本發(fā)明智能化電網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及于一種多核并行刀片式變電站圖像智能分析裝置。

背景技術(shù)：

目前，隨著電力系統(tǒng)圖像智能化應(yīng)用的需求不斷提升，現(xiàn)有的圖像智能分析設(shè)備方案已不能很好的適應(yīng)現(xiàn)在和未來(lái)的需求。現(xiàn)有方案存在硬件平臺(tái)圖像智能分析性能低下、硬件平臺(tái)架構(gòu)和接口不統(tǒng)一、硬件平臺(tái)擴(kuò)展性差、硬件平臺(tái)的性能價(jià)格比低和硬件平臺(tái)的運(yùn)行功耗較高等問(wèn)題。

在現(xiàn)有的電力系統(tǒng)變電站圖像分析硬件平臺(tái)方案中，與本方案最接近的技術(shù)方案是基于x86架構(gòu)的通用服務(wù)器構(gòu)建的圖像智能分析系統(tǒng)方案。該方案從架構(gòu)上一般分為兩種，1、采用基于x86架構(gòu)處理器加上專用圖形顯卡方案；2、采用基于x86架構(gòu)處理器的刀片式服務(wù)器方案。方案1一般由一臺(tái)基于x86架構(gòu)處理器、服務(wù)器主板、硬盤、內(nèi)存條、電源模塊和專用圖形顯卡組成。其中圖形顯卡可根據(jù)實(shí)際需求選配。服務(wù)器上運(yùn)行windows或linux操作系統(tǒng)和定制開(kāi)發(fā)的圖像智能分析軟件。方案2一般多個(gè)刀片式服務(wù)模塊、電源模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊和機(jī)框組成，其中每個(gè)刀片式服務(wù)模塊是由基于x86架構(gòu)處理器、服務(wù)器主板、硬盤、內(nèi)存條和電源模塊組成，它是一個(gè)與通用服務(wù)器和電腦功能相同的，具備獨(dú)立計(jì)算能力的模塊化計(jì)算單元。每個(gè)刀片式服務(wù)模塊上面運(yùn)行windows或linux操作系統(tǒng)和定制開(kāi)發(fā)的圖像智能分析軟件。

現(xiàn)有的變電站圖像智能分析設(shè)備方案主要包括：1、自帶圖像分析功能的攝像頭設(shè)備；2、自帶圖像分析功能的DVR或NVR設(shè)備；3、基于x86架構(gòu)通用服務(wù)器構(gòu)建的圖像智能分析服務(wù)器；4、基于DSP專用處理器構(gòu)建的圖像智能分析服務(wù)器。主要存在如下缺點(diǎn)：（1）其中方案1、2、4對(duì)圖像的智能分析性能較差，只能對(duì)單路或少數(shù)幾路視頻進(jìn)行分析處理，并且只能提供極簡(jiǎn)單的分析功能，無(wú)法適應(yīng)未來(lái)海量高清晰度圖像數(shù)據(jù)的處理。（2）目前電力系統(tǒng)的圖像智能分析相關(guān)的系統(tǒng)在不同的時(shí)間里根據(jù)不同的需求構(gòu)建，硬件平臺(tái)采用1、2、3、4多種不同的方案構(gòu)建，每種方案的架構(gòu)、性能和上層接口均不相同，無(wú)法為將來(lái)的圖像智能分析應(yīng)用提供持續(xù)的硬件支持；（3）方案1、2、4都是單個(gè)獨(dú)立的硬件設(shè)備，無(wú)法根據(jù)實(shí)際需求靈活擴(kuò)展。（4）方案3雖然能夠提供較高的圖像處理性能和相對(duì)靈活的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，但由于其構(gòu)建成本極高，面對(duì)變電站圖像智能分析站端硬件平臺(tái)場(chǎng)景，性價(jià)比極低。同時(shí)方案3的硬件平臺(tái)整體功耗極高，系統(tǒng)運(yùn)行成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的方案，一種多核并行刀片式變電站圖像智能分析裝置,采用刀片式結(jié)構(gòu)提供靈活的硬件擴(kuò)展能力，其中每個(gè)刀片服務(wù)模塊可根據(jù)現(xiàn)有和未來(lái)多種不同特性的芯片單獨(dú)設(shè)計(jì)，適應(yīng)未來(lái)的海量高清圖像數(shù)據(jù)處理需求。本方案采用統(tǒng)一的硬件架構(gòu)和上層接口，為未來(lái)的圖像智能分析應(yīng)用需求提供統(tǒng)一的硬件平臺(tái)支撐。本發(fā)明核心基于低功耗ARM架構(gòu)的處理器加GPU處理器構(gòu)建，在變電站圖像智能分析應(yīng)用場(chǎng)景中，達(dá)到同樣的處理性能，硬件成本遠(yuǎn)低于基于x86架構(gòu)的服務(wù)器。本發(fā)明硬件平臺(tái)日常運(yùn)行功耗大約是x86服務(wù)器的1/10。

本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：

一種多核并行刀片式變電站圖像智能分析裝置，包括前面板、風(fēng)扇組件、通信背板、側(cè)面板、底板、支撐梁、導(dǎo)軌、刀片服務(wù)模塊、刀片服務(wù)模塊后面板、電源模塊、電源模塊后面板和頂蓋；

側(cè)面板包括左側(cè)面板和右側(cè)面板，前面板、左側(cè)面板、右側(cè)面板、底板和頂蓋構(gòu)成一面開(kāi)口的箱體；風(fēng)扇組件、通信背板、支撐梁、導(dǎo)軌、刀片服務(wù)模塊和電源模塊均設(shè)置在箱體內(nèi)；支撐梁固定設(shè)置在左側(cè)面板和右側(cè)面板之間；

風(fēng)扇組件與通信背板之間設(shè)置有風(fēng)道隔板，支撐梁包括中上梁、中下梁、后上梁和后下梁，中上梁和后上梁之間、中下梁和后下梁之間均設(shè)置導(dǎo)軌，通信背板固定設(shè)置在中上梁和中下梁上，刀片服務(wù)模塊沿導(dǎo)軌滑動(dòng)，刀片服務(wù)模塊與刀片服務(wù)模塊后面板固定連接；電源模塊與通信背板連接；電源模塊后面板設(shè)置在箱體的開(kāi)口側(cè)，用于封裝電源模塊，刀片服務(wù)模塊后面板設(shè)置在箱體的開(kāi)口側(cè)，用于封裝刀片服務(wù)模塊。風(fēng)扇組件包括風(fēng)扇墻、風(fēng)扇控制板和風(fēng)扇，風(fēng)扇包括若干個(gè)，風(fēng)扇嵌入設(shè)置在風(fēng)扇墻內(nèi)，風(fēng)扇控制板與風(fēng)扇相連接。

前面板、風(fēng)扇墻、風(fēng)道隔板、側(cè)面板和底板為厚度為1.2mm的鋼板。

支撐梁、電源模塊后面板、刀片服務(wù)模塊后面板為鋁型材加工，電源模塊后面板、刀片服務(wù)模塊后面板的表面進(jìn)行導(dǎo)電氧化處理。

導(dǎo)軌材質(zhì)為塑料。

風(fēng)扇墻上設(shè)置有若干個(gè)穿線孔。

通信背板為多層PCB電路板，通信背板上設(shè)置有散熱通風(fēng)孔、刀片服務(wù)模塊連接器、485串口連接器、硬盤連接器和電源連接器。

刀片服務(wù)模塊為多層PCB電路板，刀片服務(wù)模塊8上設(shè)置有ARM處理器、存儲(chǔ)模塊、固態(tài)硬盤接口、串口芯片、電源管理芯片、網(wǎng)絡(luò)接口、系統(tǒng)調(diào)試串口和LED；ARM處理器包括ARM處理核心和GPU處理核心；存儲(chǔ)模塊、固態(tài)硬盤接口、串口芯片、電源管理芯片、網(wǎng)絡(luò)接口、系統(tǒng)調(diào)試串口和LED均與ARM處理器相連接，串口芯片和電源管理芯片通過(guò)11PIN連接器與通信背板連接。

與現(xiàn)有鎖相環(huán)技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果為：

本發(fā)明提出一種多核并行刀片式變電站圖像智能分析裝置，采用了基于標(biāo)準(zhǔn)化插件方式的刀片服務(wù)架構(gòu)，支持電源的冗余配置、刀片服務(wù)模塊熱插拔等功能，充分結(jié)合并發(fā)揮了低功耗的ARM處理芯片、高并發(fā)處理能力的GPU模塊的優(yōu)勢(shì)，具備靈活的硬件擴(kuò)展能力，具備多業(yè)務(wù)刀片服務(wù)模塊功能的擴(kuò)張，能夠適應(yīng)變電站不同數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)接入的統(tǒng)一處理，采用統(tǒng)一的硬件架構(gòu)和上層接口，便于平臺(tái)功能、性能對(duì)硬件服務(wù)模塊的提升，為電力圖像分析、數(shù)據(jù)處理提供了一種支持長(zhǎng)期擴(kuò)展的硬件平臺(tái)。

本發(fā)明高級(jí)程度的模塊化整體設(shè)計(jì)，具有處理性能高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、運(yùn)行功耗低、性價(jià)比高，同時(shí)采用了低功耗的ARM處理芯片、高并發(fā)處理能力的GPU模塊，非常適用于電力變電站場(chǎng)景下的圖像智能分析應(yīng)用，具有很強(qiáng)的實(shí)用性、廣泛適用性和可推廣性?？梢詰?yīng)用于電力變電站、中心平臺(tái)下圖像智能分析處理、大數(shù)據(jù)處理、云計(jì)算平臺(tái)構(gòu)建等應(yīng)用中，對(duì)電網(wǎng)智能化水平的發(fā)展和提高具有一定的促進(jìn)作用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明多核并行刀片式變電站圖像智能分析裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明風(fēng)扇墻結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明風(fēng)扇控制板結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本發(fā)明通信背板正面結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明通信背板反面結(jié)構(gòu)圖；

圖6為本發(fā)明刀片服務(wù)模塊。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖，對(duì)本方法的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案進(jìn)行實(shí)現(xiàn)：

如圖1所示，一種多核并行刀片式變電站圖像智能分析裝置，包括前面板1、風(fēng)扇組件2、通信背板3、側(cè)面板4、底板5、支撐梁6、導(dǎo)軌7、刀片服務(wù)模塊8、刀片服務(wù)模塊后面板9、電源模塊10、電源模塊后面板11和頂蓋12；

側(cè)面板4包括左側(cè)面板和右側(cè)面板，前面板1、左側(cè)面板、右側(cè)面板、底板5和頂蓋12構(gòu)成一面開(kāi)口的箱體；風(fēng)扇組件2、通信背板3、支撐梁6、導(dǎo)軌7、刀片服務(wù)模塊8和電源模塊10均設(shè)置在箱體內(nèi)；支撐梁6固定設(shè)置在左側(cè)面板和右側(cè)面板之間；

風(fēng)扇組件2與通信背板3之間設(shè)置有風(fēng)道隔板，支撐梁6包括中上梁601、中下梁602、后上梁603和后下梁604，中上梁601和后上梁603之間、中下梁602和后下梁604之間均設(shè)置導(dǎo)軌7，通信背板3固定設(shè)置在中上梁601和中下梁602上，刀片服務(wù)模塊8沿導(dǎo)軌7滑動(dòng)，刀片服務(wù)模塊8與刀片服務(wù)模塊后面板9固定連接；電源模塊10與通信背板3連接；電源模塊后面板11設(shè)置在箱體的開(kāi)口側(cè)，用于封裝電源模塊10，刀片服務(wù)模塊后面板9設(shè)置在箱體的開(kāi)口側(cè)，用于封裝刀片服務(wù)模塊8。

風(fēng)扇組件2包括風(fēng)扇墻201、風(fēng)扇控制板202和風(fēng)扇203，風(fēng)扇203包括若干個(gè)，風(fēng)扇203嵌入設(shè)置在風(fēng)扇墻201內(nèi)，風(fēng)扇控制板202與風(fēng)扇203相連接。

前面板1、風(fēng)扇墻201、風(fēng)道隔板、側(cè)面板4和底板5為厚度為1.2mm的鋼板。

支撐梁6、電源模塊后面板11、刀片服務(wù)模塊后面板9為鋁型材加工，電源模塊后面板11、刀片服務(wù)模塊后面板9的表面進(jìn)行導(dǎo)電氧化處理。

導(dǎo)軌7材質(zhì)為塑料。

如圖2所示，風(fēng)扇墻201上設(shè)置有若干個(gè)穿線孔，為長(zhǎng)430mm、寬130mm的鋼板，上面安裝了3個(gè)型號(hào)為8045的4線PWM溫控調(diào)速風(fēng)扇，風(fēng)扇墻上分別開(kāi)了4個(gè)長(zhǎng)條形穿線孔。

如圖3所示，風(fēng)扇控制板是一個(gè)基于單片機(jī)芯片的電路板，尺寸為長(zhǎng)80mm、寬35mm，通過(guò)6個(gè)4pin 2.54mm間距的連接器支持對(duì)外連接6個(gè)PWM風(fēng)扇，通過(guò)一個(gè)48pin的連接器與通信背板連接，48pin連接器中包含1組12v的直流供電輸入信號(hào)、6對(duì)溫度傳感器信號(hào)和1對(duì)485串口信號(hào)。

通信背板3為多層PCB電路板，通信背板3上設(shè)置有散熱通風(fēng)孔、刀片服務(wù)模塊連接器（為11PIN連接器）、485串口連接器、硬盤連接器和電源連接器。如圖4所示通信背板3是一個(gè)尺寸為長(zhǎng)426mm寬128mm的多層PCB電路板，通信背板上有16個(gè)長(zhǎng)方形的散熱通風(fēng)孔，負(fù)責(zé)將風(fēng)扇吹出的冷風(fēng)導(dǎo)到刀片服務(wù)模塊。圖4通信背板正3面有16個(gè)oupiin的型號(hào)為9114-C13ABS06CB30-CB30P的11PIN連接器，負(fù)責(zé)與刀片服務(wù)模塊連接；1個(gè)間距為3.81mm的2PIN的485串口連接器。如圖5，通信背板反面有16個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的7PIN sata硬盤連接器，負(fù)責(zé)與外接硬盤互聯(lián)。通信背板反面還有16個(gè)間距為5.0mm 2 PIN的電源連接器，負(fù)責(zé)和電源模塊互聯(lián)。

刀片服務(wù)模塊8為多層PCB電路板，刀片服務(wù)模塊8上設(shè)置有ARM處理器、存儲(chǔ)模塊、固態(tài)硬盤接口、串口芯片、電源管理芯片、網(wǎng)絡(luò)接口、系統(tǒng)調(diào)試串口和LED；ARM處理器包括ARM處理核心和GPU處理核心；存儲(chǔ)模塊、固態(tài)硬盤接口、串口芯片、電源管理芯片、網(wǎng)絡(luò)接口、系統(tǒng)調(diào)試串口和LED均與ARM處理器相連接，串口芯片和電源管理芯片通過(guò)11PIN的刀片服務(wù)模塊連接器與通信背板3連接。

如圖6所示，刀片服務(wù)模塊是一個(gè)尺寸為長(zhǎng)220mm寬100mm的多層PCB電路板，電路板上有一個(gè)Nvidia的型號(hào)為tk1的ARM處理器，該處理器提供了4核2.3GHZ的ARM處理核心和192核800MHZ的GPU處理核心。電路板上設(shè)置了16GB容量的EMMC存儲(chǔ)模塊、msata固態(tài)硬盤接口和M.2固態(tài)硬盤接口，支持主流的msata固態(tài)硬盤和M.2固態(tài)硬盤，提供大容量本地存儲(chǔ)。電路板上提供了232串口芯片、485串口芯片和電源管理芯片，其中485串口芯片和電源管理芯片通過(guò)oupiin的型號(hào)為9114-C13ABS06CB30-CB30D的11PIN連接器與通信背板連接。電路板對(duì)外提供了電源和硬盤LED指示燈、兩個(gè)RJ45網(wǎng)絡(luò)接口、1個(gè)micro-usb燒寫(xiě)系統(tǒng)接口和一個(gè)間距為2.54mm的5PIN系統(tǒng)調(diào)試串口。

以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。