CN206281575U - 一种基于北斗的红外巡线设备及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于北斗的红外巡线设备及系统，包括：电源电路、分别与电源电路相电连的红外热传感器，模数转换器，FPGA可编程门电路，DSP数字信号处理器、北斗卫星定位电路以及无线通信电路；红外热传感器与模数转换器相连；模数转换器与FPGA可编程门电路相连；FPGA可编程门电路与数字信号处理器相连；DSP数字信号处理器分别与FPGA可编程门电路、红外热传感器相连；DSP数字信号处理器控制红外热传感器按时序输出模拟电信号给模数转换器；北斗卫星定位电路与DSP数字信号处理器相连；无线通信电路与DSP数字信号处理器相连，DSP数字信号处理器通过无线通信电路可以将信息发送给远程管理服务器并通过显示终端显示出来。

Description

一种基于北斗的红外巡线设备及系统

技术领域

本实用新型涉及集成电路技术领域，具体涉及一种基于北斗的红外巡线设备及系统。

背景技术

近些年由于国内的电网建设规模不断扩大，远距离输电线路、高压线路不断增多，而且其中很多输电线路分布在森林山岭之间，导致传统的人工巡线受到诸多不确定性因素的影响，电力巡线主要面临以下问题：

首先，不易确定巡线人员巡线是否到达指定位置，巡线人员的安全以及是否到岗不易保证；

其次，地形环境、天气状况等不确定因素影响巡线人员对线路、高压设备好坏的判断，难以保证巡线数据的精度；

再次，通过人工手动记录巡线结果的方式效率低，巡检记录也不易管理；

最后，采用直升机或者无人机先进设备巡线易受到地形、视野能环境影响，且成本偏高。

而随着北斗卫星定位技术、红外热成像传感器技术以及无线网路通信技术的发展，电力巡线可以愈加高效简单化、智能化。

实用新型内容

为了克服以上问题，本实用新型旨在提供一种基于北斗的红外巡线设备及系统，利用北斗卫星定位电路来实时定位巡线人员的位置信息，实现巡线数据的智能化管理。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于北斗的红外巡线设备，其包括：电源电路、分别与电源电路相电连的红外热传感器，模数转换器，FPGA可编程门电路，DSP数字信号处理器、北斗卫星定位电路以及无线通信电路；其中，

红外热传感器，与模数转换器相连，红外热传感器探测待测物体，将探测到的光信号转换为模拟电信号，并将模拟电信号输出给模数转换器；

模数转换器，与FPGA可编程门电路相连，模数转换器将所述的模拟电信号转换为数字信号，并且将数字信号输出给FPGA可编程门电路；

FPGA可编程门电路，与数字信号处理器相连；FPGA可编程门电路对所述数字信号进行逻辑处理，并且生成不同的帧频数据；

所述DSP数字信号处理器分别与FPGA可编程门电路、红外热传感器相连；所述DSP数字信号处理器控制所述红外热传感器按时序输出模拟电信号给模数转换器；所述DSP数字信号处理器从所述FPGA可编程门电路中读取不同的帧频数据，对读取的不同的帧频数据进行运算处理，将处理后的数据反馈给FPGA可编程门电路；

北斗卫星定位电路，与所述DSP数字信号处理器相连，北斗卫星定位电路实时定位巡线人员的位置信息；

无线通信电路，与所述DSP数字信号处理器相连，所述DSP数字信号处理器通过所述无线通信电路将处理后的数据以及北斗卫星定位电路所定位的巡线人员的位置信息发送到外界。

优选地，还包括：与所述FPGA可编程门电路相连的数据传输接口电路，数据传输接口电路从所述FPGA可编程门电路读取所述帧频数据或者将外界的数据传输给所述FPGA可编程门电路。

优选地，所述数据传输接口电路包括USB接口电路、HDMI接口电路、SD卡接口电路的一种或多种。

优选地，所述FPGA可编程门电路还连接有缓存电路，用于存储所述FPGA可编程门电路的动态帧频数据。

优选地，所述DSP数字信号处理器还连接有触摸屏及其电路，通过触摸屏实现人机交互。

优选地，所述无线通信电路具有信号探测模块、GPRS通讯模块和3G通讯模块；信号探测模块探测所述红外热像仪所处区域所覆盖网络种类是GPRS还是3G，根据所探测到的网络种类，所述DSP数字信号处理器选择通过GPRS还是3G来向外界发送信息。

优选地，所述DSP数字信号处理器还连接有语音备忘电路，通过语音备忘电路向DSP数字信号处理器输入语音数据，DSP数字信号处理器将该语音数据插入在所述DSP数字信号处理器中的帧频数据中。

优选地，所述DSP数字信号处理器通过SPI接口电路与所述语音备忘电路相电连。

优选地，所述DSP数字信号处理器通过SPI接口电路与所述红外热传感器相电连。

为了达到上述目的，本发明还提供了一种巡线系统，其包括：上述的基于北斗的红外巡线设备，与所述红外巡线设备相连的远程管理服务器和与所述远程管理服务器相连的显示终端；所述红外巡线设备将处理后的数据以及北斗卫星定位电路所定位的巡线人员的位置信息发送给远程管理服务器，远程管理服务器将所述处理后的数据和所述巡线人员的位置信息发送给显示终端。

本实用新型的基于北斗的红外巡线设备及系统，实现了巡线人员的位置信息定位，待测线路、高压设备等的红外热成像，将巡线数据信息和位置信息传至管理服务器，实现电力巡线人员位置信息的集中管理、巡检数据的智能化管理、红外图像的有序管理，并且具有体积小、功耗低、抗干扰能力强、人机界面交互友好、使用方便、便携等特点。

附图说明

图1为本实用新型的一个较佳实施例的基于北斗的红外巡线设备的各部分连接关系示意图

图2为本实用新型的一个较佳实施例的巡线系统的示意图

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本实用新型的内容作进一步说明。当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本实用新型的保护范围内。

以下结合附图1-2和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的目的。

请参阅图1，本实施例的基于北斗的红外巡线设备包括：电源电路、分别与电源电路相电连的红外热传感器，模数转换器，FPGA可编程门电路，DSP数字信号处理器、北斗卫星定位电路以及无线通信电路；本实施例中，还可以包括与FPGA可编程门电路相连的数据传输接口电路；

红外热传感器与模数转换器相连，红外热传感器探测待测物体，将探测到的光信号转换为模拟电信号，并将模拟电信号输出给模数转换器；这里，红外热传感器可以采用红外焦平面图像传感器，其为非制冷红外焦平面阵列，图像传感器内部附有感光元件阵列，分辨率为384×288，共110592个测温点，完全满足清晰成像的使用需求。红外热传感器由DSP数字信号处理器以SPI接口电路的方式对其配置，当观测巡线线路或者高压设备时，巡线线路或者高压设备表面发射的红外线经过光学系统成像在焦平面图像传感器的感光元件上，红外焦平面图像传感器即按时序将接收到的光信号转换为模拟的电信号输出到模数转换器(ADC)，模数转换器具有模拟输入引脚，红外焦平面图像传感器与模拟输入引脚相连。

模数转换器(ADC)与FPGA可编程门电路相连，模数转换器将模拟电信号转换为数字信号，并且将数字信号输出给FPGA可编程门电路；模数转换器(ADC)的主芯片可以采用凌力尔特的14位ADC芯片LTC2245，该芯片具有最高10M的采样频率，其同步将红外焦平面图像传感器输出的模拟信号转换为14位并行数字信号发送给FPGA可编程门电路；

FPGA可编程门电路与数字信号处理器相连；FPGA可编程门电路对数字信号进行逻辑处理，并且生成不同的帧频数据；同时，FPGA可编程门电路具有时钟，时钟控制红外热传感器与模数转换器(ADC)同步传输；FPGA可编程门电路内部具有逻辑处理单元，具有并行处理能力来处理模数转换器(ADC)发送的并行数字信号；同时，可根据外部需要，采用可编程逻辑算法来实时地产生不同的帧频数据。这里，FPGA可编程门电路可以采用Altera的EP4CE40F23C6芯片，通过其内部逻辑处理，发挥该芯片的并行处理能力，处理模数转换器输出的14位并行数字信号，固定实时产生50Hz帧频的数据，再将数据信号同时送往缓存电路DDR、DSP数字信号处理器以及各个USB接口电路等数据传输接口电路。

FPGA可编程门电路还连接有缓存电路，用于存储FPGA可编程门电路的动态帧频数据。动态数据可以包括FPGA可编程门电路输出给各个数据传输接口电路的动态数据、FPGA可编程门电路与DSP数字信号处理器之间的动态数据、或者数据传输接口电路输入给FPGA可编程门电路的动态数据。这里，主芯片可以选用MT47H128M16主芯片，为一款DDR2SDRAM，实现对FPGA处理后发送到DSP数字信号处理器的动态帧频数据的存储，各个接口的动态红外图像数据的存储，以及从各个接口电路向FPGA输入的动态数据的存储的一种或多种存储。

数据传输接口电路从FPGA可编程门电路读取帧频数据或者将外界的数据传输给FPGA可编程门电路。这里，数据传输接口电路包括USB接口电路、HDMI接口电路、SD卡接口电路的一种或多种。具体的，USB接口电路可以包括标准USB2.0接口电路和USB3.0接口电路；USB接口电路具有控制驱动电路和接口电路电路，控制驱动电路控制接口电路电路以在线或离线方式将帧频数据传输给外界，USB接口电路的控制驱动电路的功耗低，其内部附有SRAM，支持最大数据位宽32位，频率100MHz，且最大传输速度大625MB/S，可以通过该USB接口电路将帧频数据以在线或离线方式快速传至电脑或其它设备中。USB3.0接口电路的控制驱动电路可以采用CYPRESS的FX3 CYUSB3014，其内附有512KB的SRAM，支持最大数据位宽32位，频率100MHz，且最大传输速度能达到625MB/s，用户可以通过USB3.0接口电路将红外图像数据等巡线数据、巡线人员的位置信息快速传至管理服务器，对数据进行集中有序管理。这里，HDMI接口电路，为高清晰度多媒体接口电路，可同时传送音频和影像数据，最高数据传输速度为4.5GB/S，可以满足多种应用场合。SD卡接口电路的内存为32G-64G，能够连续存储帧频数据，可通过读卡器将帧频数据读出。

DSP数字信号处理器分别与FP GA可编程门电路、红外热传感器相连；DSP数字信号处理器通过SPI接口电路与所述红外热传感器相电连；DSP数字信号处理器控制红外热传感器按时序输出模拟电信号给模数转换器；DSP数字信号处理器从FPGA可编程门电路中读取不同的帧频数据，对读取的不同的帧频数据进行运算处理，将处理后的数据反馈给FPGA可编程门电路；这里，DSP数字信号处理器的主芯片可以选用达芬奇处理器的TMS320DM6467；

北斗卫星定位电路与DSP数字信号处理器相连，北斗卫星定位电路实时定位巡线人员的位置信息；这里，北斗卫星定位电路的核心芯片采用BD2+GPS方式的定位模块UM220，实时定位巡线人员的位置信息，并在DSP数字信号处理器的控制下，将巡线人员的位置信息实时发送给无线通信电路，完成巡线人员的定位信息的发送。

无线通信电路与DSP数字信号处理器相连，DSP数字信号处理器通过无线通信电路将处理后的数据以及北斗卫星定位电路所定位的巡线人员的位置信息发送到外界。这里，DSP数字信号处理器还能够根据外界网络环境来切换GPRS或3G通信模块来完成红外热像仪和外界之间的通信；具体的，无线通信电路具有信号探测模块、GPRS通讯模块和3G通讯模块；信号探测模块探测红外热像仪所处区域所覆盖网络种类是GPRS还是3G，根据所探测到的网络种类，DSP数字信号处理器选择通过GPRS还是3G来向外界发送信息。例如，红外巡线设备在室外进行探测时，如果需要及时将红外热设备探测到的红外温度图像等数据发送给管理服务器，DSP数字信号处理器根据网络环境自动选择通信模块，例如，若所在位置没有被3G网络覆盖，则数字信号处理器将发送信息控制无线通信电路将通讯方式切换至GPRS模块来进行通信，无线通信电路通过GPRS通信模块将数据传输给管理服务器；若所在位置没有被GRPS覆盖，但是覆盖有3G网络，则DSP数字信号处理器将发送信息控制无线通信电路将通讯方式切换为3G网络，无线通信电路通过3G通信模块将数据传输给管理服务器，从而完成红外温度图像等巡线数据、巡线人员的位置信息的无线传输。

DSP数字信号处理器还连接有触摸屏及其电路，通过触摸屏实现人机交互。用户通过触摸屏将处理动作发送给DSP数字信号处理器，DSP数字信号处理器根据处理动作将相关数据发送给触摸屏电路；触摸屏可以为LCD触摸屏，LCD触摸屏的电路还可以具有按键电路，数字信号处理器(DSP)将处理后的数据实时地发送给LCD触摸屏电路，LCD触摸屏电路连接的触摸屏上实时地显示红外图像或视频，可通过触摸屏对红外图像或视频进行实时地编辑，例如添加备注信息，此时，DSP数字信号处理电路将所添加的备注信息插入到相应的数据中；还可通过触摸屏实时地显示待观测物体的最高温度点和最低温度点，通过触摸屏来选择点分析、线分析、区域分析等来分析被探测的物体的温度细节，对触摸屏实时各种手势或点击触摸屏上所显示的功能按键，例如，按键界面上具有上、下、左、右、确认、退出等功能按键，这些动作通过LCD触摸屏电路发送给数字信号处理器，数字信号处理器根据这些动作来处理LCD触摸屏电路中的数据，从而通过触摸屏来观察和分析被探测物体；LCD触摸屏可以采用3.5寸彩色触摸屏。需要说明的是，LCD触摸屏电路还连接有按键电路，按键电路连接有按键，通过按键输入来向DSP数字信号处理电路发送处理动作。同时，通过触摸屏选择需要发送给远程管理服务器的红外图像，DSP数字信号处理器通过无线通信电路将所选择的红外图像发送给远程管理服务器。

DSP数字信号处理器还连接有报警电路，当通过触摸屏分析得到待观测武器的最高温度点和最低温度点超过所设定的温度阈值时，则DSP数字信号处理器控制报警电路发出警报。

DSP数字信号处理器还连接有语音备忘电路，通过语音备忘电路向DSP数字信号处理器输入语音数据，DSP数字信号处理器将该语音数据插入在DSP数字信号处理器中的帧频数据中。DSP数字信号处理器通过SPI接口电路与所述语音备忘电路相电连。这里，DSP数字信号处理器的核心芯片采用WT588C16系列芯片，内置16Mbit内存。同时，DSP数字信号处理器可以通过SPI接口电路与语音备忘电路相电连来进行通信，例如，为用户录制一段语音以备忘某一时刻某张红外图片或视频，DSP数字信号处理器将插入有语音数据的帧频数据输出给FPGA可编程门电路，通过数据传输接口电路传输到外界，例如外界的电脑上，可以使用户了解到该红外图片或视频的相关信息比如时间、地点或该图片上的物体出现的问题等。

电源电路为红外热传感器、ADC、FPGA可编程门电路、USB3.0接口电路、DDR缓存电路、DSP数字信号处理器、触摸屏电路、北斗卫星定位电路、无线通信电路、语音备忘电路、触摸屏电路等提供正常工作的电源。

需要说明的是，上述的模数转换器(ADC)为模数转换电路芯片及其外围电路构成、FPGA可编程门电路为可编程逻辑电路芯片及其外围电路构成、DSP数字信号处理器为数字信号处理电路芯片及其外围电路构成。

本发明还提供了一种巡线系统，请参阅图2，包括：上述的基于北斗的红外巡线设备，与红外巡线设备相连的远程管理服务器，以及与远程管理服务器相连的显示终端；红外巡线设备通过无线通信电路将处理后的数据以及北斗卫星定位电路所定位的巡线人员的位置信息发送给远程管理服务器，远程管理服务器将所述处理后的数据和所述巡线人员的位置信息发送给显示终端，用户可以通过显示终端采用WEB方式访问远程管理服务器，获取红外图像等巡线数据和巡线人员的坐标信息。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然所述实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本实用新型，本领域的技术人员在不脱离本实用新型精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本实用新型所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (10)

1.一种基于北斗的红外巡线设备，其特征在于，包括：电源电路、分别与电源电路相电连的红外热传感器，模数转换器，FPGA可编程门电路，DSP数字信号处理器、北斗卫星定位电路以及无线通信电路；其中，

红外热传感器，与模数转换器相连，红外热传感器探测待测物体，将探测到的光信号转换为模拟电信号，并将模拟电信号输出给模数转换器；

模数转换器，与FPGA可编程门电路相连，模数转换器将所述的模拟电信号转换为数字信号，并且将数字信号输出给FPGA可编程门电路；

FPGA可编程门电路，与数字信号处理器相连；FPGA可编程门电路对所述数字信号进行逻辑处理，并且生成不同的帧频数据；

所述DSP数字信号处理器分别与FPGA可编程门电路、红外热传感器相连；所述DSP数字信号处理器控制所述红外热传感器按时序输出模拟电信号给模数转换器；所述DSP数字信号处理器从所述FPGA可编程门电路中读取不同的帧频数据，对读取的不同的帧频数据进行运算处理，将处理后的数据反馈给FPGA可编程门电路；

北斗卫星定位电路，与所述DSP数字信号处理器相连，北斗卫星定位电路实时定位巡线人员的位置信息；

无线通信电路，与所述DSP数字信号处理器相连，所述DSP数字信号处理器通过所述无线通信电路将处理后的数据以及北斗卫星定位电路所定位的巡线人员的位置信息发送到外界。

2.根据权利要求1所述的基于北斗的红外巡线设备，其特征在于，还包括：与所述FPGA可编程门电路相连的数据传输接口电路，数据传输接口电路从所述FPGA可编程门电路读取所述帧频数据或者将外界的数据传输给所述FPGA可编程门电路。

3.根据权利要求2所述的基于北斗的红外巡线设备，其特征在于，所述数据传输接口电路包括USB接口电路、HDMI接口电路、SD卡接口电路的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的基于北斗的红外巡线设备，其特征在于，所述FPGA可编程门电路还连接有缓存电路，用于存储所述FPGA可编程门电路的动态帧频数据。

5.根据权利要求1所述的基于北斗的红外巡线设备，其特征在于，所述DSP数字信号处理器还连接有触摸屏及其电路，通过触摸屏实现人机交互。

6.根据权利要求1所述的基于北斗的红外巡线设备，其特征在于，所述无线通信电路具有信号探测模块、GPRS通讯模块和3G通讯模块；信号探测模块探测所述红外热传感器所处区域所覆盖网络种类是GPRS还是3G，根据所探测到的网络种类，所述DSP数字信号处理器选择通过GPRS还是3G来向外界发送信息。

7.根据权利要求1所述的基于北斗的红外巡线设备，其特征在于，所述DSP数字信号处理器还连接有语音备忘电路，通过语音备忘电路向DSP数字信号处理器输入语音数据，DSP数字信号处理器将该语音数据插入在所述DSP数字信号处理器中的帧频数据中。

8.根据权利要求7所述的基于北斗的红外巡线设备，其特征在于，所述DSP数字信号处理器通过SPI接口电路与所述语音备忘电路相电连。

9.根据权利要求1所述的基于北斗的红外巡线设备，其特征在于，所述DSP数字信号处理器通过SPI接口电路与所述红外热传感器相电连。

10.一种巡线系统，其特征在于，包括：权利要求1所述的基于北斗的红外巡线设备，与所述红外巡线设备相连的远程管理服务器和与所述远程管理服务器相连的显示终端；所述红外巡线设备将处理后的数据以及北斗卫星定位电路所定位的巡线人员的位置信息发送给远程管理服务器，远程管理服务器将所述处理后的数据和所述巡线人员的位置信息发送给显示终端。