CN202696798U - 一种双通道超高清输电线路智能遥测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种双通道超高清输电线路智能遥测装置，主控部分集成在一个不锈钢箱体内，包括超高清传感器单元(1)、信号处理单元(2)、自适应多模传输单元(3)、纳米玻璃太阳能电池单元(4)，超高清传感器单元(1)及自适应多模传输单元(3)分别与信号处理单元(2)连接，纳米玻璃太阳能电池单元(4)分别与超高清传感器单元(1)、信号处理单元(2)、自适应多模传输单元(3)连接，提供电源供应。本装置拍摄的两路超高清照片可在后台集控中心合成超高清全景照片和三维场景，并且由于所拍摄的内容不会被铁塔的角钢所遮挡，因此更有利于智能模式识别和故障判断，为输电线路维管工作提供了一款功能新颖、技术含量高、极具竞争力的产品。

Description

一种双通道超高清输电线路智能遥测装置

技术领域：

本实用新型涉及一种双通道超高清输电线路智能遥测装置，适用于电力输电线路的状态监测工作。

背景技术：

电力设施属于国家基础能源建设，具有举足轻重的作用，输电线路是电力建设的重要组成部分，输电线路运行状态的监测是输电线路稳定运行的重要参考指标，例如电力杆塔的微气象、杆塔倾斜、振动、导线温度、导线覆冰、现场监控画面或者视频，输电线路状态监测的数据采集精度和实时性对于预防、减小电力事故发生，维护我国国民经济稳定持续发展具有重要意义。当前的状态监测装置在拍摄现场监控面时，由于安装位置的原因，仅能得到部分现场监控场景，例如经常会拍到电力铁塔角钢遮挡后画面，造成监控死角的形成，这就造成一定的安全隐患，单通道相机无法避免这一问题，另外目前电力监控市场的监控镜头分辨率往往较低，支持1920*1080高清分辨率的镜头凤毛麟角，至于超高清分辨率的更是难寻踪影，图像分辨率降低会造成后期的目标识别、跟踪以及决策上的困难，误判概率的增加，难以起到辅助决策的作用。另外由于摄像镜头拍摄范围有限，很难得到监控现场的全景图像，更无法得到三维合成场景。而全景图像和三维合成图像可以以超高清、全角度、立体监测方式对电力输电线路进行监测，更全面、更真实，是一种高科技全新的监测体验，同时目前的太阳能光伏板表面容易积聚灰尘和污垢，6个月后效率损失可达40％。

发明内容：

为了克服传统的输电线路状态监测装置监控有死角、拍摄内容被铁塔角钢遮挡、分辨率较低、无法用于智能模式识别、监控不全面等缺点，本发明提供一种双通道超高清自适应传输的输电线路状态监测装置，该装置通过两路的超高清监控相机获得多角度超高清监控画面，以自适应传输模式发送到后台集控中心，利用后台集控中心的全景拼接技术和三维合成技术生成超高清全景拼接图像和三维立体场景，单晶硅太阳能材料采用纳米玻璃覆盖，具有自清洁功能，为输电线路状态监测市场提供一种超高清、全角度三维遥测产品。

本实用新型解决问题的方法是，该装置包括超高清传感器单元(1)、信号处理单元(2)、自适应多模传输单元(3)、纳米玻璃太阳能电池单元(4)，超高清传感器单元(1)及自适应多模传输单元(3)分别与信号处理单元(2)连接，信号处理单元(2)接收超高清传感器单元(2)的视频或图像信号进行压缩处理，将压缩后的信号发送给自适应多模传输单元(3)传送到后台集控中心，纳米玻璃太阳能电池单元(4)分别与超高清传感器单元(1)、信号处理单元(2)、自适应多模传输单元(3)连接，提供电源供应。

而且。所述超高清传感器单元(1)包括两个超高清图像传感器及两个云镜控制系统，图像分辨率最高支持4096*4096，视频分辨率最高支持1920*1080，帧率20帧/秒，云镜控制系统控制分别控制两组镜头伸缩和云台左右旋转及上下俯仰运动，形成最佳拍摄视角，图像传感器与信号处理单元(2)的连接方式为GPIO接口，云镜控制系统与信号处理单元(2)的连接方式为RS485接口。

而且，所述自适应多模传输单元(3)包括光纤收发模块、3G传输模块以及5.8GWimax模块，光纤收发模块和5.8GWimax模块与信号处理单元(3)连接方式为RJ45接口，3G传输模块与信号处理单元的连接方式为USB接口，信号处理单元(2)自动监测可用的传输信道，并根据有效带宽、传输延迟、误码率等参数选择最佳传输通道。

而且，所述纳米玻璃太阳能电池单元(4)采用单晶硅，玻璃选用纳米玻璃，提高单晶硅的光电转换效率。

本实用新型的有益效果是：

(1)采用双通道模式，安装在同一水平线上，保证监控画面无死角，同时提供同一场景的两路画面，为后台集控中心的全景合成功能提供数据来源。

(2)采用超高清监控摄像机，分辨率可达4096*4096，为后台集控中心的目标识别、跟踪、数据挖掘处理、全景拼接和三维场景合成奠定了良好的基础。

(3)采用光纤、3G、5.8G无线城域网多模自适应传输方式，系统能够智能选择最佳传输方式，保证了数据传输的鲁棒性和实时性。

(4)多模式动态工作，系统根据监测状态动态切换工作模式。一般情况下系统工作在视频模式下，摄像机以低分辨率视频拍摄方式运行，当监测画面有异常时系统自动切换到超高清模式，此时摄像机拍摄问题区域的超高清图片，为进一步确认问题提供证据，无异常则返回视频模式，当检测到电池电量较低时，系统工作在低分辨率图片模式，降低功耗，这种动态工作模式将大大提高系统的工作效率，保证数据实时性，降低系统功耗。

(5)供电采用太阳能方式，太阳能电池玻璃选用纳米玻璃，具有自清洁、疏水、疏油、排污的特性，能够大大提高光电转换效率。

附图说明：

图1是本实用新型的系统结构图。

图2是本实用新型的元器件连接图。

图3是图2中信号处理单元(2)内部结构原理图。

具体实施方式：

图1是本实用新型的外型及内部结构图。本实用新型总共可分4个部分，包括超高清传感器单元(1)、信号处理单元(2)、自适应多模传输单元(3)、太阳能电池单元(4)。超高清传感器单元(1)、信号处理单元(2)、自适应多模传输单元(3)、太阳能电池单元(4)通过钢架及铝合金箱形成一个整体，使用螺丝固定在在所监测的输电线路杆塔上，其中太阳能电池单元(4)固定在专用斜体钢架上固定，该钢架尺寸为，斜边1200mm、高650mm、底边宽560mm，底边四角有四个螺柱孔，用于钢架的固定，钢架的斜面安装太阳能硅板，太阳能电池玻璃选用纳米玻璃，具有自清洁功能，更好的吸收太阳能，为其他单元提供电源支持。超高清传感器单元(1)、信号处理单元(2)、自适应多模传输单元(3)被集中安装在铝合金封闭合体内，盒体长、宽、高分别为18cm、9cm、2cm。超高清传感器单元(1)的两部高清摄像机根据需要可安装在箱体外面，也可以通过刚性夹具安装在电力杆塔两侧，两部高清摄像机背向安装时监控无死角，相向安装时用于合成全景图像。两部云台水平旋转角0到350度，垂直俯仰角+/-90度。铝合金盒体通过螺丝与太阳能硅板刚性连接，系统整体通过高强度螺丝固定在电力传输线路的铁塔上，安装位置要求系统距离监测点小于30m，太阳能硅板以太阳照射时间最长的角度安装最佳。系统支持带有周期性预置点自动拍摄功能，即根据预先设置的云台旋转位置和镜头参数自动获取高清图像，即自动巡航功能，集控中心根据需要获取无角钢监控画面或者合成固定场景的全景图像和三维合成图像。

图2是本实用新型元器件连接图。超高清传感器单元(1)中的CCD芯片选用美国Kodar公司的KAF-16801E超高清图像传感器模块，该模块是一款高性能同步面积CCD图像传感器，分辨率可达4096*4096，感应波长0.4nm～1.0nm。超高清传感器单元(1)中两路CCD传感器通过两路GPIO接口与信号处理单元串行(2)连接，云镜控制系统通过RS485接口与信号处理单元(2)连接。信号处理单元(2)选用华为海思的Hi3520多媒体处理器，Hi3520采用ARM1176核心处理器，主频600MHz，支持多路H.264视频压缩标准及JPEG图像压缩标准，视频压缩最大支持1920*1080全高清，30fps帧频，码率输出支持16kbit/t/s～20Mbit/t/s。自适应多模传输单元(3)由光纤收发模块、3G传输模块以及5.8G无线城域网模块构成，3G通信模块选用华为公司的EM700，以USB接口连接信号处理单元(2)，5.8G WiMax模块选用LG伊诺特的M-WiMAX SIP模块，以RJ45接口连接信号处理单元(2)，光纤收发模块选择思科公司的WS-G5486，该模块支持单模光钎和多模光纤，带宽1G，以RJ45接口连接信号处理单元(2)。自适应多模传输单元(3)与信号处理单元(2)采用组态式连接，通信方式根据实际需要从3G移动通信、5.8GWiMax无线通信、光通信中选择其中一种，并根据实际情况自动切换通信方式，信号处理单元(2)自动检测信道可用带宽、时延、误码率等参数，判断可用的通信信道并自适应选择最优通信模式，优先级由高到低排列为光纤通信、5.8GWiMax通信、3G移动通信，自适应多模传输单元(3)与后台集控中心进行通信，可完成系统数据传输和后台系统远程控制功能。纳米玻璃太阳能电池单元(4)由太阳能电池和充放电单元构成，充放电单元由51单片机及外围电路实现，太阳能电池及充放电单元为超高清传感器单元(1)、信号处理单元(2)及自适应多模传输单元(3)提供直流电源，分别为5V、3.3V及9V电源，电池玻璃采用纳米材料，具有自清洁功能，光照充分，因此光电转换效率高。

图3是图2中信号处理单元(2)内部结构原理图，主要包括视频压缩模块、图像压缩模块、模式控制模块、信道检测及数据传输模块，其中视频压缩单元负责对两路输入的视频图像进行H.264标准压缩，输出串行码流，图像压缩单元完成两路输入图像JPEG静态图像压缩，模式控制模块对采集到的视频和图片进行智能分析，主要采用的是基于贝叶斯推理的事件监测模型，然后根据分析和检测结果控制系统的工作模式并与云镜控制系统通信，并接收后台集控中心的控制指令进行拍摄角度调整、光学变焦控制、分辨率、帧率等参数以及工作模式切换。信道检测及数据传输模块负责检测可用信道，并根据设定的优先级选择最佳传输信道，同时将视频或图片按照要求的接口方式进行打包传输。系统工作模式主要分成视频工作模式、超高清图片模式及低分辨率图片模式，一般情况下系统工作在视频模式下，摄像机以低分辨率视频拍摄方式运行，当模式控制单元检测视频中异常情况，包括运动侦测及场景异常，一旦触发报警，系统迅速切换到高清照相模式进行高清图像拍摄，计算两台相机的最佳拍摄角度，包括水平角度和俯仰角以及镜头参数，控制云镜控制器运动到指定位置和变焦参数，进行高清照片拍摄，为进一步确认和分析问题提供有力佐证，无异常则返回视频模式，通过监测太阳能电池电压提取电池电量状态，当检测到电池电量较低时，系统工作在低分辨率图片模式，降低功耗。当集控中心发出全景合成指令时，系统控制两路云台转动到相向位置，并转入超高清拍照模式进行拍照，集控中心利用相同场景不同角度超高清照片合成全景图像和三维合成图像。

本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型应不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (4)

1.一种双通道超高清输电线路智能遥测装置，其特征在于：该装置包括超高清传感器单元(1)、信号处理单元(2)、自适应多模传输单元(3)、纳米玻璃太阳能电池单元(4)，超高清传感器单元(1)及自适应多模传输单元(3)分别与信号处理单元(2)连接，信号处理单元(2)接收超高清传感器单元(2)的视频或图像信号进行压缩处理，将压缩后的信号发送给自适应多模传输单元(3)传送到后台集控中心，纳米玻璃太阳能电池单元(4)分别与超高清传感器单元(1)、信号处理单元(2)、自适应多模传输单元(3)连接，提供电源供应。

2.根据权利要求1所述的双通道超高清输电线路智能遥测装置，其特征在于：所述超高清传感器单元(1)包括两个超高清图像传感器及两个云镜控制系统，图像分辨率最高支持4096*4096，视频分辨率最高支持1920*1080，帧率20帧/秒，云镜控制系统分别控制两组镜头伸缩和云台左右旋转及上下俯仰运动，形成最佳拍摄视角，图像传感器与信号处理单元(2)的连接方式为USB接口，云镜控制系统与信号处理单元(2)的连接方式为RS485接口。

3.根据权利要求1所述的双通道超高清输电线路智能遥测装置，其特征在于：所述自适应多模传输单元(3)包括光纤收发模块、3G传输模块以及5.8GWimax模块，光纤收发模块和5.8GWimax模块与信号处理单元(3)连接方式为RJ45接口，3G传输模块与信号处理单元的连接方式为GPIO接口，信号处理单元(2)自动监测可用的传输信道，并根据有效带宽、传输延迟、误码率等参数选择最佳传输通道。

4.根据权利要求1所述的双通道超高清输电线路智能遥测装置，其特征在于：所述纳米玻璃太阳能电池单元(4)采用单晶硅，玻璃选用纳米玻璃，提高单晶硅的光电转换效率。

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