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摘要：当前无人值守变电站监控系统大多是利用有线技术采集变电站的实时参数和视频，对设备运行状态缺乏直观全面的监视。为了解决变电站视频监测系统中存在的不足，提出了基于CC2530的无人值守变电站视频监控系统设计方案。系统包括视频采集节点、协调节点、监控中心节点，利用MSP430核心处理器控制摄像头完成视频数据实时采集，并通过短距离无线通信模块Zigbee将采集到的数据传到协调节点，最终传输到监控中心或手持终端机，从而保证变电站的安全、稳定运行。

关键词：MSP430，变电站，视频，CC2530，3G

0引言

随着当今电子技术的飞速发展，我国电网的智能化显著提升，无人值守变电站得到大范围推广。变电站作为电力传输的重要组成部分，保证其安全稳定对电网的发展起到决定性作用。视频监控系统在保证变电站安全中占据着不可或缺的地位。当前，变电站的大多采用基于同轴电缆的有线通信方式视频监控系统，建设较早，系统的功能并不完善，技术手段较为老旧，且长距离铺设电缆成本较高，且受到安装场所、电源及维修等因素限制。因此，提出了基于CC2530的无人值守变电站的视频监控系统设计研究。该系统所涉及的硬件包括采集视频数据的终端节点、传输数据的协调器和接收数据的监控中心或手持管理机，其中站内视频传输采用Zigbee技术，远距离通信采用3G网络。

1无线视频监控系统总体设计

1.1系统总体设计

将一定数量的图像采集节点合理布设于变电站内监控区域，MCU选用MSP430F149单片机，控制摄像头完成视频数据的采集处理，之后经过无线通信技术将数据传输到路由节点、协调节点，协调节点通过串口或网口与监控后台管理机进行数据交互。系统总体结构图如下图1所示。

1.2终端节点设计

本设计终端采集节点包括视频采集部分、RF射频部分、电源管理部分、多通道的模数转换部分、存储部分等构成。包括UART、SPI、SD卡接口功能以及多个并行I2、CIO接口等，充足的接口能够很好的与外设进行连接。多通道ADC完成模拟数据转换处理，充分发挥MSP430单片机的处理能力。结构框图如下图2所示。

2部分硬件电路图

2.1处理器模块

MSP430系列单片机是由美国德州仪器公司推出的一款16位微处理器，拥有极其丰富的外设接口，且中断源的数量较丰富，能够随意嵌套，应用极其简便。当系统在低功耗运行方式下，中断唤醒时间极短，仅用5μs。较小的封装可以与CC2530+CC2591完美结合。ZigBee节点的设计中，MSP430F149单片机主要负责通过SPI总线和普通IO口与CC2530+CC2591无线射频模块进行通信。

2.2无线模块

CC2530+CC2591的工作方式可以有效的增加数据的传输距离。CC2591的控制可以采用射频芯片控制或者MCU直接控制两种方式实现，本设计采用MCU直接控制方式，此方式占用MSP430F149的3个普通IO接口。CC2591是一款集成度非常高的复合2.4GHz的射频芯片，且功耗极低，能够与本设计中的ZigBee芯片很好的匹配。

无线模块的核心CPU采用的是一款德州仪器CC2530芯片，能够以很低的总成本建立功能强大的无线网络，具有非常好的共存性能和灵敏度，支持帧处理、信道评估、清除信道评估、数据缓存、链路质量指示、无线电信号唤醒和帧定时信息等功能，且容易开发、稳定性高等特点。广泛应用于无线传感器网络、各种电子产品、智能抄表、智能家居和楼宇智能化等领域。下图为CC2530芯片及外围电路图。

2.33G模块

监控中心与手持节点的视频传输利用3G技术，采用的联芯科技生产的DTM62113G模块。它拥有两路串口、多路模拟音频输入输出接口、USIM卡及USB等多种接口。该系列芯片能够自动完成3G与2G网络切换，在TD-SCDMA工作机制下，支持上下行非对称数据传输，其传输速率可达到384kbps;内部集成连接Internet的TCP/IP协议，应用于多个领域。

3系统软件平台

3.1系统应用程序开发

终端节点的功能是完成视频数据的采集处理以及将相关的数据发送到下一级网络。节点通电后，首先完成程序的初始化并开始尝试加入到传感器网络，成功后则进入休眠等待模式，等待中断源的触发。当触发到达时，调用视频采集子程序，完成视频数据的采集、处理。并等待向下一级网络数据发送成功。

协调器节点主要功能是完成传感器网络的搭建，负责通信协议的配置，最终实现数据的中转转发。上电后首先进行系统程序及协议栈初始化，并完成网络的搭建，然后将接收到的传感器节点数据传输到监控后台并通过3G模块转发，协调节点程序流程图如下图4所示。

3.2监控中心模块

基于CC2530的变电站视频监控系统，利用C#编程语言，VisioStudio平台下设计开发的监控中心人机交互界面。监控分页显示，可以实现视频页面切换、视角转换、视角放大等。可以从服务器数据库中调取历史视频画面，监控后台界面图如下图5所示。

4.结论

本设计将成熟的短距离无线通信技术应用于变电站视频监控系统中，实现变电站视频的实时、有效监控。后续工作将加强对图形压缩算法及传感器网络供能方面的改进和提升，从而降低视频图像在短距离无线技术传输的失真，使传感器网络的供能简便化。应用表明该设计具有较大的发展前景。

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