輸電線路危險點遠程視頻監測系統

馬曉艷鄒 浩

（1.泰山醫學院信息工程學院，山東 泰安 271016；2.泰安市供電公司，山東 泰安 271000）

輸電線路危險點遠程視頻監測系統

馬曉艷1鄒 浩2

（1.泰山醫學院信息工程學院，山東 泰安 271016；2.泰安市供電公司，山東 泰安 271000）

為了解決巡視周期真空期不能及時掌握線路走廊外力變化，極易在下一個巡視未到之前由于缺乏監測發生線路事故等原因，提出依靠公網無線3G/GPRS/EDGE/CDMA1X的數據通道為傳輸手段，對輸電線路環境通道環境、周圍施工情況、桿塔傾斜等進行實時監測，提供線路異常狀況的預警。

輸電線路；遠程視頻；監測系統

隨著社會對電力行業的要求越來越高，其中電網運行可靠性的一項重要目標是輸電線路運行是否安全，由于電網中輸電線路所處環境不好確定，所以輸電線路的安全是最重要的。

引言

由于輸電線路處在不同的環境下，而且縱橫延伸幾十甚至幾百千米。因此輸電線路受天氣與地理的影響很大，每年因為線路事故引起電網停電。以前，輸電線路都是通過人工巡視檢查，巡視過程中，雖然能發現一些問題，但是，在缺乏對環境以及氣候的準確判斷下，還有在無人走到的地方等多方面原因，不能及時掌握線路走廊外力變化，很容易在下一個巡視周期未到之前發生線路事故。因此輸電線路危險點在線監測系統應用而生，依靠公網無線3G/GPRS/ EDGE/CDMA1X的數據通道為傳輸手段，對輸電線路所處的環境以及周圍施工情況﹑桿塔傾斜等多種情況進行實時監控，如果有異常情況，提供預警，通過系統對線路參數的監測分析，對提高輸電線路的安全有很大的幫助，并對輸電線路的檢修工作有一定的指導作用。

一﹑系統的功能與可行性

本系統適用于在各種類型的標準或非標準變電站﹑集控站﹑或集控中心，可作為基建項目的標準設計項目，將產生非常可觀的社會經濟效益。首先該系統作為真正意義上實現變電站智能化的基礎設施，有其必要性，沒有各種數據的綜合有效性，就不可能實現面向整個變電站的智能化功能；基于綜合數據應用的變電站智能化應用功能將可全面改善變電站的運行效率，降低運維成本，提高運行安全性﹑可靠性，真正實現有智慧的輸電線路檢測

二﹑系統的原理

圖1 輸電線路危險點遠程視頻在線監測系統

該系統在各種環境以及各種氣候下對線路進行實時監控，以便能及時的了解輸電線路發生的變化?？梢圆杉饬ζ茐膮?，通過無線公網傳輸到監控中心，并作出分析判斷。該系統在不停電的情況下就可安裝，安裝的地點非常靈活，不受環境的影響，裝置拆卸也非常方便，在危險檢測點不需要監控的時候，根據需要，可安裝到其他危險監控點。系統還能在低溫條件下工作。當有意外狀況發生時，會發出警告聲，并同時啟動攝相機進行錄像與拍照，并將照片與視頻傳回監控中心。

本系統設計遵循經濟可行，技術可行，技術可靠﹑合理﹑實用等原則，實用簡單﹑可擴展性方便﹑使用標準開放﹑系統的功能全面，適用于多種類型的輸電線路的多危險點﹑遠程﹑實時監控系統，實現了監控，照相與錄像，報警等多種系統功能；最大化發揮系統用戶的經濟效益，使用當前最先進的監控設備，在軟件與硬件方面具備最高的性價比，具備體現在以下幾個方面：

1 系統的穩定性

提高系統的可靠性與穩定性，要從系統的設計著手。系統在在3G/GPRS/ CDMA無線通信平臺上，并且在環境惡劣的情況下，工作正常狀態，沒有過載超負荷等現象的發生，并且要有一定的冗余度。

2 系統的加密措施

該系統采用采用MD5非可逆方式進行加密實現與ICP之間的相互認證。文字數據采用DES進行加密，采用自定義的網絡數據傳輸協議，不容易讓人破壞，服務器端進行數據加密。當需要安全的數據傳輸時，可采用TLS層連接。采用專用的ACC文件格式，將數據﹑音視頻及所有操作進行錄象，必須使用專門的軟件才能查看，并且有密碼查看，權限查看等各種控制功能。并采用防火墻技術來保證物理層﹑鏈路層及IP層的安全。

3 系統的可操作性

本系統的設計與操作簡單，使用也非常方便，不用記憶操作方法以及操作的指令，第一次安裝時進行初始設置，這些都是有相關專業人員完成的。本系統最后形成說明文檔，便于使用人員參考。

4 系統的可擴充性

本系統的設計留有可擴充模塊，對于以后添加功能有很大的幫助。

（1）系統的先進性

本系統集圖像壓縮，視頻檢測，無線網絡，嵌入式開發等多種技術于一體，對于用戶，可以隨時隨地查看現場的圖片及視頻，掌握實時監控信息。發生事故，第一時間做出應急措施。

（2）系統的可維護性

本系統可以通過授權用戶進行遠程管理與維護，可以遠程進行設備各種參數的配置，不用人員到現場設置，這樣可以節約時間與成本。

（3）系統的性價比

該系統與其他視頻監控系統相比，其成本低，技術先進，功能強大，使用技術先進，可升級性更強。

三﹑ 系統的框架

視頻和數據采集主機將攝像頭視頻數據﹑外力破壞數據等線路數據，經過數字化﹑圖像壓縮編碼后，通過無線公網﹑電力專網送到監控中心，在監控中心上對檢測到的信號進行解碼，將外力破壞數據等線路數據通過數字和圖表形式直觀顯示在屏幕上。具體為，通過遠程數據圖像采集器采集模擬視頻信號及外力破壞數據等線路數據，對圖像的數據進行數字壓縮與圖像編碼，然后利用無線網絡將采集到的視頻與圖片傳輸到數據監控的服務器上。監控中心對危險點的現場視頻與圖像，進行數據分析對比，如果出現與標準圖像不一致的地方以及異常報警的信息，會做出應急處理，保證輸電線路的安全。

輸電線路危險點遠程視頻在線監測系統示意圖如圖1所示。

四﹑輸電線路危險點遠程視頻在線監測系統涉及技術

該系統所涉及的技術包括：

1 圖像數據采集壓縮編解碼技術

基于圖像的差分對比處理技術﹑行為判斷處理技術模型，實現主動化判斷﹑自主告警﹑同步錄像。研究與開發視頻圖像的對比分析﹑研究與開發視頻圖像的圖形化處理技術，利用計算機和通信手段，達到輸電線路視頻監控的智能化和主動化管理。主要針危險點檢修時非法操作其他設備等現象提供有效的管理方法，對動態場景中的目標進行定位﹑識別和跟蹤，并啟動錄像等功能，方便以后查詢和分析。改變以往靠人為主觀判斷的被動監控模式。其主要包括：H.264+優化后壓縮編碼技術；多線程處理等技術；網絡編碼自適應技術；流媒體轉發技術；數字模糊算法模型技術等。

2 太陽能及蓄電池供電技術（圖2）

在野外現場，沒有可以使用的電源，我們要借助于能量收集技術，開發獨立的供電裝備。目前在高壓輸電線路監控項目主要利用太陽能電源裝置，以此解決監測裝置的供電問題。

太陽光發電是指無需通過熱過程直接將光能轉變為電能的發電方式。它包括光伏發電﹑光化學發電﹑光感應發電和光生物發電。硅系列太陽能電池中，單晶硅和多晶硅電池繼續占據光伏市場的主導地位，單晶硅和多晶硅的比例已超過80%，而這一發展趨勢還在繼續增長。越來越多的電子設備開始運用太陽能這一取之不盡用之不絕的能源。

太陽能電源主要由太陽能電池板﹑蓄電池及充放電控制器組成。充放電控制器的功能是將太陽能電池板供給的電壓轉換成穩定直流電壓，給監測裝置供電，并給蓄電池充電，完成電能的存儲。在夜晚無法供給太陽能或陰天等氣候情況太陽能供給不足時由蓄電池繼續給監測裝置供電。

3 報警值判斷評價標準

因為故障診斷的主要判斷主要來自物理電極模型的實驗結果，所以電網公司最關心的問題是故障診斷報警的判斷值。從目前情況來看，判斷值的取值通常采取以下兩種方式：

（1）在新設備投運前安裝“輸電線路危險點遠程視頻在線監測系統”同時投運，或采用自警式電氣設備（在輸電線路設施制造過程中將“輸電線路危險點遠程視頻在線監測系統”與設施融為一體），可把投運時的數據作為指紋特征，然后參考相關設備設計規范的最大值作為閥值。

（2）在已投運設備上再安裝”輸電線路危險點遠程視頻在線監測系統”，其閥值只能按照已有的運行經驗和參考同類設備，安裝“輸電線路危險點遠程視頻在線監測系統”后，連續監測的數據變化規律或已發生事故的數據來確定。

隨著“輸電線路危險點遠程視頻在線監測系統”的推廣應用，在掌握大量數據變化規律與設備故障的實踐經驗后，最終制定出不同輸電線路設備的報警閥值范圍。

4 電子低溫環境加熱技術

本技術主要針對電子設備在北方低溫下開機所需加熱升溫，解決電子設備在低溫狀態下無法正常使用以及現有耐低溫部件成本高的技術問題。在主機及屏幕內所需加熱的所有器件和部件上放置薄膜加熱片，薄膜加熱片在主機及屏幕內呈多點﹑不同平面上分布，薄膜加熱片有兩只引腳，接直流或交流電源。薄膜加熱片的形狀與被加熱器件相匹配，薄膜加熱片通過耐高溫導熱膠固定在被加熱器件表面。實現了電子設備器部件在低溫條件下可正常工作，經檢測，設備一般可在-40℃～60℃工作。

圖2 太陽能電源

5 監控中心服務器

控制中心的設計有普通微機（或工作站﹑工控機）外，還需要網絡接入設備（若無線通信采用自行設計的模塊實現，則須開發專用的無線網卡插入微機主板的預留總線插槽中）?？刂浦行牡脑O計是基于Windows系統下，一些應用軟件的開發，對于應用軟件的開發與調試，有很多相關的開發軟件與調試軟件，對于這個的開發是非常便利的。

結語

本系統解決了無人工巡視情況下，線路走廊外力變化，在下一個巡視未到之前缺乏監測發生線路事故等情況，實現了由原來的人工巡檢﹑經驗管理向生產過程實時在線監測。但是還有不足之處，比如通信技術采用電信無線通信服務方式，1﹑存在信息安全隱患；2﹑信號覆蓋尚有死區，需要借助中繼傳遞應用；3﹑輸電線路采集數據量較大，遇災害情況實時采集和遠程傳送會發生數據阻塞情況（在電信公司處堵塞），這時有可能會丟失信息，造成信息缺失損失。有在一臺裝置上配置了兩套通信終端，以圖解決大量數據傳輸問題，對此，無論是成本還是應用方式都不值得推薦；4﹑電信無線通信實時性不夠穩定，在需要進行綜合實時數據分析判斷時，由于各現場主站采集數據不能夠同步遠傳，時間差可能會達到不能容忍的程度，影響系統對災害情況的實時分析判斷。

[1]吳先強，江敬周，李安東，羅毅，黃柳紅.分體式桿塔傾斜檢測系統研制及應用 [J].電子世界，2013（20）：201.

[2]張運周，李明.輸電線路在線監測系統設計[J].機電工程技術，2013，1（08）：28-31.

TM726

A

馬曉艷，碩士研究生，講師，研究方向：企業信息管理

項目：2013年山東省泰安市科技發展計劃（智能變電站數據集成與可視化管理研究課題，編號20131076）