电力设备可视化监测报警系统的制作方法
电力设备可视化监测报警系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于信息融合技术及信息可视化领域，具体涉及一种对电力设备周围环境监测的可视化报警系统。
【背景技术】
[0002]对于任何国家的发展和建设，电力系统都是至关重要的，人们的日常生活、商业的发展、工业的生产等都离不开电能，从发电到存储电能再到传输电能这个过程中每个环节都非常重要。但是由于恶劣的环境和人为破坏等因素都直接影响电力设备的使用寿命和维修费用，对电力设备的保护成为当前的电力部门一项重要任务。
[0003]提高电力设备的保护措施，是解决电力设备损坏的根本。但是当电力设备遭到恶劣环境破坏时，包括温度、湿度及风速变化对设备的影响，由于无法对电力设备周围环境信息进行及时的监测，导致维护人员无法第一时间去防止和保护设备。因此，设计一种电力设备可视化监测报警系统，势在必行。
[0004]现有对电力设备监测往往采用人工巡视的方法，或者通过分析传感器采集到的数据，效率不高，有遗漏或误报可能性，对管理人员的专业性要求较高。
[0005]本系统采用多传感器多信息融合及信息可视化技术，可以实现对电力设备周围环境实时可视化监测。通过这种可视化系统，能最大限度地实现对电力设备监管的视觉化、透明化和界限化，做到提早发现异常情况，及时进行处置，防止人为失误和遗漏，同时还可降低了监测人员工作压力及设备维护管理成本。
【发明内容】
[0006](一)要解决的技术问题
[0007]本实用新型的目的，是要提供一种通过多传感器和摄像头结合对电力设备周围环境信息采集和分析处理的可视化监测报警系统。系统利用摄像头、温度传感器、湿度传感器及风速传感器对电力设备周围环境信息进行采集，然后把采集的多信息进行融合处理，并构造成一幅伪图像，再通过计算机对伪图像进行分析处理处理，用颜色来代表电力设备周围环境的温度、湿度及风速，可以更加直观的反应环境信息，再加入声音编码，当环境信息正常时系统会发出嘟嘟声音、当环境信息低于阈值时系统会发出滴滴声音、当环境信息超出阈值时系统会发出11翁11翁声音、当系统断电时无声音，便于管理人员直接通过声音对环境进行监测，当有异常情况发生时，管理者可以通过点击异常颜色条来切换该传感器附近摄像机，远程实时观看该监测点的环境变化，整个系统可以更加方便的对电力设备周围环境进行监测。
[0008]本发明不限制将其应用于电力设备以外的信息采集处理及环境监测领域。
[0009](二)技术方案
[0010]为达到上述目的，本实用新型采用以下方案:系统的每个监测点由摄像单元、信号采集单元、无线数据传输单元及报警单元组成，每个监测点是一个独立系统，能够布设多个传感器和摄像机，其中，摄像单元:由一个摄像头、摄像头电源、路由器、硬盘刻录机、视频线组成，通过摄像单元对该监测区域进行远程实时视频监控；信号采集单元:由一个温度传感器、一个湿度传感器及一个风速传感器组成，把三类传感器布设在该监测区域，无线数据传输单元:由MC55芯片承担，报警单元:由一个触发器和一个发声器组成，摄像头通过视频线连接到硬盘刻录机上，硬盘刻录机通过网线和路由器相连。
[0011]以下是针对一个监测区域的解决方案，其他所有监测区域结构相同。
[0012]、硬件构成
[0013]摄像单元:由一个摄像头、摄像头电源、路由器、硬盘刻录机、视频线组成；信号采集单元:由一个温度传感器、一个湿度传感器及一个风速传感器组成；无线数据传输单元:由MC55芯片承担；报警单元:由一个触发器和一个发声器组成。
[0014]硬件结构框图见图1。
[0015]、数据处理方法
[0016](I)颜色设定:把数据信息用颜色代替，规定温度、湿度、风速取值的范围，然后用颜色表示出来，每一种颜色代表一个数值，颜色对比图见图2。
[0017]a.设定温度范围-50°C _50°C，精度为1°C，正常温度范围5°C -30°C，阈值分别为5 °C和30 °C，由于负数值不能用三原色表示，设定的温度范围加50 °C，得到温度范围O0C -100°c，精度为I°C，正常温度范围55°C -80°c，阈值分别为55°C和80°C。
[0018]b.设定湿度范围0% RH-100% RH，精度为1% RH，正常的湿度范围40% RH-60%RH，阈值分别为40% RH和60% RH。
[0019]c.设定风速范围0-100 m/s，精度为I m/s，正常的风速范围0_20m/s，阈值为20m/
So
[0020]正常范围的温度、湿度、风速的颜色对比图见图3。
[0021](2)信息融合:将采集的温度、湿度及风速三类信息进行融合处理，再将融合后的信息变成可视化伪图。
[0022](3)颜色比对:把当前形成的伪图颜色信息与初始规定的颜色信息进行比对，可以直接看出当前环境变量是正常范围或超出阈值或低于阈值。
[0023](4)声音报警:如果颜色比对均在正常范围内，系统会发出嘟嘟的声音；如果颜色比对超出阈值颜色，系统会发出嗡嗡的声音；如果颜色比对低于阈值颜色，系统会发出滴滴的声音:当系统断电或出现故障时不会发出声音。
[0024](5)切换视频:点击颜色异常区域，可以切换到当前区域的视频监控，及时了解该区域环境情况。
[0025](6)确定环境异常后:报告指挥中心。
[0026]本发明的优越性
[0027]1、本发明采用多传感器对电力设备周围环境信息进行采集，将采集的多信息融合为可视化图像，通过观看图像可以清晰了解监测区域环境情况，减轻监测人员对大量信息的分析处理的压力，提高对电力设备的保护及监管效率。
[0028]2、本系统融入声音编码，可通过辨别声音来监测环境变化。解决了监测人员的视觉疲劳，提高监测效率，减少异常情况漏报率。
[0029]3、本系统可以通过单击异常颜色条，可以及时了解出现异常区域的实时数据值。
[0030]4、该系统即可以独立使用，也可以与其它技术融合，形成综合报警系统。
【附图说明】
[0031]图1是本实用新型系统结构示意图。 【具体实施方式】
[0032]方案中举例应用于说明本实用新型，但不用来限制本发明的范围。
[0033]系统的每个监测点由摄像单元、信号采集单元、无线数据传输单元及报警单元组成，每个监测点是一个独立系统，能够布设多个传感器和摄像机，其中，摄像单元:由一个摄像头、摄像头电源、路由器、硬盘刻录机、视频线组成，通过摄像单元对该监测区域进行远程实时视频监控；信号采集单元:由一个温度传感器、一个湿度传感器及一个风速传感器组成，把三类传感器布设在该监测区域，无线数据传输单元:由MC55芯片承担，报警单元:由一个触发器和一个发声器组成，摄像头通过视频线连接到硬盘刻录机上，硬盘刻录机通过网线和路由器相连。
[0034]硬件构成
[0035]摄像单元:由一个摄像头、摄像头电源、路由器、硬盘刻录机、视频线组成，通过摄像单元对该监测区域进行远程实时视频监控。
[0036]信号采集单元:由一个温度传感器、一个湿度传感器及一个风速传感器组成，把三类传感器布设在该监测区域最佳的位置，以A代表该监测区域温度传感器采集的温度数据、以B代表该监测区域湿度传感器采集的湿度数据、以C代表该监测区域风速传感器采集的风速数据，设定间隔一个小时采集一组数据。
[0037]无线数据传输单元:由MC55芯片承担，将传感器采集的数据无线传输至监测中心。
[0038]报警单元:由一个触发器和一个发声器组成，采集的数据与设定的数据进行分析比对，触发发声器，发出不同声音，实现听觉和可视化监测。
[0039]数据处理
[0040]1)、信息采集:通过温度、湿度及风速三类传感器对监测区域环境信息进行采集，利用摄像头对监测区域进行视频信息的采集。
[0041]2)、信息传输:主要采用GPRS模块实现远程传输，设计方案以AVR单片机(ATMEGA16)和GPRS模块MC55为基础，将三类传感器采集的数据，通过主控芯片ATMEGA16发送给MC55，MC55则通过GPRS网络传送到指定IP地址的监控中心，视频数据通过有线直接传送到监控中心。
[0042]3)、信息处理:用An代表温度传感器采集的数据值，用Bn代表湿度传感器采集的数据值，用Cn代表风速传感器采集的数据值，在规定的正常范围内采集一组数据，每类传感器采集十个数据值，分别为:An= [Al A2 A3……Α10]、Βη=[Β1 B2 B3……B10]、Cn=[ClC2 C3……C10]，把三类数据融合为D=[An Bn Cn],再把融合后的数据D用image (D)变成彩色图，；在超出阈值采集一组数据，每类传感器采集十个数据值，分别为:Anl=[Al A2A3 iAr …‘kV …A10]、Bnl=[Bl B2 B3 坨4’ …坨7’ …B1]、Cnl=[Cl C2 C3 W …‘C4’ -C10],其中每类传感器的第4个值和第7个值都超出阈值，其他值不变，把三类数据融合为Dl=[Anl Bnl Cnl],再把融合后的数据Dl用image(Dl)变成彩色图；在低于阈值采集一组数据，每类传感器采集十个数据值，分别为:Αη2=[Α1 A2 A3 ‘A4’…‘A7’…A10]、Bn2=[Bl B2 B3 ‘B4，…‘B7，…B1]、Cn2=[Cl C2 C3 ‘C4，…‘C4，…C10],其中每类传感器的第4个值和第7个值都低于阈值，其他值不变，把三类数据融合为D2=[An2Bn2 Cn2],再把融合后的数据D2用image (D2)变成彩色图；
[0043]4)、颜色比对及报警:把采集的数据融合后变成可视化的彩色条形图，与规定的正常彩色条形图对比分析，例如:第一种情况，对比分析得到:有两个温度值超出温度阈值，有两个湿度值超出阈值，有两个风速值超出阈值，因此，该监测区域的环境情况超出了适合电力设备运行的正常值，会对电力设备的正常运行有影响，甚至损坏电力设备，触发报警系统，发出嗡嗡的声音，提醒监管人员及时查看和处理；第二种情况，对比分析得到:有两个温度值低于温度阈值，有两个湿度值低于阈值，因此，该监测区域的环境情况低于了适合电力设备运行的正常值，会对电力设备的正常运行有影响，甚至损坏电力设备，触发报警系统，发出滴滴的声音，提醒监管人员及时查看和处理；第三种情况，得到的彩图颜色在规定的正常颜色范围内，表示环境正常，系统会发出嘟嘟的声音，提醒监管人员一切正常。
[0044]5).切换数据信息:当出现上述的第一种和第二种情况时，表示环境发生异常，需要监管人员及时查看，通过点击出现异常的颜色条，可以得到该传感器的编码及具体数据值，便于监管人员及时作出判断和处理办法等。
【主权项】
1.电力设备可视化监测报警系统，其特征是:系统的每个监测点由摄像单元、信号采集单元、无线数据传输单元及报警单元组成，每个监测点是一个独立系统，能够布设多个传感器和摄像机，其中，摄像单元:由一个摄像头、摄像头电源、路由器、硬盘刻录机、视频线组成，通过摄像单元对该监测区域进行远程实时视频监控；信号采集单元:由一个温度传感器、一个湿度传感器及一个风速传感器组成，把三类传感器布设在该监测区域，无线数据传输单元:由MC55芯片承担，报警单元:由一个触发器和一个发声器组成，摄像头通过视频线连接到硬盘刻录机上，硬盘刻录机通过网线和路由器相连。
【专利摘要】本实用新型提供一种通过多传感器和摄像头结合对电力设备周围环境信息采集和分析处理的可视化监测报警系统。系统利用摄像头、温度传感器、湿度传感器及风速传感器对电力设备周围环境信息进行采集，然后把采集的多信息进行融合处理，并构造成一幅伪图像，再通过计算机对伪图像进行分析处理，用颜色来代表电力设备周围环境的温度、湿度及风速，再加入声音编码，便于管理人员直接通过声音对环境进行监测，远程实时观看该监测点的环境变化，整个系统可以更加方便的对电力设备周围环境进行监测。
【IPC分类】G01D21/02, H04N7/18
【公开号】CN204697194
【申请号】CN201520008808
【发明人】战铁兵, 梁士利, 赵星博, 郭轶强, 张国理
【申请人】吉林省送变电工程公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年1月8日
【技术领域】
[0001]本实用新型属于信息融合技术及信息可视化领域，具体涉及一种对电力设备周围环境监测的可视化报警系统。
【背景技术】
[0002]对于任何国家的发展和建设，电力系统都是至关重要的，人们的日常生活、商业的发展、工业的生产等都离不开电能，从发电到存储电能再到传输电能这个过程中每个环节都非常重要。但是由于恶劣的环境和人为破坏等因素都直接影响电力设备的使用寿命和维修费用，对电力设备的保护成为当前的电力部门一项重要任务。
[0003]提高电力设备的保护措施，是解决电力设备损坏的根本。但是当电力设备遭到恶劣环境破坏时，包括温度、湿度及风速变化对设备的影响，由于无法对电力设备周围环境信息进行及时的监测，导致维护人员无法第一时间去防止和保护设备。因此，设计一种电力设备可视化监测报警系统，势在必行。
[0004]现有对电力设备监测往往采用人工巡视的方法，或者通过分析传感器采集到的数据，效率不高，有遗漏或误报可能性，对管理人员的专业性要求较高。
[0005]本系统采用多传感器多信息融合及信息可视化技术，可以实现对电力设备周围环境实时可视化监测。通过这种可视化系统，能最大限度地实现对电力设备监管的视觉化、透明化和界限化，做到提早发现异常情况，及时进行处置，防止人为失误和遗漏，同时还可降低了监测人员工作压力及设备维护管理成本。
【发明内容】
[0006](一)要解决的技术问题
[0007]本实用新型的目的，是要提供一种通过多传感器和摄像头结合对电力设备周围环境信息采集和分析处理的可视化监测报警系统。系统利用摄像头、温度传感器、湿度传感器及风速传感器对电力设备周围环境信息进行采集，然后把采集的多信息进行融合处理，并构造成一幅伪图像，再通过计算机对伪图像进行分析处理处理，用颜色来代表电力设备周围环境的温度、湿度及风速，可以更加直观的反应环境信息，再加入声音编码，当环境信息正常时系统会发出嘟嘟声音、当环境信息低于阈值时系统会发出滴滴声音、当环境信息超出阈值时系统会发出11翁11翁声音、当系统断电时无声音，便于管理人员直接通过声音对环境进行监测，当有异常情况发生时，管理者可以通过点击异常颜色条来切换该传感器附近摄像机，远程实时观看该监测点的环境变化，整个系统可以更加方便的对电力设备周围环境进行监测。
[0008]本发明不限制将其应用于电力设备以外的信息采集处理及环境监测领域。
[0009](二)技术方案
[0010]为达到上述目的，本实用新型采用以下方案:系统的每个监测点由摄像单元、信号采集单元、无线数据传输单元及报警单元组成，每个监测点是一个独立系统，能够布设多个传感器和摄像机，其中，摄像单元:由一个摄像头、摄像头电源、路由器、硬盘刻录机、视频线组成，通过摄像单元对该监测区域进行远程实时视频监控；信号采集单元:由一个温度传感器、一个湿度传感器及一个风速传感器组成，把三类传感器布设在该监测区域，无线数据传输单元:由MC55芯片承担，报警单元:由一个触发器和一个发声器组成，摄像头通过视频线连接到硬盘刻录机上，硬盘刻录机通过网线和路由器相连。
[0011]以下是针对一个监测区域的解决方案，其他所有监测区域结构相同。
[0012]、硬件构成
[0013]摄像单元:由一个摄像头、摄像头电源、路由器、硬盘刻录机、视频线组成；信号采集单元:由一个温度传感器、一个湿度传感器及一个风速传感器组成；无线数据传输单元:由MC55芯片承担；报警单元:由一个触发器和一个发声器组成。
[0014]硬件结构框图见图1。
[0015]、数据处理方法
[0016](I)颜色设定:把数据信息用颜色代替，规定温度、湿度、风速取值的范围，然后用颜色表示出来，每一种颜色代表一个数值，颜色对比图见图2。
[0017]a.设定温度范围-50°C _50°C，精度为1°C，正常温度范围5°C -30°C，阈值分别为5 °C和30 °C，由于负数值不能用三原色表示，设定的温度范围加50 °C，得到温度范围O0C -100°c，精度为I°C，正常温度范围55°C -80°c，阈值分别为55°C和80°C。
[0018]b.设定湿度范围0% RH-100% RH，精度为1% RH，正常的湿度范围40% RH-60%RH，阈值分别为40% RH和60% RH。
[0019]c.设定风速范围0-100 m/s，精度为I m/s，正常的风速范围0_20m/s，阈值为20m/
So
[0020]正常范围的温度、湿度、风速的颜色对比图见图3。
[0021](2)信息融合:将采集的温度、湿度及风速三类信息进行融合处理，再将融合后的信息变成可视化伪图。
[0022](3)颜色比对:把当前形成的伪图颜色信息与初始规定的颜色信息进行比对，可以直接看出当前环境变量是正常范围或超出阈值或低于阈值。
[0023](4)声音报警:如果颜色比对均在正常范围内，系统会发出嘟嘟的声音；如果颜色比对超出阈值颜色，系统会发出嗡嗡的声音；如果颜色比对低于阈值颜色，系统会发出滴滴的声音:当系统断电或出现故障时不会发出声音。
[0024](5)切换视频:点击颜色异常区域，可以切换到当前区域的视频监控，及时了解该区域环境情况。
[0025](6)确定环境异常后:报告指挥中心。
[0026]本发明的优越性
[0027]1、本发明采用多传感器对电力设备周围环境信息进行采集，将采集的多信息融合为可视化图像，通过观看图像可以清晰了解监测区域环境情况，减轻监测人员对大量信息的分析处理的压力，提高对电力设备的保护及监管效率。
[0028]2、本系统融入声音编码，可通过辨别声音来监测环境变化。解决了监测人员的视觉疲劳，提高监测效率，减少异常情况漏报率。
[0029]3、本系统可以通过单击异常颜色条，可以及时了解出现异常区域的实时数据值。
[0030]4、该系统即可以独立使用，也可以与其它技术融合，形成综合报警系统。
【附图说明】
[0031]图1是本实用新型系统结构示意图。 【具体实施方式】
[0032]方案中举例应用于说明本实用新型，但不用来限制本发明的范围。
[0033]系统的每个监测点由摄像单元、信号采集单元、无线数据传输单元及报警单元组成，每个监测点是一个独立系统，能够布设多个传感器和摄像机，其中，摄像单元:由一个摄像头、摄像头电源、路由器、硬盘刻录机、视频线组成，通过摄像单元对该监测区域进行远程实时视频监控；信号采集单元:由一个温度传感器、一个湿度传感器及一个风速传感器组成，把三类传感器布设在该监测区域，无线数据传输单元:由MC55芯片承担，报警单元:由一个触发器和一个发声器组成，摄像头通过视频线连接到硬盘刻录机上，硬盘刻录机通过网线和路由器相连。
[0034]硬件构成
[0035]摄像单元:由一个摄像头、摄像头电源、路由器、硬盘刻录机、视频线组成，通过摄像单元对该监测区域进行远程实时视频监控。
[0036]信号采集单元:由一个温度传感器、一个湿度传感器及一个风速传感器组成，把三类传感器布设在该监测区域最佳的位置，以A代表该监测区域温度传感器采集的温度数据、以B代表该监测区域湿度传感器采集的湿度数据、以C代表该监测区域风速传感器采集的风速数据，设定间隔一个小时采集一组数据。
[0037]无线数据传输单元:由MC55芯片承担，将传感器采集的数据无线传输至监测中心。
[0038]报警单元:由一个触发器和一个发声器组成，采集的数据与设定的数据进行分析比对，触发发声器，发出不同声音，实现听觉和可视化监测。
[0039]数据处理
[0040]1)、信息采集:通过温度、湿度及风速三类传感器对监测区域环境信息进行采集，利用摄像头对监测区域进行视频信息的采集。
[0041]2)、信息传输:主要采用GPRS模块实现远程传输，设计方案以AVR单片机(ATMEGA16)和GPRS模块MC55为基础，将三类传感器采集的数据，通过主控芯片ATMEGA16发送给MC55，MC55则通过GPRS网络传送到指定IP地址的监控中心，视频数据通过有线直接传送到监控中心。
[0042]3)、信息处理:用An代表温度传感器采集的数据值，用Bn代表湿度传感器采集的数据值，用Cn代表风速传感器采集的数据值，在规定的正常范围内采集一组数据，每类传感器采集十个数据值，分别为:An= [Al A2 A3……Α10]、Βη=[Β1 B2 B3……B10]、Cn=[ClC2 C3……C10]，把三类数据融合为D=[An Bn Cn],再把融合后的数据D用image (D)变成彩色图，；在超出阈值采集一组数据，每类传感器采集十个数据值，分别为:Anl=[Al A2A3 iAr …‘kV …A10]、Bnl=[Bl B2 B3 坨4’ …坨7’ …B1]、Cnl=[Cl C2 C3 W …‘C4’ -C10],其中每类传感器的第4个值和第7个值都超出阈值，其他值不变，把三类数据融合为Dl=[Anl Bnl Cnl],再把融合后的数据Dl用image(Dl)变成彩色图；在低于阈值采集一组数据，每类传感器采集十个数据值，分别为:Αη2=[Α1 A2 A3 ‘A4’…‘A7’…A10]、Bn2=[Bl B2 B3 ‘B4，…‘B7，…B1]、Cn2=[Cl C2 C3 ‘C4，…‘C4，…C10],其中每类传感器的第4个值和第7个值都低于阈值，其他值不变，把三类数据融合为D2=[An2Bn2 Cn2],再把融合后的数据D2用image (D2)变成彩色图；
[0043]4)、颜色比对及报警:把采集的数据融合后变成可视化的彩色条形图，与规定的正常彩色条形图对比分析，例如:第一种情况，对比分析得到:有两个温度值超出温度阈值，有两个湿度值超出阈值，有两个风速值超出阈值，因此，该监测区域的环境情况超出了适合电力设备运行的正常值，会对电力设备的正常运行有影响，甚至损坏电力设备，触发报警系统，发出嗡嗡的声音，提醒监管人员及时查看和处理；第二种情况，对比分析得到:有两个温度值低于温度阈值，有两个湿度值低于阈值，因此，该监测区域的环境情况低于了适合电力设备运行的正常值，会对电力设备的正常运行有影响，甚至损坏电力设备，触发报警系统，发出滴滴的声音，提醒监管人员及时查看和处理；第三种情况，得到的彩图颜色在规定的正常颜色范围内，表示环境正常，系统会发出嘟嘟的声音，提醒监管人员一切正常。
[0044]5).切换数据信息:当出现上述的第一种和第二种情况时，表示环境发生异常，需要监管人员及时查看，通过点击出现异常的颜色条，可以得到该传感器的编码及具体数据值，便于监管人员及时作出判断和处理办法等。
【主权项】
1.电力设备可视化监测报警系统，其特征是:系统的每个监测点由摄像单元、信号采集单元、无线数据传输单元及报警单元组成，每个监测点是一个独立系统，能够布设多个传感器和摄像机，其中，摄像单元:由一个摄像头、摄像头电源、路由器、硬盘刻录机、视频线组成，通过摄像单元对该监测区域进行远程实时视频监控；信号采集单元:由一个温度传感器、一个湿度传感器及一个风速传感器组成，把三类传感器布设在该监测区域，无线数据传输单元:由MC55芯片承担，报警单元:由一个触发器和一个发声器组成，摄像头通过视频线连接到硬盘刻录机上，硬盘刻录机通过网线和路由器相连。
【专利摘要】本实用新型提供一种通过多传感器和摄像头结合对电力设备周围环境信息采集和分析处理的可视化监测报警系统。系统利用摄像头、温度传感器、湿度传感器及风速传感器对电力设备周围环境信息进行采集，然后把采集的多信息进行融合处理，并构造成一幅伪图像，再通过计算机对伪图像进行分析处理，用颜色来代表电力设备周围环境的温度、湿度及风速，再加入声音编码，便于管理人员直接通过声音对环境进行监测，远程实时观看该监测点的环境变化，整个系统可以更加方便的对电力设备周围环境进行监测。
【IPC分类】G01D21/02, H04N7/18
【公开号】CN204697194
【申请号】CN201520008808
【发明人】战铁兵, 梁士利, 赵星博, 郭轶强, 张国理
【申请人】吉林省送变电工程公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年1月8日
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