CN213342240U - 一种无人机电力巡线数据传输设备 - Google Patents

Abstract

一种无人机电力巡线传输设备，涉及电力系统巡线技术领域。设备包括视频接口单元、照片和文本接口单元、编码单元、控制处理单元、FPGA单元、多路无线通信单元；视频接口单元依次连接编码单元、FPGA单元，照片和文本接口单元经控制处理单元连接FPGA单元；FPGA单元将编码后的视频、照片、文本处理为标准数据流格式数据通过控制处理单元传送至多路无线通信单元，所述多路无线通信单元用于传送巡线数据给远端服务器平台。本实用新型支持多个运营商网络通信，确保数据可靠传输。

Description

一种无人机电力巡线数据传输设备

技术领域

本实用新型涉及电力系统巡线技术领域，尤其涉及一种无人机电力巡线数据传输设备。

背景技术

近年来，伴随无人机技术的发展、成熟，电力行业中利用无人机作为工具的应用方式越来越多。无人机电力巡线方式一定程度上解决了人工巡线的效率低下和直升机巡线应用环境苛刻成本高的问题。现有的电力巡线无人机方案，一般都是通过无人机的图像传输设备将采集的巡线视频传输到远端服务器平台，来进行查看和分析。

目前市场上无人机图传技术方案大多采用ASIC专用集成电路，这些方案由于受所选集成电路支持所限，通常仅一路编码数据格式传输，且只支持一条网络通道，同一时间内仅支持一家运用商4G或WIFI。因而对运营商现场网络状况依赖极大，经常会出现卡顿或误码。

发明专利CN201410689616.4公开了一种用于无人机的地空宽带通信系统及其方法，并具体公开了系统包括用于无人机的发射端和用于地面设备的接收端；所述的发射端包括第一FPGA、DAC、滤波电路和射频发射模块，所述的接收端包括射频接收模块、中频滤波模块、ADC和第二FPGA，射频接收模块接收来自外部的通信信号以及来自第二FPGA的控制信号，射频接收模块的输出与中频滤波模块连接，中频滤波模块的输出通过ADC与第二FPGA连接，第二FPGA的增益控制输出与射频接收模块连接，第二FPGA还通过内部接口输出解调数据。该发明针对宽带信号通信和窄带信号通信两种类型而提出一种无人机通信传输系统和方法。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题，提出了一种无人机电力巡线数据传输设备，挂载于无人机上，用于将无人机采集的视频、照片、文本传输给远端服务器平台，能支持多个运营商网络通信，确保数据可靠传输。

本实用新型是通过以下技术方案得以实现的：

一种无人机电力巡线数据传输设备，包括视频接口单元、照片和文本接口单元、编码单元、控制处理单元、FPGA单元、多路无线通信单元；所述视频接口单元依次连接编码单元、FPGA单元，所述照片和文本接口单元经所述控制处理单元连接FPGA单元；所述视频接口单元用于接收无人机采集的视频信息，所述照片和文本接口单元用于接收无人机采集的照片和文本文件信息；所述FPGA单元将编码后的视频、照片、文本处理为标准数据流格式数据通过控制处理单元传送至多路无线通信单元，所述多路无线通信单元用于传送巡线数据给远端服务器平台。

本实用新型将接收到的视频、照片和文本经编码后送入FPGA单元，通过FPGA单元实现传输数据重构，即将不同格式的数据转化为统一标准数据流格式传输。统一后的数据经控制处理单元传输至多路无线通信单元。传输过程中可按照设定的各个信道传输容量传输。

作为优选，所述视频接口单元包括HDMI接口电路、SDI接口电路。

作为优选，所述照片和文本接口单元包括USB接口电路。

作为优选，所述编码单元包括双路HD编码芯片。

作为优选，所述控制处理单元包括内置ARM9架构的处理器；所述处理器分别连接所述照片和文本接口单元和FPGA单元。

作为优选，所述控制处理单元还包括以太网接口电路，所述以太网接口电路连接所述处理器。

作为优选，所述多路无线通信单元为多路网卡通信电路。

作为优选，无人机电力巡线数据传输设备还包括网卡集线控制单元，所述网卡集线控制单元一端连接多路无线通信单元，另一端连接所述控制处理单元。

作为优选，所述多路无线通信单元包括4路网卡通信电路，3路网卡通信电路实现信道均衡的数据传输，1路网卡通信电路作为传输备用电路，对传输数据备份。

作为优选，无人机电力巡线数据传输设备还包括供电电路，所述供电电路为视频接口单元、照片和文本接口单元、编码单元、控制处理单元、FPGA单元供电。

本实用新型具有以下有益效果：

一种无人机电力巡线数据传输设备：

1.通过FPGA搭配USB+HDMI接口方式实现了针对视频、照片、文本多种文件格式的标准化处理，降低了编码芯片的格式要求，从而将选型重点放在通道资源利用率上（可支持双通道编码），从而提升了产品性价比。

2.采用双路HD编码芯片，支持一路1080P和一路720P格式视频编码。可同时传输两路视频实现冗余备份，或者一路视频+一路数据文件（照片、文本）。

3.通过FPGA，将编码后的视频、照片、文本统一处理为标准数据流格式传输。同时将4路USB无线上网卡的工作状态解析出来，实现3路通道负载均衡，1路传输通道备份，实现真正传输意义上的全网通和设备备份。

附图说明

图1为本实用新型一种无人机电力巡线数据传输设备的原理结构图；

图2为HDMI接口电路的电路图；

图3为SDI接口电路的电路图；

图4为USB接口电路的电路图；

图5为控制处理单元的局部电路，用于将USB接口电路接收到照片和文本文件信息传输给FPGA单元；

图6为控制处理单元的局部电路，用于实时读取连接无线通信单元的网卡信号状态并反馈给所述FPGA单元；

图7为多路无线通信单元的电路图；

图8为网卡集线控制单元的电路图；

图9为控制处理单元的局部电路，用于实现功能间的逻辑调用。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

本实用新型一种无人机电力巡线数据传输设备用于传输无人机拍摄的信息至远端服务器平台。云端服务器平台能有效、准确接收到无人机拍摄的电网巡线信息。该无人机电力巡线数据传输设备可挂载于无人机上。

如图1，一种无人机电力巡线数据传输设备包括视频接口单元、照片和文本接口单元、编码单元、控制处理单元、FPGA单元、多路无线通信单元。所述视频接口单元依次连接编码单元、FPGA单元，所述照片和文本接口单元经所述控制处理单元连接FPGA单元。所述视频接口单元用于接收无人机采集的视频信息，所述照片和文本接口单元用于接收无人机采集的照片和文本文件信息。所述FPGA单元将编码后的视频、照片、文本处理为标准数据流格式数据通过控制处理单元传送至多路无线通信单元，所述多路无线通信单元用于传送巡线数据给远端服务器平台。

所述视频接口单元包括HDMI接口电路、SDI接口电路。所述HDMI接口电路采用ADV784x系列芯片实现（参见图2），主要接收HDMI接口的标准视频信号，继而送入编码单元和FPGA单元，完成自动同步。所述SDI接口电路采用LMH038x系列芯片实现（参见图3），主要接收SDI接口的标准视频信号，继而送入编码单元和FPGA单元，完成自动同步。

所述照片和文本接口单元包括USB接口电路（参见图4）。所述USB接口电路采用USP2526芯片实现，主要接收USB接口的照片和文本文件，将数据通过控制处理单元送入FPGA单元中进行数据重组。

所述编码单元包括双路HD编码芯片，主要采用高清编码芯片Hi35xx系列实现。双路HD编码芯片支持一路1080P和一路720P格式视频编码,可同时传输两路视频实现冗余备份，或者一路视频+一路数据文件（照片、文本）。将采集的视频数据通过编码器送入FPGA单元，并将采集的照片和文本文件通过控制处理单元送入FPGA单元中。图5示出了高清编码芯片Hi35xx系列搭载Cyclone系列可编程器件将USB接口电路接收到照片和文本文件信息传输给FPGA单元。由FPGA单元实现传输数据重构（视频数据与照片、文本数据穿插），以统一格式送入控制处理单元的处理器，按设定的传输模式，分配给不同的网络通道。

所述控制处理单元主要实现各功能间的逻辑调用（主要包括外设接口初始化，液晶面板显示，编码格式及码率设定，有线传输时数据速率设定等）。所述控制处理单元包括内置ARM9架构的处理器，该处理器为工业级嵌入式处理器，200MHZ，可实现多个任务、线程资源调度，支持100Mbps速率网络管理和OLED液晶显示。所述处理器分别连接所述照片和文本接口单元和FPGA单元。所述处理器采用S3C244x系列处理器。

所述控制处理单元还包括以太网接口电路，所述以太网接口电路连接所述处理器。所述以太网接口电路采用RTL820x系列网络芯片实现网络管理功能。

所述多路无线通信单元为多路网卡通信电路。每路网卡通信电路与对应网卡连接，网卡可以是不同运营商网卡。如图7，多路网卡通信电路为USB网卡通信电路，FPGA重构的数据送入多路网卡通信电路，将数据通过网卡传输至远端服务器平台。在图7示例中，所述多路无线通信单元包括4路网卡通信电路，3路网卡通信电路实现信号均衡的数据传输，1路网卡通信电路作为传输备用电路，对传输数据备份。3路网卡通信电路的均衡传输通过预先设定的信道传输容量实现。

为确保不同运营商无线网卡最大效率使用，处理器还实时读取网卡工作状态和信号质量并将结果送给FPGA单元，FPGA单元依据得到的网卡信号状态，调整送入各无线网络通道的数据占比，即改变预先设定的信道传输容量，从而实现传输信道自动均衡和备份网卡自动切换功能。图6示出了实现上述功能的控制处理单元的局部电路。

一种无人机电力巡线数据传输设备还包括网卡集线控制单元，所述网卡集线控制单元一端连接多路无线通信单元，另一端连接所述控制处理单元。所当多路无线通信单元为多路USB网卡通信电路时，网卡集线控制单元为USB集线控制单元。如图8，USB集线控制单元采用GL362x系列芯片实现。

一种无人机电力巡线数据传输设备还包括供电电路，所述供电电路为视频接口单元、照片和文本接口单元、编码单元、控制处理单元、FPGA单元供电。所述供电电路采用高稳定性的通信级电源芯片（自带PWM）实现，通过多级DC/DC电路和LDO电路，确保提供高电流输出，小干扰的供电。本实用新型设备采用12~16V电池供电，兼容标准摄像机电池。电源电压通过DC/DC电路和LDO电路实现5V、3.3V、1.8V、1.2V、1.0V电压转换。同时该电路考虑电磁兼容性问题，电压转换芯片均选择低噪声高PSRR性能的LDO电路。例如，DC/DC电路采用LTC307x系列芯片及其外围电路实现。LDO电路采用FP61xx系列芯片及其外围电路实现。

本实用新型无人机电力巡线数据传输设备集成上述单元为一体后，挂载于无人机上。无人机电力巡线数据传输设备的外部结构具有多个不同接口，SDI输入口、HDMI输入口、网口、12V电源输入口、PAD连接线接口、USB网卡插口等，通过不同传输线连接电源、无人机巡线拍摄装置、网卡等。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种无人机电力巡线数据传输设备，其特征在于，包括视频接口单元、照片和文本接口单元、编码单元、控制处理单元、FPGA单元、多路无线通信单元；所述视频接口单元依次连接编码单元、FPGA单元，所述照片和文本接口单元经所述控制处理单元连接FPGA单元；所述视频接口单元用于接收无人机采集的视频信息，所述照片和文本接口单元用于接收无人机采集的照片和文本文件信息；所述FPGA单元将编码后的视频、照片、文本处理为标准数据流格式数据通过控制处理单元传送至多路无线通信单元，所述多路无线通信单元用于传送巡线数据给远端服务器平台。

2.根据权利要求1所述的一种无人机电力巡线数据传输设备，其特征在于，所述视频接口单元包括HDMI接口电路、SDI接口电路。

3.根据权利要求1所述的一种无人机电力巡线数据传输设备，其特征在于，所述照片和文本接口单元包括USB接口电路。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种无人机电力巡线数据传输设备，其特征在于，所述编码单元包括双路HD编码芯片。

5.根据权利要求1所述的一种无人机电力巡线数据传输设备，其特征在于，所述控制处理单元包括内置ARM9架构的处理器；所述处理器分别连接所述照片和文本接口单元和FPGA单元。

6.根据权利要求5所述的一种无人机电力巡线数据传输设备，其特征在于，所述控制处理单元还包括以太网接口电路，所述以太网接口电路连接所述处理器。

7.根据权利要求1所述的一种无人机电力巡线数据传输设备，其特征在于，所述多路无线通信单元为多路网卡通信电路。

8.根据权利要求7所述的一种无人机电力巡线数据传输设备，其特征在于，还包括网卡集线控制单元所述网卡集线控制单元一端连接多路无线通信单元，另一端连接所述控制处理单元。

9.根据权利要求7所述的一种无人机电力巡线数据传输设备，其特征在于，所述多路无线通信单元包括4路网卡通信电路，3路网卡通信电路实现信号均衡的数据传输，1路网卡通信电路作为传输备用电路，对传输数据备份。

10.根据权利要求1所述的一种无人机电力巡线数据传输设备，其特征在于，还包括供电电路，所述供电电路为视频接口单元、照片和文本接口单元、编码单元、控制处理单元、FPGA单元供电。

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