[发明专利]一种基于FPGA和DSP的线路舞动实时视频监测系统

说明书

本发明公开了一种基于FPGA和DSP的线路舞动实时视频监测系统。此系统基于FPGA与DSP，实现了图像采集、图像缓存、图像处理以及无线通信等功能。此系统借助于FPGA的并行处理能力以及DSP强大的算力，将复杂的图像处理操作在数据采集端完成，最终计算得到的每帧图像的目标位置数据；此系统使用4G模块完成数据发送，无需铺设有线电缆进行数据传输，使得系统不在繁琐，同时大大降低了传输的数据冗余；且此系统将图像处理操作集成在数据采集端，无需在数据接收端依靠PC机进行图像处理操作，大大的增强了监测系统的实时性。

技术领域

本发明属于输电线路领域，涉及到一种基于FPGA和DSP的线路舞动实时视频监测系统。

背景技术

改革开放以来，随着社会经济的发展、工业的进步，我国各行各业对电能的需求量日益剧增，国家电网的输电线路的规模也不断增大。输电线路的正常运行事关国家经济命脉，与各行各业都息息相关。然而，近年来，由于各类极端天气的突发，导致与输电线路相关的自然灾害时常发生，威胁着输电线路的正常运行。

输电线路舞动就是一种严重威胁电网运行的灾害。输电线路一旦发生舞动，轻则造成线路跳闸，金具、绝缘子损坏，重则能导致导线断股，塔杆倒塌等严重后果。目前，主流的线路舞动监测方法主要有基于惯性传感器的舞动监测方法、基于光纤传感器的舞动监测方法、以及基于图像传感器的舞动监测方法等。

传统的基于惯性传感器的舞动监测方法，其需要在输电线路上安装一系列的传感器监测节点，安装维护不便、需要定期标定、且续航能力不足不利于长期监测。传统的基于光纤传感器的舞动监测方法，其需要铺设大量的光纤光缆，造价高昂、且仅仅局限于舞动频率参数的监测，不利于全方面监测。传统的基于图像传感器的舞动监测方法可以实现24小时全天候监测，以及舞动幅值、频率等参数全方位监测。然而传统的基于图像传感器的舞动监测方法，需要将图像数据传递给远处的PC端进行图像处理操作，面临着实时性不足，数据传输冗余量大、铺设线缆复杂、不够便携等问题。

FPGA具有并行处理特点，可控制完成海量数据的采集、传输等功能。DSP计算能力强，其算力可以胜任实时的图像处理操作。基于此，本发明考虑将FPGA与DSP结合，设计一套实时的输电线路舞动视频监测系统。

发明内容

针对现有输电线路舞动视频监测系统实时性不足、便捷性不够、数据收发冗余量大等方面的缺陷，本发明公开了一种基于FPGA和DSP的线路舞动实时视频监测系统。此系统基于FPGA与DSP，实现了图像采集、图像缓存、图像处理以及无线通信等功能。此系统借助于FPGA的并行处理能力以及DSP强大的算力，将复杂的图像处理操作在数据采集端完成，最终计算得到的每帧图像的目标位置数据；此系统使用4G模块完成数据发送，无需铺设有线电缆进行数据传输，使得系统不在繁琐，同时大大降低了传输的数据冗余；且此系统将图像处理操作集成在数据采集端，无需在数据接收端依靠PC机进行图像处理操作，大大的增强了监测系统的实时性。

本发明提供一种基于FPGA和DSP的线路舞动实时视频监测系统；包括舞动监测目标点、舞动数据监测部分、舞动数据处理部分；所述的舞动数据处理部分以舞动数据监测部分回传的数据为计算依据。

上述舞动监测目标点通过夹具安装在输电线路上，其外观特征与周围环境有很大的区分性，在夜晚等光线不好的情形下，有自发光特性，便于目标识别的实现。

上述舞动数据监测部分由图像采集模块、FPGA控制模块、DSP数据处理模块、SDRAM数据缓存模块、4G通讯模块、电源模块等组成，各模块协同工作，完成输电线路舞动图像的采集、缓存、处理以及数据无线通信等功能。

上述图像采集模块选用CMOS类型的数字图像传感器，配置为1024×720的高分辨率成像质量，其将输电线路的现场图像数据采集后，传递给FPGA控制模块进行下一步处理。