輸電線路智能巡檢遠距離WIFI專網組網巡檢裝置

明宇++李強++桑海彬++常雷雷++李春暉++呂米米

摘 要：輸電線路是電力能源傳輸的關鍵載體，是我國電力系統的重要組成要素。由于輸電線路巡檢工作具有高度的特殊性和復雜性，因此有必要采取基于遠距離WIFI專網組網通道裝置，用于智能巡檢需求，該裝置由安裝在輸電線路鐵塔上的無線桿塔監測節點與安裝于桿塔匯聚中繼點或制高處匯聚中繼點組成。這些無線監測節點和匯聚中繼點通過遠距離WIFI自組網，構成具有自適應功能的WIFI通信網絡，實現運檢監控中心與任意監測巡檢節點之間的雙向信息交互。該裝置可以長距離的進行全程、逐塔的實時信號傳輸，支持工作人員在已安裝無線通信裝置桿塔附近與鄰近區域內，利用專用無線終端接入自組網的網絡，進行語音、數據、視頻的雙向通信，為輸電線路智能巡檢、檢修和搶險救災等提供通信鏈路。本文所進行的研究，在現實中已得到了驗證，取得了較好的效果，可以確保電力系統持續、穩定和安全的運行。

關鍵詞：輸電線路；智能巡檢；WIFI專網傳輸裝置

中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）13-0153-02

由于社會和經濟發展對電力供應質量的要求越來越高，促使電力企業對輸電線路的管理維護向信息化和智能化方向發展，如還是依靠傳統的巡檢方式巡檢輸電線路，存在安全風險大、管理成本高、巡檢周期長、效率低等問題，且所獲取的信息量非常有限，難以滿足智能電網堅強電網的要求，因而需要發展新的巡檢方式，打通智能巡檢的傳輸通道通信問題，近年來，一些科研機構和企業開始了相關技術的探索，提出一些解決方案并安裝部分設備做試點。總體而言，這些解決方案的基本思路是：在輸電線路桿塔終端上裝設傳感器或傳統的模擬球機，將監測與巡檢到的信息通過公網GSM/CDMA/GPRS/3G/4G方式傳送回監測中心。但這些方案存在以下缺點：1）公網GSM/CDMA/GPRS/3G/4G高額流量費用導致系統運行成本很高，不敢時實查看視頻與視頻巡檢；2）公網GSM/CDMA/GPRS/3G/4G提供的服務種類和數據速率有限，難以滿足諸如線路視頻監控信息傳輸等高速率業務的需求；3）公網的覆蓋范圍有限，一般無法覆蓋輸電線路全程；常常所傳信號延遲時間長，對于線路及時處理問題的時間無法保證，對電力系統運行維護造成一定的威脅。

基于以上原因，本文將無線遠距離WIFI自組網形成通信通道，帶寬可以達千兆以上，輕松傳輸高清1080P以上的視頻信號或其它數據的傳輸，且基本無延時，可以用搭建智能巡檢所需的高清視頻及對應的收集傳感器。

1 無線遠距離WIFI自組網形成通信通道簡介

輸電線路無線遠距離WIFI自組網形成通信通道架構及拓撲圖。如圖1所示。

系統主要由運維管控平臺中心服務器、WIFI專網通信中繼站以及前端桿塔采集裝置所組成。遠距離WIFI專網于輸電線路的應用，能實現數公里乃至數百公里距離的網絡互連，傳輸帶寬可達到：867Mbps以上，完全滿足輸電線路的高清1080P視頻傳輸需要，同時滿足實時傳輸輸電線路運行數據如：溫度、濕度、風力、傾斜、舞動、拉力、污穢、高清視頻與圖像等。

2 運維管控平臺中心服務器

監控中心設置管理服務器、數據庫服務器、流媒體服務器和存儲設備。

WIFI傳輸通道智能巡檢平臺的監控中心可分為多個分監控中心和一個總監控中心。分監控中心完成數據庫管理、通信管理、存儲管理的功能，分監控中心對數據服務器進行在線監測系統的各類數據自動處理，并將處理結果顯示，同時可通過數據網與各種內部管理系統和調度自動化系統進行信息交互。

總監控中心可以對供電局全區域輸電線路的內的全部在線監測系統進行管理，在線監測系統的信息傳輸及控制采用統一規范，保證各轄區在線監測系統的信息可以接入總監控中心，總監控中心擁有最高控制權。

總監控中心和分監控中心都可以設LCD拼接大屏幕系統，各種桿塔的數據、圖象、視頻等信息能直觀顯示在大屏幕上，如圖2所示。

3 遠距離WIFI專網組網傳輸桿塔終端

我們將本系統中安裝在輸電線路鐵塔上的無線桿塔監測節點作WIFI傳輸桿塔終端，考慮到使用環境特殊性，整個設備設計的理念著重點是便于現場安裝、調試、使用，減輕現場及后臺巡視人員的工作。WIFI傳輸桿塔終端主要包括主控制箱、電源箱、太陽能板、1080P高清網絡攝像頭、語音設備、無線傳輸網橋組成。前端桿塔將采集到的所有信息通過無線網橋傳輸至中繼站再傳回監控中心。如圖3所示。

（1）為了確保前端桿塔設備信息實時傳回監控中心，無線網橋采用了QCA9558系列的微處理器，處理器速度高達700MHZ，采用最新的802.11ac協議，支持5.8G、2.4G雙頻傳輸。無線網橋內置28bdi雙極化MIMO天線，無線模塊輸出30dbm，可滿足15KM無遮擋傳輸。

（2）1080P高清球機采用海康威視鷹眼智能型工程網絡攝像頭，能實現多種報警功能及智能識別功能、如：遮擋、越界、進出入、移動偵測等，能及時聯動進行圖像抓拍、錄像等功能。攝像頭電源可遠程網絡控制開關，有效節省電能。

（3）擴展接口。考慮到巡檢工作日后可能增加的功能，預留了接口，提升了巡檢裝置的可擴展性。

4 遠距離WIFI專網傳輸中繼站

安裝于桿塔匯聚中繼點或制高處匯聚中繼點組成簡稱為遠距離WIFI專網傳輸中繼站。WIFI專網通過前端桿塔設備的無線網橋與無線中繼站進行連接從而形成一個龐大的局域網專網。中繼站與中繼站之間利用專用高帶寬網橋進行連接，不斷拓寬網絡覆蓋面積，延伸覆蓋距離，形成區域傳輸骨干網，骨干網傳輸達到千兆以上，可對于部分區域設備進行VPN分區管理。如圖4所示。

中繼站可安裝于輸電線路鐵塔或制高點的通信桿塔上，根據需要配置無線模塊，使用2-4個17dbi MIMO天線，每個天線扇區60度范圍，支持10KM內信號匯聚。根據地形，我們在部分區域采用了無線網狀網（MESH）設備。中繼站網絡控制器其核心處理速率高達1.4GHz，傳輸帶寬達1GB以上，配合多樣化的天線可以實現強壯穩定的無線傳輸和覆蓋，完全滿足高靈活性的大范圍、高帶寬無縫WiFi應用。

主要特征：

（1）中繼站安全性能高，不接受與檢測外來信號源，能有效避開其它信號干擾，提高設備運行穩定性。同時其它廠家設備也掃描不出本系統信息，可隱藏SSID等信息，支持Multi-BSSID（VSSID），使用不同的VLAN Tags；

（2）中繼站間可實現0-50KM信號傳輸、帶寬超過300M以上。中繼與中繼連接可以實現連續15跳信號傳輸；

（3）支持IP路由協議（靜態路由，動態路由協議：RIP、OSPF、zebra）、支持DHCP Client/Server/relay、支持DNS Relay/Proxy、支持狀態檢測防火墻技術、支持MAC/IP地址過濾、支持設備數字證書功能、支持WEB GUI界面管理、支持企業級的SSH命令行安全管理、支持LPRCMS Mesh Node拓撲配置查看、支持SNMPV1/2/3的MIBs管理。

5 結語

利用本文所提及的輸電線路智能巡檢遠距離WIFI專網組網巡檢裝置，完全利用自身的組網的通信資源，擺脫對公網運營商的依賴，利用建成的高速帶寬傳輸。高清傳輸1080P的視頻信號，引起多種報警功能及智能識別功能、如：遮擋、越界、越線進出入線路通道、移動偵測等先進功能應用，能及時聯動進行圖像抓拍、遠程喊話預警，高清遠程巡線檢查桿塔及導線的各部位、大大降低了一線工作人員的負擔，改善了巡線工作強度，有效提升和增強了巡檢工作的工作效率和工作質量，確保了電力系統持續、穩定和健康的運行。

參考文獻

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