一种基于DSP前置处理的输电线路远程智能反外损监控系统

1.一种基于DSP前置处理的输电线路远程智能反外损监控系统，其特征是：
所述的监控系统对输电线路保护区域内出现的外力损坏危险源，包括大型机械车辆、风筝/雨布悬挂物，进行自动的实时运动检测与跟踪，并对危险源可能对输电线路造成的潜在危险进行多级预警，其具体步骤包括
1)输电线路保护区域内视频数据的采集；
2)前置监控终端中的DSP对视频数据的识别与处理；
A.从采集的视频图像提取前景区域；
B.从前景区域中检测受监控危险源信息；
C.检测到危险源,发出初级报警，并跟踪危险源并监视其运动状态；
D.如检测到危险源异常运动，提高预警等级；
3)检测到危险源，DSP发出控制指令，实现本地声光报警；
4)检测到危险源，通过3G无线通讯将实时视频数据传送到后台报警；
5)在前置监控终端对采集视频数据标记时间并存储；
6)在前置监控终端，支持对视频数据的本地WIFI下载；
其中，所述的监控系统通过在高压铁塔上架设摄像机采集输电线路保护区范围内的监控视频数据；
其所述的监控系统在对采集的视频数据标记时间并存储，存储时间为12小时，对发生外力破坏隐患时间段的视频数据设置为不可删除；
其所述的监控系统在前置监控终端存储的视频数据，支持两种下载方式，一种是通过WCDMA 3G无线的方式下载到监控中心，另一种是在本地通过WIFI的方式来下载到监控用终端中；
其所述的监控系统在输电线路保护区内情况正常时，前置监控终端不向后台监控中心传输数据；
其所述的监控系统在输电线路保护区内当现场发生外力破坏隐患时，前置监控终端将通过DSP来识别出隐患的类型，并将实时视频数据回传到后台监控中心，并在本地声光报警；
其所述的监控系统使用背景建模方法，从采集的视频数据中提取前景区域；
其所述的监控系统使用训练集对受监控危险源，包括对大型机械车辆、风筝/雨布悬挂物进行建模；
其所述的监控系统对比前景区域与受监控危险源模型，如果它们之间的相似度满足预先设定的条件，则认为此前景区域为应受监控的危险源；
其所述的监控系统可根据受监控危险源的跟踪结果发送预警信号；
其所述的监控系统可根据受监控危险源在受监控区域中停留的时间、区域信息，发送多级预警；
其所述的监控系统在输电线路保护区内，每基高压杆塔上安装一套前置监控终端，实时采集监视区内的视频数据；通过前置监控终端的DSP来对实时采集的视频数据进行识别处理，并将识别处理的结果回传给后台监控中心；
所述的监控中心可以根据需求，通过WCDMA 3G无线通讯来实时查看线路保护区内的状态，以及存储在前置监控终端的视频数据；
用户可以在前置监控终端本地通过WIFI下载视频数据。

一种基于DSP前置处理的输电线路远程智能反外损监控系\n统\n技术领域\n[0001] 本发明属于监控领域，尤其涉及一种用于输电线路的远程监控系统。\n背景技术\n[0002] 在上海目前分布着220kV及以上输电线路4000多公里，铁塔数千基，且上海城市中心城区集中、且用电负荷高，对供电可靠性要求也在不断提高，电网运营面临巨大挑战。\n[0003] 输电线路状态对电网安全起着至关重要的作用，近年来，变电设备的监测技术日臻完善，状态监测手段日趋成熟，而输电线路仍然处于较为粗放的管理状态，难以应对日益提高的可靠性要求，更无法满足智能电网发展的需要。\n[0004] 传统的视频监视系统是简单的非智能闭路电视系统，其缺点十分明显的，这样的系统或者需要安保人员实时监视画面以捕捉关键事件，或者需要在事后对视频记录进行回放并进行人工分析，耗时耗力，成本高而效率低。\n[0005] 目前在上海地区输电线路中最主要的外力破坏隐患的有两种，其中大型机械车辆在线路保护区内违章操作，吊臂容易触线导致跳闸事故，是高压输电线路主要外力破坏隐患之一；另外一种是风筝、雨布等悬挂物，悬挂在输电线路上，在雨、雪天气下，导致线路间绝缘下降，导致跳闸事故。\n[0006] 这些事故轻则导致大面积停电，造成严重的经济损失，重则造成人员伤亡。传统的人工巡视方式很难及时对出现在线路周围及铁塔上的危险提出预警和告警，不能满足建设坚强智能电网的安全需求，因此，反外力破坏的远程无线视频监控技术对外力破坏输电线路或杆塔本身进行预警监测具有重大意义。\n[0007] 目前出现的利用3G无线通讯技术将视频信号传送到监控中心，在监控中心进行智能识别，当发生外力破坏隐患的时候发出预警信号，并将信号再传回现场，实现本地声光报警来监测输电线路保护区的技术，其存在如下的问题：\n[0008] 1.目前3G WCDMA无线网络的带宽，无法满足对高清视频数据的传输，使得后台监控中心的识别和处理的效果不佳，尤其对风筝/雨布等体积小、透明度高的悬挂物的识别率较低；\n[0009] 2.按照CF的清晰度，10~15帧/秒的数据传输，无线通讯流量超过15G/月，无线通讯费用巨大，很难大规模推广；\n[0010] 综上所述，现有技术无法满足当前对输电线路实时监控并对相关外力隐患及时预警的需求。\n发明内容\n[0011] 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于DSP前置处理的输电线路远程智能反外损监控系统，其在输电线路现场情况正常时，不向后台监控中心传输数据，当现场发生外力损坏隐患时，前置终端将通过DSP来识别出隐患的类型，将实时视频信号回传到后台监控中心报警与记录，并在本地声光报警；其前置终端对视频图像存储12小时，并且对存储的视频图像标记时间，对发生外力损坏隐患时间段的视频图像设置为不可删除；后台监控中心具有对远监监控点任何一路图像进行实时监控的功能。\n[0012] 本发明的技术方案是：提供一种基于DSP前置处理的输电线路远程智能反外损监控系统，其特征是：所述的监控系统对输电线路保护区域内出现的外力损坏危险源，包括大型机械车辆、风筝/雨布等悬挂物，进行自动的实时运动检测与跟踪，并对危险源可能对输电线路造成的潜在危险进行多级预警，其具体步骤包括：\n[0013] 1)输电线路保护区域内视频数据的采集；\n[0014] 2)前置监控终端中的DSP对视频数据的识别与处理；\n[0015] A.从采集的视频图像提取前景区域；\n[0016] B.从前景区域中检测受监控危险源信息；\n[0017] C.检测到危险源,发出初级报警，并跟踪危险源并监视其运动状态；\n[0018] D.如检测到危险源异常运动，提高预警等级；\n[0019] 3)检测到危险源，DSP发出控制指令，实现本地声光报警；\n[0020] 4)检测到危险源，通过3G无线通讯将实时视频信息传送到后台报警；\n[0021] 5)在前置监控终端对采集视频数据标记时间并存储；\n[0022] 6)在前置监控终端，支持对历史视频数据的本地WIFI下载。\n[0023] 具体的，所述的监控系统通过在高压铁塔上架设摄像机采集输电线路保护区范围内的监控视频信息。\n[0024] 所述的监控系统在对采集的视频数据标记时间并存储，存储时间为12小时，对发生外力破坏隐患时间段的视频图像设置为不可删除。\n[0025] 所述的监控系统在前置识别处理终端存储的视频图像数据，支持两种下载方式，一种是通过WCDMA 3G无线的方式下载到监控中心，另一种是在本地通过WIFI的方式来下载到监控用终端中。\n[0026] 所述的监控系统在输电线路保护区内情况正常时，前置监控终端不向后台监控中心传输数据，\n[0027] 所述的监控系统在输电线路保护区内当现场发生外力破坏隐患时，前置终端将通过DSP来识别出隐患的类型，并将实时视频信号回传到后台监控中心，并在本地声光报警。\n[0028] 所述的监控系统使用背景建模方法，从采集的视频信号中提取前景区域。\n[0029] 所述的监控系统使用训练集对受监控危险源，包括对大型机械车辆、风筝/雨布等悬挂物进行建模。\n[0030] 所述的监控系统对比前景区域与受监控危险源模型，如果它们之间的相似度满足预先设定的条件，则认为此前景区域为应受监控的危险源。\n[0031] 所述的监控系统可根据受监控危险源的跟踪结果发送预警信号。\n[0032] 所述的监控系统可根据受监控危险源在受监控区域中停留的时间、区域等信息，发送多级预警。\n[0033] 相对于传统的“利用3G无线通讯技术将视频信号传送到监控中心，在监控中心进行智能识别，当发生外力损坏隐患的时候发出预警信号，并将信号再传回现场”的监控方式，本发明实现本地声光报警具有如下的优势：\n[0034] 1.3G无线通讯流量降低90%以上；\n[0035] 2.极大地节省了无线通讯费用，使智能化反外损监控系统具备了大规模推广的条件；\n[0036] 3.智能化识别在本地实现，缩短了本地声光报警的反应时间，利于更早地阻止外力损坏隐患。\n附图说明\n[0037] 图1是本发明监控系统系统框图；\n[0038] 图2是监控系统架构示意图。\n具体实施方式\n[0039] 下面结合附图对本发明做进一步说明。\n[0040] 图1是本发明技术方案的输电线路远程智能反外损监控系统框图。\n[0041] 本文发明的输电线路远程智能反外损监控系统的总体设计思想是：在输电线路保护区内，每基高压杆塔上安装一套前置识别处理终端，实时采集监视区内的视频数据。通过前置识别处理终端的DSP来对实时采集的视频图像进行识别处理，并将识别处理的结果回传给后台监控中心。监控中心也可以根据需求，通过WCDMA 3G无线通讯来实时查看线路保护区内的状态，以及存储在前置识别处理终端的历史视频数据。用户也可以在前置识别处理终端本地通过WIFI下载历史视频数据。\n[0042] 该系统实现的主要功能包括：\n[0043] 1）可以处理D1及以上清晰度的视频图像：因为对采集的视频图像在前置识别处理终端的DSP进行识别与处理，大大提高了对风筝/雨布等体积小、透明度高的悬挂物的识别率。\n[0044] 2）大型机械车辆的识别：对视频图像通过前置处理终端的DSP进行智能分析，实时检测与跟踪大型机械车辆，当大型机械车辆驶入线路保护区内并且停留或作业时，自动发出预警信息，实现本地声光报警，并且向后台监控中心回传实时视频信息。\n[0045] 3）风筝/雨布等悬挂物的识别：对视频图像通过前置处理终端的DSP进行智能分析，实时检测与跟踪风筝/雨布等悬挂物进入到线路保护区，将自动发出预警信息，实现本地声光报警，并且向后台监控中心回传实时视频信息。\n[0046] 4）监控报警的方式为：\n[0047] ①输电线路保护区现场情况正常时，不向后台监控中心传输数据，可以大大节省无线通讯的流量；\n[0048] ②后台监控中心具有对远程监控点任何一路图像进行实时监控的功能；\n[0049] ③当输电线路保护区现场发生外力破坏隐患时，前置终端将通过DSP来识别出隐患的类型，并将实时视频信号回传到后台监控中心，并在本地声光报警；\n[0050] ④前置识别处理终端对视频图像存储12小时，并且对存储的视频图像标记时间，对发生外力破坏隐患时间段的视频图像设置为不可删除；\n[0051] ⑤前置识别处理终端存储的视频图像数据，支持两种下载方式：一种是通过WCDMA 3G无线的方式下载到监控中心，另一种是在本地通过WIFI的方式来下载到监控用编程器中。\n[0052] 本发明在输电线路现场情况正常时，不向后台监控中心传输数据，当现场发生外力损坏隐患时，前置终端将通过DSP来识别出隐患的类型，将实时视频信号回传到后台监控中心报警与记录，并在本地声光报警；前置终端对视频图像存储12小时，并且对存储的视频图像标记时间，对发生外力损坏隐患时间段的视频图像设置为不可删除；后台监控中心具有对远监监控点任何一路图像进行实时监控的功能。\n[0053] 图2中给出了本发明所述的一个典型的实施方案中的系统架构示意图。此系统包括数码摄像机100对输电线路保护区进行视频采样，数码摄像机100有线以太网方式接入到前置识别处理终端200，通过101实现视频解码，将采集的视频数据解码为DSP视频识别处理102需要的视频数据类型。\n[0054] 其中前置识别处理终端200包括有：视频解码模块101、DSP视频识别与处理102、背景建模模块103、目标检测模块104、目标跟踪模块105、危险源识别模块106、本地声光报警107、WIFI通讯模块108、历史视频数据存储109、3G WCDMA无线通讯模块110、报警联动、视频编码输出模块111。\n[0055] 背景检测模块101包括对背景建模与前景检测。背景建模可采用经典的MOG(Mixture of Gaussians)或CodeBook方法。Codebook方法可参见K.Kim等人在Real-Time Imaging,vol.11,no.3,pp.172-185中发表的"Real-time foreground-backgroundsegmentation using codebook model"。在本专利的其他实施方案中，也可采用其他背景建模方法。当背景成功建模后，任何进入警戒区域的危险源都可以通过当前帧与背景模型的对比被检测出来。\n[0056] DSP视频识别与处理102是前置识别处理终端200的核心，即对采集的视频信息进行实时识别处理，也对前置终端内其它设备进行协调管理的功能。\n[0057] 背景建模模块103、目标检测模块104、目标跟踪模块105、危险源识别模块106都是DSP中的功能模块，其功能是对比前景区域与受监控危险源模型，如果它们之间的相似度满足预先设定的条件，则认为此前景区域为应受监控的危险源。\n[0058] 本地声光报警107：当前置识别处理终端200发出预警信号后，通过安装在现场的声光设备实现现场声光报警，提示危险源离开受监控保护区域。\n[0059] WIFI通讯模块108：前置识别处理终端200中存储的视频图像数据，支持在本地通过WIFI的方式来下载到监控用编程器中。而且通过WIFI通讯模块108，维护人员可在高压铁塔下对前置识别处理终端200以及数码摄像机进行调试和系统升级。\n[0060] 历史视频数据存储109：对视频图像存储12小时，通过DSP视频识别与处理102对存储的视频图像标记时间，对发生外力损坏隐患时间段的视频图像设置为不可删除。\n[0061] 3G WCDMA无线通讯模块110：实现前置识别处理终端200与无线移动监控客户端\n114和115、后台监控中心113、与输电线路高层管理人员112的通讯。\n[0062] 报警联动、视频编码输出模块111：向后台监控中心发出报警联动信号，并对视频数据压缩编码后，借助3G WCDMA无线通讯模块110向后台监控中心传输。\n[0063] 当前置识别处理终端200发出预警信号后，通过安装在现场的声光设备实现现场声光报警，提示危险源离开受监控保护区域。同时，根据预警级别与系统设置，视频智能监控系统200可向无线移动监控客户端114和115、后台监控中心113、与输电线路高层管理人员112发送预警信号。\n[0064] 本发明提供了一种基于DSP的前置视频识别与处理技术，对输电线路保护区域内出现的外力损坏危险源进行自动的实时运动检测与跟踪，并对危险源可能对输电线路造成的潜在危险进行多级预警，避免了人工巡检很难实时对出现在线路周围及铁塔上的危险提出预警的问题，实现了对输电线路的远程智能监控。其中外力损坏危险源主要为大型机械车辆、风筝/雨布等悬挂物。\n[0065] 本发明可广泛用于输电线路远程的监控领域。