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        單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)設(shè)計

        2022-11-09 04:38:50王愚李江偉符華聶雷剛李佩
        微型電腦應(yīng)用 2022年10期
        關(guān)鍵詞:功能系統(tǒng)設(shè)計

        王愚, 李江偉, 符華, 聶雷剛, 李佩

        (廣西電網(wǎng)有限責(zé)任公司南寧供電局, 廣西, 南寧 530022)

        0 引言

        在保供電設(shè)備及場所設(shè)計中,建立可現(xiàn)場靈活配置、靈活部署的智慧保供電指揮系統(tǒng),實現(xiàn)保供電向智慧化轉(zhuǎn)變。設(shè)計單兵裝備視頻語音通話系統(tǒng),應(yīng)用于活動保供電場所內(nèi),通過智能單兵裝備設(shè)計,實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻實時查看、語音遠(yuǎn)程呼叫、遠(yuǎn)程語音通話互動等操作[1]。隨著智能電力控制技術(shù)的發(fā)展,如何確保保供電場所電力的安全、可靠運(yùn)行日漸重要,結(jié)合保供電指揮、數(shù)據(jù)采集、工作狀況記錄等環(huán)節(jié)進(jìn)行配電功能的科學(xué)化管理和控制,設(shè)計智能的現(xiàn)場單兵設(shè)備,在高級別保供電中,實現(xiàn)對時間、空間進(jìn)行實時的在線監(jiān)控和控制。在進(jìn)行單兵裝備通信模塊語音視頻監(jiān)控的整體設(shè)計中,為了結(jié)合智慧保供電指揮系統(tǒng)控制,構(gòu)建系統(tǒng)軟件、物聯(lián)網(wǎng)平臺,采用光纖通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù),實現(xiàn)對單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計,提高智慧化保供電水平,研究單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)設(shè)計方法具有重要意義[2]。

        本文提出基于云技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)設(shè)計方法,構(gòu)建單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統(tǒng)總體設(shè)計框圖,采用功能組件的嵌入式設(shè)計方法,實現(xiàn)單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)的集成設(shè)計,最后進(jìn)行系統(tǒng)測試分析,展示本文設(shè)計單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

        1 系統(tǒng)總體構(gòu)架設(shè)計及組件分析

        1.1 系統(tǒng)總體構(gòu)架設(shè)計

        單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)的軟件部分由應(yīng)用系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)平臺組成,在單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)硬件部分設(shè)計中,采用配網(wǎng)數(shù)據(jù)采集裝置,建立單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)的子系統(tǒng)模塊[3],結(jié)合智能視頻監(jiān)控子系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)設(shè)計,實現(xiàn)單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)的人機(jī)交互設(shè)計,并在4G/光纖通信(中壓載波)網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。設(shè)計的單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)嵌入在智慧保供電指揮平臺中,整體包含感知層、通信網(wǎng)絡(luò)層、平臺層、應(yīng)用層。單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)的感知層主要包含各類傳感器:溫濕度、電流互感器、水浸、煙感、攝像頭、智能單兵裝備、巡檢機(jī)器人等[4]。系統(tǒng)的總體構(gòu)架如圖1所示。

        圖1 系統(tǒng)的總體構(gòu)架模型

        1.2 數(shù)據(jù)來源分布及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計

        通過各種形式的本地組網(wǎng)控制,有效地將單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯聚,本地組網(wǎng)形式包含微功率無線、藍(lán)牙、RS485、以太網(wǎng)、WAPI等多種形式。在單兵裝備通信模塊語音視頻交互的基站模塊中,基于站端的視頻設(shè)備管理方法,實現(xiàn)視頻流的展示,得到單兵裝備通信模塊語音視頻交互的數(shù)據(jù)分布見表1。

        根據(jù)表1的數(shù)據(jù)來源分布,基于物聯(lián)網(wǎng)平臺接口,實現(xiàn)傳感數(shù)據(jù)獲取,并基于設(shè)備和時間序列進(jìn)行分析和展示,基于嵌入式的PLC和Linux的內(nèi)核結(jié)構(gòu)設(shè)計,進(jìn)行單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計[5],得到網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計如圖2所示。

        表1 單兵裝備通信模塊語音視頻交互的數(shù)據(jù)分布

        圖2 單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統(tǒng)的組網(wǎng)設(shè)計

        2 系統(tǒng)功能組件設(shè)計

        2.1 功能組件分析

        采用ZigBee總線控制器,構(gòu)建單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統(tǒng)的云兼容控制模型,采用ARM芯片設(shè)計單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統(tǒng)的ARM-Linux內(nèi)核模塊,結(jié)合ZigBee的云計算技術(shù),進(jìn)行單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)的總線控制和傳輸協(xié)議融合[6],得到功能組件設(shè)計如圖3所示。

        圖3 系統(tǒng)功能組件設(shè)計

        采用傳感器技術(shù)和二維碼技術(shù)實現(xiàn)對單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統(tǒng)報警的信息采集,以2位嵌入式 SoC 安全芯片構(gòu)建單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)的主控芯片,通過IEC61850-8-1和IEC6180-9-2總線接口設(shè)計,進(jìn)行單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)的邏輯設(shè)備、邏輯節(jié)點控制[7],將單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統(tǒng)應(yīng)用在智慧保供電系統(tǒng)建設(shè)中,如圖4所示。

        圖4 智慧保供電系統(tǒng)的單兵裝備通信模塊

        2.2 系統(tǒng)硬件開發(fā)設(shè)計實現(xiàn)

        設(shè)計的系統(tǒng)主要包括信息采集模塊、單兵裝備通信視頻交互設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測模塊、通信傳輸模塊、物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)控制模塊以及遠(yuǎn)程傳輸模塊等。結(jié)合遠(yuǎn)動通信裝置實現(xiàn)對單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能組件傳輸控制[8],系統(tǒng)的硬件配置見表2。

        表2 系統(tǒng)的硬件配置

        在總線控制模塊中實現(xiàn)單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)的傳感信息調(diào)度,系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的巡檢內(nèi)容、時間、周期、路線等參數(shù)信息,自主啟動并完成巡視任務(wù),單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)采用嵌入式組件信息控制的方法[9],得到系統(tǒng)的硬件總體構(gòu)成如圖5所示。

        圖5 系統(tǒng)的硬件總體構(gòu)成

        單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統(tǒng)車載采集終端安裝于應(yīng)急電源車內(nèi),與機(jī)組控制器相連接,采集發(fā)電機(jī)組的各項數(shù)據(jù),通過標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議讀取機(jī)組各項參數(shù)[10],得到系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖6所示。

        圖6 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集終端的實現(xiàn)架構(gòu)

        綜上分析,通過現(xiàn)場RS232或者RS485串口線相連接進(jìn)行通信,實現(xiàn)單兵裝備通信模塊語音視頻交互。

        3 系統(tǒng)測試

        系統(tǒng)測試中,機(jī)組數(shù)據(jù)及溫濕度數(shù)據(jù)通過標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議采集,建立單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)的人機(jī)交互模塊和信道擴(kuò)頻模塊,實現(xiàn)部分場景的單兵裝備通信AI自主識別,設(shè)定系統(tǒng)測試參數(shù)見表3。

        表3 系統(tǒng)測試參數(shù)

        根據(jù)上述系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定,進(jìn)行單兵裝備通信模塊語音視頻交互,得到配電智能網(wǎng)關(guān)設(shè)計如圖7所示。

        圖7 配電智能網(wǎng)關(guān)機(jī)柜設(shè)計

        單兵裝備通信模塊語音視頻交互的網(wǎng)關(guān)柜提供16路IO量信號接入,網(wǎng)關(guān)柜端子(X4上層、X4下層)對應(yīng)接傳感器信號空接點的兩端,得到單兵裝備通信模塊語音視頻的IO端口設(shè)計如圖8所示。

        圖8 單兵裝備通信模塊語音視頻的IO端口設(shè)計

        采用虛擬的AI技術(shù),實現(xiàn)單兵裝備通信模塊語音視頻交互,如圖9所示。

        圖9 單兵裝備通信模塊語音視頻交互AI仿真

        分析圖9可知,本文方法能有效實現(xiàn)單兵裝備通信模塊語音視頻交互,人機(jī)交互性較好,測試系統(tǒng)的穩(wěn)定性,得到穩(wěn)定性測試結(jié)果見表4。

        表4 單兵裝備通信模塊語音視頻交互穩(wěn)定性測試

        分析上述仿真結(jié)果可知,設(shè)計的單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)穩(wěn)定性較好,控制能力較強(qiáng),提高了單兵裝備通信模塊語音視頻交互的實時性和輸出可靠性。

        4 總結(jié)

        通過智能單兵裝備設(shè)計,實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻實時查看、語音遠(yuǎn)程呼叫、遠(yuǎn)程語音通話互動等操作。本文提出基于云技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)設(shè)計方法。采用ARM芯片設(shè)計單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統(tǒng)的ARM-Linux內(nèi)核模塊,在總線控制模塊中實現(xiàn)單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統(tǒng)的傳感信息調(diào)度,系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先設(shè)定的巡檢內(nèi)容、時間、周期、路線等參數(shù)信息,自主啟動并完成巡視任務(wù),本文方法能有效實現(xiàn)單兵裝備通信模塊語音視頻交互,人機(jī)交互性較好。

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