無線視頻監控系統在110kV白園線的應用

孔令全

福建棉花灘水電開發有限公司白沙水電廠，福建龍巖 364000

0 引言

白沙水電站位于九龍江支流萬安溪中段，電站裝機2臺，單機容量3.5萬kW，總裝機7萬kW，多年平均發電量1.865億kW·h。白沙水電廠由福建省電力調度通信中心直調，是福建電網的主要調峰水電廠之一。110kV白園線是白沙電廠的唯一電能送出線路，2006年2月開工，于同年12月施工完成，并投入使用。

1 存在問題

110kV白園線80%在高山峻嶺，20%在山地，37%跨越高桿經濟林，自白沙水電廠途經龍巖新羅區白沙鎮、雁石鎮、鐵山鎮、西陂鎮等四個鄉鎮到220kV園田塘變電站，由園田塘變電站和省網連接。線路長度為40km，水泥雙桿88基，鐵塔為22基。白沙電廠110kV白園線#34、#36桿地處偏遠山區，導致線路人工巡線非常困難，無法及時確定輸電線路是否存在安全隱患，嚴重影響了輸電線路的安全。為提高線路運行的可靠性，保證電廠的安全生產，有必要對白園線#34、#36基桿加裝無線視頻監控系統，完善實時監視功能。

2 系統設計

對白沙電廠110kV白園線#34、#36桿加裝無線視頻監控系統，通過圖像數據可實現遠程監控客戶端，各監控點的現場情況也能實時瀏覽觀測，專業人員一旦接收到監控中心系統預警信息，便可立即作出相應的應急措施，以確保高壓電線路的安全運行。實現多點、遠程、實時、報警、錄像、智能化檢索、系統管理及設備在線維護等功能。

1）系統是建立在3G EVDO/WCDMA通信平臺上，設備具備在（狂風、暴雨、冰雪）等惡劣環境下正常持續工作的能力，整機長時間連續工作（≥10000小時）都沒有問題；

2）設備具備了多種先進技術（集無線通信、嵌入式系統、圖像壓縮、DSP等）于一身，現場的實時照片可以設有多種查看途徑，用戶無論身處何方，您所關心的監控現場信息都可以隨時隨地獲取到；

3）想要實現遠程控制、管理、維護的功能，經過設備授權用戶就能進行，只需短信就可以配置設備的各種參數，無需人員到基站進行現場設置，節約時間和運輸成本；

4）系統在設計上保留了余地，方便了日后如有需要進行系統擴容；

5）系統采用ICP之間與MD5算法實現的相互認證。采用TLS層連接可實現安全的數據傳輸。物理層、鏈路層及IP層的安全可采用防火墻技術來保證，如要加密，可根據傳輸業務類型的不同，設定不同安全級別、選擇不同的加密算法進行，DES，RSA加密算法都是可支持的。DRM加密被采用于多媒體數據通信，SSL加密則被采用于控制指令及數據通信；

6）系統設計要求

（1）系統應在任何時候都能對輸電線路進行有效監視，以便及時了解情況；

（2）系統應能兼容3G EVDO/WCDMA通訊網絡，只要有3G EVDO/WCDMA信號的地方均可使用、不用自建、維護通訊網絡，通訊距離不受限制；

（3）系統應能不停電即可安裝，安裝地點靈活方便，裝置拆卸方便，在該測點不需要監控時可自行安裝到其他監控點；

（4）系統應采用專業云臺恒速球攝像機，具有抗干擾、耐高低溫、圖像清晰、監控距離遠等特點；

（5）系統自身能在低溫條件下工作；

（6）室外工作要考慮防水防雷設計；

（7）塔基監控系統采用太陽能電源供電；

系統可實現預警功能，當有外觸發告警時可同時啟動攝像機拍照或錄像，照片或視頻可及時傳回中心并存儲。

根據以上要求，經比較選擇深圳市特力康科技有限公司生產的LKS-PM-EG/C/3高壓輸電線路狀態在線監測監視系統。

3 工作原理

安裝視頻數據壓縮編碼及無線通訊單元、智能攝像機（紅外）單元、太陽能供電單元、智能外力探測單元和監控中心單元。安裝后對系統進行配置和調試。配置原理圖如下：

攝像頭采集到的模擬視頻信號，如：塔基環境、線路、塔下作業圖像，送到無線視頻終端，經過數字化、視頻壓縮編碼后，通過3G EVDO/WCDMA無線網絡、internet網送到視頻監控中心，在監控中心上對視頻流進行解碼，即可看到攝像頭拍攝的現場視頻畫面。

具體為，通過遠程數據圖像采集器從CCD攝像機采集模擬視頻信號，然后把圖像數據進行編碼和壓縮成為數字視頻數據。最后利用3G EVDO/WCDMA無線傳輸模塊將圖片及現場數據以IP包的方式發送到圖像數據監控服務器。圖像數據監控服務器和圖像數據監控客戶端分別是裝有遠程圖像監控服務端軟件和客戶端軟件的PC機，它們都連接在互連網絡上，由于遠程數據圖像采集器沒有固定的IP地址，所以客戶端主動去瀏覽監控圖像和設置監控參數都是通過服務器來中轉的。

監控中心通過圖像數據監控客戶端實時瀏覽觀測各監控點的現場情況，維護監控人員通過從現場發送來的視頻、圖片、等數據進行分析比對，如出現異常的預警信息，即立刻作出相應的應急處理，以確保高壓線路的安全運行。

4 功能特點

該系統從2011年投用至今，主要有如下特點：

1）系統高穩定性，保證設備正常運轉

遠程數據圖像采集器主機芯片德國進口，所有器件采用工業級、低功耗、高穩定性的ARM嵌入式處理器設計；在軟件上使用具備穩定的、精簡的嵌入linux操作系統內核版本和具備寫平衡的文件系統，系統滿足了長時間、不間斷工作而免維護的需求，正式因為有了這些性能穩定、安全可靠的高效特性。

2）高清晰數字視頻及圖片即時獲取

在無線EDGE/3G-EVDO傳輸網絡的條件下，能即時獲取遠端現場高清晰數字視頻及圖片。

3）塔基紅外探測外力告警

當有外力告警時，三鑒紅外探測器及時探測，上報警情。

4）可拍遠端，可控近端，可遠程遙控拍攝

互聯網與圖像監控客戶端連接后，可通過監控服務器的中轉實時向遠程數據圖像采集器發送攝像頭變焦、云臺角度偏轉等指令，對攝像機進行控制。

5）便捷的供電方式及電源管理功能

遠程數據圖像采集器采用太陽能充電系統，可以長期在野外使用。

遠程數據圖像采集器帶有電源管理功能，可以根據需要切斷外部攝像頭、云臺的供電以延長蓄電池的工作時間。

6）監控容量大

系統可支持多達上千臺的遠程數據圖像采集器裝機容量和上千個客戶端用戶數量。一個客戶端可同時監控多臺遠程數據圖像采集器。

7）用戶的權限管理

圖像監控客戶端對遠程數據圖像采集器進行訪問需要進行用戶身份的驗證，系統定義了兩種用戶身份：管理員用戶和普通用戶。管理員用戶可以設置修改監控的配置參數，普通用戶只能進行圖像的瀏覽。

8）完善的視頻、圖片管理、檢索功能

數據圖像監控客戶端可實現對歷史圖像數據的存取、檢索、圖像數字處理、對比分析及異常情況預警。

5 結論

該系統從2011年投用至今，運行良好，及時發現并制止當地村民在線路走廊種樹、違章建養雞場各一起。減輕了線路巡查人員的工作量，且能24小時無間斷監控，真正使線路的安全運行做到可控再控。