CN101834989B - 直升机电力巡检实时数据采集存储*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直升机电力巡检实时数据采集存储***，包括视频采集单元、通讯数据采集单元、视频分配设备、硬件管理设备、服务器A、服务器B和嵌入式计算机，各个部分通过网络连接在一起。服务器A和服务器B都设有存储模块，服务器A只储存经检测后的存在缺陷的图像以及与缺陷图像相关的通讯数据，而服务器B储存全部视频数据和通讯数据，本***可以根据直升机飞行区域的不同，及时调整数据采集的频率，使数据更科学合理，且完整。

Description

直升机电力巡检实时数据采集存储***

技术领域

本发明涉及一种直升机电力巡检机载***，尤其是涉及一种高清实时数据的采集存储***。

技术背景

    今年来，我国国民经济的持续快速发展对我国电力工业提出了越来越过的要求。我国国土辽阔，地形复杂，丘陵及山区较多，气候条件复杂，瓷绝缘子质量不稳定等因素，严重影响了供电线路的安全稳定性。为了安全和可靠地供电，巡检维护的现代化日益显示出其迫切性。目前我国采用的巡检方式包括人工巡检和直升机巡检两种方式，巡检内容主要是架线塔杆和架空线路，由于我国电路总长度大且覆盖面广，还会跨越湖泊或山区等无人居住的复杂区域，人工巡检已经完全不能适用这种周期长、环境复杂多变且危险性高的工作。

直升机电力巡检技术，由于不受空间位置影响，巡检周期短，加之采用高可信度的数字化分析处理等手段，较之人工巡检有着众多的优势，必将会逐渐取代传统的野外人工巡检方式，而且也将成为影响今后电力发展的重要因素之一。使用直升机巡检虽然比起传统的人工巡检更科学方便，但是也需要花费大量的成本，所以每次巡检务必做到采集数据完整准确，而且科学合理，继而对机载***，尤其是数据采集及存储***就有相当高的要求。

目前多数巡检直升机的机载***都只能进行一次采集存储或机载检测设备实时检测，前者采集的数据需要人工后续处理，往往需要工作人员再观看几个小时的录像，很花时间和精力，而后者经常会出现由于时间紧迫而无法及时完成对某段线路的检测，出现漏检、错检的现象。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术缺陷，提供一种更科学合理的直升机电力巡检实时数据采集存储***，本***可以对采集到的数据全面完整的保存，而且方便工作人员对采集的数据进行后续处理。

技术手段：

本发明公开了一种直升机电力巡检实时数据采集存储***，包括视频采集单元、通讯数据采集单元、视频分配设备、硬件管理设备、服务器A、服务器B和嵌入式计算机，视频分配设备连接服务器A、服务器B和视频采集单元，视频采集单元与视频分配设备连接，硬件管理设备与视频分配设备连接，服务器A和服务器B同步采集由视频采集单元发送到视频分配设备上的视频数据，硬件管理设备连接通讯数据采集单元、服务器A、服务器B和嵌入式计算机，服务器A、服务器B和嵌入式计算机同步采集由通讯数据采集单元发送到硬件管理设备上的同步通讯数据；

其中视频采集单元包括输出频率相同的红外热像仪、紫外摄像机和可见光摄像机，其中红外摄像机在发送视频数据的同时将每一帧的帧号发送到视频分配设备；

其中通讯数据采集单元包括GPS和/或飞行姿态检测仪，GPS和/或飞行姿态检测仪的输出频率与视频采集单元的输出频率相同；

其中视频采集单元实时采集电力线及杆塔的视频数据，嵌入式计算机按照预定频率采集硬件管理设备发送来的同步通讯数据完成对直升机的导航，同时生成直升机飞行的轨迹文件，并通过硬件管理设备发送给服务器B保存，A 服务器设定预定时间周期且在每一个预定的时间周期内处理视频数据和通讯数据，将存在缺陷的图像的处理结果进行保存，服务器B还接收所有视频数据及通信数据，并保存。 

在服务器A内设有磁盘阵列和智能检测模块，服务器A在每一个设定的时间周期内执行下列时序程序：

a、按照预定的采集频率采集视频分配设备上的红外视频数据、与采集到的红外视频数据相对应的帧号以及与该红外数据同步的其他视频数据和同步通讯数据，并在所有视频数据和通讯数据中加入帧号；

b、选取该设定的时间周期内其中的一帧全部视频数据和对应的同步通讯数据；

c、判断当前智能检测模块是否空闲，若空闲则将上一时间周期内的时序程序b中选择的全部数据送入智能检测模块检测，若不空闲则直接将上一时间周期内的时序程序b中选择的全部数据存入磁盘阵列；

d、智能检测模块诊断收到的图像是否存在缺陷，对存在缺陷的图像标记缺陷，并将标记后的图像以及与该图像同步的通讯数据传送至磁盘阵列中存储，或将不存在缺陷的图像以及与该图像同步的通讯数据删除，并返回处理结果。

设置在服务器A中的磁盘阵列为热插拔式磁盘阵列，服务器A的一个设定的时间周期为一秒；服务器A执行时序程序d时，将同步的通讯数据加入到帧号相同的视频数据中，并压缩处理。

在服务器B内设有热插拔式磁盘阵列，服务器B执行下列时序程序：

a、按照预设频率采集视频数据和同步通讯数据，并在视频数据和同步通讯数据中加入相应的帧号后储存；

b、接收嵌入式计算机发送来的飞行轨迹文件并储存；

c、利用同步通讯数据以及各视频数据中的各个帧的偏移地址生成索引文件并储存，服务器B执行时序程序a时，将同步的通讯数据加入到帧号相同的视频数据中，并压缩处理。

服务器A在***启动时发送指令并通过硬件管理设备设置视频采集单元和通讯数据采集单元的输出频率，且该输出频率不小于每秒二十五帧。

视频采集单元还包括全景观测可见光摄像机，其输出频率与红外热像仪的输出频率一致，所述通讯数据采集单元还包括北斗通讯***和射频识别装置，其输出频率与视频采集单元的输出频率相同。

嵌入式计算机还通过接收到的通讯数据算出飞机所在区域，并经硬件管理设备发送给服务器A和服务器B。

服务器A根据嵌入式计算机发送的飞行区域信息判断是否需要更改采集频率，若需要更改，则将更改后的参数通过硬件管理设备发送给服务器B和嵌入式计算机，服务器B和嵌入式计算机根据接收到的参数修改采集频率使其与服务器A一致。

有益效果：

本发明在数据采集时通过采集的飞行通讯数据合理的进行飞行导航，并且可以通过射频设备对塔杆进行识别，这样可以使数据采集更加科学合理，而且便于对故障线路的标记。同时使用红外热像仪、紫外摄像机和可见光摄像机对数据采取两次存储的方式，一次是通过服务器B存储采集的全部图像数据和通讯数据，并且生产索引文件，使一次巡检过程中采集的数据完整，而且为后续的地面处理提供方便，另一次存储之前先进行智能检测，并将存在缺陷部位的图像单独储存，这样既可以节省硬盘空间，又可以使后续的地面处理简化，对于不确定或漏检的部位只需调出服务器B存储的视频的相应部位重新检测即可；两次存储也可以避免由于其中一个硬盘损坏导致本次巡检工作失败。使用热插拔式磁盘阵列作为存储工具，方便数据转移和长期保存，巡检完成后只需要将机载的热插拔式磁盘阵列取出，然后***地面处理***中就可以完成数据转移，对于需要长期保留的数据，无需将原来的存储设备中的数据全部导出到其他存储设备中存储，在下次巡检时只要***规格相同的新的热插拔式磁盘阵列就可以正常使用，这样可以避免数据在转移时出现损坏。

附图说明

图1为本***的各部分连接结构示意图；

图2为本***的工作流程图。

具体实施方式

如图1和图2所示，视频分配设备连接服务器A、服务器B和视频采集单元，服务器A和服务器B同步采集视频采集单元发送到视频分配设备上的视频数据；硬件管理设备连接通讯数据采集单元、服务器A、服务器B和嵌入式计算机，服务器A、服务器B和嵌入式计算机同步采集由通讯数据采集单元发送到硬件管理设备上的同步通讯数据；硬件管理设备还与视频分配设备连接。其中视频采集单元包括红外热像仪、紫外摄像机、高清可见光摄像机和全景观测可见光摄像机，通讯数据采集单元包括GPS、飞行姿态检测仪、北斗通讯***和射频识别装置。红外热像仪、紫外摄像机以及高清可见光摄像机的视角范围一致，其目的是为了方便三种视频数据的同步分析比较；全景观测可见光摄像机的视角范围大于其他视频数据采集设备，其目的是便于对飞行环境以及巡检区域全面观测；GPS和飞行姿态检测仪用于导航，以及对观测目标定位，并标识视频采集的角度；北斗通讯***用于直升机与地面的通讯，因为在某些地区接收不到电话通讯信号；射频识别装置用于识别塔杆的相关信息，便于标记故障线路。

在登录机载***后，服务器A会发送指令到硬件管理设备，通过硬件管理设备设置视频采集单元和通讯数据采集单元的输出频率，将两者所包含的所有采集设备的输出频率设为一致，设置完毕后，数据源始终存在于各自的数据线上，并以设置好的频率不断地刷新。服务器A、服务器B和嵌入式计算机分别调用各自的采集函数，按照***设置的采集频率，对数据源进行采集。服务器A、服务器B和嵌入式计算机的采集频率相同，一般与采集设备的输出频率相同，不应小于每秒25帧，且起始时间相同。

当***对红外热像仪进行设置后，红外热像仪根据设置的采集频率，在送出一帧红外温度数据的同时，送出当前帧的帧号。对于服务器A，在采集每一帧视频数据和同步通讯数据的同时，还采集当前红外数据的帧号，并以红外数据的帧号为标准对各类数据进行编号；服务器B对数据的采集和编号方式与服务器A相同，这样就可以保证服务器A和服务器B采集的视频数据和通讯数据都是同步的。

服务器A包括热插拔式磁盘阵列和智能检测模块，在一个设定的工作周期内主要内完成下列时序程序：a、按照预定的采集频率采集红外视频数据、与采集到的红外视频数据相对应的帧号以及与该红外数据同步的其他视频数据和同步通讯数据，并在所有采集到的视频数据和通讯数据中加入帧号；b、选取该设定的工作周期内其中的一帧全部视频数据和对应的飞行通讯数据；c、判断当前智能检测模块是否空闲，若空闲则将上一设定的工作周期内的时序程序b中选择的全部数据送入智能检测模块检测，若不空闲则直接将上一设定的工作周期内的时序程序b中选择的全部数据存入热插拔式磁盘阵列；d、智能检测模块诊断收到的图像是否存在缺陷，对存在缺陷的图像标记缺陷，并将标记后的图像以及与该图像同步的通讯数据传送至热插拔式磁盘阵列中存储，或将不存在缺陷的图像以及与该图像同步的通讯数据删除，并返回结果。在设置服务器A的工作周期时，要考虑直升机飞行的速度和视频采集设备视角的大小，即前一周期内选择的图像要与后一周期内选择的图像部分重叠，但又要使重叠的部分最小化，通常设置成一秒。在时序程序c中判断检测模块是否空闲是通过判断上一工作周期内的时序程序d是否有返回值来确定的。因为智能检测的时间不固定，很可能出现前一周期的一帧数据没有检测完，后一周期被选送的数据就已经要求检测，所以当没有返回值时，无论后一周期内被选送的数据是否有缺陷，都会被送入存储模块，保证数据完整可靠。

服务器B为存储服务器，只用于存储采集到的所有数据。服务器B包括热插拔式磁盘阵列，主要执行下列时序程序：a、按照预设频率采集视频数据和同步通讯数据，并在视频数据和同步通讯数据中加入相应的帧号后储存；b、接收嵌入式计算机发送来的飞行轨迹文件，并储存；c、利用同步通讯数据以及各视频数据中的各个帧的偏移地址生成索引文件，并储存。

服务器A和服务器B采用热插拔式磁盘阵列（比如USB接口的可移动硬盘等）的目的是为了在地面后处理时方便数据的转移，而且方便更换硬盘。理论上服务器A的数据量小于等于服务器B的二十五分之一，而且服务器B的数据更为完整，对于后期分析处理也更为重要，所以服务器B在这里采用热插拔式磁盘阵列是本实施例的必要条件之一。

由于数据量大而且类别多，服务器A与服务器B在数据存储时，会将每一帧的通讯数据加入该帧的视频图像数据中，压缩处理后储存。对于红外图像要求进行无损压缩，其余图像的压缩比最大可设为无损压缩。

嵌入式计算机为导航设备，对视频数据采集是否最科学合理起预判和调整的作用。嵌入式计算机只采集同步通讯数据，通过同步通讯数据修正直升机飞行轨迹，完成对直升机的导航，并将直升机的飞行轨迹文件通过硬件管理设备发送给服务器B进行存储。嵌入式计算机还通过采集的通讯数据对飞行区域作出描述，将位置信息发送给服务器A和服务器B。服务器A利用该位置信息对下一设定工作周期内的所选帧作出预判，使其在执行时序程序b时达到最优效果。飞行区域改变会影响数据采集的质量，所以服务器A还会通过接收到的位置信息判断是否需要更改采集频率，若需要改变，则在改变自身采集频率的同时，将改变后的参数发送给服务器B和嵌入式计算机，服务器B和嵌入式计算机的采集频率也会做出相应的修改，保证与服务器A的采集频率相同。

Claims (10)

1.一种直升机电力巡检实时数据采集存储***，其特征在于：所述直升机电力巡检实时数据采集存储***包括视频采集单元、通讯数据采集单元、视频分配设备、硬件管理设备、服务器A、服务器B和嵌入式计算机，视频分配设备连接服务器A、服务器B和视频采集单元，视频采集单元与视频分配设备连接，硬件管理设备与视频分配设备连接，服务器A和服务器B同步采集由视频采集单元发送到视频分配设备上的视频数据，硬件管理设备连接通讯数据采集单元、服务器A、服务器B和嵌入式计算机，服务器A、服务器B和嵌入式计算机同步采集由通讯数据采集单元发送到硬件管理设备上的同步通讯数据；

所述视频采集单元包括输出频率相同的红外热像仪、紫外摄像机和可见光摄像机，其中红外摄像机在发送视频数据的同时将每一帧的帧号发送到视频分配设备；

所述通讯数据采集单元包括GPS和/或飞行姿态检测仪，GPS和/或飞行姿态检测仪的输出频率与视频采集单元的输出频率相同；

所述视频采集单元实时采集电力线及杆塔的视频数据，嵌入式计算机按照预定频率采集硬件管理设备发送来的同步通讯数据完成对直升机的导航，同时生成直升机飞行的轨迹文件，并通过硬件管理设备发送给服务器B保存，A 服务器设定预定时间周期且在每一个预定的时间周期内处理视频数据和通讯数据，将存在缺陷的图像的处理结果进行保存，服务器B还接收所有视频数据及通信数据，并保存。

2.根据权利要求1所述的直升机电力巡检实时数据采集存储***，其特征在于：在所述服务器A内设有磁盘阵列和智能检测模块，服务器A在每一个设定的时间周期内执行下列时序程序：

a、按照预定的采集频率采集视频分配设备上的红外视频数据、与采集到的红外视频数据相对应的帧号以及与该红外数据同步的其他视频数据和同步通讯数据，并在所有视频数据和通讯数据中加入帧号；

b、选取该设定的时间周期内其中的一帧全部视频数据和对应的同步通讯数据；

c、判断当前智能检测模块是否空闲，若空闲则将上一时间周期内的时序程序b中选择的全部数据送入智能检测模块检测，若不空闲则直接将上一时间周期内的时序程序b中选择的全部数据存入磁盘阵列；

d、智能检测模块诊断收到的图像是否存在缺陷，对存在缺陷的图像标记缺陷，并将标记后的图像以及与该图像同步的通讯数据传送至磁盘阵列中存储，或将不存在缺陷的图像以及与该图像同步的通讯数据删除，并返回处理结果。

3.根据权利要求2所述的直升机电力巡检实时数据采集存储***，其特征在于：设置在所述服务器A中的磁盘阵列为热插拔式磁盘阵列。

4.根据权利要求2所述的直升机电力巡检实时数据采集存储***，其特征在于：所述服务器A的一个设定的时间周期为一秒；所述服务器A执行时序程序d时，将同步的通讯数据加入到帧号相同的视频数据中，并压缩处理。

5.根据权利要求1所述的直升机电力巡检实时数据采集存储***，其特征在于：在所述服务器B内设有热插拔式磁盘阵列，服务器B执行下列时序程序：

a、按照预设频率采集视频数据和同步通讯数据，并在视频数据和同步通讯数据中加入相应的帧号后储存；

b、接收嵌入式计算机发送来的飞行轨迹文件并储存；

c、利用同步通讯数据以及各视频数据中的各个帧的偏移地址生成索引文件并储存。

6.根据权利要求5所述的直升机电力巡检实时数据采集存储***，其特征在于：所述服务器B执行时序程序a时，将同步的通讯数据加入到帧号相同的视频数据中，并压缩处理。

7.根据权利要求1所述的直升机电力巡检实时数据采集存储***，其特征在于：所述服务器A在***启动时发送指令并通过硬件管理设备设置视频采集单元和通讯数据采集单元的输出频率，且该输出频率不小于每秒二十五帧。

8.根据权利要求1所述的直升机电力巡检实时数据采集存储***，其特征在于：所述视频采集单元还包括全景观测可见光摄像机，其输出频率与红外热像仪的输出频率一致，所述通讯数据采集单元还包括北斗通讯***和射频识别装置，其输出频率与视频采集单元的输出频率一致。

9.根据权利要求1-8中任一项权利要求所述的直升机电力巡检实时数据采集存储***，其特征在于：所述嵌入式计算机还通过接收到的通讯数据算出飞机所在区域，并经硬件管理设备发送给服务器A和服务器B。

10.根据权利要求9所述的直升机电力巡检实时数据采集存储***，其特征在于：所述服务器A根据嵌入式计算机发送的飞行区域信息判断是否需要更改采集频率，若需要更改，则将更改后的参数通过硬件管理设备发送给服务器B和嵌入式计算机，服务器B和嵌入式计算机根据接收到的参数修改采集频率使其与服务器A一致。

Images