单兵装备通信模块语音视频交互功能系统设计

王愚， 李江伟， 符华， 聂雷刚， 李佩

(广西电网有限责任公司南宁供电局， 广西， 南宁 530022)

0 引言

在保供电设备及场所设计中，建立可现场灵活配置、灵活部署的智慧保供电指挥系统，实现保供电向智慧化转变。设计单兵装备视频语音通话系统，应用于活动保供电场所内，通过智能单兵装备设计，实现远程视频实时查看、语音远程呼叫、远程语音通话互动等操作[1]。随着智能电力控制技术的发展，如何确保保供电场所电力的安全、可靠运行日渐重要，结合保供电指挥、数据采集、工作状况记录等环节进行配电功能的科学化管理和控制，设计智能的现场单兵设备，在高级别保供电中，实现对时间、空间进行实时的在线监控和控制。在进行单兵装备通信模块语音视频监控的整体设计中，为了结合智慧保供电指挥系统控制，构建系统软件、物联网平台，采用光纤通信网络技术，实现对单兵装备通信模块语音视频交互功能系统的优化设计，提高智慧化保供电水平，研究单兵装备通信模块语音视频交互功能系统设计方法具有重要意义[2]。

本文提出基于云技术和物联网的单兵装备通信模块语音视频交互功能系统设计方法，构建单兵装备通信模块语音视频交互系统总体设计框图，采用功能组件的嵌入式设计方法，实现单兵装备通信模块语音视频交互功能系统的集成设计，最后进行系统测试分析，展示本文设计单兵装备通信模块语音视频交互功能系统的可靠性和稳定性。

1 系统总体构架设计及组件分析

1.1 系统总体构架设计

单兵装备通信模块语音视频交互功能系统的软件部分由应用系统和物联网平台组成，在单兵装备通信模块语音视频交互功能系统硬件部分设计中，采用配网数据采集装置，建立单兵装备通信模块语音视频交互功能系统的子系统模块[3]，结合智能视频监控子系统、环境监控子系统设计，实现单兵装备通信模块语音视频交互功能系统的人机交互设计，并在4G/光纤通信(中压载波)网络中实现单兵装备通信模块语音视频交互功能系统的优化设计。设计的单兵装备通信模块语音视频交互功能系统嵌入在智慧保供电指挥平台中，整体包含感知层、通信网络层、平台层、应用层。单兵装备通信模块语音视频交互功能系统的感知层主要包含各类传感器：温湿度、电流互感器、水浸、烟感、摄像头、智能单兵装备、巡检机器人等[4]。系统的总体构架如图1所示。

图1 系统的总体构架模型

1.2 数据来源分布及网络通信设计

通过各种形式的本地组网控制，有效地将单兵装备通信模块语音视频交互功能系统相关数据进行汇聚，本地组网形式包含微功率无线、蓝牙、RS485、以太网、WAPI等多种形式。在单兵装备通信模块语音视频交互的基站模块中，基于站端的视频设备管理方法，实现视频流的展示，得到单兵装备通信模块语音视频交互的数据分布见表1。

根据表1的数据来源分布，基于物联网平台接口，实现传感数据获取，并基于设备和时间序列进行分析和展示，基于嵌入式的PLC和Linux的内核结构设计，进行单兵装备通信模块语音视频交互系统的开发设计[5]，得到网络通信设计如图2所示。

表1 单兵装备通信模块语音视频交互的数据分布

图2 单兵装备通信模块语音视频交互系统的组网设计

2 系统功能组件设计

2.1 功能组件分析

采用ZigBee总线控制器，构建单兵装备通信模块语音视频交互系统的云兼容控制模型，采用ARM芯片设计单兵装备通信模块语音视频交互系统的ARM-Linux内核模块，结合ZigBee的云计算技术，进行单兵装备通信模块语音视频交互功能系统的总线控制和传输协议融合[6]，得到功能组件设计如图3所示。

图3 系统功能组件设计

采用传感器技术和二维码技术实现对单兵装备通信模块语音视频交互系统报警的信息采集，以2位嵌入式 SoC 安全芯片构建单兵装备通信模块语音视频交互功能系统的主控芯片，通过IEC61850-8-1和IEC6180-9-2总线接口设计，进行单兵装备通信模块语音视频交互功能系统的逻辑设备、逻辑节点控制[7]，将单兵装备通信模块语音视频交互系统应用在智慧保供电系统建设中，如图4所示。

图4 智慧保供电系统的单兵装备通信模块

2.2 系统硬件开发设计实现

设计的系统主要包括信息采集模块、单兵装备通信视频交互设备运行状态监测模块、通信传输模块、物联网组网控制模块以及远程传输模块等。结合远动通信装置实现对单兵装备通信模块语音视频交互功能组件传输控制[8]，系统的硬件配置见表2。

表2 系统的硬件配置

在总线控制模块中实现单兵装备通信模块语音视频交互功能系统的传感信息调度，系统根据预先设定的巡检内容、时间、周期、路线等参数信息，自主启动并完成巡视任务，单兵装备通信模块语音视频交互功能系统采用嵌入式组件信息控制的方法[9]，得到系统的硬件总体构成如图5所示。

图5 系统的硬件总体构成

单兵装备通信模块语音视频交互系统车载采集终端安装于应急电源车内，与机组控制器相连接，采集发电机组的各项数据，通过标准Modbus协议读取机组各项参数[10]，得到系统数据采集终端的实现结构如图6所示。

图6 系统数据采集终端的实现架构

综上分析，通过现场RS232或者RS485串口线相连接进行通信，实现单兵装备通信模块语音视频交互。

3 系统测试

系统测试中，机组数据及温湿度数据通过标准Modbus协议采集，建立单兵装备通信模块语音视频交互功能系统的人机交互模块和信道扩频模块，实现部分场景的单兵装备通信AI自主识别，设定系统测试参数见表3。

表3 系统测试参数

根据上述系统参数设定，进行单兵装备通信模块语音视频交互，得到配电智能网关设计如图7所示。

图7 配电智能网关机柜设计

单兵装备通信模块语音视频交互的网关柜提供16路IO量信号接入，网关柜端子(X4上层、X4下层)对应接传感器信号空接点的两端，得到单兵装备通信模块语音视频的IO端口设计如图8所示。

图8 单兵装备通信模块语音视频的IO端口设计

采用虚拟的AI技术，实现单兵装备通信模块语音视频交互，如图9所示。

图9 单兵装备通信模块语音视频交互AI仿真

分析图9可知，本文方法能有效实现单兵装备通信模块语音视频交互，人机交互性较好，测试系统的稳定性，得到稳定性测试结果见表4。

表4 单兵装备通信模块语音视频交互稳定性测试

分析上述仿真结果可知，设计的单兵装备通信模块语音视频交互功能系统稳定性较好，控制能力较强，提高了单兵装备通信模块语音视频交互的实时性和输出可靠性。

4 总结

通过智能单兵装备设计，实现远程视频实时查看、语音远程呼叫、远程语音通话互动等操作。本文提出基于云技术和物联网的单兵装备通信模块语音视频交互功能系统设计方法。采用ARM芯片设计单兵装备通信模块语音视频交互系统的ARM-Linux内核模块，在总线控制模块中实现单兵装备通信模块语音视频交互功能系统的传感信息调度，系统根据预先设定的巡检内容、时间、周期、路线等参数信息，自主启动并完成巡视任务，本文方法能有效实现单兵装备通信模块语音视频交互，人机交互性较好。