CN215120852U - 基于泛在电力物联网的配电柜柜外电量表图像采集装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于泛在电力物联网的配电柜柜外电量表图像采集装置，所述装置包括搭载有L INUX操作系统以及可运行gstream流媒体图像采集和传输程序的硬件装置，所述硬件装置包括：嵌入式多核处理器单元、存储单元、网络通信传输单元以及电源单元，所述嵌入式多核处理器单元分别连接摄像头采集单元、存储单元、网络通信传输单元以及电源单元。与现有技术相比，本实用新型通过高清图像采集和模块化的电路设计，将图像采集和图像识别两个步骤分开，进行前端采集，后端服务器识别，在对指针式仪表读数过程中，无需繁杂信息输入等操作，具体的是通过Cortex A53多核处理器配合高清数字摄像头进行图像采集以及数据压缩，从而达到读表高精度以及高度自动化的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力计量采集设备技术领域，特别涉及一种基于泛在电力物联网的配电柜柜外电量表图像采集装置。
背景技术
泛在电力物联网(UEIOT；Ubiquitous Electric Internet of Things)，就是围绕电力系统各环节，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术、先进通信技术，实现电力系统各环节万物互联、人机交互，具有状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活特征的智慧服务系统。
电量表计作为一种传统的指针式仪表因其结构简单、数值读取方便被广泛应用于配电网和客户端中。尽管目前在很多客户端层面，电量表计内部集成了基于Lora无线或电力线载波方式等无线数值读取方式，但是在高压配电柜里面，由于特殊环境的原因，电量表计仍然采用传统的指针式仪表在进行校验和使用，而这需要大量工作人员进行人工读数。人工读数准确率依赖于主观意识，容易受到环境、疲劳等多种因素的影响，准确率得不到保障。而且一旦发生故障，无法第一时间获取设备故障产生的原因。为了提高配电网层面的效率和准确率，降低设备故障产生的频率和人工巡检带来的大量开销，国家电网2019年初提出了建立泛在电力物联网的概念，期望通过3年时间，在所有数据感知层建立智能化的数值自动获取方式，而电表作为非常重要的变配电环节状态实时监测的一种仪表，通过图像方式自动识别自动感知是实现泛在电力物联网边缘侧最重要的环节之一。
现有的指针式仪表图像识别方式自动读数算法一般都是针对专业的工控机部署的，处理器处理速度快、内存容量大，同时通过专业的摄像机相对仪表固定安装、工作环境固定的场景下开发，成本高、不利于当前云模式下大数据的综合处理。
实用新型内容
针对现有技术存在以上缺陷，本实用新型提供一种基于泛在电力物联网的配电柜柜外电量表图像采集装置如下：
本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种基于泛在电力物联网的配电柜柜外电量表图像采集装置，所述装置包括搭载有LINUX操作系统以及可运行gstream流媒体图像采集和传输程序的硬件装置，所述硬件装置包括：
摄像头采集单元，所述摄像头采集单元用于图像采集，实时拍摄电量表计的图像，
嵌入式多核处理器单元，所述嵌入式多核处理器单元用于运行gstream流媒体图像采集和传输程序，以对拍摄的电量表计图像进行压缩及传输至后台服务器，
存储单元，所述存储单元用于存储设定时间段的电量表计图像的数据，以供追溯所用，
网络通信传输单元，所述网络通信传输单元用于将采集装置采集的图像数据传输至后台服务器，
电源单元，所述电源单元用于嵌入式多核处理器单元供电，
所述嵌入式多核处理器单元分别连接摄像头采集单元、存储单元、网络通信传输单元以及电源单元。
优选地，所述嵌入式多核处理器单元采用Cortex A53多核处理器iMX8MQ的ARM芯片，所述Cortex A53多核处理器iMX8MQ内部集成DSP模块，可对图像数据进行高速的并行实时算法处理。
优选地，所述存储单元为2GB LPDDR4内存芯片和32GB eMMC 5.1存储芯片，所述2GB LPDDR4内存芯片支持超高清影像的拍摄和播放,并可持续拍摄2000万像素的高清照片。
优选地，所述摄像头采集单元为分辨率1080P、帧率为30fps的高清数字摄像头，并通过MIPI CSI总线和Cortex A53多核处理器iMX8MQ连接。
优选地，所述网络通信单元包含2个1G自适应网卡和/或1个4G/5G无线全网通模块。
优选地，所述电源单元包括多路DCDC转换和掉电保护模块。
与现有技术相比，本实用新型有以下有益效果：
本实用新型的一种基于泛在电力物联网的配电柜柜外电量表图像采集装置，以达到面向泛在电力物联网场景下，通过高清图像采集和模块化的电路设计，将图像采集和图像识别两个步骤分开，进行前端采集，后端服务器识别，这样在嵌入式领域可以大规模应用，同时在对指针式仪表读数过程中，无需繁杂信息输入等操作，具体的是通过Cortex A53多核处理器iMX8MQ的ARM芯片配合高清数字摄像头进行前段快速、高效的图像采集以及数据压缩，以及配合网络通信单元传输图像数据，从而达到读表高精度以及高度自动化的目的。
附图说明
图1为本实用新型基于泛在电力物联网的配电柜柜外电量表图像采集装置关的电路原理框图；
图2为本实用新型嵌入式多核处理器单元的电路原理图；
图3为本实用新型2GB LPDDR4内存芯片的电路原理图；
图4为本实用新型32GB eMMC 5.1存储芯片的电路原理图；
图5为本实用新型电源单元的电路原理图；
图6为本实用新型网络通信传输单元的电路原理图；
图7为本实用新型摄像头采集单元的电路原理图；
图8为本实用新型装置对电量表计的自动识别的具体工作流程图。
图中：摄像头采集单元100，嵌入式多核处理器单元200，后台服务器300，存储单元400，网络通信传输单元500，电源单元600。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型进行清楚、完整地描述。
如图1至图7所示，一种基于泛在电力物联网的配电柜柜外电量表图像采集装置，所述装置包括搭载有LINUX操作系统以及可运行gstream流媒体图像采集和传输程序的硬件装置，所述硬件装置包括：
摄像头采集单元100，所述摄像头采集单元100用于图像采集，实时拍摄电量表计的图像，
嵌入式多核处理器单元200，所述嵌入式多核处理器单元200用于运行gstream流媒体图像采集和传输程序，以对拍摄的电量表计图像进行压缩及传输至后台服务器300，
存储单元400，所述存储单元400用于存储设定时间段的电量表计图像的数据，以供追溯所用，
网络通信传输单元500，所述网络通信传输单元500用于将采集装置采集的图像数据传输至后台服务器500，
电源单元600，所述电源单元600用于嵌入式多核处理器单元200供电，
所述嵌入式多核处理器单元200分别连接摄像头采集单元100、存储单元400、网络通信传输单元500以及电源单元600。
所述嵌入式多核处理器单元200采用Cortex A53多核处理器iMX8MQ的ARM芯片，所述Cortex A53多核处理器iMX8MQ内部集成DSP模块，可对图像数据进行高速的并行实时算法处理，所述嵌入式多核处理器单元200还可选择Cortex M7F嵌入式芯片，所述Cortex M7F嵌入式芯片的主频为：580MHz。
所述存储单元400为2GB LPDDR4内存芯片和32GB eMMC 5.1存储芯片，所述2GBLPDDR4内存芯片支持超高清影像的拍摄和播放,并可持续拍摄2000万像素的高清照片。
所述摄像头采集单元100为分辨率1080P、帧率为30fps的高清数字摄像头，并通过MIPI CSI总线和Cortex A53多核处理器iMX8MQ连接。
所述网络通信单元500包含2个1G自适应网卡和/或1个4G/5G无线全网通模块。
所述电源单元600包括多路DCDC转换和掉电保护模块。
如图8所示，本实用新型所述的装置对电量表计的自动识别的具体工作流程包括如下：
(1)将所述装置悬挂于高压配电柜电量表上方，每一个表计放置一个所述装置，所述装置的所述高清数字摄像头正对电量表，直线距离保持在50厘米到70厘米之间；角度保持在0～30度之间；
(2)所述装置初始化的时候，需要通过以太网连接路工作人员电脑，通过webserver登陆，配置和后台服务器300的通信协议、本地的网络协议和端口号后，点击“连接”按钮开始启动和后台服务器300的连接，连接成功后，后台建立gstream流媒体传输通道；
(3)所述装置启动所述高清摄像头拍摄电量表计图像，进入图像采集，实时拍摄电量表计的图像，通过gstream流媒体压缩程序对图像进行实时H.264压缩，压缩后的图像数据通过网络通信传输单元500传送到服务器以供分析处理使用；
综合本实用新型的电路结构以及工作流程可知，本实用新型以达到面向泛在电力物联网场景下，通过高清图像采集和模块化的电路设计，将图像采集和图像识别两个步骤分开，进行前端采集，后端服务器识别，这样在嵌入式领域可以大规模应用，同时在对指针式仪表读数过程中，无需繁杂信息输入等操作，具体的是通过Cortex A53多核处理器iMX8MQ的ARM芯片配合高清数字摄像头进行前段快速、高效的图像采集以及数据压缩，以及配合网络通信单元传输图像数据，从而达到读表高精度以及高度自动化的目的。
Claims (6)
1.一种基于泛在电力物联网的配电柜柜外电量表图像采集装置，其特征在于，所述装置包括搭载有LINUX操作系统以及可运行gstream流媒体图像采集和传输程序的硬件装置，所述硬件装置包括：
摄像头采集单元，所述摄像头采集单元用于图像采集，实时拍摄电量表计的图像，
嵌入式多核处理器单元，所述嵌入式多核处理器单元用于运行gstream流媒体图像采集和传输程序，以对拍摄的电量表计图像进行压缩及传输至后台服务器，
存储单元，所述存储单元用于存储设定时间段的电量表计图像的数据，以供追溯所用，
网络通信传输单元，所述网络通信传输单元用于将采集装置采集的图像数据传输至后台服务器，
电源单元，所述电源单元用于嵌入式多核处理器单元供电，
所述嵌入式多核处理器单元分别连接摄像头采集单元、存储单元、网络通信传输单元以及电源单元。
2.如权利要求1所述的基于泛在电力物联网的配电柜柜外电量表图像采集装置，其特征在于，所述嵌入式多核处理器单元采用Cortex A53多核处理器iMX8MQ的ARM芯片，所述Cortex A53多核处理器iMX8MQ内部集成DSP模块，可对图像数据进行高速的并行实时算法处理。
3.如权利要求2所述的基于泛在电力物联网的配电柜柜外电量表图像采集装置，其特征在于，所述存储单元为2GB LPDDR4内存芯片和32GB eMMC 5.1存储芯片，所述2GB LPDDR4内存芯片支持超高清影像的拍摄和播放,并可持续拍摄2000万像素的高清照片。
4.如权利要求3所述的基于泛在电力物联网的配电柜柜外电量表图像采集装置，其特征在于，所述摄像头采集单元为分辨率1080P、帧率为30fps的高清数字摄像头，并通过MIPICSI总线和Cortex A53多核处理器iMX8MQ连接。
5.如权利要求3所述的基于泛在电力物联网的配电柜柜外电量表图像采集装置，其特征在于，所述网络通信传输单元包含2个1G自适应网卡和/或1个4G/5G无线全网通模块。
6.如权利要求3所述的基于泛在电力物联网的配电柜柜外电量表图像采集装置，其特征在于，所述电源单元包括多路DCDC转换和掉电保护模块。
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