動態危險點語音廣播警示設備在輸電線路防外破中的應用

李 平

（國網陜西省電力公司商洛供電公司，陜西商洛726000）

0 引 言

隨著國民經濟的高速發展，各行各業對電力的需求量越來越大，對供電部門提供電力供應的質量要求也越來越高，因此遠距離輸電線路電網運行的安全性顯得尤為重要。在電力供應的質量要求中，穩定性、不間斷性要求更是重中之重。然而，輸電線路地處野外，工農業的環境污染、采石放炮、農田水利改造施工以及不法分子偷竊等人為因素直接威脅著輸電線路的安全運行，如不能對這些人為因素看管警示、及時禁止，將會對社會、對國家造成不可估量的影響和經濟損失。

為確保輸電線路的安全運行和電網穩定，針對外力破壞，電力行業目前采取的主要方法是依靠在線監測設備和突出隱患點的周期性人力巡線相結合的方式。比如，某處線路附近有臨時施工，為防止工程車輛觸碰甚至拉斷高壓線路，往往需要安排值班人員定期巡查甚至在此處現場辦公，隨時注意并提醒施工人員安全操作。再比如農忙季節，人們時常會在輸電線路附近焚燒麥稈等，電力維管人員對這種現象更是防不勝防，其他還包括垃圾傾倒、農田灌溉、耕種等，都是潛在的外力破壞點。但是，在線監測設備部署點有限，設備昂貴，無法智能告警，而人力周期性巡視的實時性和針對性太差，專人定點蹲守的成本又過高，工作人員的勞動強度也會過大。

為解決上述問題，本文設計了一種輸電線路動態危險點語音廣播警示設備，以防止外力對輸電線路的破壞。驗證測試結果表明，該設備能大大節省人力物力成本，同時保證輸電線路的安全穩定運行。

1 輸電線路動態危險點語音廣播警示設備

1.1 設備整體構架

本文設計的輸電線路危險點語音廣播警示設備是一個由前端主設備和后端操控平臺軟件組成的完整系統，可通過高音喇叭在外力破壞隱患點現場周期性定時播放宣傳語句、預警語句、喝止性語言以及實時語音。同時，通過遠端管理平臺的視頻畫面預先設置報警區域，系統便可通過智能圖像模式識別自動判斷在預警區域內是否存在異常動態情況，比如工程車工作、大型車輛經過、大面積人員活動等，并自動給出預警，提高現場施工人員的重視程度，將外力破壞事件消除在發生之前，真正起到減少損失、減輕工作量、避免人員傷亡。該設備由安裝在輸電線路鐵塔部分的前端主機、集成在主機內的通訊模塊和后端分析預警軟件平臺組成。

1.2 輸電線路危險點語音廣播警示設備前端主機設計

該系統是基于Linux操作系統和嵌入式低功耗微處理器、完全符合國家電網輸變電設備狀態監測代理裝置技術規范要求的輸電線路危險點廣播警示設備。其中，前端主機設備安裝在監測區域內輸電線路關鍵桿塔上，主機內部自帶高清攝像機及聲光警示設備，在輸電線路附近不斷進行語音提示（包括周期性、連續性等），圖像采集及視頻采集信息通過前端主機的3G無線通信模塊將數據全部收集并根據事先設置好的流模式（分類）傳輸至后端預警軟件平臺，用于輔助檢驗分析警示。控制平臺根據高壓線路節點信息實時查看線路附近施工安全范圍的異常動態，保護線路安全性。

智能控制主機是便攜式可移動的設備，為了使其在高溫、強電、強磁環境中持久運行，該設備必須具備極強的抗干擾性、熱穩定性及電磁輻射承受力，所以設備整機外殼采用純金屬防屏蔽隔熱材料，簡單的固定式折疊支架及卡扣，與桿塔結合部采用U型卡扣，便于安裝和拆卸。危險線路不可能永久存在，施工單位作業完成后，可以很方便地把危險點預警裝置移動到需監測點，極大地提高了系統的循環利用率及投資性價比。

智能控制主機采用低功耗Atheros AR7161嵌入式處理器及DM6446信號處理器開發預警裝置主機硬件平臺，裝置CPU為MIPS架構，運行在680 MHz主頻。系統內存為DDR 128 MB，16 MB FLASH。該硬件平臺自帶三個以上千兆以太網口，一個USB2.0 Host接口，一個RS232端口，一個RS485端口。其中電源管理單元采用嵌入式動態電源管理（DPM）技術，節省系統平均功耗，從而延長可持續工作時間，以及系統在太陽能、電池等方面的成本。無線通訊模塊可同時接入 OPGW 光纖、802.16無線城域網、802.11 WIFI網絡、TD-SCDMA／WCDMA／CDMA 2000等3G無線網網絡，并可實現基于雙向認證的兩層數據安全通信協議，包括與前端預警裝置的通信和與CAC／CAG主站的通信。硬件平臺采用基于嵌入式Linux操作系統，可實現全系列符合國家電網相關技術規范的狀態監測系統通信協議和數據打包，同時參照國家電網制定的通信規約，預留一個統一的二次開發接口。

1.3 集控中心服務器與智能主機的通信

集控中心服務器與智能主機之間的通信是基于3G的無線通信，采用高穩定性的工業級3G無線通信模塊，通過標準AT指令實現操作和網絡通信，TCP／IP網絡協議棧采用優化后的LWIP協議棧，輕量級，具有針對無線網絡通信的低帶寬、高延時、高誤碼率特性所作的傳輸控制策略上的優化。通信模塊可選擇3G無線通信模式和802.16無線城域網接入模式把數據回傳至后端預警平臺，并可根據實際情況由集控中心進行3G無線接入方式和WiMax無線局域網接入方式的自由切換。

1.4 輸電線路危險點語音廣播警示設備軟件平臺

輸電線路危險點語音廣播警示設備軟件平臺是基于B／S架構，采用J2EE（Java 2Platform，Enterprise Edition）平臺規范，整合Spring MVC+Hibernate進行開發的。系統后端預警軟件平臺利用前端高強攝像機回傳的周期性采集圖片及視頻，對線路時間周期段的故障信息進行提取查看，是后續糾紛進行取證查看的重要證據，同時對現場作業人員起到了強大震懾作用，保證高壓輸電線路的穩定、安全運行，同時減少了線路巡檢人員的工作壓力，保證線路長期健康、安全運作。

輸電線路危險點語音廣播警示設備的前端主設備與后端操控平臺軟件接入時，每套設備需兩個內網固定IP，給攝像頭和無線網橋的連接分配一個內網IP，給智能控制主機和無線網橋的連接分配一個內網IP。

2 動態危險點語音廣播警示設備在輸電線路防外破中的應用

輸電線路動態危險點語音廣播警示設備被安裝在外力破壞隱患點處的桿塔上，其設備包括720P高清球形攝像機、太陽能電池板、設備主機箱等。該設備采用定時、定內容的語音廣播方式對輸電線路危險點現場進行廣播宣傳警示，并結合高清視頻系統通過設置報警區域和智能模式識別，自動發現隱患，通過人工喊話，遠程實時傳輸語音到輸電線路危險點現場，提前威懾或及時制止輸電線路外力破壞行為。

3 結 論

輸電線路危險點語音廣播警示設備可以對重點線路（故障線路）全天候不間斷監控，增強了工作的實時性和針對性，把日常繁雜的人工巡視變成了現代化、智能化、可視化、信息化智能監控系統平臺，有效解決了在線監測設備部署點有限、設備昂貴、無法智能告警等問題，減輕了工作人員的勞動強度，并大大節省了人力物力成本，同時保證了輸電線路的安全穩定運行。

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