單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統設計

王愚， 李江偉， 符華， 聶雷剛， 李佩

(廣西電網有限責任公司南寧供電局， 廣西， 南寧 530022)

0 引言

在保供電設備及場所設計中，建立可現場靈活配置、靈活部署的智慧保供電指揮系統，實現保供電向智慧化轉變。設計單兵裝備視頻語音通話系統，應用于活動保供電場所內，通過智能單兵裝備設計，實現遠程視頻實時查看、語音遠程呼叫、遠程語音通話互動等操作[1]。隨著智能電力控制技術的發展，如何確保保供電場所電力的安全、可靠運行日漸重要，結合保供電指揮、數據采集、工作狀況記錄等環節進行配電功能的科學化管理和控制，設計智能的現場單兵設備，在高級別保供電中，實現對時間、空間進行實時的在線監控和控制。在進行單兵裝備通信模塊語音視頻監控的整體設計中，為了結合智慧保供電指揮系統控制，構建系統軟件、物聯網平臺，采用光纖通信網絡技術，實現對單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統的優化設計，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設計方法具有重要意義[2]。

本文提出基于云技術和物聯網的單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統設計方法，構建單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統總體設計框圖，采用功能組件的嵌入式設計方法，實現單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統的集成設計，最后進行系統測試分析，展示本文設計單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統的可靠性和穩定性。

1 系統總體構架設計及組件分析

1.1 系統總體構架設計

單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統的軟件部分由應用系統和物聯網平臺組成，在單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統硬件部分設計中，采用配網數據采集裝置，建立單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統的子系統模塊[3]，結合智能視頻監控子系統、環境監控子系統設計，實現單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統的人機交互設計，并在4G/光纖通信(中壓載波)網絡中實現單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統的優化設計。設計的單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統嵌入在智慧保供電指揮平臺中，整體包含感知層、通信網絡層、平臺層、應用層。單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統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、巡檢機器人等[4]。系統的總體構架如圖1所示。

圖1 系統的總體構架模型

1.2 數據來源分布及網絡通信設計

通過各種形式的本地組網控制，有效地將單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統相關數據進行匯聚，本地組網形式包含微功率無線、藍牙、RS485、以太網、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，基于站端的視頻設備管理方法，實現視頻流的展示，得到單兵裝備通信模塊語音視頻交互的數據分布見表1。

根據表1的數據來源分布，基于物聯網平臺接口，實現傳感數據獲取，并基于設備和時間序列進行分析和展示，基于嵌入式的PLC和Linux的內核結構設計，進行單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統的開發設計[5]，得到網絡通信設計如圖2所示。

表1 單兵裝備通信模塊語音視頻交互的數據分布

圖2 單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統的組網設計

2 系統功能組件設計

2.1 功能組件分析

采用ZigBee總線控制器，構建單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統的云兼容控制模型，采用ARM芯片設計單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統的ARM-Linux內核模塊，結合ZigBee的云計算技術，進行單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統的總線控制和傳輸協議融合[6]，得到功能組件設計如圖3所示。

圖3 系統功能組件設計

采用傳感器技術和二維碼技術實現對單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統報警的信息采集，以2位嵌入式 SoC 安全芯片構建單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統的主控芯片，通過IEC61850-8-1和IEC6180-9-2總線接口設計，進行單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統的邏輯設備、邏輯節點控制[7]，將單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統應用在智慧保供電系統建設中，如圖4所示。

圖4 智慧保供電系統的單兵裝備通信模塊

2.2 系統硬件開發設計實現

設計的系統主要包括信息采集模塊、單兵裝備通信視頻交互設備運行狀態監測模塊、通信傳輸模塊、物聯網組網控制模塊以及遠程傳輸模塊等。結合遠動通信裝置實現對單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能組件傳輸控制[8]，系統的硬件配置見表2。

表2 系統的硬件配置

在總線控制模塊中實現單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統的傳感信息調度，系統根據預先設定的巡檢內容、時間、周期、路線等參數信息，自主啟動并完成巡視任務，單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統采用嵌入式組件信息控制的方法[9]，得到系統的硬件總體構成如圖5所示。

圖5 系統的硬件總體構成

單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統車載采集終端安裝于應急電源車內，與機組控制器相連接，采集發電機組的各項數據，通過標準Modbus協議讀取機組各項參數[10]，得到系統數據采集終端的實現結構如圖6所示。

圖6 系統數據采集終端的實現架構

綜上分析，通過現場RS232或者RS485串口線相連接進行通信，實現單兵裝備通信模塊語音視頻交互。

3 系統測試

系統測試中，機組數據及溫濕度數據通過標準Modbus協議采集，建立單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統的人機交互模塊和信道擴頻模塊，實現部分場景的單兵裝備通信AI自主識別，設定系統測試參數見表3。

表3 系統測試參數

根據上述系統參數設定，進行單兵裝備通信模塊語音視頻交互，得到配電智能網關設計如圖7所示。

圖7 配電智能網關機柜設計

單兵裝備通信模塊語音視頻交互的網關柜提供16路IO量信號接入，網關柜端子(X4上層、X4下層)對應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端口設計

采用虛擬的AI技術，實現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單兵裝備通信模塊語音視頻交互，人機交互性較好，測試系統的穩定性，得到穩定性測試結果見表4。

表4 單兵裝備通信模塊語音視頻交互穩定性測試

分析上述仿真結果可知，設計的單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統穩定性較好，控制能力較強，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

通過智能單兵裝備設計，實現遠程視頻實時查看、語音遠程呼叫、遠程語音通話互動等操作。本文提出基于云技術和物聯網的單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統設計方法。采用ARM芯片設計單兵裝備通信模塊語音視頻交互系統的ARM-Linux內核模塊，在總線控制模塊中實現單兵裝備通信模塊語音視頻交互功能系統的傳感信息調度，系統根據預先設定的巡檢內容、時間、周期、路線等參數信息，自主啟動并完成巡視任務，本文方法能有效實現單兵裝備通信模塊語音視頻交互，人機交互性較好。