一种电力巡检嵌入式边缘智能系统及方法

技术领域

本发明涉及电力巡检技术领域，尤其涉及一种电力巡检嵌入式边缘智能系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

当前电力智能巡检的决策过程，主要依赖后端远程服务器，远程服务器对网络环境依赖性强，且存在高延时，随着电力巡检对实时性要求的不断提升，越来越多的决策任务将置于前端边缘侧进行。当前边缘侧计算主要依赖嵌入式系统，嵌入式系统具有离被控设备近、低延迟、实时性高的优点，但当前嵌入式系统主要存在以下问题：

(1)构成嵌入式系统的硬件性能资源较少，嵌入式系统的主要工作方式为数据与CPU分离，但计算仍依赖CPU，而CPU擅长调度计算，不擅长大规模数据分析；

(2)数据从传感设备进入CPU进行计算，需消耗大量性能资源，造成计算效率低下，计算力较差，因此嵌入式系统仅能用于简单的执行控制，但无法进行复杂的决策计算。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种电力巡检嵌入式边缘智能系统及方法，将数据采集、计算处理及输出模块与CPU模块进行分离，不再将大批数据在CPU与数据计算模块之间进行二次传输，数据不再经过CPU与缓存，仅由CPU通过指令调度其他模块，实现模块之间数据的直接传输，既提升了数据传输、计算的效率，也提高了外部模块容量的可扩展性。

根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种电力巡检嵌入式边缘智能系统，包括：数据采集模块、数据计算模块、数据输出模块和嵌入式CPU模块；

所述嵌入式CPU模块被配置为仅分别向数据采集模块、数据计算模块和数据输出模块发送数据调度指令；

所述数据采集模块被配置为向数据计算模块和/或数据输出模块分别单向传输采集到的电力巡检数据；所述数据计算模块被配置为对接收到的电力巡检数据进行计算并将计算结果单向传送至数据输出模块。

根据本发明实施例的第二个方面，提供了一种电力巡检机器人，包括机器人本体，在所述机器人本体的前端部署上述的嵌入式边缘智能系统。

根据本发明实施例的第三个方面，提供了一种带电作业机器人，包括机器人本体，在所述机器人本体的前端部署上述的嵌入式边缘智能系统。

根据本发明实施例的第四个方面，提供了一种电力巡检嵌入式边缘智能系统的工作方法，包括：

嵌入式CPU模块与数据采集模块、数据计算模块和数据输出模块之间仅进行数据调度指令的传送；

数据的计算通过数据计算模块完成，数据采集模块与数据计算模块和/或数据输出模块之间进行单向的数据传输。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明创新性提出了电力巡检嵌入式边缘智能处理方法，构建了电力巡检嵌入式边缘智能系统，通过双向指令调度、单向数据传输的方式，CPU不再是传统的接收数据-分配数据的方式，而是通过指令直接调度其他单元的数据交互，其他单元之间的数据传输不需经过CPU，可直接进行传输，提高数据传输效率。解决了嵌入式计算全部依赖于CPU的问题，实现数据采集、计算处理及输出模块与CPU模块分离，提升了数据传输、计算的效率，提高了外部模块容量的可扩展性，避免对于计算性能的过高要求，实现数据处理过程前端部署。

(2)与传统的调度计算都在CPU进行不同，本发明数据计算模块与CPU分离，只负责计算，不负责调度，CPU只负责调度，不负责计算，与数据计算单元间互有分工、工作协同，可大大提高计算效率。

本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为根据本发明实施例中的电力巡检嵌入式边缘智能系统结构示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

根据本发明实施例，提供了一种电力巡检嵌入式边缘智能系统，参照图1，包括：数据采集模块、数据计算模块、数据输出模块和嵌入式CPU模块；

其中，嵌入式CPU模块被配置为仅分别向数据采集模块、数据计算模块和数据输出模块发送数据调度指令；

数据采集模块被配置为向数据计算模块和/或数据输出模块分别单向传输采集到的电力巡检数据；数据计算模块配置为对接收到的电力巡检数据进行计算并将计算结果单向传送至数据输出模块。

本实施例中，数据采集模块负责数据采集，包括：外部传感器、外部存储设备等可提供数据的数据源，数据采集模块可为任意数据传感器，包括：摄像头等图像视频传感器、麦克风等语音传感器及脉冲、电压、电流等检测传感器。

与嵌入式CPU之间只有双向调度指令交互，分别与数据输出模块和数据计算模块进行单向数据传输；

嵌入式CPU向数据采集模块发送数据采集指令、数据定向传输指令(包括是否向数据计算模块发送数据、是否向数据输出模块发送数据、发送的数据量等)；数据采集模块向嵌入式CPU反馈如下指令：调度指令接收完成标志、数据采集完成标志以及定向发送完成标志。

数据输出模块负责处理完成后数据结果的传输，包括：串口、网口、USB、HDMI等常见的数据批量传输接口，与数据计算模块和数据采集模块之间单向交互，只接受不发送，与嵌入式CPU之间进行双向调度指令交互；

嵌入式CPU模块向数据输出模块发送指令包括：数据接收指令(接收数据采集模块的数据与数据计算模块结果)、数据输出指令、是否合成(数据采集模块的数据与数据计算模块结果)数据输出指令。

数据输出模块向嵌入式CPU反馈：指令接收完成标志、数据输出完成标志。

数据计算模块：负责从数据采集模块接收数据，批量数据并行计算及将数据结果传输给数据输出模块，与嵌入式CPU之间只有双向调度指令交互；

数据计算模块用于进行大批量数据处理及决策计算，包括：

(1)图像/视频/语音/脉冲/电压/电流等传感器采集到的数据的解析、去噪、滤波、增强等数据分析前处理；

(2)卷积、翻转、放缩、池化及决策结果筛选等数据分析后处理。

嵌入式CPU向数据计算模块发送的指令包括：数据接收指令、数据处理指令、计算方式选择指令及计算结果是否输出到数据输出模块的指令。

数据计算模块向嵌入式CPU模块反馈：指令接收完成标志、计算完成标志及数据输出结果发送完成标志。

嵌入式CPU：与其他三个模块间无直接数据传输，只进行双向调度指令交互。嵌入式CPU通过与其他三个模块间的指令交互，对其他三个模块间的数据交互进行调度。

本实施例通过双向指令调度、单向数据传输的方式，CPU不再是传统的接收数据-分配数据的方式，而是通过指令直接调度其他单元的数据交互，其他单元之间的数据传输不需经过CPU，可直接进行传输，提高数据传输效率；

与传统的调度计算都在CPU进行不同，本发明数据计算模块与CPU分离，只负责计算，不负责调度，CPU只负责调度，不负责计算，与数据计算单元间互有分工、工作协同，可大大提高计算效率。

实施例二

根据本发明实施例，提供了一种电力巡检机器人，包括机器人本体，在所述机器人本体的前端部署实施例一所述的嵌入式边缘智能系统，用于实现智能巡检领域的智能分析、智能决策及智能规划。

上述电力巡检机器人可以为变电站巡检机器人、输电线路巡检机器人、配电线路巡检无人机等。

作为另外一种实施方式，提供了一种带电作业机器人，比如：配电线路带电作业机器人；其包括机器人本体，在所述机器人本体的前端部署实施例一所述的嵌入式边缘智能系统，用于实现智能带电作业领域的智能分析、智能决策及智能规划。

实施例三

根据本发明实施例，提供了一种电力巡检嵌入式边缘智能系统的工作方法，包括：

嵌入式CPU模块与数据采集模块、数据计算模块和数据输出模块之间仅进行数据调度指令的传送；

数据的计算通过数据计算模块完成，数据采集模块与数据计算模块和/或数据输出模块之间进行单向的数据传输。

其中，数据计算模块对数据进行解析、去噪、滤波、增强的数据分析前处理和卷积、翻转、放缩、池化及决策结果筛选的数据分析后处理。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。