CN218767870U - 一种基于边缘计算的移动作业监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于监控系统技术领域，公开了一种基于边缘计算的移动作业监控系统，包括云数据平台、监控中心以及若干作业现场监控子系统，监控中心分别与云数据平台和若干作业现场监控子系统通信连接，且监控中心通信连接有若干外部的移动终端，若干作业现场监控子系统一一对应的设置于水电站内各移动作业监控区域，且每个作业现场监控子系统均设置有边缘计算网关。本实用新型解决了现有技术存在的人力成本投入大，工作人员的工作量大，对网络压力大，监控中心数据处理任务重的问题。

Description

一种基于边缘计算的移动作业监控系统

技术领域

本实用新型属于监控系统技术领域，具体涉及一种基于边缘计算的移动作业监控系统。

背景技术

随着社会的发展，我国在大力推进新能源体系的建设，其中，水力发电作为一种清洁无污染，且能再生的发电源，具备广阔的发展与推广空间。但是，水力发电站，特别是大型水力发电站通常需要大量的运维人员进行维护，其安全稳定运行不仅关系电力系统的供电可靠性，更关系国民经济的发展。定期对水电站设备开展巡视、维护、检修，及时对故障设备开展应急抢修是保证水电站安全稳定运行的重要手段。

为确保上述巡视、维护、检修等现场作业的安全，减少作业违章情况，目前电网企业一般通过人工现场监管来加强现场作业安全管理，但存在以下问题：水电站内作业任务种类繁多、作业地点分散、作业面交错复杂，这将导致难以对外委作业人员实现实时跟踪监控，且监控工作效率低；由于外委作业人员安全意识、素质水平、技能水平参差不齐，当现场作业出现不安全行为或者违规作业行为时，安全监管人员难以及时发现警示信息，可能导致作业进度缓慢，甚至还可能发生误碰、误操作设备等行为，引发人身触电或设备短路、跳闸等电力安全事故。

为此，专利文件CN201420503320.4公开了一种水电站无人值守智能监控系统，采用视频采集设备采集现场视频数据发送至视频服务器，实现水电站设备和作业现场监控，但是现有技术并未对现场作业的不安全行为进行自动追踪和实时监控，需要投入大量人力成本对监控画面进行实时观察，工作人员工作量大，此外，还存在中性化结构的大网络负载对网络造成极大压力，监控中心数据处理任务重的问题，且电站现场作业地点分散，现有工业电视难以进行远程监控。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的人力成本投入大，工作人员的工作量大，对网络压力大，监控中心数据处理任务重的问题，提出一种基于边缘计算的移动作业监控系统。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种基于边缘计算的移动作业监控系统，包括云数据平台、监控中心以及若干作业现场监控子系统，监控中心分别与云数据平台和若干作业现场监控子系统通信连接，且监控中心通信连接有若干外部的移动终端，若干作业现场监控子系统一一对应的设置于水电站内各移动作业监控区域，且每个作业现场监控子系统均设置有边缘计算网关。

进一步地，作业现场监控子系统包括边缘计算网关、视频采集单元、环境数据采集单元、现场大屏幕以及现场报警单元，边缘计算网关分别与监控中心、视频采集单元、环境数据采集单元、现场大屏幕以及现场报警单元通信连接，且边缘计算网关通信连接有外部的消防安全控制系统和以太网线路。

进一步地，边缘计算网关包括外壳、控制主板、辅助接口组、信号接口组以及电源接口组，辅助接口组、信号接口组以及电源接口嵌设于外壳的外侧，控制主板设置于外壳的内部，控制主板通过辅助接口组与视频采集单元和现场大屏幕通信连接，控制主板通过电源接口组与外部的市电线路电性连接，且控制主板通过信号接口组与现场报警单元、环境数据采集单元以及外部的消防安全控制系统和以太网线路通信连接。

进一步地，控制主板设置有具体型号为ARM-Cortex-A9的主控模块、目标追踪模块、具体型号为AT24C02的存储模块、具体型号为DM5728的视频处理模块、具体型号为YK-816D的A/D转换模块以及第一无线通信模块，主控模块分别与目标追踪模块、存储模块、视频处理模块、A/D转换模块以及第一无线通信模块电性连接，主控模块通过第一无线通信模块与监控中心、视频采集单元、环境数据采集单元以及现场大屏幕通信连接，主控模块通过电源接口组与外部的市电线路电性连接，控制主板通过信号接口组与现场报警单元、外部的消防安全控制系统和以太网线路通信连接，视频处理模块通过辅助接口组与视频采集单元和现场大屏幕通信连接，A/D转换模块通过信号接口组与环境数据采集单元通信连接。

进一步地，视频采集单元包括若干具体型号为TS6-5M的高清摄像机，若干高清摄像机均匀的设置于对应的移动作业监控区域，每个高清摄像机包括高清摄像头、微处理器、电机驱动模块、第二无线通信模块以及支撑云台，微处理器分别与高清摄像头、电机驱动模块以及第二无线通信模块电性连接，且微处理器通过外部的数据线缆与边缘计算网关的辅助接口组通信连接，电机驱动模块与支撑云台的电机电性连接，高清摄像头设置于支撑云台的移动组件末端，第二无线通信模块与边缘计算网关的第一无线通信模块通信连接。

进一步地，第一/二无线通信模块为WIFI模块，WIFI模块的具体型号为ESP8266。

进一步地，环境数据采集单元包括均与边缘计算网关的A/D转换模块通信连接的温度传感器、湿度传感器、粉尘浓度传感器、噪音传感器、气体传感器、光照传感器以及若干红外线传感器，若干红外线传感器均匀的设置于对应的移动作业监控区域。

进一步地，现场报警单元包括均与边缘计算网关的主控模块通信连接的声光报警器、扬声器以及话筒，声光报警器的具体型号为TGSG-07，扬声器的具体型号为SA-P4，话筒的具体型号为TOA-PM-120。

进一步地，监控中心包括监控大屏幕、监控服务器以及分布式设置的若干数据服务器，监控服务器分别与监控大屏幕和分布式设置的若干数据服务器连接，且监控服务器设置有第三无线通信模块，第三无线通信模块分别与云数据平台、每个边缘计算网关的第一无线通信模块以及若干外部的移动终端通信连接。

进一步地，监控/数据服务器的具体型号为PowerEdge-R750xs，第三无线通信模块为WIFI模块，WIFI模块的具体型号为ESP8266。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的基于边缘计算的移动作业监控系统，通过作业现场监控子系统对水电站内各移动作业监控区域进行实时在线监控，并且通过监控中心进行统一管理，减少了人力成本投入和工作量；并且采用边缘计算结构，能适应水电站灵活部署、移动部署的要求，且监控服务器仅需承担一部分计算工作，其余的工作均在边缘计算网关完成，这就使系统网络负载量小；此外，边缘计算结构还增加了系统的鲁棒性，当中心服务器或任一边缘计算网关发生故障时，监控系统仍能保存正常运行，在进行系统升级等操作时，仅需逐个边缘计算网关进行操作，从而保证整个系统能随时保存运行状态。

本实用新型的其他有益效果将在具体实施方式中进一步进行说明。

附图说明

图1是基于边缘计算的移动作业监控系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种基于边缘计算的移动作业监控系统，包括云数据平台、监控中心以及若干作业现场监控子系统，监控中心分别与云数据平台和若干作业现场监控子系统通信连接，且监控中心通信连接有若干外部的移动终端，若干作业现场监控子系统一一对应的设置于水电站内各移动作业监控区域，且每个作业现场监控子系统均设置有边缘计算网关。

作业现场监控子系统采集各移动作业监控区域的移动作业视频数据和环境数据，并且在边缘计算网关进行数据处理和相关计算工作，将处理后数据发送至监控中心进行统一管理和本地存储，并且接收移动终端的控制指令，实现了系统的远程控制，相关数据发送至云数据平台进行云存储，避免了本地数据库奔溃导致数据丢失。

作为优选，作业现场监控子系统包括边缘计算网关、视频采集单元、环境数据采集单元、现场大屏幕以及现场报警单元，边缘计算网关分别与监控中心、视频采集单元、环境数据采集单元、现场大屏幕以及现场报警单元通信连接，且边缘计算网关通信连接有外部的消防安全控制系统和以太网线路。

视频采集单元采集移动作业监控区域的移动作业视频数据，环境数据采集单元采集移动作业监控区域的环境数据，边缘计算网关实现视频数据和环境数据的计算和处理，根据计算结果控制现场大屏幕进行现场展示或控制现场报警单元发出报警信号。

作为优选，边缘计算网关包括外壳、控制主板、辅助接口组、信号接口组以及电源接口组，辅助接口组、信号接口组以及电源接口嵌设于外壳的外侧，控制主板设置于外壳的内部，控制主板通过辅助接口组与视频采集单元和现场大屏幕通信连接，控制主板通过电源接口组与外部的市电线路电性连接，且控制主板通过信号接口组与现场报警单元、环境数据采集单元以及外部的消防安全控制系统和以太网线路通信连接。

作为优选，控制主板设置有具体型号为ARM-Cortex-A9的主控模块、目标追踪模块、具体型号为AT24C02的存储模块、具体型号为DM5728的视频处理模块、具体型号为YK-816D的A/D转换模块以及第一无线通信模块，主控模块分别与目标追踪模块、存储模块、视频处理模块、A/D转换模块以及第一无线通信模块电性连接，主控模块通过第一无线通信模块与监控中心、视频采集单元、环境数据采集单元以及现场大屏幕通信连接，主控模块通过电源接口组与外部的市电线路电性连接，控制主板通过信号接口组与现场报警单元、外部的消防安全控制系统和以太网线路通信连接，视频处理模块通过辅助接口组与视频采集单元和现场大屏幕通信连接，A/D转换模块通过信号接口组与环境数据采集单元通信连接。

主控模块控制所有模块的正常工作，存储模块存储相关数据，视频处理模块对视频采集单元采集的视频数据进行处理，A/D转换模块将环境数据采集单元采集的模拟量转换为主控模块能够识别的数字量，目标追踪模块设置有基于神经网络建立的目标追踪模型，目标追踪模型属于成熟的人工智能算法，能够对视频数据中正在移动作业的工作人员进行实时追踪，第一无线通信模块实现边缘计算网关和监控中心的数据传输。

作为优选，视频采集单元包括若干具体型号为TS6-5M的高清摄像机，若干高清摄像机均匀的设置于对应的移动作业监控区域，每个高清摄像机包括高清摄像头、微处理器、电机驱动模块、第二无线通信模块以及支撑云台，微处理器分别与高清摄像头、电机驱动模块以及第二无线通信模块电性连接，且微处理器通过外部的数据线缆与边缘计算网关的辅助接口组通信连接，电机驱动模块与支撑云台的电机电性连接，高清摄像头设置于支撑云台的移动组件末端，第二无线通信模块与边缘计算网关的第一无线通信模块通信连接，微处理器通过控制支撑云台的电机带动移动组件实现对高清摄像头的水平角度和俯仰角度的调整，属于成熟的技术，并且本实施例中可根据边缘计算网关的目标追踪模块的追踪任务进行实时调整，用于提高系统的实用性和减小监控死角。

作为优选，第一和二无线通信模块均为WIFI模块，WIFI模块的具体型号为ESP8266。

作为优选，环境数据采集单元包括均与边缘计算网关的A/D转换模块通信连接的温度传感器、湿度传感器、粉尘浓度传感器、噪音传感器、气体传感器、光照传感器以及若干红外线传感器，若干红外线传感器均匀的设置于对应的移动作业监控区域，温度传感器、湿度传感器、粉尘浓度传感器、噪音传感器、气体传感器、光照传感器采集移动作业监控区域的环境数据，红外线传感器采集工作人员在移动作业过程中的移动信号，当监控区域有工作人员进行移动作业任务时，向边缘计算网关的目标追踪模块发送信号，进行实时追踪。

作为优选，现场报警单元包括均与边缘计算网关的主控模块通信连接的声光报警器、扬声器以及话筒，声光报警器的具体型号为TGSG-07，扬声器的具体型号为SA-P4，话筒的具体型号为TOA-PM-120，扬声器和话筒实现移动作业监控区域的实时通话，在工作人员进行不安全动作时进行及时提醒，声光报警器用于发出报警信号。

作为优选，监控中心包括监控大屏幕、监控服务器以及分布式设置的若干数据服务器，监控服务器分别与监控大屏幕和分布式设置的若干数据服务器连接，且监控服务器设置有第三无线通信模块，第三无线通信模块分别与云数据平台、每个边缘计算网关的第一无线通信模块以及若干外部的移动终端通信连接。

作为优选，监控/数据服务器的具体型号为PowerEdge-R750xs，第三无线通信模块为WIFI模块，WIFI模块的具体型号为ESP8266。

本实用新型提供的基于边缘计算的移动作业监控系统，通过作业现场监控子系统对水电站内各移动作业监控区域进行实时在线监控，并且通过监控中心进行统一管理，减少了人力成本投入和工作量；并且采用边缘计算结构，能适应水电站灵活部署、移动部署的要求，且监控服务器仅需承担一部分计算工作，其余的工作均在边缘计算网关完成，这就使系统网络负载量小；此外，边缘计算结构还增加了系统的鲁棒性，当中心服务器或任一边缘计算网关发生故障时，监控系统仍能保存正常运行，在进行系统升级等操作时，仅需逐个边缘计算网关进行操作，从而保证整个系统能随时保存运行状态。

本实用新型不局限于上述可选的实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本实用新型的保护范围的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (10)

1.一种基于边缘计算的移动作业监控系统，其特征在于：包括云数据平台、监控中心以及若干作业现场监控子系统，所述的监控中心分别与云数据平台和若干作业现场监控子系统通信连接，且监控中心通信连接有若干外部的移动终端，若干所述的作业现场监控子系统一一对应的设置于水电站内各移动作业监控区域，且每个作业现场监控子系统均设置有边缘计算网关。

2.根据权利要求1所述的基于边缘计算的移动作业监控系统，其特征在于：所述的作业现场监控子系统包括边缘计算网关、视频采集单元、环境数据采集单元、现场大屏幕以及现场报警单元，所述的边缘计算网关分别与监控中心、视频采集单元、环境数据采集单元、现场大屏幕以及现场报警单元通信连接，且边缘计算网关通信连接有外部的消防安全控制系统和以太网线路。

3.根据权利要求2所述的基于边缘计算的移动作业监控系统，其特征在于：所述的边缘计算网关包括外壳、控制主板、辅助接口组、信号接口组以及电源接口组，所述的辅助接口组、信号接口组以及电源接口嵌设于外壳的外侧，所述的控制主板设置于外壳的内部，控制主板通过辅助接口组与视频采集单元和现场大屏幕通信连接，控制主板通过电源接口组与外部的市电线路电性连接，且控制主板通过信号接口组与现场报警单元、环境数据采集单元以及外部的消防安全控制系统和以太网线路通信连接。

4.根据权利要求3所述的基于边缘计算的移动作业监控系统，其特征在于：所述的控制主板设置有具体型号为ARM-Cortex-A9的主控模块、目标追踪模块、目标追踪模块、具体型号为AT24C02的存储模块、具体型号为DM5728的视频处理模块、具体型号为YK-816D的A/D转换模块以及第一无线通信模块，所述的主控模块分别与目标追踪模块、存储模块、视频处理模块、A/D转换模块以及第一无线通信模块电性连接，主控模块通过第一无线通信模块与监控中心、视频采集单元、环境数据采集单元以及现场大屏幕通信连接，主控模块通过电源接口组与外部的市电线路电性连接，控制主板通过信号接口组与现场报警单元、外部的消防安全控制系统和以太网线路通信连接，所述的视频处理模块通过辅助接口组与视频采集单元和现场大屏幕通信连接，所述的A/D转换模块通过信号接口组与环境数据采集单元通信连接。

5.根据权利要求4所述的基于边缘计算的移动作业监控系统，其特征在于：所述的视频采集单元包括若干具体型号为TS6-5M的高清摄像机，若干所述的高清摄像机均匀的设置于对应的移动作业监控区域，每个高清摄像机包括高清摄像头、微处理器、电机驱动模块、第二无线通信模块以及支撑云台，所述的微处理器分别与高清摄像头、电机驱动模块以及第二无线通信模块电性连接，且微处理器通过外部的数据线缆与边缘计算网关的辅助接口组通信连接，所述的电机驱动模块与支撑云台的电机电性连接，所述的高清摄像头设置于支撑云台的移动组件末端，所述的第二无线通信模块与边缘计算网关的第一无线通信模块通信连接。

6.根据权利要求5所述的基于边缘计算的移动作业监控系统，其特征在于：所述的第一/二无线通信模块为WIFI模块，所述的WIFI模块的具体型号为ESP8266。

7.根据权利要求2所述的基于边缘计算的移动作业监控系统，其特征在于：所述的环境数据采集单元包括均与边缘计算网关的A/D转换模块通信连接的温度传感器、湿度传感器、粉尘浓度传感器、噪音传感器、气体传感器、光照传感器以及若干红外线传感器，若干所述的红外线传感器均匀的设置于对应的移动作业监控区域。

8.根据权利要求2所述的基于边缘计算的移动作业监控系统，其特征在于：所述的现场报警单元包括均与边缘计算网关的主控模块通信连接的声光报警器、扬声器以及话筒，所述的声光报警器的具体型号为TGSG-07，所述的扬声器的具体型号为SA-P4，所述的话筒的具体型号为TOA-PM-120。

9.根据权利要求1所述的基于边缘计算的移动作业监控系统，其特征在于：所述的监控中心包括监控大屏幕、监控服务器以及分布式设置的若干数据服务器，所述的监控服务器分别与监控大屏幕和分布式设置的若干数据服务器连接，且监控服务器设置有第三无线通信模块，所述的第三无线通信模块分别与云数据平台、每个边缘计算网关的第一无线通信模块以及若干外部的移动终端通信连接。

10.根据权利要求9所述的基于边缘计算的移动作业监控系统，其特征在于：所述的监控/数据服务器的具体型号为PowerEdge-R750xs，所述的第三无线通信模块为WIFI模块，所述的WIFI模块的具体型号为ESP8266。

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