摘 要： 提出并設計了一套基于視頻監(jiān)控" title="視頻監(jiān)控">視頻監(jiān)控技術的多功能無線電力自動記錄系統(tǒng)WVRS,在自動記錄電表數(shù)據(jù)的同時實現(xiàn)遠程交互控制,、危險報警,、數(shù)據(jù)分析等功能,結合基于圖像內容的信息檢索技術，實現(xiàn)對海量電表圖像數(shù)據(jù)的快捷查詢和管理。
關鍵詞： WVRS(Wireless Video Recording System) 視頻監(jiān)控 無線傳輸" title="無線傳輸">無線傳輸 基于內容
傳統(tǒng)的人工抄表" title="抄表">抄表開銷大，不方便控制，經(jīng)常出現(xiàn)誤抄,、偷電等現(xiàn)象。
結合國內電表現(xiàn)狀和抄表技術的發(fā)展歷程[1],，GPRS無線Modem抄表通訊將成為主力,。目前眾多基于GPRS網(wǎng)絡的自動抄表系統(tǒng)" title="自動抄表系統(tǒng)">自動抄表系統(tǒng)中居民電表集中器" title="集中器">集中器首先需要通過RS-485方式傳輸?shù)匠斫K端，再由抄表終端接入GPRS [2～4],；這類系統(tǒng)角度出發(fā),，僅僅將讀表結果傳入無線網(wǎng)絡,，對居民電表參數(shù)、異常情況等信息不能同步傳輸[5～6],。
筆者從一個全新的角度設計了基于視頻監(jiān)控的電力自動抄表系統(tǒng)WVRS,。該系統(tǒng)使用了先進的視頻數(shù)據(jù)壓縮傳輸技術，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時壓縮,，無線傳輸,；后臺采用圖像處理技術，準確識別圖像中的字符信息,，實現(xiàn)自動抄表功能,；同時對電表參數(shù)、安全信息等進行及時分析處理,，實現(xiàn)檔案記錄,、危險報警等附加功能，從而對農(nóng)村電力設備進行科學管理,。
圖1是整個無線視頻監(jiān)控的電力自動記錄系統(tǒng)框圖,。圖中形似手槍的部分集成了紅外線攝像頭、壓縮設備和GPRS數(shù)據(jù)發(fā)射模塊,，能將采集到的圖片/視頻進行實時壓縮(JPEG2000/ MPEG-4),，通過GPRS模塊發(fā)射到無線機站；終端采用與發(fā)射模塊有同樣IP地址的PC機接收數(shù)據(jù),，并對接收到的圖片/視頻進行解碼,，進而提取所需信息及后臺管理。
本系統(tǒng)將采集壓縮,、無線傳輸,、圖像識別、數(shù)據(jù)管理集于一體,，實現(xiàn)了對居民電表集中器現(xiàn)場監(jiān)控,、圖像傳輸和數(shù)據(jù)管理三大功能，為用電管理自動化提供了有效的技術手段,。本文將從技術分析和產(chǎn)品應用兩個方面對WVRS進行闡述,。
1 無線視頻監(jiān)控技術
1.1 圖像采集與視頻壓縮
居民電表集中器圖片/視頻數(shù)據(jù)的采集使用紅外線攝像頭。該攝像頭具有夜視功能,、圖像傳感器為1/3' SONY B/W CCD、輸出信號為CCIR B/W,、信噪比達48dB以上,，質量200克。該攝像頭能夠完全適應農(nóng)村電表集中器周圍光線暗,、亮度不均勻的環(huán)境,，滿足電表數(shù)據(jù)采集精度的需要,。
由紅外線攝像頭動態(tài)采集的視頻和圖片數(shù)據(jù)，進入視頻圖像壓縮設備,。壓縮板針對不同的數(shù)據(jù)采用了不同的壓縮算法,，靜圖(圖片)采用JPEG2000進行壓縮，動圖(視頻)采用MPEG-4標準[7],。壓縮硬件使用AD公司的DSP高速處理芯片,。 整個圖像采集與視頻壓縮系統(tǒng)達到以下指標：
(1)壓縮技術：JPEG2000/MPEG4標準，硬件實時編碼,；
(2)視頻輸入：支持NTSC及PAL制式,；
(3)顯示幀率：1～25幀/秒可調；
(4)傳輸碼率：56kbps～1.5Mbps可調,；
(5)分辨率：支持160×120,、192×144、320×240,、352×288,、512×384、640×480,、720×576像素圖像,；
(6)網(wǎng)絡協(xié)議：GPRS無線傳輸；
(7)傳輸方式：支持點對點,、廣播,、組播等多種方式。1.2 基于GPRS的無線傳輸
GPRS無線傳輸模塊內置申請了GPRS業(yè)務的SIM卡,，模塊外接一個RS232串口用于通信,。視頻壓縮設備與GPRS模塊之間用串口通信，壓縮數(shù)據(jù)按網(wǎng)絡協(xié)議要求打包發(fā)送到無線網(wǎng)絡,。
1.3 基于圖像內容的信息檢索,、查詢系統(tǒng)
1.3.1 信息獲取
WVRS系統(tǒng)得到的電表集中器的圖片/視頻圖像數(shù)據(jù)提供了電表信息(如電表生產(chǎn)廠及序號、校表日期,、電表型號,、電表讀數(shù)、記錄日歷時鐘等),、狀態(tài)信息(如居民月用電量超過限定值,、或無用電量或用電量出現(xiàn)負數(shù)等需要特殊標識)以及安全信息(如出現(xiàn)電度表出廠序號與檔案不符、電表超期服役,、校表日期超過期限等),。
此外WVRS系統(tǒng)還在后臺運用圖像恢復和增強技術對原始圖像進行了預處理，能將圖像采集、壓縮和傳輸過程中可能丟失的信息進行最大限度的補償,。經(jīng)過測試,，讀表正確率達99%以上。對于不能正確讀表的情況,，利用WVRS方便快捷的交互功能,，迅速通知前端圖像采集模塊重新采圖，真正做到電力系統(tǒng)管理自動化,。
1.3.2 基于圖像內容的信息查詢
視頻圖像數(shù)據(jù)包含的信息多,，內涵豐富，但結構復雜,，數(shù)據(jù)量大,，帶來了存儲、檢索和查詢上的不便[8],。
為了對視頻圖像信息進行方便快捷的檢索,，找到電力管理人員感興趣的信息，筆者把視頻圖像數(shù)據(jù)重新進行組織,，使之成為便于搜索,、易于交互的數(shù)據(jù)。
WVRS系統(tǒng)能夠自動記錄每個電表每月用電情況,，并綜合所有數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫,，對每家每戶的用電情況建立檔案。最終,，WVRS系統(tǒng)將電力管理部門最關心的電表中的數(shù)字信息,、字符信息、安全信息與用戶檔案中記錄用戶的電信息融為一體,，建立了快捷的數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng),，方便了電力管理部門對數(shù)據(jù)的存儲、分析與統(tǒng)計,。
2 視頻監(jiān)控技術在無線自動記錄系統(tǒng)中的應用
WVRS采用視頻無線監(jiān)控,，數(shù)據(jù)實時可靠，為用電管理自動化提供了有效的技術手段,，其原理框圖如圖2所示,。
2.1 多功能自動記錄系統(tǒng)介紹
結合后臺圖像分析和消息反饋環(huán)節(jié)，WVRS系統(tǒng)能實現(xiàn)如下功能：
(1)遠程電表抄收：理論上可以達到0.04秒的視頻采集間隔,，記錄間隔在0.04～1秒之間可調,；
(2)遠程控制功能：通過GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)實時控制，可以對不按規(guī)定交納電費的用戶實施遠程斷電等處理,；
(3)圖像識別功能：對圖像中的參數(shù)能準確識別,，獲取管理部門所需信息,；
(4)危險報警功能：對電力系統(tǒng)實時監(jiān)控,，對危險隱患能及時察覺,，防止危險蔓延；
(5)數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計,、檢索功能：為每一個用戶編制檢索號,，可隨時檢查任意用戶明細檔案。針對圖像信息的特點,，設計基于視頻信息的數(shù)據(jù)庫,，實現(xiàn)基于圖像內容的檢索；
(6)報表統(tǒng)計功能：將各供電所售電信息進行統(tǒng)計,，制作月售電量匯總表,，此表按明細分類進行劃分，分別提供匯總信息,。
2.2 兼容性特點
關注抄表系統(tǒng)的發(fā)展,，文獻[1]提出兩個目前最有潛力的發(fā)現(xiàn)方向：載波技術和基于GPRS無線抄表通訊[2][5～6]。由于我國電網(wǎng)現(xiàn)狀不能在短期內改變,，目前還沒有適合我國電網(wǎng)狀況的載波芯片,。與以載波技術為核心的抄表系統(tǒng)相比，基于GPRS的電力抄表系統(tǒng)可靠性更高,，且安裝施工簡易,。另外本文提出的WVRS系統(tǒng)能自動分辨用戶號和用電量，與電表的類型無關,，非常適合中國市場電度表種類繁多的現(xiàn)狀,。
本文結合目前電力系統(tǒng)管理中自動抄表的迫切需求，創(chuàng)新地將視頻監(jiān)控技術運用于無線電力記錄系統(tǒng)中,，很好地解決了電力表記錄自動化的需要,，提高了供電企業(yè)的管理水平。本系統(tǒng)兼容性強,，易擴展,，能滿足電力系統(tǒng)自動化管理的全面需要。
參考文獻
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