變電站視頻監控技術應用

王崇亮，劉見華

(1.云南文山電力股份有限公司，云南 文山 663000;2.云南瑞攀科技有限公司，昆明 650051)

0 前言

目前變電站視頻監控系統能夠支持相關人員遠程及時、直觀的了解變電站現場情況。但出現設備異常動作不會自動提醒或報警，主要依靠對視頻數據進行分析和判斷，易出現監控疏漏。如果能對視頻數據中出現的異常信息按照預設條件進行系統后臺的實時分析，發現異常情況自動報警，將減少監控工作量，本文從視頻分析的技術原理、應用等方面進行了深入分析及研究。

1 視頻分析技術原理

視頻分析技術是一種使用計算機圖像視覺分析技術，是仿生學和人工智能的一個分支。通過設計定計算機程序算法，將攝像機獲取視頻數據的背景和目標分離，進而分析、跟蹤視野范圍內的目標的特定行為，當發現存在符合某種規則的行為發生時，自動向監控系統發出提示信號(如聲光報警)，通知監控人員進行干預［1］。

視頻分析技術中，首先是需要對攝像機提供的視頻信息源進行采樣。根據分析的精度和分析服務器的處理能力，可以在每秒視頻數據中采取4、8、12、24 個樣張，進行圖像的識別和比對。采樣頻率越高，分析樣本越多，精度越高，對分析服務器的運算壓力也就越大。對高速運動的監視目標通常要求采用較高的采樣頻率，否則容易出現采集樣張數量不足以支撐分析，目標物體就已經移動出視野范圍，導致報警遺漏［2］。在實際應用過程中，可以根據監視目標變化速度大小，選擇合適的采樣頻率。

采集到視頻樣張后，需要對圖像數據預處理、分析和識別。圖像預處理包括消除噪聲、失真校正、圖像格式轉化等，更好的支撐圖像特征提取。常用的處理方法有灰度變化、二值化、圖像濾波等。經過預處理的圖像數據，很好的將復雜背景和識別目標區分開，提取出每個圖像的特征。將提取到特征值與系統中預先存在的模型進行比對和模型匹配［3］。經過預定算法的比對算法，將比對結果作為報警信息的支撐。目前主要的視頻分析設備，根據視頻數據源的分辨率的大小，通常能支持4 路、8 路、16 路視頻數據的同時分析。

2 變電站視頻監控需求分析

實現一個變電站需要安裝多路視頻攝像機。根據變電站的管理要求，選取了兩座110 kV 無人值守變電站作為試點，進行現場調研分析。經過分析，確定針對的變電站視頻監控方面需要自動分析功能主要有四類:

1)110 kV 斷路器分合等設備動作報警。由于斷路器分合時，視頻監控系統可以監視到斷路器的“分”“合”觀察窗口的變化，提供對應報警提示。

2)人員非法進入報警。

3)物品遺留、違規堆放報警。

4)物品挪動。

3 變電站視頻監控系統技術

變電站視頻監控技術特點為:數據量大，實時性要求高，方便遠程調用。針對變電站視頻監控系統的特點和實時分析應用需求，研究并搭建了變電站集控中心視頻監控智能分析及預警系統架構，具體系統架構如圖1 所示。

在變電站內各需要監控位置安裝高清攝像機，通過視頻線將采集到的實時視頻數據傳輸送到安裝在變電站主控室的硬盤錄像機。硬盤錄像機對各視頻攝像機信息進行存儲和管理。在變電站主控室安裝1 000 M 網絡交換機，通過超五類雙絞線實現硬盤錄像機和智能視頻分析服務器連接。通過網絡設置，實現視頻分析服務器的互訪，分析服務器可以實時獲取到硬盤錄像機輸出視頻數字信號進行分析。分析結果可以在變電站本地進行聲、光報警。同時，將通過網絡傳輸到變電站監控中心的遠端管理主機。遠端管理主機將報警信號通過聲、光報警裝置通知相關人員。在系統總體架構中，變電站硬盤錄像機、視頻分析服務器和監控中心的管理主機可以相互訪問和數據傳輸［4］。同時，在變電站的交換機預留網絡接口，方便管理人員使用便攜電腦在變電站接入進行系統的管理和調試。

圖1 系統總體架構圖

根據搭建的系統架構，開展了以下技術研究:

1)海量數據存儲采取本地化存儲策略，將每個變電站的視頻監控數據存儲在變電主控室內，在監控中心需要查看時，再進行遠程調用對應攝像機的實時數據或硬盤錄像機的錄像數據［5］。

2)就地實時分析將視頻分析服務器部署在變電站內，利用站內局域網絡實現與硬盤錄像機的數據實時獲取和數據分析，降低網絡傳輸延時帶來的影響。

3)系統遠程管理技術研究，視頻分析服務器提供遠程操控接口，針對報警信息設置、防區設置、撤銷等操作可以在監控中心進行遠程操作，方便監控系統的遠程管理和日常運維。

4 結束語

視頻分析技術，在無人值守變電站應用，將運行維護人員從重復的人為視頻監控過程中解放出來，為變電站運行管理提供更好的支撐。隨著技術的進一步發展成熟，加強對光照、畫面像素高頻變化導致系統誤報的進一步研究，提高變電站視頻監控的技術應用，在電力系統自動化中將會有更大的應用前景。

［1］周政，劉俊義.視頻內容分析技術［J］.計算機工程與設，計2008.04.

［2］楊謙，張曉.變電站圖像監控系統技術的應用研究［J］.機電信息，2011 年24 期.

［3］龔聲蓉，劉純平.復雜場景下圖像與視頻分析［M］.人民郵電出版社，2013.09:27－130.

［4］雷玉堂.安防＆ 智能化:視頻監控系統智能化實現方案［M］.電子工業出版社，2013.01:103－106.

［5］西剎子.安防天下:智能網絡視頻監控技術詳解與實踐［M］.清華大學出版社，2010.02:297－300.