CN104994339A - 一种用于变压器防盗的摄像监控*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于变压器防盗的摄像监控***，设置于户外变压器处，包括多媒体处理摄像机、红外传感器、数据存储器和远程监控终端，所述多媒体处理摄像机分别连接红外传感器、数据存储器和远程监控终端，所述多媒体处理摄像机包括依次连接的视频输入板、主处理器板和电源接口板，所述主处理器板分别连接红外传感器、数据存储器和远程监控终端；视频输入板实时采集变压器现场的视频数据并通过主处理器板处理后保存于数据存储器中，同时主处理器板实时接收红外传感器的感应信号，当产生报警信号时，主处理器板将视频输入板采集的视频数据发送给远程监控终端。与现有技术相比，本发明具有图像质量高、有效减少盗窃次数等优点。

Description

一种用于变压器防盗的摄像监控***

技术领域

本发明涉及电力设施安全运行防盗防入侵技术领域，尤其是涉及一种用于变压器防盗的摄像监控***。

背景技术

变压器等电力设施被盗屡屡发生，给供电企业带来的严重的直接经济损失和间接经济损失，并严重影响了社会用电，造成了不好的社会影响。变压器被盗通常有两种情况。一种是“破腹偷芯”式，即只要变压器里面的铜线，其他一概不要。盗窃分子剪断变压器的高低压引线，卸下固定变压器地脚的螺栓，将变压器从高处扔到地上，然后卸掉大盖上连接螺栓，以破坏的方式拆卸，直到取出变压器的铜制线圈为止。虽然电力部门能回收部分铁件和外壳，但是变压器从高空坠落加野蛮拆卸，部件破损严重，回收价值不大。此种偷窃方式性质恶劣，因偷窃破坏造成大量的变压器油渗入地下，污染周围环境。第二种是囫囵偷走，变压器、表计装置一锅端。通常盗贼先将机动车里装上一些土，然后开到变压器台或架构下面，盗窃分子剪断变压器的高低压引线，卸下固定变压器地脚的螺栓，然后将变压器从架构上推落到车厢里，车里预装的土一是吸收变压器的冲击力，避免发出巨大的声音，二是可以吸收流出的变压器油。此方法盗窃速度快，整个过程不过十几分钟。

针对较为常见的第一种变压器被盗方式，通常采用提高变压器上盖开启难度的方式，如焊死上盖、采用防盗螺栓/防盗锁等，但现有方式容易造成变压器检修困难，防盗能力也有限。

因此有必要采取各种措施防止电力设置被盗，降低供电公司因电力设施被盗造成的经济损失。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种图像质量高、 有效减少盗窃次数的用于变压器防盗的摄像监控***。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于变压器防盗的摄像监控***，设置于户外变压器处，包括多媒体处理摄像机、红外传感器、数据存储器和远程监控终端，所述多媒体处理摄像机分别连接红外传感器、数据存储器和远程监控终端，所述多媒体处理摄像机包括依次连接的视频输入板、主处理器板和电源接口板，所述主处理器板分别连接红外传感器、数据存储器和远程监控终端；

视频输入板实时采集变压器现场的视频数据并通过主处理器板处理后保存于数据存储器中，同时主处理器板实时接收红外传感器的感应信号，当产生报警信号时，主处理器板将视频输入板采集的视频数据发送给远程监控终端。

所述主处理器板包括相连接的DM8168处理芯片和供电电路，所述DM8168处理芯片上设有通信接口、视频端口和外部存储接口，所述通信接口通过以太网、3G或4G与远程监控终端通信连接，所述视频端口与视频输入板连接，所述外部存储接口与数据存储器连接，所述供电电路与电源接口板连接。

所述电源接口板包括PoE控制器和PWM变压器。

所述视频输入板包括CMOS图像传感器，与所述主处理器板采用数字接口连接。

所述供电电路为线性稳压器、DC-DC调整器电源或集成式电源模块芯片。

还包括看门狗电路，该看门狗电路包括看门狗芯片和看门狗计时器，所述看门狗芯片分别连接DM8168处理芯片和供电电路，所述看门狗计时器与DM8168处理芯片连接。

所述视频端口设有三个，各视频端口由20位数据线、2个时钟信号口和3个控制信号口组成。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明视频输入板实时采集变压器现场的视频数据，只在报警时向远程监测终端上传图像，具有节省流量、节省电力、减少设备使用频率的优点；

(2)本发明多媒体处理摄像机为日夜型，具备夜间工作能力；

(3)本发明视频输入板采用CMOS图像传感器，该传感器为高灵敏度、低噪声的图像传感器，可达到2048"1536的图像分辨率，并有48Mps的图像数据读出能力，还具有像素合并功能，在需要较低分辨率图像输出时，可将邻近像素合并平 均作为输出，从而提高了图像质量；

(4)本发明还设有看门狗电路，来控制整个***的复位，可在***上电时产生时间足够长的复位信号供***上各芯片进行复位操作，防止***程序进入死循环或者因电压波动而产生异常。

(5)本发明主处理器板设有外部存储接口，可与RAM、FLASH存储器等连接；

(6)本发明为基于多媒体处理摄像机的防盗***，在变压器被盗时对盗窃分子拍照或录像，则可为抓捕盗窃分子提供依据和证据，极大提高对盗窃贩子的震慑力，使之不敢下手，不仅有助于挽回变压器本身的直接经济损失，盗窃***的威慑力还可以减少盗窃次数，防患于未然。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明主处理器板的框架示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供一种用于变压器防盗的摄像监控***，设置于户外变压器处，包括多媒体处理摄像机1、红外传感器2、数据存储器3和远程监控终端4，多媒体处理摄像机1分别连接红外传感器2、数据存储器3和远程监控终端4，多媒体处理摄像机1包括依次连接的视频输入板11、主处理器板12和电源接口板13，主处理器板12分别连接红外传感器2、数据存储器3和远程监控终端4。主处理器板12与视频输入板11通过IIC总线连接。

上述用于变压器防盗的摄像监控***的具体工作原理为：视频输入板11实时采集变压器现场的视频数据并通过主处理器板12处理后保存于数据存储器3中，同时主处理器板12实时接收红外传感器2的感应信号，当产生报警信号时，主处理器板12将视频输入板采集的视频数据通过以太网、3G或4G发送给远程监控终端4。

如图2所示，主处理器板12的主要功能是利用高性能的主处理器芯片对采集到的视频信号进行分析、压缩编码和网络传输，并完成双向音频通信、报警和远程控制等功能，包括相连接的DM8168处理芯片121和供电电路122，DM8168处理芯片121上设有通信接口、视频端口和外部存储接口，通信接口通过以太网、3G或4G与远程监控终端4通信连接，视频端口与视频输入板11连接，外部存储接口与数据存储器连接，供电电路122与电源接口板13连接。主处理器板12的外部存储接口(ExternalMemoryInterface，EMIF)用来访问片外存储器，具有很强的接口能力，不仅具有很高的数据吞吐率，可以与目前几乎所有类型的存储器直接接口及外部共享存储空间的设备。

视频端口设有三个，各视频端口由20位数据线、2个时钟信号口和3个控制信号口组成。每个视频口被分为A、B两个通道，每个通道都有2560字节的FIFO做为其图像数据输入或输出的缓存。每个视频口可被配置为视频输入口或视频输出口，但是同一视频口的两个通道只能同时被配置为输入口，或同时被配置为输出口，不能一个通道配置为输入口，另一个通道配置为输出口。

DM8168视频端口的主要优点是内部集成了FIFO缓冲器，并提供多种控制信号来同步视频数据的输入输出。极大地方便了视频模块的接口电路设计。

DM8168视频口无论是配置为输出还是输入口，都可以通过设置VCCTL或VDCTL寄存器来选择视频模式。

在本实施例***中共用到了两个视频端口，分别用于视频输入与输出，每个端口都只用了A通道。VP2被配置成为单通道8BitRaw视频输入口，VPl配置成为单通路的8Bit BT656视频输出口。VP2A接Ov3610传感器视频输入，VPlA输出至视频编码器SAA7121H。当VPl配置为单通道8Bit BT65视频输出口时，VPxCLKO作为外部输入时钟，VPxCLKl作为输出时钟。而VPxCTL0、VPxCTLl则分别作为视频的HSYNC、VSYNC输出同步信号，VPxCTL2未用。当VP2配置为单通道8BitRaw视频输入口时，VPxCLKO作为视频源的输入时钟，而VPxCTL0作为视频源的采集使能信号，VPxCLKl、VPxCTLI、VPxCll2未用。DM8168的视频口作为8位视频口时，其使用lO位数据总线中的高8位，即VPxD[9：2]或VPxD[19：12]。

电源接口板13的主要作用是为主处理器板提供稳定电源，包括PoE控制器和PWM变压器。在电压输出中，正向采用变压器耦合，反馈环路采用光耦耦合，实 现了电源的隔离式设计，提高了***的可靠性。

视频输入板11是摄像机的重要组成部分，是***获得高品质图像的关键，包括CMOS图像传感器，与主处理器板采用数字接口连接。CMOS图像传感器为高灵敏度、低噪声的图像传感器，可达到2048"1536的图像分辨率，并有48Mps的图像数据读出能力，还具有像素合并功能，在需要较低分辨率图像输出时，可将邻近像素合并平均作为输出，从而提高了图像质量。视频输入板可利用CMOS图像传感器输出的闪光灯控制信号，实现夜间拍摄和报警功能。

本实施例中，CMOS图像传感器采用omnivision公司的CMOS图像传感器OV3610。310万像素彩色CMOS传感器OV3610，集成了图像阵列QXGA(2048x1536)和lO位ADC，采用先进的算法消除固定图像噪音(FPN小于0.03％vp-p)和拖尾效应，大大地降低了图像浮散，具有光学暗底校准，可进行视频或快照操作，可编/自动曝光和增益控制，可编/自动白平衡控制，垂直和水平亚取样，高帧速率输出，可编程图像窗口以及可变帧速率控制，片内R/G/B通道和平均亮度计数器，内/外帧同步，SCCB(类似于IIC)从接口，加电重置和掉电降功耗模式，工作电源3.3V/1.8v(+/-5％)，工作电流小于40mA，待机时小于10uA。SNR为40dB，灵敏度0.9V/勒克斯.秒，动态范围60dB。

下面较为详细的介绍OV3610在本***设计中比较主要的功能特性及相关寄存器。

一、图像分辨率及尺寸

OV3610可选择设置的图像分辨率及各分辨率下的最大帧率(24MHz时钟下)如表1所示。

表1

分辨率格式	阵列尺寸	帧率
			QXGA	2048*1536	6.67fps
XGA	1024*768	20fps
			DV	1024'510	30fps
HF	1024"190	78fps

在设定分辨率的前提下，OV3610允许用户通过定义窗口大小使传感器只输出图像中用户感兴趣的区域。窗口大小可设置的范围(以像素为单位)为2X4至2048×1536(QXGA)或2×2至1024×768(XGA)或2X2至1024×510(DⅣ)或2X2至1024X 190(HF)。窗口大小改变仅仅改变HREF信号，不会改变像素输出速度或帧 率。通过设置HREFST、HREFEND、VSTRT、VEND、COMM定义窗口大小。

二、传感器图像数据输出格式

绝大多数CMOS图像传感器均采用Bayer滤光阵列把输入光信号分解为RGB三基色，且每个像素点只采集一种颜色光的亮度，OV3610即以Bayer色彩滤波模式进行图像采集与输出。奇数行由交替出现的蓝色和绿色像素组成，偶数行由交替出现的绿色和红色像素组成。所以所获取图像的绿色像素数量是红色和蓝色像素的两倍。传感器图像输出时按像素点位置从左至右，从上到下顺序输出。一般应用中，须通过对Bayer模式图像数据进行插值运算来获取RGB全彩图象。本***的应用程序中也将进行彩色插值。

三、亮度控制及白平衡

OV3610图像传感器内部模拟放大器增益既可由用户编程设置也可由内部自动增益控制电路控制。通过设置COMI和AGC寄存器对放大器增益进行设置。图像亮度的控制是通过放大器增益和曝光时间联合控制的。

在图像连续采集模式下采用卷轴(rolling)曝光机制，逐行开始曝光，可通过寄存器选择自动或是手动设置行曝光值。

OV3610内部放大器输出的信号通过通道平衡模块进行色彩平衡。可通过对红色和蓝色通道的增益进行增减以匹配绿色通道的亮度水平(达到白平衡)。通道增益可设置的范围为O.33-2.98倍。OV3610的白平衡调整也有自动和用户手动调整两种模式，通过相应寄存器设定来选择。

四、SCCB接口

OV3610提供片上SCCB串行接口使外部可对片内所有寄存器进行设置。SCCB由SCCB_E、SIQD、sio c三个信号线组成。SCCB E是SCCB接12使能信号，而SIO D、SIO_C相当于IIC总线的时钟线和数据线，遵循IIC总线协议。因此***中可将SCCB—E接地，而将其他两根信号线与处理器的IIC总线相连。

五、传感器数据输出时序

图像数据按***时钟节拍输出(本***24MHz)，HREF在像素数据有效时为高电平，非有效像素(消隐期)时为低电平。

由于OV3610按帧连续输出图像数据，不符合任何视频数据格式，但有HREF使能信号，将DM8168的VP2口设置为接受8位law数据格式的视频输入口，便可与OV3610进行简易的连接，连接的主要是数据线、时钟信号线、还有一些控 制信号线。不需要行、场同步信号。当CAPENA信号被使能后，VPID数据总线将开始接收数据，采集速率由CMOS传感器的PⅨCLK时钟决定。DM8168通过12C总线(SCL和SDA)控制CMOS图像传感器的工作模式。

本摄像机保留了视频回放功能，BT656格式的数字视频信号从VP端口输出，由视频编码芯片SAA7121H编码成PAL制式的复合电视信号。

SAA7121H是Philips公司的视频编码芯片，虽然它推出的时间已经很久，但是由于其低廉的价格及强大的功能，至今仍然得到广泛的使用。它主要功能是将标准的数字视频信号(CCIR601)编码成普通电视所能接收的NTSC或PAL的复合电视信号，同时支持S端子的视频输出。并可通过编程控制行同步和场同步信号的输入/输出相位。SAA7121H的配置是通过标准的IIC总线来完成的，最高速度为400kbits/s。

本***内DM8168通过视频端口VPl与SAA7121H连接，信号线包括并行数据线、时钟线和同步信号线。DM8168的视频口VPl设置成8位ITU-RBT656显示模式。标准的数字视频信号(YCbCr 4：2：2，CCIR601)从MP[0..7]管脚输入，经过“DataManagcr”模块分离出Y信号与CbCr信号，送到“Eneoder”模块进行视频信号的编码，得到亮度和色差的数字信号，经过数模转换模块，数字视频信号变换成模拟视频信号，其中有CVBS输出，也可以选择Y和C信号的输出。这里我们选择CvBS输出。

视频信号的27MHz采样时钟由外部时钟芯片产生，通过VCLK0管脚输入DM8168的视频口，驱动视频口输出信号，同时从VCLKl管脚输入SAA7121H的LLC(主时钟)管脚，驱动编码器对视频信号进行采样。

DM8168的视频口提供两个控制信号管脚：VP2_CTL0和VP2_CTLl，分别作为视频行同步信号和场同步信号，输入到SAA7121H进行同步控制。

本实施例中，供电电路122可采用线性稳压器、DC-DC调整器电源或集成式电源模块芯片等。

本***还包括控制***复位的看门狗电路，由于摄像机一般用于无人值守的场所，***要有一定的抗干扰及故障恢复性。本摄像机***加入了看门狗电路，它可以防止***程序进入死循环或者因电压波动而产生异常。该看门狗电路包括看门狗芯片和看门狗计时器，看门狗芯片分别连接DM8168处理芯片和供电电路，看门狗计时器与DM8168处理芯片连接。本实施例中，看门狗芯片采用 TPS3823.33DBVT021看门狗芯片，它由3.3V电源供电，能对电源电压进行监控，当电源电压降至2.93V以下时触发复位信号，使整个***进入复位状态，直至电源电压复原，复位信号的最小长度为200ms。看门狗计时器用来监测来自处理器芯片的跳变沿触发信号，如果在1.6秒内未接受到触发信号，它同样让***进入复位状态并持续200ms，这样便可在***程序进入死循环后重新启动*** 。

Claims (7)

1.一种用于变压器防盗的摄像监控***，设置于户外变压器处，其特征在于，包括多媒体处理摄像机、红外传感器、数据存储器和远程监控终端，所述多媒体处理摄像机分别连接红外传感器、数据存储器和远程监控终端，所述多媒体处理摄像机包括依次连接的视频输入板、主处理器板和电源接口板，所述主处理器板分别连接红外传感器、数据存储器和远程监控终端；

视频输入板实时采集变压器现场的视频数据并通过主处理器板处理后保存于数据存储器中，同时主处理器板实时接收红外传感器的感应信号，当产生报警信号时，主处理器板将视频输入板采集的视频数据发送给远程监控终端。

2.根据权利要求1所述的用于变压器防盗的摄像监控***，其特征在于，所述主处理器板包括相连接的DM8168处理芯片和供电电路，所述DM8168处理芯片上设有通信接口、视频端口和外部存储接口，所述通信接口通过以太网、3G或4G与远程监控终端通信连接，所述视频端口与视频输入板连接，所述外部存储接口与数据存储器连接，所述供电电路与电源接口板连接。

3.根据权利要求1所述的用于变压器防盗的摄像监控***，其特征在于，所述电源接口板包括PoE控制器和PWM变压器。

4.根据权利要求1所述的用于变压器防盗的摄像监控***，其特征在于，所述视频输入板包括CMOS图像传感器，与所述主处理器板采用数字接口连接。

5.根据权利要求2所述的用于变压器防盗的摄像监控***，其特征在于，所述供电电路为线性稳压器、DC-DC调整器电源或集成式电源模块芯片。

6.根据权利要求2所述的用于变压器防盗的摄像监控***，其特征在于，还包括看门狗电路，该看门狗电路包括看门狗芯片和看门狗计时器，所述看门狗芯片分别连接DM8168处理芯片和供电电路，所述看门狗计时器与DM8168处理芯片连接。

7.根据权利要求2所述的用于变压器防盗的摄像监控***，其特征在于，所述视频端口设有三个，各视频端口由20位数据线、2个时钟信号口和3个控制信号口组成。