装置B上发送店里载波信号，电缆监控终端对此载波信号进行连续监测，当载波信号中断，且中断的时间超过保存的可允许的延时时间，则可判为电缆可能发生被盗的异常，则终端发送电缆状态异常的报警信息。

载波发送器集成了高性能的载波通讯模块，该模块通讯模块采用高频载波通讯技术，使用FSK+DSSS扩频通讯方式，通讯可靠，性能稳定，在该系统中，还使用载波中继的方式，可以进一步提高数据通讯的冗余度，提高电缆防盗监控的可靠性，有效的降低系统误报。

其中，将载波中继器安装于被监控的同相电缆上，当回路比较长，或者回路载波信号衰减严重时，首末两端不能进行可靠的载波通讯，此时，可以在同相线路的中间部分增加一级载波信号中继，使载波信号的传输距离得到延伸，这样可以保证系统监控的可靠性，防止误报。

另外，获取所述定位处理服务器中场景特征库地理位置标志物图像特征的系统包括：

采集处理单元，用于采集待识别地理位置标志物，并对采集到的图像按照地理位置和地标场景进行分类和加工；

提取处理单元，用于对采集到的图像数据提取地理位置标志物图像特征，并与该地理位置标志物相应地理位置信息进行绑定，生成场景特征符数据，并保存。

具体的，目标图像采集完成后，将目标图像数据发送至定位处理服务器，定位处理服务器接收来自电缆监控终端获取的目标图像，将其处理成可识别的特征描述格式，将处理后的目标图像数据与定位处理服务器中的场景特征库中保存的地理位置标志物图像特征进行对比，获取目标图像的位置，然后将获取的目标图像的位置以及场景库中该位置对应的基础地理信息返回发送至电缆监控终端。

所述定位处理服务器中场景特征库获取地理位置标志物图像特征的方法包括：采集待识别地理位置标志物，并对采集到的图像按照地理位置和地标场景进行分类和加工；

提取地理位置标志物图像特征，并与该地理位置标志物相应地理位置信息进行绑定，生成场景特征符数据，并保存。

具体的，所述提取地理位置标志物图像特征包括：

使用FCD快速角点检测方法提取地理位置标志物图像特征；

利用SIFT算法直接在灰度空间上生成地理位置标志物图像特征点对应的SIFT描述符。

其中，图像采集的任务是拍摄待识别场景的若干图像作为训练样本，利用训练样本完成对场景的学习，具体的，对采集回来的图像进行分割和处理，按照地理位置和地标场景进行分类和加工，对处理好的地理地标场景进行特征提取，进行地标图像的局部不变形特征提取，使用FCD方法作为特征点提取方法，利用尺度不变特征转换算法直接在灰度空间上生成特征点对应的特征，再将场景特征与相应的地理信息对应位置进行绑定，生成场景特征描述符数据，采用向量局部聚合描述符保存特征数据，然后存入场景特征库，所述的场景特征库就被建立起来。

在对所述的目标图像实现定位之后，接收到相应报警信号的监测的工作人员根据定位的异常电缆被盗的位置进行相应的抢修，恢复电缆的正常运行，提高高速公路路灯电缆的运行稳定性。

本发明利用定位服务处理器结合目标图像的获取，及时的对发生异常的位置进行定位，可确保及时的对目标位置进行检修，提高公路运行的安全性与可靠性。

本发明设计的一种系统，具有完整清晰的结构检测和报警功能，同时系统保证实时性准确性完整性，对于电缆的安全防护具有很强的可行性，误报率极低，增强了接收装置的可靠性。

在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过一种终端设备，其包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的一种高速公路路灯供电电缆防盗报警方法。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种高速公路路灯供电电缆防盗报警方法，其特征为，包括以下步骤：

分别在电缆的首末两端设置载波发送器与接收装置；

首端载波发送器向末端的载波设备定时发送载波信号，末端的载波设备实时接收监控电缆的载波信号状态；

获取正常载波信号传输的延时时间；

当载波信号丢失，且丢失的时间大于获取的正常载波信号传输的延时时间，同时监测路灯电缆是否上电，如果在预定的路灯上电时段内，路灯没有亮，则电缆没有上电，同时载波信号丢失，则双重检测判断电缆已经发生异常；

发送执行对电缆各处进行图像采集的命令，对发生异常信息的位置进行定位，同时分级递进性的发送至第一报警单元和第二报警单元进行报警。

2.如权利要求1所述的一种高速公路路灯供电电缆防盗报警方法，其特征为，当电缆正常时，载波通讯处于正常的状态，此时不会发生报警，当电缆被断开时，此时即可以判断电缆发生被盗，发出电缆被盗报警信号。

3.如权利要求1所述的一种高速公路路灯供电电缆防盗报警方法，其特征为，所述进行图像采集的过程为：

1)FPG片内模拟控制器将CMOS图像传感器初始化；

2)图像传感器在外部时钟的作用下，输出Bayer RGB格式图像数据和同步时钟，FPGA内部设计的采集控制器在同步时钟作用下，产生相应控制读写信号，进行数据传输采集；

3)将数据传输采集的图像数据上传至电缆监控终端的显示屏上，获取具体的电缆被盗图像显示情况；

4)对具体的电缆被盗图像数据分析，由相应的工作人员利用图像信息对具体电缆被盗位置进行定位判断。

4.如权利要求3所述的一种高速公路路灯供电电缆防盗报警方法，其特征为，接收来自电缆监控终端获取的目标图像，将其处理成可识别的特征描述格式，将处理后的目标图像数据与定位处理服务器中的场景特征库中保存的地理位置标志物图像特征进行对比，获取目标图像的位置。

5.如权利要求1所述的一种高速公路路灯供电电缆防盗报警方法，其特征为，将获取的目标图像的位置以及场景库中该位置对应的基础地理信息返回发送给电缆监控终端。

6.如权利要求1所述的一种高速公路路灯供电电缆防盗报警方法，其特征为，设置第一预设时间段，判断在预设的时间段内是否接收到相应报警确认的反馈信息，若反馈信息为已经接收到，则将相应的故障异常信息移除数据库，否则将相应的故障异常信息发送至第二报警单元。

7.如权利要求1所述的一种高速公路路灯供电电缆防盗报警方法，其特征为，设置第二预设时间段，判断在预设的时间段内是否判断在预设的时间段内是否接收到相应报警确认的反馈信息，若反馈信息为已经接收到，则将相应的故障异常信息移除数据库，否则，形成报警信息确认超时短信，发送至相应监测的工作人员关联的移动终端。

8.一种高速公路路灯供电电缆防盗报警系统，其特征为，包括电缆监控终端和定位处理服务器；

电缆监控终端包括：

载波发送器与接收装置，用于定时发送载波信号与接收监控电缆的载波信号状态，接收装置还用于正常载波信号传输的延时时间；

图像采集传感器，用于获取目标图像数据；

数据传输单元，用于将图像采集传感器获取到的目标图像数据发送至定位处理服务器；

定位处理服务器，用于接收来自电缆监控终端获取的目标图像，将其处理成可识别的特征描述格式，将处理后的目标图像数据与定位处理服务器中的场景特征库中保存的地理位置标志物图像特征进行对比，获取目标图像的位置。

9.如权利要求8所述的一种高速公路路灯供电电缆防盗报警系统，其特征为，所述电缆监控终端还包括第一报警单元和第二报警单元，用于判断发生异常信息时向报警单元发送信息进行报警。

10.如权利要求8所述的一种高速公路路灯供电电缆防盗报警系统，其特征为,获取所述定位处理服务器中场景特征库地理位置标志物图像特征的系统包括：

采集处理单元，用于采集待识别地理位置标志物，并对采集到的图像按照地理位置和地标场景进行分类和加工；

提取处理单元，用于对采集到的图像数据提取地理位置标志物图像特征，并与该地理位置标志物相应地理位置信息进行绑定，生成场景特征符数据，并保存。

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