基于ARM平台的配电站房辅助监控系统

技术领域

本发明涉及一种监控系统，具体涉及基于ARM平台的配电站房辅助监控系统。

背景技术

智慧物联体系“云管边端”架构的边缘设备，具备信息采集、物联代理及边缘计算功能，支撑营、配电及新兴业务。采用硬件平台化、功能软件化、结构模块化、软硬件解耦、通信协议自适配设计，满足高性能并发、大容量存储、多采集对象需求。采用Linux内核操作系统，满足站房与地区主站进行通信，包括视频调阅、实现配电站房数据信息的采集、存储、加密、上报以及设备的协议适配、工况自检分析等。由无线4G+APN方式上传到主站系统。以下该设备简称智能网关。

配电站房智能辅助监控系统应用平台部署在IV区，站端监测数据使用4G公网通道，通过站房智能辅助边缘计算网关，APN专网，经主站防火墙、入侵检测系统接入配电站房智能辅助监控系统应用平台。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是目前的ARM芯片辅助监控系统的整体设计目前没有能够很好的在配电站这个特殊场景内进行使用，本申请文件通过一个完整得到整体设计，使得 ARM芯片在配电站监控系统中进行使用，目的在于提供基于ARM平台的配电站房辅助监控系统，解决上述的问题。

本发明通过下述技术方案实现：

基于ARM平台的配电站房辅助监控系统，包括配电房智能辅助监控主站平台和智能配电网关，站端监控系统通过智能网关设备进行站内实时数据的采集上送，智能网关设备接收站房环境数据信息，同时接收站内设备状态、安防信息、视频监控监测数据，智能网关将监测数据通过通过4G方式上送IoT平台；同时智能网关将视频监控信息通过4G方式上送视频平台；所述配电房智能辅助监控主站平台：站房数据信息接收和查看、设备运行工况监测、巡检计划、监测参数配置；所述智能配电网关：现场站房数据信息的采集、存储、加密、上送以及设备的协议适配、工况自检分析，智能配电网关的主控核心芯片及AI分析芯片均采用 ARM芯片。

站端监控系统通过智能网关设备进行站内实时数据的采集上送，智能网关设备接收站房环境数据信息，同时接收站内设备状态、安防信息、视频监控等监测数据，智能网关将监测数据通过通过4G(APN)方式上送IoT平台；同时智能网关将视频监控信息通过4G(APN)方式上送视频平台。

进一步地，所述智能配电网关以数据桥接模式横向串联监控设备，通过标准协议、统一数据格式转换不同厂家设备采集信息，利用加密芯片对采集数据加密，由无线4G+APN方式上传到主站系统。智能配电网关是上行传输数据，下行对接各类站房设备必不可少的传输设备，在不改变现有设备运行的情况下，以数据桥接模式横向串联各类监控设备，通过标准协议、统一数据格式转换不同厂家设备采集信息，利用加密芯片对采集数据加密，由无线4G+APN方式上传到主站系统。站房智能辅助边缘计算网关采用Linux内核操作系统；

进一步地，所述智能配电网关上加载TF加密卡内的加密信息，采用加载的加密信息与安全接入平台建立网络连接。

进一步地，通过智能配电网关里的APP将设备信息生成json格式的设备清单，由智能配电网关通过边缘代理上送到IOT平台，在由IOT推送到智辅主站，由智辅主站进行解析，自动添加设备，添加完成后返回给智能配电网关每个端设备的唯一ID。

进一步地，所述智能配电网关为边缘计算网关，采用Centos7.7操作系统，使用mySql 数据库存储数据，存储数据包括包括视频调阅、环境数据信息采集、存储、加密、上报、设备协议适配、设备运行工况监测、巡检计划拟定和监测参数配置数据。边缘计算网关操作系统支持多进程管理、进程间通信与同步、进程调度，支持内存映射、页表管理、内存分配，支持虚拟文件系统，支持字符设备、块设备、网络设备等不同类型，支持CPU占用率、内存使用率、磁盘空间使用率、端口占用情况等状态查询，提供用户配置、口令策略设置、日志审计配置、远程管理配置等功能。且提供统一的系统调用接口。

进一步地，所述边缘计算网关具有本地数据存储功能，每5分钟和1小时细度分别进行历史数据存储，同时具有历史告警数据存储功能，当数据达到阈值时，将存储数据进行自动清除。边缘网关提供具备多种基础功能，涵盖数据的存储、处理以及日志的存储等。提供本地数据存储功能，提供5分钟和1小时细度分别进行历史数据存储，同时提供历史告警数据存储功能。当数据达到一定的数量级时，提供自动清除功能。提供边缘计算能力，对于采集到数据根据台账配置进行对应的处理，处理的结果及时进行入库，方便日后进行追溯查看。同时将处理的结果发送给本地监控客户端或通过mqtt协议上送到物联管理平台。提供日志功能，包括操作日志和程序运行日志，支持授权用户对日志进行查询。自带4G模块，可使用运营商4G卡进行网络通信，具备外接天线，满足恶劣环境下网络通信。提供自动巡检功能，根据用户需求提供巡检周期设定功能，支持按时间、按周期进行巡检。具备将巡检结果生成到报表和报表自动上送到主站功能。提供监控程序信息配置，能够实时监控指定的程序，在程序出现故障退出运行时，能够自动重启程序，保障系统正常运行。

进一步地，所述边缘计算网关具有边缘计算能力，对于采集到数据根据台账配置进行对应处理，处理结果进行入库，同时将处理的结果发送给本地监控客户端或通过mqtt协议上送到配电房智能辅助监控主站平台。本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明基于ARM平台的配电站房辅助监控系统，实现安全帽佩戴检测、小动物入侵、人员倒地检测、区域入侵检测、仪表读数、指示灯识别等人工智能分析功能；

2、本发明基于ARM平台的配电站房辅助监控系统，采用容器技术，将软件做成标准化的app软件单元，将应用及其所有依赖关系打包，便于应用程序从一个计算环境快速可靠地运行到另一个计算环境，支持4个以上容器数量，单个容器可支持部署多个app应用，不同容器间的应用不应相互影响；应支持应用以容器镜像形式下发、部署、运行、管理；

3、本发明基于ARM平台的配电站房辅助监控系统，设备与物联管理平台的连接采用MQTT 协议，协议格式应符合《物联管理平台技术和功能规范第4部分：边缘物联代理与物联管理平台交互协议规范》要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明系统框图。

图2为本发明智能配电网关与配电房监控系统连接框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1～2所示，本发明基于边缘框架进行各类报文的接收和发送，将边设备、端设备的状态以及采集量进行上送，且通过边缘框架对端设备进行控制。

通过智能网关里的APP将设备信息生成json格式的设备清单，由智能网关通过边缘代理上送到IOT平台,在由IOT推送到智辅主站,由智辅主站进行解析,自动添加设备,添加完成后返回给智能网关每个端设备的唯一ID。端设备自动注册完成,通过APP向IOT发送端设备激活报文，IOT接收到激活报文,对设备状态进行更新,返回报文通知智能网关对端设备状态进行更新。端设备采集到的环境量，由智能网关进行统一处理分析,若产生了告警，则通过告警报文上送到IOT平台，否则通过数据报文上送到IOT平台。智辅平台可对端设备进行控制,智辅平台进行遥控报文下发至IOT平台,IOT转发报文下发给智能网关,由智能网关对消息进行分析,并通知相应的端设备。智辅平台可进行相应的配置文件下发,包括且不限与阈值配置、采集频率配置、告警联动配置。由IOT转发到智能网关,并对报文内容进行反应。

边缘计算网关提供C/S和B/S架构的客户端，支持实时数据预览、实时告警推送、历史数据查询、视频监控、平面图预览、告警查询等功能，满足本地化监控需求。边缘计算网关具备视频设备接入功能，支持RTSP、RTMP、HTTP-FLV、HLS等多种格式视频流接入和转发，且支持WEBRTC，具备极低的延时。同时也支持GB/28181和SIP-B协议，满足基本的视频信令交互需求，具备和可视化平台对接的能力。边缘计算网关支持通过mqtt上送数据到物联管理平台，满足多种功能，包括：1)端设备注册2)边设备注册3)端设备状态定时周期更新 4)响应物联管理平台下发的控制命令5)遥测遥信数据周期上送6)数据变位上送7)告警数据的实时上送8)APP镜像下发9)容器运行状态控制等多种功能。满足现场的实际接入需求。

边缘计算网关支持标准104数据上送到主站，满足多种功能，包括1)遥测遥信数据周期上送2)数据变位上送3)时间同步命令下发4)数据总召唤5)文件传输等功能，且支持不低于100条链路的并发。边缘计算网关通过SIP-B接口协议接收到主站侧的播放实时视频请求命令后，通过GB28181或RTSP或站端NVR的SDK与NVR通信，获取现场监控摄像头的实时视频流，上送到主站系统。边缘计算网关支持多种方式采集设备状态参数，包括但不限于IEC104、IEC61850、Modbus和无线LoRa等接入。

边缘计算网关具备标准61850协议接入功能，具备61850客户端，能够进行遥测遥信数据的获取和定值数据的下发。提供61850建模工具，满足常用建模需求。根据配电站房监控数据通信建模规范生成模型文件给智能配电网关，智能配电网关自身具备完善的配置工具，进行简单配置，即可把数据接入到智能配电网关设备中，完成监控数据的接入与上送。边缘计算网关具备无线LoRa接入功能。采用基于LoRa的470MHz频段的无线通信，满足输变电设备无线组网节点设备无线组网协议，无线传输距离可达50m。配备配套地址设置工具,方便随时更换损坏设备。

基于人工智能视频卷积识别算法，能统计进入配电站房人数，可靠检测出安全帽佩戴状态，通过网口输出未佩戴安全帽的状态数据以及报警图像，状态数据包含监控地址、报警时间点、人员数量、佩戴安全帽人数、未佩戴安全帽人数。报警输出图像保持最后一帧检测到未佩戴安全帽的图像。

配电房安全帽人员进入识别，可利用存量或新增一台网络高清摄像机接入到AI采集器中，实时视频分析后用方框显示所有人员位置和佩戴安全帽的两种状态，可通过以太网召测方式，接入动环主机或主站平台，本地抓拍存储图片数量不低于1000张。

AI分析功能，主要利用图像识别技术进行安防监控与行为的智能分析，人工智能分析实时图像进行智能识别。其图像采集的类别与内容如下表所示。

表1智能摄像头图像采集类别和内容

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。