基于微波寬帶傳輸的輸電線路黑點視頻監控系統的研究與應用

溫帶銀 甄志明 梁文耀 程 斌

（廣東電網有限責任公司江門供電局，廣東江門529000）

0 引言

在110～500 kV輸電線路中，違章施工、山火、飄浮物和雷擊是造成線路強迫停運的四個主要原因，其中外力破壞占了82%，因此，對外力破壞黑點進行監控是減少線路停運和降低線路跳閘率的有效措施。在輸電線路運維領域，專業巡維是一項不可或缺、必不可少的工作。在過往的幾年中，專業巡維工作已經取得了一定成效，實現了輸電線路設備的動態管控、輸電線路專業巡維月度計劃的制定、專業巡維計劃完成情況的考核、運維管控落實卡的建立。但因外力破壞或違章施工造成的線路跳閘事故時有發生，研發微波寬帶傳輸的輸電線路黑點視頻監控系統，問題就將迎刃而解。

1 監控系統介紹

輸電線路黑點視頻監控系統將采集到的輸電線路周圍建筑施工（危險點）、外力破壞、塔材被盜、火災、導線舞動、導線懸掛異物等異常情況，通過微波快速實時傳送到中心監控分析系統，并以多種方式發出預警信息，提示管理人員采取必要的預防措施。監控系統主要包括監控攝像裝置、移動終端系統、黑點智能分析系統、圖像存儲系統、太陽能蓄電池遠程監控系統等。

（1）監控攝像裝置：安裝在輸電鐵塔上，是系統的事務處理核心，主要完成對圖像視頻數據的采集壓縮處理及傳輸；接收并處理監控中心的各種命令（如調節分辨率、調節焦距、云臺旋轉、采樣時間間隔、分機系統時間、實時的圖片請求）；將采集到的數據圖像經圖像壓縮處理后上傳至監控中心。

（2）移動終端系統：通過微波傳輸模塊與監控中心進行遠距離無線通信。通過優化天線設計，保證數據采集和通信正常運行。對于沒有移動信號的地區可采用無線接力方式將信號傳輸到有移動信號的桿塔，然后再通過微波網絡進行遠距離傳輸。

（3）黑點智能分析系統：由圖像編碼器、圖像監控流媒服務器和客戶監控軟件組成。圖像編碼器將實時采集到的圖像經壓縮編碼后通過微波網絡發送至流媒服務器；客戶監控軟件登錄圖像服務器站點，實現實時圖像瀏覽、監控。

（4）圖像存儲系統：負責整個系統的連接和運行。存儲服務器是可選組件，主要用于集中存儲圖像數據文件；同時可選擇動態域名解析服務器配套使用，方便圖像編碼器的配置和管理；圖像監控服務器是系統的核心，負責連接前端圖像編碼器與客戶監控端，并進行圖像數據和控制命令的轉發，同時連接和管理存儲服務器中的圖像數據，以及管理系統中的各種設備和資源，包括圖像流管理、錄像管理和用戶管理。

（5）太陽能蓄電池遠程監控系統：安裝在輸電鐵塔上。輸電線路圖像視頻監測分機通過太陽能電池進行供電，并采用太陽能對蓄電池進行浮充；電源管理模塊根據蓄電池特性嚴格進行充放電控制，并防止過壓、過流造成系統各部件損壞。

2 搭建微波通訊系統

將黑點防外破主機安裝在鐵塔上，通過室外工業級、大功率、高帶寬、遠距離無線網橋傳輸數據。使用AR9344、AR9882 ac無線方案，無線信號調制最高速率800M，點對點信號最遠達15 km，10 km傳輸帶寬200M左右，點對多點無線傳輸信號10 km。由于微波頻率極高，波長又很短，其在空中的傳播特性與光波相近，也就是直線前進，遇到阻擋就被反射或被阻斷，因此微波通信的主要方式是視距通信，超過視距以后需要中繼轉發。一般說來，由于地面的影響及空間傳輸的損耗，每隔10 km左右，就需要設置中繼站，將電波放大轉發而延伸，經過中繼而傳至數百公里仍可保持很高的通信質量。

通過微波寬帶傳輸通道代替傳統4G完成主干線通訊，利用微信平臺或網絡后臺實現遠程監控，系統全天候自動監控待警，實時視頻，并通過云存儲的功能將監控的視頻圖片實時直接上傳到云端。監控端可通過視頻畫面、數據分析以及報警提示等信息準確地判斷出輸電線路當前的安全狀況，及時組織人員采取相應的應急措施。

基于微波寬帶傳輸技術的輸電線路黑點視頻監控系統工作原理如圖1所示。

圖1 輸電線路黑點視頻監控系統工作原理圖

3 實際運用及運用前景

3.1 實際運用

目前架空線路黑點外力破壞事故在設備事故中所占的比例很高，輸電線路黑點視頻監控系統實現了對輸電線路周邊環境的全天候監控，線路運行管理人員可實現遠程設備巡視，減少巡視次數，減輕線路人員的工作量，并且及時掌握線路危險點的運行情況，提高輸電線路黑點防外力破壞的預控能力，為輸電線路的巡視及狀態檢修開辟了一條新的道路，大大提高了輸電線路安全性。現有通過4G傳輸的視頻監控系統可以改造為利用微波寬帶傳輸的系統，大大降低通訊成本的同時，又能提升傳輸數據質量和傳輸效率。

3.2 運用前景

該系統可用于110～500 kV各電壓等級架空線路，還可應用于交通、石油、水利、森林火災預警等一切需要遠程監控的領域。

4 結語

微波寬帶傳輸的輸電線路黑點視頻監控系統在輸電線路維護工作中大大減少了防外力破壞特殊巡視的人員投入，線路黑點的風險顯著減低，線路的安全可靠性提高，為今后輸電線路智能化巡檢打下了堅實的基礎。

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