變電站施工現場遠程視訊自動采集系統研發與應用

楊增榮

廣西送變電建設公司 廣西南寧

摘要：變電站施工現場的遠程監控管理面臨著環境偏僻、無有線網絡、不通市電等難題，利用網絡監控技術和新能源，研發一套遠程視訊自動采集系統，實現回傳多點圖片、視頻、查看施工進度及到貨情況等功能，把現場施工形象進度和施工細節及時傳輸到后方，為提升工程質量、安全和文明施工提供了高科技手段。

關鍵詞：現場視訊；采集系統；研發與應用

1 前言

電力工程管理的一個重要環節就是對工程施工現場的監控管理。但是新建的變電站工程大多都在野外，辦公環境較差，有線網絡無法覆蓋，供電無法保障，實現現場遠程監控的設備投入和使用成本過高，這些原因限制導致了傳統工程現場監控系統的廣泛使用。

為了提高現場監控的可用性，增加強工程質量、安全和文明施工的監督管理水平，需要開發一套前期投入資金少、運行成本低、方便操作使用的現場監控系統。為此我們將通過引進信息網絡新技術和新能源資源，研究開發一套適用施工企業需求的視訊自動采集系統。

2 目的

該遠程視訊自動采集系統研發目的是解決施工現場環境條件較差，在工地不通有線互聯網絡、不通市電的情況下，通過使用太陽能電池板供電，利用覆蓋面廣泛的手機3G及WIFI無線網絡信號，控制監控攝像頭多角度、變焦、巡航，實現工程現場的實時圖像傳回公司后方總部，并且這套監控系統的后期的運行、維護成本必須較低。

3 設計思路與功能實現

3.1 設計思路

變電站遠程視訊自動采集系統需要重點解決下面幾個問題：一是要對現場設備能夠進行遠程控制，二是要有不受外界干擾的遠程數據傳輸通道，三是要有安全穩定的持續工作電源等。為了解決這些問題，我們將通過攝像頭的定制開發，利用3G及WIFI無線網絡信號，完成對遠程設備的控制和數據傳輸，同時高度集成各模塊設備使其大幅度減少用電量，達到間歇性用電的特點。在現場部署電池組，并利用太陽能電池板的方式給蓄電池充電，確保系統的電能供應。

項目研究形成一個完全設備自動化控制的監控系統，利用太陽能電池板給蓄電池充電，保證系統電能供應。將數據存儲到圖片傳輸交互平臺中，使其能降低功耗，減少故障率。用有定時開關機和手機短信、2G互聯網通道電源開關器，控制整個監控系統的啟動和關閉，減少人工干預，降低運行成本。

3.2功能實現

依照遠程視訊自動采集系統的特性，我們將整個系統劃分為四個部分：前端數據采集系統、數據傳輸系統、用戶控制系統和供電系統。前端數據采集系統主要包括安裝在各個工地上的攝像機、數據傳輸設備等；數據傳輸系統包括3G EVDO/WCDMA/ TD-SCDMA無線網絡、Internet網等；控制系統包括終端顯示設備、存儲設備、短信控制器等；供電系統主要是太陽能發電板和蓄電池等。

施工現場攝像頭采集到的圖片，送到無線圖像終端，經過圖像壓縮編碼后，通過3G EVDO/WCDMA/TD-SCDMA無線網絡、internet網送到指定IP的圖像服務器，在監控中心或者指定客戶端上進行瀏覽。具體為，通過遠程數據圖像采集器從CCD攝像機采集模擬圖像信號，然后把圖像數據進行編碼和壓縮成為圖像數據。最后利用3G EVDO/WCDMA/ TD-SCDMA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微軟windows操作系統的PC機，它們都連接在互連的Internet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圖片進行分析，如出現異常的預警信息，即立刻做出相應的應急處理，以確保施工現場的安全運行。

4 主要技術手段與技術創新

1、采用SONY 1/4 CCD 18倍變焦高速球機芯與自行研發的控制云臺端主板制做成高清球形攝像機，通過編程對球機進行控制實現多角度、可變焦、預置位采集現場畫面。

2、利用太陽能電池板給蓄電池充電，保證系統電能供應，避免在現場敷設電纜，既環保，又安全。在陰雨天氣時可為系統需求提供電力90天。

3、高度集成短信、定時開關，實現自動、遠程開啟關閉采集單元設備，實現無人值守、定時采集、回傳施工畫面，減少設備無效工作時間。通過手機短信、互聯網遠程設定監控系統工作的時間表，系統可按預定的時間表啟動攝像機拍攝工程現場的圖像并傳送到后方的計算機系統中，完成圖像傳輸后整個系統關閉，減少網絡數據流量，節約運行成本。

4、采用阻水鋁合金設備箱，集成各功能單元，減少單元間線纜，較好了解決設備散熱問題，并且安裝和維護十分簡便。

5、數據傳輸通過linux二次開發控制通訊模塊，自動判斷網絡連通狀態選擇使用3G或WIFI，再通過VPN方式進行點對點的傳輸，提高數據傳輸安全性。

6、使用C#編寫后臺圖像處理軟件，將采集到的圖像經系統自動整理傳回遠程后臺服務器，并集成視頻、圖片管理系統中，管理人員可隨時查看采集回來的圖片、視頻。需要時時了解現場的施工情況，通過權限編寫控制管理人員使用電路控制平臺打開遠程攝像頭可查看實時視頻畫面。

5 研發成果及應用

5.1 完工的遠程視訊自動采集系統

該系統的特點：一是實現了自動采集圖片和視頻，二是建立了不受外界干擾的遠程數據傳輸通道，三是確保有安全穩定持續的工作電源。

該系統有利于降低管理成本：一是工程管理人員可以實現異地辦公，能夠遠程對現場設備進行控制，可及時發現安全、文明施工等方面的細節，有效督促安全施工；二是減少了后方管理人員的到項目部的差旅次數，減少了差旅成本同時；三是利用太陽能提供工作電能，節能環保。

5.2 遠程的數據采集控制系統

預置點拍照可以設置255個，每個預置點都可以設定不同的焦距，當到達預置點后自動采集圖片。

攝像頭巡航走的預置點路徑可設定8個預置點，當長時間關閉電源再復電它還會按記憶再次巡航。