一种电力远方可视智能终端的制作方法

本发明属于配电网测控设备领域，具体涉及一种电力远方可视智能终端。

背景技术：

现有配电网远方终端只具有“四遥”功能，即遥测、遥信、遥控和遥调。遥测指采集并传送运行参数，包括各种电气量（线路上的电压、电流、功率等量值）和负荷潮流等；遥信指采集并传送各种保护和开关量信息；遥控指接受并执行遥控命令，主要是分合闸，对远方的一些开关控制设备进行远方控制；遥调指接受并执行遥调命令，对远方的控制量设备进行远方参数调节。并不具备遥视功能，即以视频传输的方式将电力调度范围内的设备及线路运行状态传送给调度中心。

随着经济发展，城市化进程的加快，配电网的设备数量不断增多，且分布分散，配电网设备维护工作量增大。工作人员不能在调度中心观察所配远方终端没有遥视功能的配电网设备的运行状态，需要到现场观察，浪费人力、物力，工作效率低；检修时需要另外依靠便携式视频监控设备将现场视频情况发送回调度中心，浪费物力；便携式视频监控设备采用公网进行数据传输，安全风险高，费用昂贵。

依据《dl/t814-2013配电自动化系统技术规范》标准，通信方式主要包括光纤专网、配电线载波、无线公网和无线专网。配电网设备数量多且分散不宜采用光纤专网的模式；配电线载波被配电变压器所阻隔，且配电线本身有较大的信号损失和脉冲干扰；短距离无线通信技术传输距离有限，无法满足大范围配电网的需求；运营商gprs/2g/3g无线公网安全风险高、可控性低，费用昂贵。

为了解决上述问题，cn102497031a公开了一种测控终端，包括主控模块；主控模块通过第一接口连接遥测模块，遥测模块用于进行配电网馈线上电压和/或电流值的采集，将采集的电压和/或电流值通过第一接口传输给主控模块；主控模块通过第二接口连接遥信模块，遥信模块用于采集一次设备的状态量，将采集的一次设备的状态量通过第二接口传输给主控模块；主控模块通过第三接口连接遥控模块，遥控模块用于通过第三接口接受主控模块的指令，控制相应开关的分合闸；主控模块通过第四接口连接通信模块，通信模块用于支持至少一种通信方式；电源模块通过第五接口与主控模块连接，用于为测控终端的各个模块提供电能。该发明满足“四遥”功能的要求，但是没有遥视功能，工作人员不能在调度中心观察所配远方终端没有遥视功能的配电网设备的运行状态，需要到现场观察，浪费人力、物力，工作效率低。

为了解决上述问题，cn105334779a公开了智能通信测控装置，所述装置包括箱体、控制面板、接口，以及控制系统，控制系统包括主控模块、遥测模块、遥信模块、遥控模块、主站通信模块、rs232通信模块和rs485通信模块，远方设备的采集数据通过各个接口输入到对应的遥测模块、遥信模块，再通过遥控模块进行控制，主控模块一方面可通过主站通信模块与上位机通信，另一方面可通过rs232通信模块、rs485通信模块与各种设备进行通信。该发明满足四遥功能的要求，但是没有遥视功能，工作人员不能在调度中心观察所配远方终端没有遥视功能的配电网设备的运行状态，需要到现场观察，浪费人力、物力，工作效率低。

技术实现要素：

电力无线专网包含mcwill、td-lte230和td-lte1.8ghz。其中mcwill无线专网是北京信威通信技术股份有限公司在已经部署的scdma无线窄带技术平台的基础上推出的具有完全自主知识产权的无线网络技术，属于3g通信网络，和现有成熟的td-let技术相比传输速度慢；由于标准封闭只有少量企业进行外围配套支持，产品种类少，价格昂贵。其中td-lte230无线专网是由中国普天主导的无线网络技术，频谱效率仅有2.44bps/hz不及td-lte1.8ghz频谱效率5bps/hz的一半，只有少数厂商做外围配套支持，lte230基带芯片在2015年由中国普天和南瑞智芯联合开发成功，和现有成熟的商用td-lte技术相比，芯片种类单一，远方终端产品种类少，价格昂贵。

遥视功能要求实现视频监控功能，高清图像传输的信息量在1080p（200w像素）的视频格式，摄像头的比特率为8mbps的情况下，单路摄像机所需的数据传输带宽为8mbps（上行带宽），考虑到td-lte1.8ghz无线通信网络的上行速度峰值为50mbps和“四遥”功能所需的上行带宽，一个电力远方可视终端的1080p（200w像素）摄像头数量不宜超过5个。

依据《dl/t721-2013配电自动化远方终端》标准，配电自动化终端需提供串行口和网络通信接口；配电自动化子站需提供rs232/rs485通信接口和2个以上网络通信接口。为了便于数据传输本发明统一串行通信接口为rs232/rs485，网络通信接口为一个以太网rj-45接口和两个usb接口。

针对现有技术不足，本发明公开了一种电力远方可视智能终端，这种电力远方可视智能终端能够实现遥视功能，即以视频传输的方式将电力调度范围内的设备及线路运行状态传送给调度中心；工作人员能够在调度中心观察配电网设备的运行状态并根据现场检修状况进行指导，节省人力、物力，提高工作效率；数据处理速度快；数据传输速度快；数据经过加密，保证数据安全；芯片具有安全启动单元，防止程序篡改或拷贝；提高通讯可靠性。

一种电力远方可视智能终端，包含电源模块、蓄电池、控制模块、通信模块、存储模块、遥测模块、遥信模块、遥控模块、遥调模块和遥视模块；所述电源模块接入外部电源向终端供电；所述蓄电池为备用电源，在外部断电时向终端供电；所述通信模块、存储模块、遥测模块、遥信模块、遥控模块、遥调模块和遥视模块均通过串口与控制模块相连；所述通信模块与配电主站、配电子站和便携式检测设备通信。

优选的，所述遥测模块用于进行配电网馈线上电压和/或电流值的采集，将采集的电压和/或电流值传输给控制模块；所述遥信模块用于采集一次设备的状态量，将采集的一次设备的状态量传输给控制模块；所述遥控模块用于接受控制模块的指令，控制相应开关的分合闸；所述遥调模块用于接受控制模块的命令，对远程的控制量设备进行远程调试；所述遥视模块用于以视频方式将电力调度范围内的设备及线路运行状态传送给调度中心，供工作人员远程查看。

优选地，所述控制模块为包含arm内核和dsp内核的soc处理器（即系统级芯片）；所述soc处理器的arm内核用于“四遥”功能的信息处理与控制和遥视功能的控制；所述soc处理器的dsp内核用于遥视功能的图像数据压缩；所述图像数据压缩采用h.265标准或svac标准。

优选地，所述soc处理器具有加密单元和随机数发生器；所述加密单元支持支持sha-1或sha-2以及aes-128加密方式；所述随机数发生器为通过nist-800-22认证，能随机生成128位用于器件认证的密钥。

优选地，所述通信模块包含rs232/485接口、usb接口、以太网接口、电力无线专网模块和短距离无线传输模块。

优选地，所述电力无线专网模块包含mcwill、td-lte230、td-lte1.8ghz无线专网中的一种或多种；所述短距离无线传输模块包含wifi、蓝牙、zigbee网络中的一种或多种。

优选地，所述遥视模块包含数字式摄像头和dsp处理器；所述数字式摄像头通过串口和dsp处理器相连；所述数字式摄像头采用500万像素的逐行扫面cmos图像传感器；所述dsp处理器进行图像信息的采集并将采集信息通过通用并行接口（upp）传输给soc处理器。

优选地，所述电源模块输入端与外部电源相连，输出端与控制模块、通信模块、存储模块、遥测模块、遥信模块、遥控模块、遥调模块和遥视模块相连。

优选地，所述电力无线专网为td-lte1.8ghz无线专网；所述1.8g无线模块为华为me909s-821模块。

优选地，所述外部电为源现场直流电源屏、电压互感器、电流互感器中的一种或多种。

优选地，所述soc处理器为ti的omap-l138处理器；该器件采用双内核架构（包括一个高性能的tms320c674xdsp内核和一个arm926ej-s内核），实现了dsp与精简指令计算机技术二者优势的完美融合。c674xdsp内核运算速度高达3648mips和2746mflops。该器件具有10mbps/100mbps以太网介质访问控制器（emac）；1个usb2.0otg接口，1个usb1.1ohci接口；多达9组通用输入/输出（gpio）引脚（每组16个引脚，每个引脚均支持可编程的中断和事件生成模式，并且支持与其他外设复用）；3个uart接口（均支持和）；具有通用并行接口（upp），提供了一个连接至多种类型的数据转换器、fpga或其他并行器件的高速接口，upp的两个通道均支持可编程的数据宽度，可编程范围为8至16位；具有加密单元，支持sha-1或sha-2以及aes-128加密；具有安全启动单元，采用通过nist-800-22认证的随机数发生器生成128位的器件专用密钥进行认证，能够在远程升级启动代码和应用代码的同时保障启动功能的安全性。

优选地，所述dsp处理器为ti的tms320c6748处理器，同样是tms320c674xdsp内核，具有通用并行接口（upp），能够通过具有通用并行接口（upp）直接与omap-l138处理器进行通信。

与现有技术相比，本发明公开的电力远方可视智能终端具有如下有益效果：

1.本发明公开的电力远方可视智能终端支持遥视功能，能够以视频的方式将电力调度范围内的设备及线路运行状态传送给调度中心。

2.本发明公开的电力远方可视智能终端支持遥视功能，工作人员在调度中心即可观察电力调度范围内的设备及线路运行状态并根据现场状况进行指导，节省人力、物力，提高工作效率。

3.本发明公开的电力远方可视智能终端采用dsp芯片对遥视图像进行数据采集；采用soc处理器的dsp内核对遥视图像进行数据压缩，数据处理速度快。

4.本发明公开的电力远方可视智能终端采用td-lte1.8ghz无线网络进行数据传输，下行峰值高达100mbps，上行峰值高达50mbps，数据传输速度快。

5.本发明公开的电力远方可视智能终端采用omap-l138芯片，具有加密单元，支持sha-1或sha-256以及aes-128加密协议，对数据进行加密保证数据安全。

6.本发明公开的电力远方可视智能终端采用omap-l138芯片，具有安全启动单元，采用通过nist-800-22认证的随机数发生器生成128位的器件专用密钥进行认证，能够在远程升级启动代码和应用代码的同时保障启动功能的安全性。

7.本发明公开的电力远方可视智能终端采用omap-l138芯片，具有arm内核和dsp内核，实现用一个芯片替代分离式arm芯片和dsp芯片的功能，取消了外围通讯电路，简化了电路结构，提高通讯可靠性。

8.本发明公开的电力远方可视智能终端与现有技术相比，能够实现遥视功能，即以视频传输的方式将电力调度范围内的设备及线路运行状态传送给调度中心；工作人员能够在调度中心观察配电网设备的运行状态并根据现场检修状况进行指导，节省人力、物力，提高工作效率；数据处理速度快；数据传输速度快；数据经过加密，保证数据安全；芯片具有安全启动单元，防止程序篡改或拷贝；提高通讯的可靠性。

附图说明

图1为本发明电力远方可视智能终端的结构示意图；

图2为本发明电力远方可视智能终端的电路结构示意图；

图3为本发明电力远方可视智能终端以太网rj45接口的电路示意图；

图4为本发明电力远方可视智能终端usb接口的电路示意图；

图5为本发明电力远方可视智能终端采用omap-l138处理器的功能框图；

图6为本发明电力远方可视智能终端采用tms320c6748处理器的功能框图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例一：

如图1所示，一种电力远方可视智能终端，包含电源模块、蓄电池、控制模块、通信模块、存储模块、遥测模块、遥信模块、遥控模块、遥调模块和遥视模块；电源模块接入外部电源向终端供电；蓄电池为备用电源，在外部断电时向终端供电；通信模块、存储模块、遥测模块、遥信模块、遥控模块、遥调模块和遥视模块均通过串口与控制模块相连；通信模块与配电主站、配电子站和便携式检测设备通信。

遥测模块用于进行配电网馈线上电压和/或电流值的采集，将采集的电压和/或电流值传输给控制模块；遥信模块用于采集一次设备的状态量，将采集的一次设备的状态量传输给控制模块；遥控模块用于接受控制模块的指令，控制相应开关的分合闸；遥调模块用于接受控制模块的命令，对远程的控制量设备进行远程调试；遥视模块用于以视频方式将电力调度范围内的设备及线路运行状态传送给调度中心，供工作人员远程查看。

控制模块为包含arm内核和dsp内核的soc处理器；soc处理器的arm内核用于“四遥”功能的信息处理和传输；soc处理器的dsp内核用于遥视功能的图像数据压缩；图像数据压缩采用h.265标准或svac标准；h.265标准为国际标准，较老的h.264标准压缩率提高了一倍，节省带宽；svac标准为国家标准，《gb/t25724-2017安全防范监控数字视音频编解码技术要求》标准，在数据安全方面引入对数字证书、国密算法的全面支持，安全自主可控。

soc处理器具有加密单元和随机数发生器；所述加密单元支持支持sha-1或sha-2以及aes-128加密方式；所述随机数发生器为通过nist-800-22认证，能随机生成128位用于器件认证的密钥。

通信模块包含rs232/485接口、usb接口、以太网接口、电力无线专网模块和短距离无线传输模块。

电力无线专网模块包含mcwill、td-lte230、td-lte1.8ghz无线专网中的一种或多种；短距离无线传输模块包含wifi、蓝牙、zigbee网络中的一种或多种。

遥视模块包含数字式摄像头和dsp处理器；数字式摄像头通过串口和dsp处理器相连；数字式摄像头采用500万像素的逐行扫面cmos图像传感器；dsp处理器进行图像信息的采集。

电源模块输入端与外部电源相连，输出端与控制模块、通信模块、存储模块、遥测模块、遥信模块、遥控模块、遥调模块和遥视模块相连。

电力无线专网为td-lte1.8ghz无线专网；1.8g无线模块为华为me909s-821模块。

外部电源为现场直流电源屏、电压互感器、电流互感器中的一种或多种。

soc处理器为ti的omap-l138处理器，具有tms320c674xdsp内核和arm926ej-s内核；以太网介质访问控制器（emac）；1个usb2.0otg接口，1个usb1.1ohci接口；9组通用输入/输出（gpio）引脚；3个uart接口（均支持和）；通用并行接口（upp）；加密单元，支持sha-1或sha-2以及aes-128加密；安全启动单元，采用通过nist-800-22认证的随机数发生器生成128位的器件专用密钥进行认证，能够在远程升级启动代码和应用代码的同时保障启动功能的安全性。

dsp处理器为ti的tms320c6748处理器，具有tms320c674xdsp内核和通用并行接口（upp）。

如图2所示，omap-l138处理器与tms320c6748处理器均具有通用并行接口（upp），两个处理器能够通过通用并行接口（upp）直接通信。omap-l138通过以太网控制器tlk100php芯片与rj-45接口相连，通过max232acpe芯片和max485cpa芯片与db9接口相连，通过max485cpa芯片与2针接口相连，与usb—a接口和micro-usb接口相连。

如图3所示，u5为以太网控制器tkl100php芯片，j3为符合rj-45协议的jx0011d21bnl接口。其中c7、c8、y1、r6和r7组成晶振电路，晶振y1频率优选为25mhz；r8、r9、r10、r11和r12为上拉电阻，避免引脚高阻抗状态，增强输出引脚的驱动能力；r13、r14、r15、r16、r17和r18为压敏电阻，用于在电路承受过压时进行电位钳位，吸收多余的电流以保护敏感器件。

如图4所示，tps2041bdbvr为单通道限流配电开关，工作电压范围是2.7v-5.5v，输出电流范围是0.75a-1.25a，采用usblc6-2p6芯片为usb接口控制器，该芯片不仅支持usb2.0接口480mbps（高速模式）和usbotg接口，还兼容usb1.1低俗和全速模块；usbotg协议选用ux60-mb-588接口，usbhost协议选用usb-a-s-ra-tsmt接口。

如图5所示，soc处理器为ti的omap-l138处理器；该器件采用双内核架构（包括一个高性能的tms320c674xdsp内核和一个arm926ej-s内核），实现了dsp与精简指令计算机技术二者优势的完美融合。c674xdsp内核运算速度高达3648mips和2746mflops。该器件具有10mbps/100mbps以太网介质访问控制器（emac）；1个usb2.0otg接口，1个usb1.1ohci接口；多达9组通用输入/输出（gpio）引脚（每组16个引脚，每个引脚均支持可编程的中断和事件生成模式，并且支持与其他外设复用）；3个uart接口（均支持和）；具有通用并行接口（upp），提供了一个连接至多种类型的数据转换器、fpga或其他并行器件的高速接口，upp的两个通道均支持可编程的数据宽度，可编程范围为8至16位；具有加密单元，支持sha-1或sha-2以及aes-128加密；具有安全启动单元，采用通过nist-800-22认证的随机数发生器生成128位的器件专用密钥进行认证，能够在远程升级启动代码和应用代码的同时保障启动功能的安全性。

如图5和图6所示，omap-l138处理器与tms320c6748处理器，均含有tms320c674xdsp内核和通用并行接口（upp），能够通过具有通用并行接口（upp）直接进行通信。

本发明公开了一种电力远方可视智能终端，这种电力远方可视智能终端能够实现遥视功能，即以视频传输的方式将电力调度范围内的设备及线路运行状态传送给调度中心；工作人员能够在调度中心观察配电网设备的运行状态并根据现场检修状况进行指导，节省人力、物力，提高工作效率；数据处理速度快；数据传输速度快；数据经过加密，保证数据安全；芯片具有安全启动单元，防止程序篡改或拷贝；提高通讯的可靠性。

尽管本发明就优选实施方式进行了示意和描述，但本领域的技术人员应当理解，只要不超出本发明的权利要求所限定的范围，可以对本发明进行各种变化和修改。