電力電纜震動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究及應(yīng)用

張若薇

摘 要：目前對(duì)電力電纜的監(jiān)控研究，包括隧道內(nèi)電纜狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和架空輸電線部分監(jiān)測(cè)研究，當(dāng)前的主要方式都是固定點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)控。在制止破壞行為，避免重大經(jīng)濟(jì)損失上面，現(xiàn)有的視頻監(jiān)控則還存在監(jiān)控時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)據(jù)分析困難、被動(dòng)監(jiān)控等問(wèn)題，從電力領(lǐng)域視頻監(jiān)控的研究現(xiàn)狀來(lái)看，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控模式無(wú)法從根本上解決問(wèn)題，在很多應(yīng)用中，視頻僅僅成為一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)視工具，問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和預(yù)警需要耗費(fèi)大量的人力。因此，把入侵檢測(cè)與視頻監(jiān)控結(jié)合方法引入電力輸電線的監(jiān)控是一種經(jīng)濟(jì)、高效的辦法。本文主要是對(duì)電纜震動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究。

關(guān)鍵詞：電纜 震動(dòng) 視頻監(jiān)控系統(tǒng) 研究 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）08（b）-0050-02

近幾年，我國(guó)輸電技術(shù)發(fā)展較快，但與之適應(yīng)的輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)起步較晚，監(jiān)測(cè)裝置和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)尚不成熟，應(yīng)對(duì)人為造成的架空及地下電纜破壞也缺乏有效的檢測(cè)和預(yù)警手段。最近幾年國(guó)內(nèi)部分高校和廠家陸續(xù)開(kāi)展相關(guān)工作，開(kāi)發(fā)了一些輸電線路在線監(jiān)測(cè)裝置和系統(tǒng)。

2010年國(guó)家智能電網(wǎng)規(guī)劃總報(bào)告中提出加大對(duì)輸電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)裝置及其系統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)，全面建成覆蓋全網(wǎng)范圍的總部和各網(wǎng)省公司輸電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用先進(jìn)的測(cè)量、信息、通信和控制等技術(shù)，以線路運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的集中在線監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)特高壓線路、跨區(qū)電網(wǎng)、大跨越、災(zāi)害多發(fā)區(qū)的環(huán)境參數(shù)（溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、氣壓、圖像等）和運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)（污穢、風(fēng)偏、振動(dòng)、舞動(dòng)等）進(jìn)行集中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，開(kāi)展?fàn)顟B(tài)評(píng)估，實(shí)現(xiàn)災(zāi)害的預(yù)警。

1 研究的必要性

當(dāng)前在電力設(shè)施的視頻監(jiān)控主要方式都是固定點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)控，在制止破壞行為，避免重大經(jīng)濟(jì)損失上面，現(xiàn)有的視頻監(jiān)控則還存在如下問(wèn)題。

1.1 監(jiān)控時(shí)間長(zhǎng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在大部分情況下，視頻源的視頻畫面并沒(méi)有被安全人員看到，很可能在這些時(shí)間內(nèi)就有值得注意的異常現(xiàn)象出現(xiàn)。人不可能24h不間斷地盯著監(jiān)視器，研究表明，人連續(xù)監(jiān)視某個(gè)畫面22min以后，會(huì)丟失90%以上的畫面信息。

1.2 數(shù)據(jù)分析困難

傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)缺乏智能因素，需要24h完整的錄像，占用大量磁盤存儲(chǔ)空間，而且錄像數(shù)據(jù)無(wú)法被有效地分類存儲(chǔ)，最多只能打上時(shí)間標(biāo)簽，數(shù)據(jù)分析工作變得非常耗時(shí)，很難獲得全部的相關(guān)信息。

1.3 被動(dòng)監(jiān)控

目前的監(jiān)控系統(tǒng)大部分情況下都僅起到一個(gè)“錄像”的工作，即將一段時(shí)間內(nèi)的視頻源使用DVR錄制下來(lái)，異常情況甚至于突發(fā)事故已經(jīng)發(fā)生之后，再進(jìn)行事后的查驗(yàn)，但此時(shí)損失和影響已經(jīng)造成，無(wú)法挽回，完全是一種“亡羊補(bǔ)牢”式的“被動(dòng)監(jiān)控”。

從電力領(lǐng)域視頻監(jiān)控的研究現(xiàn)狀來(lái)看，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控模式無(wú)法從根本上解決問(wèn)題。在很多應(yīng)用中，視頻僅僅成為一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)視工具，問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和預(yù)警需要耗費(fèi)大量的人力。因此，把入侵檢測(cè)與視頻監(jiān)控結(jié)合方法引入電力輸電線的監(jiān)控實(shí)現(xiàn)主動(dòng)監(jiān)控，智能分析，能大幅度減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提升監(jiān)控質(zhì)量。

2 研究過(guò)程

本套系統(tǒng)研究過(guò)程如下。

第一階段：前期調(diào)研準(zhǔn)備。本階段主要工作是了解監(jiān)控詳細(xì)需求、技術(shù)交流、設(shè)備參數(shù)的協(xié)商與確定，項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃的擬定。

第二階段：獲取現(xiàn)場(chǎng)視頻技術(shù)。震動(dòng)入侵的時(shí)候，對(duì)光纖震動(dòng)傳感器進(jìn)行集成，獲取其震動(dòng)信息，并根據(jù)其震動(dòng)信息智能位置判斷并聯(lián)動(dòng)及協(xié)調(diào)多個(gè)前端視頻監(jiān)控點(diǎn)。

第三階段：各功能模塊的設(shè)計(jì)。本階段主要是根據(jù)項(xiàng)目需求對(duì)各功能模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)。

第四階段：監(jiān)控服務(wù)器和客戶端軟件開(kāi)發(fā)。本階段主要工作是開(kāi)發(fā)服務(wù)端視頻存儲(chǔ)及管理軟件、服務(wù)器端智能視頻分析軟件、客戶端監(jiān)控軟件及整套系統(tǒng)自測(cè)。

第五階段：系統(tǒng)測(cè)試。本階段主要工作是做整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試，以及與震動(dòng)探測(cè)器實(shí)現(xiàn)聯(lián)調(diào)。

第六階段：成果驗(yàn)收。本階段主要工作是成果展示優(yōu)化以及準(zhǔn)備驗(yàn)收工作。

3 研究?jī)?nèi)容

電纜震動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由震動(dòng)信息模塊、震動(dòng)預(yù)置位信息錄制模塊、視頻監(jiān)控模塊、視頻錄制與回放模塊、電子地圖及報(bào)警模塊組成，各模塊研究?jī)?nèi)容如下。

（1）震動(dòng)信息模塊。從第三方的震動(dòng)測(cè)量器獲取震動(dòng)信息，通過(guò)3G網(wǎng)絡(luò)與前端的報(bào)警發(fā)送器進(jìn)行通信。

（2）震動(dòng)預(yù)置位信息錄制模塊。用于錄制震動(dòng)時(shí)監(jiān)控云臺(tái)的預(yù)置位，即當(dāng)發(fā)送震動(dòng)時(shí)，云臺(tái)應(yīng)轉(zhuǎn)到的水平位置、垂直位置與相機(jī)倍數(shù)，在云臺(tái)的監(jiān)控范圍內(nèi)，根據(jù)震動(dòng)測(cè)量器的定位精度，將所監(jiān)控電纜劃分為若干段，每段對(duì)應(yīng)一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，即預(yù)置位。當(dāng)發(fā)送震動(dòng)時(shí)，根據(jù)震動(dòng)所處的子段，將云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)到其預(yù)設(shè)的監(jiān)控點(diǎn)處。

（3）視頻監(jiān)控模塊。實(shí)時(shí)監(jiān)控當(dāng)前的電纜狀態(tài)，將3個(gè)云臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)控畫面顯示在界面上，便于工作人員查看實(shí)時(shí)信息。

（4）視頻錄制與回放模塊。錄制監(jiān)控視頻。主要錄制當(dāng)發(fā)生震動(dòng)時(shí)，監(jiān)控云臺(tái)的錄像，并且截圖，支持對(duì)錄像的回放，在正常情況下，可以通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置來(lái)設(shè)置是否開(kāi)啟錄像，正常情況下的錄像視頻會(huì)每個(gè)月清理一次，震動(dòng)時(shí)錄制的視頻，會(huì)提醒用戶進(jìn)行備份，由用戶自己清理。當(dāng)存儲(chǔ)空間不足時(shí)，會(huì)提醒用戶清理震動(dòng)視頻。

（5）電子地圖。顯示監(jiān)控電纜范圍內(nèi)的場(chǎng)景。

（6）報(bào)警模塊。分為聲光報(bào)警和短信報(bào)警，能通過(guò)聲音與燈光閃爍的方式進(jìn)行報(bào)警，也可通過(guò)發(fā)送短信的方式進(jìn)行報(bào)警，短信報(bào)警級(jí)別可以設(shè)置。

4 系統(tǒng)創(chuàng)新應(yīng)用

本套系統(tǒng)主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下。

（1）根據(jù)位置光纖震動(dòng)傳感器信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)定點(diǎn)視頻拍攝。

通過(guò)現(xiàn)有的光纖震動(dòng)傳感器目前可以測(cè)量電纜震動(dòng)入侵的大概位置，在震動(dòng)入侵的時(shí)候，對(duì)光纖震動(dòng)傳感器進(jìn)行集成，獲取其震動(dòng)信息，并根據(jù)其震動(dòng)其信息智能位置判斷并聯(lián)動(dòng)及協(xié)調(diào)多個(gè)前端視頻監(jiān)控點(diǎn)。

（2）可拓展新型能源供電。

通過(guò)風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電的方式，為可視輸電線監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立提供電源，滿足各種戶外使用環(huán)境，解決了傳統(tǒng)太陽(yáng)能因季節(jié)變換、出現(xiàn)多日陰雨天氣、晝夜交替帶來(lái)的因太陽(yáng)能發(fā)電不足設(shè)備停止工作的固有功能缺陷。

5 系統(tǒng)應(yīng)用前景

本文主要研究現(xiàn)有電力線入侵檢測(cè)與視頻監(jiān)控結(jié)合的自動(dòng)化線纜監(jiān)控技術(shù)，其中視頻監(jiān)控服務(wù)器可以獲取現(xiàn)有電纜入侵震動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的報(bào)警信息，并智能分析、精確定位入侵位置，再結(jié)合前端視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)入侵位置的實(shí)時(shí)監(jiān)控。該技術(shù)的研究涉及到3G通信技術(shù)應(yīng)用、視頻監(jiān)控技術(shù)、定位技術(shù)、供電技術(shù)和軟件技術(shù)等多方面。

通過(guò)電纜震動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的線路視頻監(jiān)看，過(guò)濾掉用戶不關(guān)心的海量無(wú)用信息，為監(jiān)控者提供有用的關(guān)鍵信息，該研究能夠大大減輕視頻監(jiān)控中人工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高報(bào)警處理的及時(shí)性，進(jìn)而減少地埋電纜的損壞事件，對(duì)降低因意外停電而造成的經(jīng)濟(jì)損失有十分重要意義。具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下。

5.1 減少運(yùn)維人力成本

電纜震動(dòng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)防區(qū)內(nèi)電纜進(jìn)行24h全天候監(jiān)控，一旦電纜有入侵震動(dòng)發(fā)生，及時(shí)通過(guò)屏幕畫面、聲音、短信等方式實(shí)時(shí)報(bào)警，提醒相關(guān)人員盡快確認(rèn)處理，從而不需要進(jìn)行密集巡視和駐點(diǎn)值守。

5.2 減少運(yùn)行單位經(jīng)濟(jì)成本

減少運(yùn)行單位對(duì)電力電纜安全監(jiān)控的投入，對(duì)節(jié)省大量的人力、物力、財(cái)力，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

5.3 減少外力破壞次數(shù)，提高供電可靠性

有效地保護(hù)電纜的安全，顯著降低意外事故的發(fā)生頻率，減少跳閘的幾率，降低對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)損失，具有顯著的社會(huì)效益。

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