CN116760953B - 基于无线通信网络的变电站视频监控系统 - Google Patents

基于无线通信网络的变电站视频监控系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于无线通信网络的变电站视频监控系统，通过无线通信技术实现对变电站及周边环境的远程视频监控，达到实时监控和预警的目的，同时，本发明通过中央处理器对监控视频进行处理，相较于现有技术，本发明创造性选用了图像的畸变值进行判定，通过畸变曲线获取了整体监控信息的变动性，使用者仅需要通过畸变曲线即可判定所选定的监控时间内是否发生点云位移来查阅当前监控信息是否发生异常，智能可视化的操作实现了监控的自主性，解决了现有变电站视频监控系统存在的布线困难、维护复杂以及覆盖范围有限的问题。

Description

基于无线通信网络的变电站视频监控系统
技术领域
本发明涉及变电站无线监控的技术领域，尤其涉及基于无线通信网络的变电站视频监控系统。
背景技术
变电站是电力系统中的重要组成部分，负责电能传输、分配和转换。然而，由于变电站通常分布在偏远和人迹稀少的地区，以及复杂的设备和环境，对其进行实时的监控和保护成为一项重要的任务。
传统的有线视频监控系统存在布线困难、维护复杂以及覆盖范围有限等问题。因此，基于无线通信网络的变电站视频监控系统的研发成为一项迫切需要解决的技术问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有变电站视频监控系统存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：解决了现有变电站视频监控系统存在的布线困难、维护复杂以及覆盖范围有限的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于无线通信网络的变电站视频监控系统，于变电站周向指定位置处均设置有视频监控器，每个所述视频监控器中均设置有无线传输单元，每个所述无线传输单元均通过云端无线网络将所对应存储的监控信息传输至中央处理器中进行处理；其中，所述视频监控器具体包括如下部件：视频信号采集器，通过前端配置的摄像单元实时采集当前角度范围内的监控信息；单元存储器，与所述视频信号采集器数据连接，实时接收所述监控信息并存储；无线传输单元，与所述单元存储器数据连接，通过云端无线网络将所述单元存储器中存储的所述监控信息实时传输至所述中央处理器中；
其中，所述中央处理器具体包括如下步骤：接收单元，连通云端无线网络，分别获取对应的所述监控信息；解析所述监控信息，获取当前所述监控信息中每一帧图像的畸变值；基于所述监控信息获取对应的时间戳，基于时间戳及相应时间戳对应的每一帧的所述畸变值构建监控时间内的畸变函数曲线；获取所述畸变函数曲线的实时导数变化值；依据所述实时导数变化值的变动范围是否达到阈值，发起监控预警；
其中，获取当前所述监控信息中每一帧图像的所述畸变值具体包括：获取当前帧图像；基于预先设定的实物识别特征获取图像的点云分布图；获取所述点云分布图中每一块点云的显示面积；基于各所述显示面积获取当前帧图像的所述畸变值；
其中，通过以下公式获取所述畸变值：
其中，η为畸变值、0.174为分布调整常数、α1、α2、α3、α4、αn分别为当前点云分布图中每一块点云的面积、n为点云块数量；
其中，基于时间戳及相应时间戳对应的每一帧的所述畸变值构建监控时间内的所述畸变函数曲线时，以相应时间戳为横坐标，以相应时间戳对应的每一帧的所述畸变值为纵坐标，平滑曲线依次连接相应点，构建所述畸变函数曲线；
其中，当所述实时导数变化值变化率的绝对值高于1.12η时，发起监控预警。
作为本发明所述的基于无线通信网络的变电站视频监控系统的一种优选方案，其中：所述无线传输单元于2.4GHz频段、IEEE802.11n标准下的200Mbps带宽条件下进行对应所述监控信息的传输。
作为本发明所述的基于无线通信网络的变电站视频监控系统的一种优选方案，其中：获取当前所述监控信息中每一帧图像的所述畸变值还选用如下方法：获取当前帧图像；基于预先设定的实物识别特征获取图像的点云分布图；获取所述点云分布图中每一块点云的显示面积；基于各所述显示面积获取当前帧图像的初始所述畸变值；获取当前帧图像相较于前一帧图像的色度变化值；通过所述色度变化值对当前帧图像初始所述畸变值进行优化，获取优化后的所述畸变值；
其中，通过以下公式获取所述色度变化值：
其中，β为所述色度变化值、A2为当前帧的色度、A1为前一帧图像的色度。
作为本发明所述的基于无线通信网络的变电站视频监控系统的一种优选方案，其中：通过以下公式获取所述畸变值：
其中，η为畸变值、0.174为分布调整常数、α1、α2、α3、α4、αn分别为当前点云分布图中每一块点云的面积、β为色度变化值、n为点云块数量。
作为本发明所述的基于无线通信网络的变电站视频监控系统的一种优选方案，其中：所述视频监控器中还包括有标记单元，所述标记单元嵌设于所述单元存储器中，用以通过不同的标号标记对应存储的所述监控信息，所述监控信息连同对应的标号由所述无线传输单元进行统一传输。
本发明的有益效果：本发明提供基于无线通信网络的变电站视频监控系统，通过无线通信技术实现对变电站及周边环境的远程视频监控，达到实时监控和预警的目的，同时，本发明通过中央处理器对监控视频进行处理，相较于现有技术，本发明创造性选用了图像的畸变值进行判定，通过畸变曲线获取了整体监控信息的变动性，使用者仅需要通过畸变曲线即可判定所选定的监控时间内是否发生点云位移来查阅当前监控信息是否发生异常，智能可视化的操作实现了监控的自主性，解决了现有变电站视频监控系统存在的布线困难、维护复杂以及覆盖范围有限的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明提供的基于无线通信网络的变电站视频监控系统的系统模块图。
图2为本发明提供的中央处理器的处理步骤方法流程图。
图3为本发明提供的获取当前监控信息中每一帧图像的畸变值的方法流程图。
图4为本发明提供的获取当前监控信息中每一帧图像的畸变值的又一方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
传统的有线视频监控系统存在布线困难、维护复杂以及覆盖范围有限等问题。因此，基于无线通信网络的变电站视频监控系统的研发成为一项迫切需要解决的技术问题。
故此，请参阅图1，本发明提供基于无线通信网络的变电站视频监控系统，于变电站周向指定位置处均设置有视频监控器，每个视频监控器中均设置有无线传输单元，每个无线传输单元均通过云端无线网络将所对应存储的监控信息传输至中央处理器中进行处理；
其中，视频监控器具体包括如下部件：
视频信号采集器，通过前端配置的摄像单元实时采集当前角度范围内的监控信息；
单元存储器，与视频信号采集器数据连接，实时接收监控信息并存储；
无线传输单元，与单元存储器数据连接，通过云端无线网络将单元存储器中存储的监控信息实时传输至中央处理器中。
其中，上述部件均为现有常规部件的创造性运用，在此不对具体部件内部构成做多余赘述。
具体的，无线传输单元于2.4GHz频段、IEEE802.11n标准下的200Mbps带宽条件下进行对应监控信息的传输。
需要说明的是，选定大功率的带宽能够确保多项视频监控器所采集的信息能够及时顺畅的发送至中央处理器中。
进一步的，请参阅图2，中央处理器具体包括如下步骤：
S1：接收单元，连通云端无线网络，分别获取对应的监控信息；
S2：解析监控信息，获取当前监控信息中每一帧图像的畸变值；
S3：基于监控信息获取对应的时间戳，基于时间戳及相应时间戳对应的每一帧的畸变值构建监控时间内的畸变函数曲线；
S4：获取畸变函数曲线的实时导数变化值；
S5：依据实时导数变化值的变动范围是否达到阈值，发起监控预警。
进一步的，请参阅图3，获取当前监控信息中每一帧图像的畸变值具体包括：
S1：获取当前帧图像；
S2：基于预先设定的实物识别特征获取图像的点云分布图；
需要说明的是，实物识别特征为事先识别出来的，例如当前场景中存在的房子、树木、石头一类的实物，实物一般不会变动，事先将实物选取出来作为识别特征，此处不做多余约束。
S3：获取点云分布图中每一块点云的显示面积；
1.点云预处理：首先对点云进行预处理，例如移除噪点和离群点，以获得更准确的点云数据。
2.点云表面重建：使用表面重建算法，例如四边形化、插值或基于网格的方法，将点云数据转换为连续的曲面表达。这些表面重建算法可以根据点云的局部邻域信息来拟合曲面，并估计曲面的法线方向，从而得到平滑的曲面模型。
3.面积计算：基于生成的曲面模型，可以使用几何学方法计算曲面的面积。例如，可以使用三角面片的面积计算公式计算每个面片的面积，然后对所有面片的面积求和，即可得到点云分布图中点云的面积。这个计算过程通常是在计算机图形学或几何处理软件中实现的。
具体的，以下是一个简单的点云面积计算算法示例：
输入：点云数据(包含点的坐标信息)
输出：点云的面积
1.对于输入的点云数据，首先进行预处理，例如移除噪点和离群点。
2.使用表面重建算法，例如法线重建算法或基于网格的方法，将点云数据转换为连续的曲面模型。
3.对于曲面模型，对其进行三角化处理，将曲面分割为多个三角形面片。
4.对于每个三角形面片，计算其面积。
-假设三角形的三个顶点分别为A、B、C，计算向量AB和向量AC的叉积，得到法线向量N。
-计算向量AB和向量AC的长度，分别记为AB_len和AC_len。
-计算三角形面片的面积，使用Heron's formula，即面积＝0.5*|AB_len xAC_len|，其中“||”表示向量的模。
5.对所有三角形面片的面积进行累加，得到点云的总面积。
6.输出点云的面积。
S4：基于各显示面积获取当前帧图像的畸变值。
更进一步的，通过以下公式获取畸变值：
其中，η为畸变值、0.174为分布调整常数、α1、α2、α3、α4、αn分别为当前点云分布图中每一块点云的面积、n为点云块数量。
优选的，获取当前监控信息中每一帧图像的畸变值还选用如下方法：
S1：获取当前帧图像；
S2：基于预先设定的实物识别特征获取图像的点云分布图；
S3：获取点云分布图中每一块点云的显示面积；
S4：基于各显示面积获取当前帧图像的初始畸变值；
S5：获取当前帧图像相较于前一帧图像的色度变化值；
通过色度变化值对当前帧图像初始畸变值进行优化，获取优化后的畸变值；
其中，通过以下公式获取色度变化值：
其中，β为色度变化值、A2为当前帧的色度、A1为前一帧图像的色度。
更进一步的，通过以下公式获取畸变值：
其中，η为畸变值、0.174为分布调整常数、α1、α2、α3、α4、αn分别为当前点云分布图中每一块点云的面积、β为色度变化值、n为点云块数量。
具体的，基于时间戳及相应时间戳对应的每一帧的畸变值构建监控时间内的畸变函数曲线时，以相应时间戳为横坐标，以相应时间戳对应的每一帧的畸变值为纵坐标，平滑曲线依次连接相应点，构建畸变函数曲线。
具体的，当实时导数变化值变化率的绝对值高于1.12η时，发起监控预警。
额外的，视频监控器中还包括有标记单元，标记单元嵌设于单元存储器中，用以通过不同的标号标记对应存储的监控信息，监控信息连同对应的标号由无线传输单元进行统一传输。
本发明提供基于无线通信网络的变电站视频监控系统，通过无线通信技术实现对变电站及周边环境的远程视频监控，达到实时监控和预警的目的，同时，本发明通过中央处理器对监控视频进行处理，相较于现有技术，本发明创造性选用了图像的畸变值进行判定，通过畸变曲线获取了整体监控信息的变动性，使用者仅需要通过畸变曲线即可判定所选定的监控时间内是否发生点云位移来查阅当前监控信息是否发生异常，智能可视化的操作实现了监控的自主性，解决了现有变电站视频监控系统存在的布线困难、维护复杂以及覆盖范围有限的问题。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.基于无线通信网络的变电站视频监控系统，其特征在于，于变电站周向指定位置处均设置有视频监控器，每个所述视频监控器中均设置有无线传输单元，每个所述无线传输单元均通过云端无线网络将所对应存储的监控信息传输至中央处理器中进行处理；
其中，所述视频监控器具体包括如下部件：
视频信号采集器，通过前端配置的摄像单元实时采集当前角度范围内的监控信息；
单元存储器，与所述视频信号采集器数据连接，实时接收所述监控信息并存储；
无线传输单元，与所述单元存储器数据连接，通过云端无线网络将所述单元存储器中存储的所述监控信息实时传输至所述中央处理器中；
其中，所述中央处理器具体包括如下步骤：
接收单元，连通云端无线网络，分别获取对应的所述监控信息；
解析所述监控信息，获取当前所述监控信息中每一帧图像的畸变值；
基于所述监控信息获取对应的时间戳，基于时间戳及相应时间戳对应的每一帧的所述畸变值构建监控时间内的畸变函数曲线；
获取所述畸变函数曲线的实时导数变化值；
依据所述实时导数变化值的变动范围是否达到阈值，发起监控预警；
其中，获取当前所述监控信息中每一帧图像的所述畸变值具体包括：
获取当前帧图像；
基于预先设定的实物识别特征获取图像的点云分布图；
获取所述点云分布图中每一块点云的显示面积；
基于各所述显示面积获取当前帧图像的所述畸变值；
其中，通过以下公式获取所述畸变值：
其中，η为畸变值、0.174为分布调整常数、α1、α2、α3、α4、αn分别为当前点云分布图中每一块点云的面积、n为点云块数量；
其中，基于时间戳及相应时间戳对应的每一帧的所述畸变值构建监控时间内的所述畸变函数曲线时，以相应时间戳为横坐标，以相应时间戳对应的每一帧的所述畸变值为纵坐标，平滑曲线依次连接相应点，构建所述畸变函数曲线；
其中，当所述实时导数变化值变化率的绝对值高于1.12η时，发起监控预警。
2.根据权利要求1所述的基于无线通信网络的变电站视频监控系统，其特征在于：所述无线传输单元于2.4GHz频段、IEEE802.11n标准下的200Mbps带宽条件下进行对应所述监控信息的传输。
3.根据权利要求1所述的基于无线通信网络的变电站视频监控系统，其特征在于：获取当前所述监控信息中每一帧图像的所述畸变值还选用如下方法：
获取当前帧图像；
基于预先设定的实物识别特征获取图像的点云分布图；
获取所述点云分布图中每一块点云的显示面积；
基于各所述显示面积获取当前帧图像的初始所述畸变值；
获取当前帧图像相较于前一帧图像的色度变化值；
通过所述色度变化值对当前帧图像初始所述畸变值进行优化，获取优化后的所述畸变值；
其中，通过以下公式获取所述色度变化值：
其中，β为所述色度变化值、A2为当前帧的色度、A1为前一帧图像的色度。
4.根据权利要求3所述的基于无线通信网络的变电站视频监控系统，其特征在于：通过以下公式获取所述畸变值：
其中，η为畸变值、0.174为分布调整常数、α1、α2、α3、α4、αn分别为当前点云分布图中每一块点云的面积、β为色度变化值、n为点云块数量。
5.根据权利要求1所述的基于无线通信网络的变电站视频监控系统，其特征在于：所述视频监控器中还包括有标记单元，所述标记单元嵌设于所述单元存储器中，用以通过不同的标号标记对应存储的所述监控信息，所述监控信息连同对应的标号由所述无线传输单元进行统一传输。
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