可攜式電力實時工況巡檢終端的製作方法

2023-05-02 16:40:11

專利名稱：可攜式電力實時工況巡檢終端的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多功能無線視頻監控終端，具體來講，是一種可攜式電力實時工況巡檢終端，適合電力巡檢中的輸電線路、變電站設備的狀態檢測及搶修工作。
背景技術：
電力設施屬於國家基礎能源建設，具有舉足輕重的作用，電力建設和維護過程中， 輸電線路及電力設備的狀態監測尤為重要，巡檢是一種重要的狀態監測方式，當前的電力巡檢主要通過巡檢車輛到達現場通過打電話報告、拍照片等形式進行輸電線路狀態監測， 使用極為不便。現在市場上的監測設備往往使用的是GSM、GPRS等二代或2. 5代無線通信網絡，帶寬受限，因此視頻質量無法得到保證。隨著社會經濟的高速發展，3G無線通信網絡的建設已經如火如荼的展開，3G網絡帶寬最高可達2Mbps，可以較穩定的傳輸多路清晰視頻監控圖像，WLAN等無線區域網路則可以提供帶寬更為可觀的無線通信網絡，只是覆蓋範圍有限，將二者結合，以3G網絡為核心，節點網絡選擇WLAN則是當前較為流行的一種組網方式。當前的電力巡檢經常要到山區等交通不便的地方監測輸電線路狀態，當需要進入山區等車輛無法到達的場合進行監控時，通常的監控設備往往無能為力，另外由於車輛可以提供較穩定的電源，因此功耗較大。本實用新型主要提供一種一體化、可攜式、多功能無線實時工況巡檢終端，結構簡單、功能齊全、功耗小，非常適合山區、屋頂等地形複雜場合使用。
發明內容為了提高監控終端傳輸圖像的質量和穩定性，增強無線監控終端的便攜性、功能多樣性和集成度。本實用新型提供一種可攜式電力實時工況巡檢終端，以3G CDMA無線通信網絡為通信載體，將3G無線視頻編碼器及GPS定位、監控攝像機、電池、監視器以及活動支架集成在一個便攜箱體內，大大提高了系統集成度、圖像質量以及應用的靈活程度，同時支持雙向語音通話、本地監控顯示以及遠程控制等功能，為電力巡檢終端市場提供了一款高性能、極具競爭能力的可攜式產品。本實用新型的技術方案是這樣實現的該終端集成在可攜式移動箱體內，包括可調焦監控攝像機、3G無線視音頻編碼及 GPS定位單元、鋰電池及充放電管理單元、液晶顯示單元、可升降活動支架，可調焦監控攝像機通過螺紋安裝在可升降活動支架上，它通過視音頻線及RS232數據線與3G無線視音頻編碼及GPS定位單元及液晶顯示單元連接，鋰電池及充放電管理單元與可調焦監控攝像機、 3G無線網絡視音頻編碼及GPS定位單元及液晶顯示單元通過電源線連接，提供電源供應。所述可調焦監控攝像機選用帶變焦鏡頭的槍型攝像機並且可拆卸，非工作狀態放置在箱體內，3G無線視音頻編碼及GPS定位單元通過RS485接口連接到可調焦監控攝像機控制攝像機鏡頭變焦。所述3G無線視音頻編碼及GPS定位單元包括信號處理單元、3G無線通信單元、GPS 衛星定位單元及存儲單元，信號處理單元與可調焦監控攝像機連接，對輸入的模擬視音頻進行模數轉換、壓縮編碼和信道編碼，產生複合碼流輸出到無線通信單元，同時接收GPS衛星單元的定位信息，輸出到3G無線通信單元，3G無線通信單元由3G CDMA無線模塊和高增益天線構成，通過USB接口和信號處理單元連接，將信號處理單元產生的視音頻壓縮碼流、 GPS位置信息和其他數據信息通過3G網絡發送到遠程監控伺服器中，GPS衛星定位單元通過RS232串口與信號處理單元連接，解析全球定位信息，存儲單元與信號處理單元以總線方式連接，由SDRAM、TF卡、Flash構成。所述鋰電池及充放電管理單元包括鋰電池、恆流充電器及放電管理單元，恆流充電器以直流方式對鋰電池進行充電。所述可升降活動支架通過螺絲固定在箱體外側，由支架和萬向座構成，支架可伸縮，萬向座與支架剛性連接。本實用新型的有益效果是(1)採用集成一體化設計，將攝像頭、視音頻編碼器、GPS定位、監控顯示器以及電源等單元集成在一個箱體之內，重量輕，使得終端設備具備較強的可移動性，使用者可以攜帶設備到達任何監控點，本實用新型結構簡單，架設操作方便，具備較強的環境適應能力。(2)使用3G CDMA移動通信網絡作為無線通信載體，有效提高了圖像傳輸質量，利用3G網絡的廣覆蓋性大大增強了設備的使用範圍。(3)設備具有GPS定位功能，巡檢集控中心可以方便獲取設備的位置信息，迅速定位實施工況巡檢對應的輸電線路線及變電設備信息。(4)監控攝像頭可拆卸且鏡頭可變焦，支架可伸縮並可任意方向旋轉，提高了終端設備的監控範圍和可操作性。(5)監視器選用4. 3時液晶顯示器，其他器件均選用低功耗產品，電池則選擇可充電、壽命長、穩定性好的大容量鋰電池，大大延長了終端設備的可工作時間。

圖1是本實用新型的外型及內部結構圖。圖2是本實用新型的元器件連接圖。圖3是圖2中3G無線視音頻編碼及GPS定位單元結構原理圖。
具體實施方式
圖1是本實用新型的外型及內部結構圖。設備被集中安裝在一個帶手柄的箱體內，箱體長、寬、高分別為48Cm、32Cm、16Cm。本實用新型總共可分5個部分，包括可調焦監控攝像機1、3G無線視音頻編碼及GPS定位單元2、鋰電池及充放電管理單元3、液晶顯示單元4、可升降活動支架5。工作時，箱體打開並由支撐架固定，可調焦監控攝像機1安裝在活動支架5的萬向座之上，通過箱體和萬向座的旋轉進行方向調整，監控攝像機電源線及視頻線沿可升降活動支架5固定，一端連接在可調焦監控攝像機1上，一端通過箱體內壁連接在3G無線視頻音頻編碼及GPS定位單元2上，終端設備工作完成後可調焦監控攝像機 1拆卸放置在箱體內專用空間中，可升降活動支架5通過螺絲固定在箱體外側，可以手動調節支架高度，調整監控角度。鋰電池及充放電管理單元3包括鋰電池、恆流充電器及放電管理單元，恆流充電器以直流方式對鋰電池進行充電，放電管理單元確保鋰電池不會出現過放電現象，從而延長電池壽命。鋰電池為12V電源輸出、12V直流輸入、容量20AH，充電器為 220V交流輸入、12V直流輸出的恆流充電器。液晶顯示單元4選用4. 3英寸16 9液晶顯示器，解析度440*272，12V直流供電，視音頻輸入選用標準視音頻接口，顯示單元通過螺絲固定在箱蓋內層。可升降活動支架( 通過螺絲固定在箱體外側，由鋁合金支架和鋁合金萬向座構成，鋁合金支架可伸縮，最長可達300mm，最短150mm，萬向座與支架剛性連接，長度180mm，旋轉角度最大240度。箱體前外側安裝紅色電源指示燈和綠色工作狀態燈，由發光二極體構成，電源指示燈顯示終端設備電源是否正常，工作指示燈指示終端設備的工作狀態，包括正常、視頻源異常、無線網絡異常、存儲設備異常等狀態。參照圖2所示，可調焦監控攝像機1支持PAL/NTSC制式，420線解析度，輸出CVBS 全電視模擬信號及模擬音頻信號，使用信號分路器將模擬視音頻信號一路傳輸到4. 3時液晶監控顯示器顯示監控畫面，另一路傳輸到3G無線視音頻編碼及GPS定位單元2進行視音頻壓縮編碼並接收GPS信息，3G無線視音頻編碼及GPS定位單元2首先將輸入的模擬視音頻信號轉換成數位訊號，視頻轉換為CIF格式，然後採用H. 264壓縮標準進行數字視頻壓縮，輸出壓縮碼流碼率3841cbpS-2MbpS可調，音頻採用G. 721壓縮標準進行數字音頻壓縮， 並完成視音頻壓縮碼流的複合，同時接收衛星GPS定位信息，通過3G通信網絡發送到遠端的集控中心並在本地TF卡存儲，另外，3G無線視頻音頻編碼及GPS定位單元2通過RS485 總線控制監控攝像機的變焦動作，調整監控畫面質量和角度。鋰電池及充放電管理單元3 為監控攝像機1、監控顯示器4和3G無線視音頻編碼及GPS定位單元2提供12V電源輸入， 監控顯示器在需要的時候才工作，以降低終端設備功耗。參照圖3所示，主要包括信號處理單元、3G無線傳輸單元、GPS衛星定位單元和存儲單元。其中信號處理單元由A/D晶片、中央處理器DM6446、電源模塊、接口電路構成， A/D分別選用視頻模數轉換晶片TVP5150M及音頻模數轉換晶片TLV320AIC23BPW，分別將採集的模擬視頻信號及音頻信號轉換成數位訊號，中央處理器選用專用多媒體處理晶片 DM6446，完成數字視音頻信號的去噪、放大、壓縮、碼流複合、GPS信息轉發功能，DM6446是 TI公司針對多媒體處理領域推出的一款高性能處理晶片，採用ARM+DSP的雙核架構，ARM 部分完成濾波、視音頻壓縮、GPS信息轉發、碼流複合，而運算複雜的視頻壓縮部分則由處理速度較快的DSP部分完成。電源模塊包括TPS54386PWP及MP2359DT將12V直流轉換成 3. 3V、1. 8V、1. 2V等電壓為DM6446、A/D晶片及無線傳輸模塊合適的提供電源供應，接口電路包括RS485接口 MAX3221、USB接口 EP560以及看門狗MM74HCT00M，分別負責監控攝像機控制、無線傳輸模塊的信息互通以及系統的安全監控。3G無線傳輸單元包括3G無線射頻模塊和高增益天線，3G無線射頻模塊選用華為3G CDMA EVDO標準的EM700，該晶片支持 900MHz/1800MHz兩種通信頻率，通過USB接口與信號處理單元連接，所選3G天線採用基於分集技術的雙天線設計。GPS單元選用內置天線的GPS模塊，GPS模塊選用SkyNav公司的 G25模塊，低功耗，通過RS232接口與信號處理器連接。存儲單元包括DDR II SDRAM、TF卡以及FLASH，其中DDR II SDRAM為動態內存，容量512MB用於視音頻壓縮算法涉及到的中間數據，TF卡用於存儲本地壓縮格式的監控文件，容量支持16G，Flash存儲系統配置文件，系統啟動時調用。該終端集成在可攜式移動箱體內，包括可調焦監控攝像機、3G無線視音頻編碼及 GPS定位單元、鋰電池及充放電管理單元、液晶顯示單元、可升降活動支架，可調焦監控攝像機通過螺紋安裝在可升降活動支架上，它通過視音頻線及RS232數據線與3G無線視音頻編碼及GPS定位單元及液晶顯示單元連接，鋰電池及充放電管理單元與可調焦監控攝像機、 3G無線網絡視音頻編碼及GPS定位單元及液晶顯示單元通過電源線連接，提供電源供應。可調焦監控攝像機選用帶變焦鏡頭的槍型攝像機並且可拆卸，非工作狀態放置在箱體內的專用空間內，3G無線視音頻編碼及GPS定位單元通過RS485接口連接到可調焦監控攝像機控制攝像機鏡頭變焦。3G無線視音頻編碼及GPS定位單元包括信號處理單元、3G無線通信單元、GPS衛星定位單元及存儲單元，信號處理單元與可調焦監控攝像機連接，對輸入的模擬視音頻進行模數轉換、壓縮編碼和信道編碼，產生複合碼流輸出到無線通信單元，同時接收GPS衛星單元的定位信息，輸出到3G無線通信單元，3G無線通信單元由3G CDMA無線模塊和高增益天線構成，通過USB接口和信號處理單元連接，將信號處理單元產生的視音頻壓縮碼流、GPS 位置信息和其他數據信息通過3G網絡發送到遠程監控伺服器中，GPS衛星定位單元通過 RS232串口與信號處理單元連接，解析全球定位信息，存儲單元與信號處理單元以總線方式連接，由SDRAM、TF卡、Flash等構成，存儲信號處理算法涉及的中間數據及本地監控錄像文件。所採用的高增益3G天線採用基於分集技術的雙天線設計，使得無線通信信號強度更高更穩定。鋰電池及充放電管理單元包括鋰電池、恆流充電器及放電管理單元，恆流充電器以直流方式對鋰電池進行充電，放電管理單元確保鋰電池不會出現過放電現象，從而確保電池更長的壽命。可升降活動支架通過螺絲固定在箱體外側，由支架和萬向座構成，支架可伸縮，萬向座與支架剛性連接。本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型應不限於具體實施方式
中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬於本實用新型保護的範圍。
權利要求1.一種可攜式電力實時工況巡檢終端，其特徵在於該終端集成在可攜式移動箱體內，包括可調焦監控攝像機(1)、3G無線視音頻編碼及GPS定位單元O)、鋰電池及充放電管理單元(3)、液晶顯示單元G)、可升降活動支架(5)，可調焦監控攝像機(1)通過螺紋安裝在可升降活動支架(5)上，它通過視音頻線及RS232數據線與3G無線視音頻編碼及GPS定位單元( 及液晶顯示單元(4)連接，鋰電池及充放電管理單元C3)與可調焦監控攝像機 (1)、3G無線網絡視音頻編碼及GPS定位單元⑵及液晶顯示單元⑷通過電源線連接，提供電源供應。
2.根據權利要求1所述的可攜式電力實時工況巡檢終端，其特徵在於所述可調焦監控攝像機(1)選用帶變焦鏡頭的槍型攝像機並且可拆卸，非工作狀態放置在箱體內，3G無線視音頻編碼及GPS定位單元( 通過RS485接口連接到可調焦監控攝像機(1)控制攝像機鏡頭變焦。
3.根據權利要求1所述的可攜式電力實時工況巡檢終端，其特徵在於所述3G無線視音頻編碼及GPS定位單元( 包括信號處理單元、3G無線通信單元、GPS衛星定位單元及存儲單元，信號處理單元與可調焦監控攝像機(1)連接，對輸入的模擬視音頻進行模數轉換、 壓縮編碼和信道編碼，產生複合碼流輸出到無線通信單元，同時接收GPS衛星單元的定位信息，輸出到3G無線通信單元，3G無線通信單元由3G CDMA無線模塊和高增益天線構成， 通過USB接口和信號處理單元連接，將信號處理單元產生的視音頻壓縮碼流、GPS位置信息和其他數據信息通過3G網絡發送到遠程監控伺服器中，GPS衛星定位單元通過RS232串口與信號處理單元連接，解析全球定位信息，存儲單元與信號處理單元以總線方式連接，由 SDRAM、TF 卡、Flash 構成。
4.根據權利要求1所述的可攜式電力實時工況巡檢終端，其特徵在於所述鋰電池及充放電管理單元(3)包括鋰電池、恆流充電器及放電管理單元，恆流充電器以直流方式對鋰電池進行充電。
5.根據權利要求1所述的可攜式電力實時工況巡檢終端，其特徵在於所述可升降活動支架( 通過螺絲固定在箱體外側，由支架和萬向座構成，支架可伸縮，萬向座與支架剛性連接。
專利摘要本實用新型公開一種可攜式電力實時工況巡檢終端，該終端集成在可攜式移動箱體內，可升降活動支架通過螺絲固定在箱體外側，長度可以伸縮升降，可調焦監控攝像機通過螺紋安裝在活動支架上，非工作狀態拆卸後放在箱體專用空間內，可調焦監控攝像機通過視音頻線及RS232數據線與3G無線視音頻編碼及GPS定位單元及液晶顯示單元連接，鋰電池及充放電管理單元與可調焦監控攝像機、3G無線網絡視音頻編碼及GPS定位單元及液晶顯示單元通過電源線連接，提供電源供應。本實用新型集成了GPS定位、視音頻編解碼、3G無線通信等多種功能，具有一體化、可攜式、低功耗等特點，適合電力日常維管中對輸電線路、變電站等設備的巡檢、搶修工作。
文檔編號H04N7/18GK202035098SQ201120100418
公開日2011年11月9日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者孔志戰, 季斌偉, 張方, 張鵬, 竇曉軍, 羅建勇 申請人:陝西電力科學研究院