电缆沟智能监测系统的研究与设计

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台YAMAYA 01v96i 数字调音台，其强大的集成功能和高质量的模数、数模转换功能，是进行音频录制以及人机交流的可靠的硬件保障，并可以灵活方便的为录音话筒提供可靠的+48伏幻像电源，同时拥有信号的多路输出、监听等。

如（图1）所示。

需要说明的是，Pro Tools HD 版本使用防盗版技术，必须有I lock 的硬件支持才
能正常启动使用，所以建议使用可靠的正版软件。

图1 图2
4.2 音频录制
（1）新建工程文件，Pro Tools 启动后，建立工程文件（new session ），选择路径，录音格式，文件格式，设置I ／O ，新的工程文件将被建立，命名为：影视配音.PTX 。

（2）建立音频轨道，Pro Tools 软件需要根据录音工程手动添加音频轨道，在此影视配音工程中，分别建立单声道音频轨，立体声主控轨和若干辅助轨，如（图2）所示。

Pro Tools 和其他的专业音频软件类似可以导入视频参考轨道，这对于现场音频配音是非常方便的，根据工程需要导入视频文件，Pro Tools 即可自动建立视频参考轨，并与音频同步。

（3）音频录制及音视频文件生成，将音视频文件导入所建立的工程文件，系统会自动生成视频轨，启动音频轨录制功能，即可开始录制人声。

Pro Tools 可以导入视频文件并生成视频参考轨道，但仅为视频参考，没有输出功能，因此在录制阶段可以将人声音频合视频画面尽可能同步，进行有效编辑后并轨输出为音频文件。

最后需要借助premiere 等专业音视频编辑软件进行同步合成，至此，完成了整个影视片段的配音录制和视频合成过程。

5.结语
数字音频技术与计算机网络相结合产生的数字音频工作站，不仅给影视艺术创作带来了工作方式的巨大变化，更是对专业音频编辑与制作思维模式的一种深刻变革。

以Pro Tools 为基础的数字工作站，几乎成为音频编辑与制作的业界标准。

专业电台的音乐工作室，个人数字音频编辑室，高校音频数字音频编辑制作与影视配音艺术教学等都会把Pro Tools 作为音频制作的首选。

工欲善其事，必先利其器，高校作为人才培养的摇篮和基石，既要紧跟数字时代的潮流，同时也要注重创新发展，在教学设施上大力投入，在教学方式上努力创新，教学方法上的不断改进，在教学实践中大胆变革，只有这样才能在信息传媒技术快速发展的数字时代立于不败之地。

基金项目：西安翻译学院2019年在线开放课程建设项目（项目编号：M1904）阶段性成果。

作者简介：刘玮（1975—），男，山西宁武人，在职研究生，舞台技师，研究方向：数字音频编辑与制作，舞台技术。

研究一种电缆沟智能监测系统，一方面通过采集传感器装置的一些数据，如：电缆沟的环境温湿度、有毒气体、易燃气体等数据，然后利用该系统的数据分析模块进行分析；另一方面通过视频模块进行电缆沟实时情况监测，并对视频中每一帧图片进行识别分析。

该系统的使用可以降低对电缆沟运维人员的工作强度，提高工作人员的工作效率，降低运维成本，最终提高电缆沟安全系数。

引言：近年来，由于老鼠、黄鼠狼、蛇、虫引起的电缆沟电气事故很多(周子嫣,何潇,夏水英,变电站电缆沟小动物侦测驱逐系统,低碳世界)，一方面它们会啃咬电缆绝缘材料进而损坏电缆，另一方面它们也会进入配电室和开关柜，在里边乱窜造成弧光短路进而把设备烧毁，严重的还会引起大面积的停电事故等。

为防止停电事故的发生，避免因事故造成严重后果，供电部门需要投入大量的人力物力加强对电缆沟的巡视检查，但也是收效甚微，尤其是高温天气的情况下，对巡视检查人员也增加了工作强度。

因此，进行电缆沟智能监测系统研究与设计势在必行。

一方面利用视频直播技术原理(李长洲，周曼丽,基于Web的流式视频直播技术,微型机与应用)，对电缆沟里的画面情况进行实时监控查看；另一方面，通过系统的数据采集模块和数据分析模块进行电缆沟内的环境温湿度、有毒气体、易燃气
电缆沟智能监测系统的研究与设计
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体等数据信息。

可以有效避免电缆沟运维人员在进行巡视检查时必须要到达现场的麻烦，又可以有效节省时间，减少运维人员的工作难度。

1 系统概述
系统由视频数据收集子系统、数据采集子系统、数据解析子系统、数据存储子系统以及客户端组成。

视频数据收集模块利用开源的red5流媒体视频直播服务器作为摄像头进行实时传输的服务端，该服务端提供rtmp协议的url，摄像头直接作为推送段可以将视频流推送到该url上，然后客户端作为直播流的拉流端获取该url上的视频流进行实时播放，而且red5流媒体服务器可以将接收到的实时流保存为视频文件到硬盘上便于以后查看。

数据采集子系统和数据解析子系统相辅相成，采集子系统将采集到的信息交给解析子系统进行信息解析，然后采集子系统将解析后的数据存入数据存储分布式系统中。

系统主要模块构成图如下：
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图1 系统主要模块图
2 主要功能模块概述
图2 视频实时监控流程a.视频数据搜集子系统：首先通过微型摄像头实时获取电缆沟当前情况，然后将视频流实时推送到服务器子系统中，而服务端作为直播视频服务器将接收到的视频流按照当天时间（年-月-日）格式命名保存在服务器硬盘中，以作后期查看检查使用，而且通过opencv训练出的图片识别算法对实时视频流的每一帧进行判断，以此保证异常信息的及时告警，同时，客户端作为流媒体的播放端，可以随时查看实时电缆沟的情况和历史情况，大致流程如下图所示：
b.数据采集子系统：该子系统主要是通过TCP接收传感器装置发送过来的报文信息，为了解决高并发的情况，采用开源的libevent库，该开源的网络库性能好，而且支持跨平台使用，方便以后需要平台移植。

c.数据解析子系统：该子系统主要是将收到的报文信息按照相应的协议进行解析，将装置反馈的环境温湿度、有毒气体、易燃气体、火灾、水位等信息转化为可读数据。

d.数据存储分布式子系统：由于该系统采集的信息较多，再加上需要在多处安装装置监测，会造成大量的数据存取，为了提高数据库的读取速度和环节大量数据读取对服务器造成的压力，采用分布式数据存储子系统，一方面实现数据库的读写分离，另一方面也保证数据的一致性，并且在其中某台数据库服务器down掉后系统可以正常运行。

e.客户端：客户端采用B/S模式即web系统，后台采用java开发，前端采用h5开发，首先采用java开发的好处是，该语言可以跨平台，可以把项目部署在linux系统上，linux
系统作为服务器来说无论是性能还是安全上无疑是比较牢靠的，再说前端采用的h5技术，通过h5编辑的前端页面，可以适应手机，平板，这样，使用者在不方便使用电脑进行检测的时候，也可以用手机打开网址进行检测，非常便利。

3 系统主要技术研究
该系统采用的主要技术有mysql，red5流媒体视频服务器，libev-ent，OpenCV等，采用这些技术的原因主要是都支持跨平台，可以在linux系统上完美运行，同时也是考虑到后期人员维护系统时的便利，linux系统并不是经常使用的系统，可能部分系统维护人员对linux操作
不熟悉，此时，他们就可以便利的把系统移植到windows平台上。

3.1 实时视频传输技术
服务端采用开源的red5视频直播服务器，每个电缆沟巡视点安装流媒体摄像头作为视频流推送端，传输协议使用rtmp，为了防止由于网络延迟造成监控画面卡顿，采用cdn技术对red5推流地址进行转化，保证视频传输效率，并且利用red5服务器保存视频功能，将监控视频进行本地保存，便于以后查看。

3.2 图像识别技术
该技术使用opencv实现，首先采集一些电缆沟正常图片，通过算法对图片进行形态分析，利用机器学习原理，让该算法不断自我完善，实现对电缆沟情况的智能分析，然后，将该技术接入视频直播传输模块，利用该技术对传输的视频流的每一帧图片进行分析，快速智能的判断出
电缆沟异常情况。

3.3 TCP/IP高并发传输技术
数据采集模块需要通过TCP/IP传输协议采集电缆沟内安置的传感器数据，由于传输频率较为频繁，而且同时接入的装置也比较多，要考虑数据采集模块高并发的情况，因此采用了开源的libevent网络库，该网络库可以在windows上和linux上可以自动切换适合当前运行环境所使用的的高并发IO模型，因此保证了该系统模块稳定运行，对采集的数据提供了有效保证。

3.4 数据分布式存储技术
支撑系统的数据保存在mysql数据库中，该数据库是一个关系型数据库。

为保证数据的一致性，系统访问数据库时的效率(梁大鹏,基于DCN 网络的监控系统,中国优秀硕士学位论文全文数据库)，使用mycat+pxc 技术，利用pxc技术对mysql实现集群，mycat技术实现对mysql的读写分离，两种技术的结合提高了系统对数据库访问的稳定性。

4 小结
本系统利用视频直播，图像智能识别等技术实现对电缆沟的智能检测，该系统的实现在极大减少运维人员的工作量的同时，提高工作效率，降低运维成本，同时提升电缆沟运维管理综合水平。

作者简介:
彭峰(1989—），男，研究生学历，中级工程师，电气工程专业。

但涛（1985—）男，本科学历，高级工程师，电气工程及自动化专业。

刘宇（1989—）男，本科学历，高级工程师，电气工程及自动化专业，现供职于国网江西景德镇供电公司。