基于智能行為分析技術的監測裝置及其在輸電線路防外力破壞中的應用

季洪獻+方文瑾

摘要：基于智能行為分析技術的視頻圖像監測系統在輸電線路防外力破壞中的成功應用是輸電線路在線監測領域一個新的突破。文章介紹了基于智能行為分析技術的監測裝置的研制和應用情況，包括裝置的主要原理、系統組成、實施要點及技術優勢。

關鍵詞：智能行為分析技術；監測裝置；輸電線路；防外力破壞

中圖分類號：U463?；?；?；?；文獻標識碼：A?；?；?；?；文章編號：1009-2374（2014）18-0049-02

1智能行為分析技術簡介

智能行為分析技術是對采集到的視頻上的行動物體進行分析，判斷出物體的行為軌跡、目標形態變化，并通過設置一定的條件和規則，判定異常行為，它糅合了圖像處理技術、計算機視覺技術、計算機圖形學、人工智能、圖像分析等多項技術。

目前國內流行的智能行為分析系統已能實現幾種入侵探測功能：穿越警戒面、區域入侵、進入區域、離開區域等。

2施工機械對電力線路破壞的現狀及特點分析

輸電線路外力破壞可分為三大類，一是對電力設施的破壞和盜竊，二是在線路通道保護區內種樹，使用大型施工機械作業，施工在桿塔周邊挖沙取土等，三是為小概率外力破壞，如交叉跨越、放風箏、重型車輛將砼桿撞斷或拉線撞斷等。下面主要對涉及施工機械及建筑施工類的外力破壞事件進行羅列：（1）吊車、挖土機、挖泥船碰線事故；（2）汽車撞桿事故；（3）建筑施工、拋物引發的事故；（4）車輛碰撞桿上通信線造成事故。

3基于智能行為分析技術的監測裝置

根據前述的輸電線路施工機械外力破壞的類型和特點，結合智能行為分析技術的功能特性，施工機械對輸電線路的外力破壞行為形成過程中可分為三個區域，安全區、緩沖區和事故區。安全區指施工機械在輸電線路安全區外進行作業，其行為不會對正常運行造成影響；緩沖區指施工機械已進入輸電線路的保護區域，但未造成事故；事故區指施工機械已進入輸電線路的事故區域，隨時可能發生線路對施工機械的放電、施工機械觸碰導線形成電力跳閘事故。

在此，我們把安全區和緩沖區的交界面稱為警戒面，并把該面作為入侵探測的布防面。一旦有施工機械從安全區穿越警戒面進入緩沖區，系統應立即發出入侵告警信號，并隨后執行現場聲光告警、啟動攝像機進行現場拍照、將現場圖像信息及告警信息通過通信網絡發送至輸電線路管理人員等一系列動作。由于緩沖區的存在，現場聲光告警信號可以及時阻止那些由于無意的但又有可能對輸電線路造成破壞的施工機械的動作，從而起到預防電力外破事故發生的作用；而現場圖像信息的取得和告警信息的及時發送，一方面可以使得電力運維人員可以在第一時間掌握現場外破信息，為事故的及時處理打下基礎；另一方面也可以為后續的事故處理提供圖像類的信息證據。

依據上述設計思想，整套裝置由入侵偵測系統和主控系統兩大部分組成。入侵偵測系統包括攝像機、補光燈、聲光報警器、光控開關，主要負責完成異物闖入或偷盜行為的偵測、現場情況拍照記錄，聲光提醒警示；主控系統由控制模塊、存儲模塊和通信模塊等組成，主要功能包括前端傳感器的控制、現場取證圖片的本地存儲、現場圖片信息以及告警信息的上送（包括將現場的取證圖片發送到后方的監控平臺，并發送一條文字短消息到安全運行人員的手機）。

4系統的實施要點

裝置在實際的安裝調試過程中需要特別注意以下兩點，如圖1所示（以110kV為例）：

（1）首先確定合理的攝像機安裝位置：警戒面設置在距離導線邊距10米、距離導線弧垂最低點8米的位置，那么攝像機的安裝位置也要一致，即要與警戒面和導線邊相、導線弧垂最低點的距離相等；攝像機沿輸電線路走廊縱向地安裝，位置要保證在其可調焦距范圍內，拍攝場景能覆蓋到整個施工場地，場地內遠近不同的施工機械都要盡可能的清晰可見、在畫面中大小比例適當，可預先根據攝像機的焦距、視場角，通過理論推算得出攝像機需要的拍攝距離，進而確定縱向安裝位置。

圖1裝置安裝調試示意圖

（2）調試的方式與方法：通過調節云臺，使得場景中地平線與場景底邊平行、場景中的垂直物與場景的側邊平行；調節焦距，使場景能基本適合于整個工地施工機械的監控；在場景中前方，距離導線邊相距離10米處，設立一個與攝像機安裝高度等高的標記桿，調節攝像機的場景，使標記桿的頂端位于畫面中心點；確認畫面中警戒區附近無樹葉類目標和明顯的不規則光線存在（如有，則需采取措施規避）；微調后在畫面中畫出警戒區。

5本系統與其他系統的比較

5.1對比“人工巡檢”的防外破方式

本裝置的技術優勢主要體現在：（1）大量節省了人力、時間成本；（2）提高了對線路危險點的主動控制能力；（3）提高了事件發生響應速度和事故處理的效率。

5.2對比“視頻監控”的防外破方式

本裝置的技術優勢主要體現在：（1）將操作人員“盯屏幕”任務解脫出來，由機器來完成這部分工作；（2）直接提取出了事故發生時的圖片信息，可以在海量的視頻數據中快速定位；（3）智能行為分析功能在前端完成，只將事故發生瞬間的現場圖片傳輸到后臺，視頻資料以循環存儲在SD卡，無需傳送到后臺，減少了視頻傳輸數據量，在網絡通信方面大大緩解了帶寬壓力；（4）不同于“視頻監控”在異常情況甚至于突發事故已經發生之再進行事后的查驗，此時損失和影響已經造成無法挽回，本裝置更側重于將外力破壞事故的提前預防。

5.3對比“紅外探測”的防外破方式

本裝置的技術優勢主要體現在：（1）減少了需要單獨架設水泥立桿的數目，降低了施工成本；（2）設備之間的接線大大簡化，安裝、維護更加簡便和易于操作；（3）對實施場地的適應性更廣，布防范圍更加自由靈活，在調試時可以根據實際工況隨時調整。

6結語

該裝置在電力防外破中的成功應用是輸電線路在線監測領域一個新的突破。相較該領域其他的技術，不僅節省了成本，提高了效率，也從根本上保證了防外力破壞工作的有效性，更加符合今后電力行業智能化管理的發展趨勢。另外，裝置能夠適應不同的工況環境，且運行穩定可靠不需要后期投入太多的精力來維護，本身具有很好的可復制性，非常便于進行批量化的推廣和應用。

參考文獻

[1]?；陳偉.輸電線路外力破壞與防范治理[J].科技傳?；播，2011，（12）：158.

[2]?；夏湛然.輸電線路防外破工作的思路與對策[J].?；廣東科技，2011，（24）：144-146.

作者簡介：季洪獻（1978—），男，浙江金華人，浙江雷鳥智能電網技術有限公司工程師，研究方向：智能電網輸變電設備在線監測理論與技術；方文瑾（1984—），女，甘肅蘭州人，浙江雷鳥智能電網技術有限公司工程師，研究方向：輸電線路在線監測系統的研究與開發。endprint

摘要：基于智能行為分析技術的視頻圖像監測系統在輸電線路防外力破壞中的成功應用是輸電線路在線監測領域一個新的突破。文章介紹了基于智能行為分析技術的監測裝置的研制和應用情況，包括裝置的主要原理、系統組成、實施要點及技術優勢。

關鍵詞：智能行為分析技術；監測裝置；輸電線路；防外力破壞

中圖分類號：U463?；?；?；?；文獻標識碼：A?；?；?；?；文章編號：1009-2374（2014）18-0049-02

1智能行為分析技術簡介

智能行為分析技術是對采集到的視頻上的行動物體進行分析，判斷出物體的行為軌跡、目標形態變化，并通過設置一定的條件和規則，判定異常行為，它糅合了圖像處理技術、計算機視覺技術、計算機圖形學、人工智能、圖像分析等多項技術。

目前國內流行的智能行為分析系統已能實現幾種入侵探測功能：穿越警戒面、區域入侵、進入區域、離開區域等。

2施工機械對電力線路破壞的現狀及特點分析

輸電線路外力破壞可分為三大類，一是對電力設施的破壞和盜竊，二是在線路通道保護區內種樹，使用大型施工機械作業，施工在桿塔周邊挖沙取土等，三是為小概率外力破壞，如交叉跨越、放風箏、重型車輛將砼桿撞斷或拉線撞斷等。下面主要對涉及施工機械及建筑施工類的外力破壞事件進行羅列：（1）吊車、挖土機、挖泥船碰線事故；（2）汽車撞桿事故；（3）建筑施工、拋物引發的事故；（4）車輛碰撞桿上通信線造成事故。

3基于智能行為分析技術的監測裝置

根據前述的輸電線路施工機械外力破壞的類型和特點，結合智能行為分析技術的功能特性，施工機械對輸電線路的外力破壞行為形成過程中可分為三個區域，安全區、緩沖區和事故區。安全區指施工機械在輸電線路安全區外進行作業，其行為不會對正常運行造成影響；緩沖區指施工機械已進入輸電線路的保護區域，但未造成事故；事故區指施工機械已進入輸電線路的事故區域，隨時可能發生線路對施工機械的放電、施工機械觸碰導線形成電力跳閘事故。

在此，我們把安全區和緩沖區的交界面稱為警戒面，并把該面作為入侵探測的布防面。一旦有施工機械從安全區穿越警戒面進入緩沖區，系統應立即發出入侵告警信號，并隨后執行現場聲光告警、啟動攝像機進行現場拍照、將現場圖像信息及告警信息通過通信網絡發送至輸電線路管理人員等一系列動作。由于緩沖區的存在，現場聲光告警信號可以及時阻止那些由于無意的但又有可能對輸電線路造成破壞的施工機械的動作，從而起到預防電力外破事故發生的作用；而現場圖像信息的取得和告警信息的及時發送，一方面可以使得電力運維人員可以在第一時間掌握現場外破信息，為事故的及時處理打下基礎；另一方面也可以為后續的事故處理提供圖像類的信息證據。

依據上述設計思想，整套裝置由入侵偵測系統和主控系統兩大部分組成。入侵偵測系統包括攝像機、補光燈、聲光報警器、光控開關，主要負責完成異物闖入或偷盜行為的偵測、現場情況拍照記錄，聲光提醒警示；主控系統由控制模塊、存儲模塊和通信模塊等組成，主要功能包括前端傳感器的控制、現場取證圖片的本地存儲、現場圖片信息以及告警信息的上送（包括將現場的取證圖片發送到后方的監控平臺，并發送一條文字短消息到安全運行人員的手機）。

4系統的實施要點

裝置在實際的安裝調試過程中需要特別注意以下兩點，如圖1所示（以110kV為例）：

（1）首先確定合理的攝像機安裝位置：警戒面設置在距離導線邊距10米、距離導線弧垂最低點8米的位置，那么攝像機的安裝位置也要一致，即要與警戒面和導線邊相、導線弧垂最低點的距離相等；攝像機沿輸電線路走廊縱向地安裝，位置要保證在其可調焦距范圍內，拍攝場景能覆蓋到整個施工場地，場地內遠近不同的施工機械都要盡可能的清晰可見、在畫面中大小比例適當，可預先根據攝像機的焦距、視場角，通過理論推算得出攝像機需要的拍攝距離，進而確定縱向安裝位置。

圖1裝置安裝調試示意圖

（2）調試的方式與方法：通過調節云臺，使得場景中地平線與場景底邊平行、場景中的垂直物與場景的側邊平行；調節焦距，使場景能基本適合于整個工地施工機械的監控；在場景中前方，距離導線邊相距離10米處，設立一個與攝像機安裝高度等高的標記桿，調節攝像機的場景，使標記桿的頂端位于畫面中心點；確認畫面中警戒區附近無樹葉類目標和明顯的不規則光線存在（如有，則需采取措施規避）；微調后在畫面中畫出警戒區。

5本系統與其他系統的比較

5.1對比“人工巡檢”的防外破方式

本裝置的技術優勢主要體現在：（1）大量節省了人力、時間成本；（2）提高了對線路危險點的主動控制能力；（3）提高了事件發生響應速度和事故處理的效率。

5.2對比“視頻監控”的防外破方式

本裝置的技術優勢主要體現在：（1）將操作人員“盯屏幕”任務解脫出來，由機器來完成這部分工作；（2）直接提取出了事故發生時的圖片信息，可以在海量的視頻數據中快速定位；（3）智能行為分析功能在前端完成，只將事故發生瞬間的現場圖片傳輸到后臺，視頻資料以循環存儲在SD卡，無需傳送到后臺，減少了視頻傳輸數據量，在網絡通信方面大大緩解了帶寬壓力；（4）不同于“視頻監控”在異常情況甚至于突發事故已經發生之再進行事后的查驗，此時損失和影響已經造成無法挽回，本裝置更側重于將外力破壞事故的提前預防。

5.3對比“紅外探測”的防外破方式

本裝置的技術優勢主要體現在：（1）減少了需要單獨架設水泥立桿的數目，降低了施工成本；（2）設備之間的接線大大簡化，安裝、維護更加簡便和易于操作；（3）對實施場地的適應性更廣，布防范圍更加自由靈活，在調試時可以根據實際工況隨時調整。

6結語

該裝置在電力防外破中的成功應用是輸電線路在線監測領域一個新的突破。相較該領域其他的技術，不僅節省了成本，提高了效率，也從根本上保證了防外力破壞工作的有效性，更加符合今后電力行業智能化管理的發展趨勢。另外，裝置能夠適應不同的工況環境，且運行穩定可靠不需要后期投入太多的精力來維護，本身具有很好的可復制性，非常便于進行批量化的推廣和應用。

參考文獻

[1]?；陳偉.輸電線路外力破壞與防范治理[J].科技傳?；播，2011，（12）：158.

[2]?；夏湛然.輸電線路防外破工作的思路與對策[J].?；廣東科技，2011，（24）：144-146.

作者簡介：季洪獻（1978—），男，浙江金華人，浙江雷鳥智能電網技術有限公司工程師，研究方向：智能電網輸變電設備在線監測理論與技術；方文瑾（1984—），女，甘肅蘭州人，浙江雷鳥智能電網技術有限公司工程師，研究方向：輸電線路在線監測系統的研究與開發。endprint

摘要：基于智能行為分析技術的視頻圖像監測系統在輸電線路防外力破壞中的成功應用是輸電線路在線監測領域一個新的突破。文章介紹了基于智能行為分析技術的監測裝置的研制和應用情況，包括裝置的主要原理、系統組成、實施要點及技術優勢。

關鍵詞：智能行為分析技術；監測裝置；輸電線路；防外力破壞

中圖分類號：U463?；?；?；?；文獻標識碼：A?；?；?；?；文章編號：1009-2374（2014）18-0049-02

1智能行為分析技術簡介

智能行為分析技術是對采集到的視頻上的行動物體進行分析，判斷出物體的行為軌跡、目標形態變化，并通過設置一定的條件和規則，判定異常行為，它糅合了圖像處理技術、計算機視覺技術、計算機圖形學、人工智能、圖像分析等多項技術。

目前國內流行的智能行為分析系統已能實現幾種入侵探測功能：穿越警戒面、區域入侵、進入區域、離開區域等。

2施工機械對電力線路破壞的現狀及特點分析

輸電線路外力破壞可分為三大類，一是對電力設施的破壞和盜竊，二是在線路通道保護區內種樹，使用大型施工機械作業，施工在桿塔周邊挖沙取土等，三是為小概率外力破壞，如交叉跨越、放風箏、重型車輛將砼桿撞斷或拉線撞斷等。下面主要對涉及施工機械及建筑施工類的外力破壞事件進行羅列：（1）吊車、挖土機、挖泥船碰線事故；（2）汽車撞桿事故；（3）建筑施工、拋物引發的事故；（4）車輛碰撞桿上通信線造成事故。

3基于智能行為分析技術的監測裝置

根據前述的輸電線路施工機械外力破壞的類型和特點，結合智能行為分析技術的功能特性，施工機械對輸電線路的外力破壞行為形成過程中可分為三個區域，安全區、緩沖區和事故區。安全區指施工機械在輸電線路安全區外進行作業，其行為不會對正常運行造成影響；緩沖區指施工機械已進入輸電線路的保護區域，但未造成事故；事故區指施工機械已進入輸電線路的事故區域，隨時可能發生線路對施工機械的放電、施工機械觸碰導線形成電力跳閘事故。

在此，我們把安全區和緩沖區的交界面稱為警戒面，并把該面作為入侵探測的布防面。一旦有施工機械從安全區穿越警戒面進入緩沖區，系統應立即發出入侵告警信號，并隨后執行現場聲光告警、啟動攝像機進行現場拍照、將現場圖像信息及告警信息通過通信網絡發送至輸電線路管理人員等一系列動作。由于緩沖區的存在，現場聲光告警信號可以及時阻止那些由于無意的但又有可能對輸電線路造成破壞的施工機械的動作，從而起到預防電力外破事故發生的作用；而現場圖像信息的取得和告警信息的及時發送，一方面可以使得電力運維人員可以在第一時間掌握現場外破信息，為事故的及時處理打下基礎；另一方面也可以為后續的事故處理提供圖像類的信息證據。

依據上述設計思想，整套裝置由入侵偵測系統和主控系統兩大部分組成。入侵偵測系統包括攝像機、補光燈、聲光報警器、光控開關，主要負責完成異物闖入或偷盜行為的偵測、現場情況拍照記錄，聲光提醒警示；主控系統由控制模塊、存儲模塊和通信模塊等組成，主要功能包括前端傳感器的控制、現場取證圖片的本地存儲、現場圖片信息以及告警信息的上送（包括將現場的取證圖片發送到后方的監控平臺，并發送一條文字短消息到安全運行人員的手機）。

4系統的實施要點

裝置在實際的安裝調試過程中需要特別注意以下兩點，如圖1所示（以110kV為例）：

（1）首先確定合理的攝像機安裝位置：警戒面設置在距離導線邊距10米、距離導線弧垂最低點8米的位置，那么攝像機的安裝位置也要一致，即要與警戒面和導線邊相、導線弧垂最低點的距離相等；攝像機沿輸電線路走廊縱向地安裝，位置要保證在其可調焦距范圍內，拍攝場景能覆蓋到整個施工場地，場地內遠近不同的施工機械都要盡可能的清晰可見、在畫面中大小比例適當，可預先根據攝像機的焦距、視場角，通過理論推算得出攝像機需要的拍攝距離，進而確定縱向安裝位置。

圖1裝置安裝調試示意圖

（2）調試的方式與方法：通過調節云臺，使得場景中地平線與場景底邊平行、場景中的垂直物與場景的側邊平行；調節焦距，使場景能基本適合于整個工地施工機械的監控；在場景中前方，距離導線邊相距離10米處，設立一個與攝像機安裝高度等高的標記桿，調節攝像機的場景，使標記桿的頂端位于畫面中心點；確認畫面中警戒區附近無樹葉類目標和明顯的不規則光線存在（如有，則需采取措施規避）；微調后在畫面中畫出警戒區。

5本系統與其他系統的比較

5.1對比“人工巡檢”的防外破方式

本裝置的技術優勢主要體現在：（1）大量節省了人力、時間成本；（2）提高了對線路危險點的主動控制能力；（3）提高了事件發生響應速度和事故處理的效率。

5.2對比“視頻監控”的防外破方式

本裝置的技術優勢主要體現在：（1）將操作人員“盯屏幕”任務解脫出來，由機器來完成這部分工作；（2）直接提取出了事故發生時的圖片信息，可以在海量的視頻數據中快速定位；（3）智能行為分析功能在前端完成，只將事故發生瞬間的現場圖片傳輸到后臺，視頻資料以循環存儲在SD卡，無需傳送到后臺，減少了視頻傳輸數據量，在網絡通信方面大大緩解了帶寬壓力；（4）不同于“視頻監控”在異常情況甚至于突發事故已經發生之再進行事后的查驗，此時損失和影響已經造成無法挽回，本裝置更側重于將外力破壞事故的提前預防。

5.3對比“紅外探測”的防外破方式

本裝置的技術優勢主要體現在：（1）減少了需要單獨架設水泥立桿的數目，降低了施工成本；（2）設備之間的接線大大簡化，安裝、維護更加簡便和易于操作；（3）對實施場地的適應性更廣，布防范圍更加自由靈活，在調試時可以根據實際工況隨時調整。

6結語

該裝置在電力防外破中的成功應用是輸電線路在線監測領域一個新的突破。相較該領域其他的技術，不僅節省了成本，提高了效率，也從根本上保證了防外力破壞工作的有效性，更加符合今后電力行業智能化管理的發展趨勢。另外，裝置能夠適應不同的工況環境，且運行穩定可靠不需要后期投入太多的精力來維護，本身具有很好的可復制性，非常便于進行批量化的推廣和應用。

參考文獻

[1]?；陳偉.輸電線路外力破壞與防范治理[J].科技傳?；播，2011，（12）：158.

[2]?；夏湛然.輸電線路防外破工作的思路與對策[J].?；廣東科技，2011，（24）：144-146.

作者簡介：季洪獻（1978—），男，浙江金華人，浙江雷鳥智能電網技術有限公司工程師，研究方向：智能電網輸變電設備在線監測理論與技術；方文瑾（1984—），女，甘肅蘭州人，浙江雷鳥智能電網技術有限公司工程師，研究方向：輸電線路在線監測系統的研究與開發。endprint