輸電線路圖像可視化監測終端無線通信解決方案設計

［關鍵詞］輸電線路；圖像可視化；監測終端；無線通信

［中圖分類號］TM75 ；TN92 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0129–03

1輸電線路圖像可視化監測在電力系統中的應用

在現代電力系統運營中，確保輸電線路的穩定和安全運行至關重要。隨著技術的發展，輸電線路圖像可視化監測已成為提高電力系統可靠性和效率的關鍵技術。該技術利用高分辨率攝像頭與先進的圖像處理算法，實時捕捉輸電線路的物理狀態，并通過圖像分析技術進行故障預警和維護決策支持。圖像可視化監測終端能夠在各種氣候條件下操作，能檢測到如絕緣子污染、線路振動、設備老化等多種問題，極大地減少了因巡檢不足引起的事故風險，提高了電力系統的整體安全性。無線通信技術在輸電線路圖像可視化監測系統中使得監測終端可在偏遠或難以布線的區域部署，而無需依賴傳統的有線通信網絡。通過無線通信技術，監測終端收集的圖像和數據可實時傳輸至控制中心，實現了數據傳輸的高效性和時效性。

2輸電線路圖像可視化監測終端無線通信解決方案設計

2.1無線通信技術選擇

在設計輸電線路圖像可視化監測終端的無線通信解決方案時，選擇合適的無線通信技術是至關重要的步驟，直接影響到整個監測系統的效能和可靠性。有效的無線通信技術選擇需要綜合考慮傳輸距離、數據帶寬需求、能耗限制、環境因素以及成本等因素。對于輸電線路圖像可視化監測系統而言，監測終端通常分布在廣闊的地理范圍內，包括偏遠和人跡罕至的區域，這就要求所選無線通信技術必須具備較強的信號穿透力和廣泛的覆蓋能力。當前，常見的無線通信技術包括Wi-Fi、LTE、5G 及LoRa 等。Wi-Fi 雖然在局部范圍內提供高速的數據傳輸，但其覆蓋范圍較小，不適用于廣闊的輸電環境。LTE 技術提供了較好的平衡點，能夠在相對較廣的范圍內提供穩定的數據傳輸服務，但其部署和運營成本相對較高。無線通信技術選擇流程如圖1 所示。

2.2無線通信網絡架構設計

輸電線路圖像可視化監測終端的無線通信網絡架構設計是確保整個監測系統能高效、穩定運行的關鍵環節。該網絡架構必須能夠支持高數據負載和實時數據傳輸，同時確保在廣闊的地理環境中維持通信的連續性和可靠性。為此，網絡設計應采用分層結構，包括核心傳輸網絡、數據聚合層和感知層，每層均采用最適合其功能和服務需求的通信技術。

在感知層，監測終端裝備有高分辨率攝像頭，持續捕捉輸電線路的實時圖像，并通過邊緣計算技術進行初步數據處理，以減少傳輸至核心網絡的數據量。數據聚合層作為感知層與核心傳輸網絡之間的橋梁，負責收集各監測點傳來的數據，并進行二次匯總和處理，這一層的設計關鍵在于確保數據的完整性和傳輸的及時性。核心傳輸網絡是整個無線通信網絡架構中的關鍵，其不僅需要處理來自數據聚合層的大量信息，還必須確保這些信息能安全、快速地傳輸到控制中心。

2.3圖像數據的采集與傳輸

在輸電線路圖像可視化監測終端無線通信解決方案的設計中，圖像數據的采集與傳輸是實現高效監測的關鍵技術環節。該過程不僅需要高分辨率的圖像捕捉，還必須保證圖像數據能夠在無線網絡中實時且安全地傳輸至控制中心。圖像數據的采集與傳輸過程涉及復雜的數據處理和通信調度，其效率和準確性直接影響到監測系統的整體性能。

圖像數據的采集依賴于部署在輸電線上的高清攝像頭，這些攝像頭必須能夠在各種氣候條件下穩定工作，捕捉到清晰的圖像。采集到的原始圖像數據Io通常具有高數據量，直接傳輸會消耗大量網絡資源并增加延遲。因此，引入高效的圖像壓縮算法是必需的。壓縮算法可以表示為：

在本次測試過程中，所使用的數據集是實測數據，主要來源于專門為此目的配置的高分辨率攝像頭系統，這些攝像頭安裝在控制的室內外環境中，用以模擬實際的輸電線路監控情況。測試中數據使用的方式是針對性地進行多輪試驗以確保結果的準確性和可靠性。整個測試過程進行了5次獨立測試，每次測試都是一個單獨的實例，沒有將數據分組。在測試中，主要考察了4個關鍵指標，即響應時間、數據傳輸率、系統準確性和系統穩定性。響應時間指從圖像數據被捕獲到數據可供最終用戶訪問的總時間，這個指標反映了系統處理和傳輸數據的速度；數據傳輸率描述了數據從監測終端傳輸到控制中心的速率，衡量網絡通信效率；系統準確性衡量圖像處理和數據分析的準確度，反映了系統的操作精確性；系統穩定性以百分比表示，顯示系統在連續運行過程中的可靠性。

對應測試指標的測試結果見表1。根據表1 數據可以看出，系統在連續5 次測試中表現出較高的穩定性和準確性，準確性和穩定性的平均值分別高達98.63% 和99.81%。響應時間在2.45～2.53s，顯示了系統處理和傳輸數據的高效性，而數據傳輸率在45.65～50.21 MB/s波動，表明無線通信網絡能夠有效支持高速數據傳輸。這些測試結果反映了所設計的無線通信解決方案能夠滿足高性能要求，為輸電線路圖像可視化監測提供了一個可靠和高效的技術支持。

4結束語

本研究圍繞輸電線路圖像可視化監測終端的無線通信解決方案進行深入探討，旨在為電力行業提供一個具備高效傳輸、廣覆蓋、強安全性的無線通信網絡設計方案。通過對不同無線通信技術的綜合評估與優化配置，結合先進的圖像處理和數據安全技術，本研究提出的解決方案將極大地提升輸電線路圖像監測系統的性能和可靠性，為電力系統的安全運營提供堅實的技術支持。