電力設(shè)施防盜中新技術(shù)的應(yīng)用

尹德斌

（云南省迪慶州供電局，云南 迪慶 674400）

引言

鑒于高壓輸電線路的特點(diǎn)，高壓輸電線路一般都架設(shè)于野外，這樣對(duì)線路及設(shè)施的維護(hù)造成了很大困難。由于電力企業(yè)人力有限，不可能在每處易被盜竊的鐵塔附近設(shè)點(diǎn)守防，所以安裝一套鐵塔防盜監(jiān)控系統(tǒng)是高壓輸電線路維護(hù)人員的理想選擇。如何利用先進(jìn)的科技手段和成熟的通信網(wǎng)絡(luò)建立切實(shí)可行的鐵塔防盜監(jiān)控系統(tǒng)，是達(dá)到預(yù)期目的的關(guān)鍵，也成為電力科研的一項(xiàng)有重要意義的課題。

遼陽(yáng)供電公司研制的鐵塔防盜報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)，開(kāi)辟了高壓輸電線路鐵塔防盜系統(tǒng)的先河，為我國(guó)高壓輸電線路鐵塔防盜工作的開(kāi)展提供豐富的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在遼陽(yáng)供電公司全面應(yīng)用，取得了比較好的效果。目前，該項(xiàng)目已獲得了國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的實(shí)用新型專利證書(shū)。

1 技術(shù)原理

防盜報(bào)警監(jiān)控系統(tǒng)保護(hù)的對(duì)象一般是電力高壓鐵塔和電力變壓器等，特別是戶外人煙稀少的地段更是防護(hù)的重點(diǎn)。由于電力線路成網(wǎng)狀分布，防護(hù)的地段十分分散，因此需要?jiǎng)澐謪^(qū)域來(lái)重點(diǎn)布防。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，使用先進(jìn)的電子技術(shù)替代以前人工巡檢是必然的趨勢(shì)。目前電子檢測(cè)技術(shù)方法主要是電氣參數(shù)檢測(cè)方法，包括電壓電流檢測(cè)法、電容探測(cè)法、微波感應(yīng)探測(cè)法、電力線載波通信法，還有新發(fā)展起來(lái)的電力寬帶技術(shù)等。但上述方法都受其自身的條件限制，不適合散布于各地的電力設(shè)施的實(shí)時(shí)監(jiān)控，系統(tǒng)的規(guī)模也受到限制，不利于系統(tǒng)的擴(kuò)展。隨著GPRS/CDMA技術(shù)的成熟以及在各個(gè)領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用，大大提升了系統(tǒng)監(jiān)控能力和監(jiān)控范圍。因此，設(shè)計(jì)采用了GPRS/CDMA無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，將分布在不同地點(diǎn)的重點(diǎn)電力鐵塔有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，以報(bào)警短信和現(xiàn)場(chǎng)震動(dòng)傳感、紅外攝像的模式，將每個(gè)重點(diǎn)監(jiān)視鐵塔的周?chē)h(huán)境實(shí)時(shí)傳入電力設(shè)施監(jiān)控中心，監(jiān)控值班人員可根據(jù)報(bào)警裝置發(fā)來(lái)的報(bào)警信息綜合分析，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行準(zhǔn)確分析判斷，一旦確認(rèn)有盜竊電力設(shè)施的行為發(fā)生可立即聯(lián)系、組織有關(guān)人員出警，確保高壓輸電線路安全運(yùn)行。

1.1 監(jiān)控裝置

防盜報(bào)警監(jiān)控裝置主要用于電力設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、判斷電力鐵塔是否被實(shí)施盜竊行為。裝置本身通過(guò)振動(dòng)傳感器探頭檢測(cè)電力鐵塔是否被敲擊、鐵鋸鋸動(dòng)。當(dāng)電力鐵塔被使用鐵鋸等切割工具破壞時(shí)，外力震動(dòng)會(huì)沿著鐵塔形成橫向和縱向兩個(gè)方向的震動(dòng)波形，當(dāng)振動(dòng)傳感器采集到震動(dòng)波形時(shí)，會(huì)根據(jù)波形的頻率和波形幅度產(chǎn)生脈沖信號(hào)，傳遞給監(jiān)控主機(jī)。同時(shí)監(jiān)控裝置可通過(guò)微波紅外傳感器檢測(cè)鐵塔下方是否有人、牲畜停靠以及有無(wú)電焊、氣焊等紅外切割工具的使用，微波紅外傳感器會(huì)采集到電力設(shè)施附近的能發(fā)出紅外熱源的信號(hào)，并根據(jù)信號(hào)強(qiáng)弱和發(fā)生的頻率向監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)發(fā)出脈沖報(bào)警信號(hào)。一旦收到震動(dòng)傳感器或微波紅外探測(cè)器發(fā)來(lái)的報(bào)警信號(hào)，監(jiān)控系統(tǒng)主機(jī)會(huì)立即啟動(dòng)紅外攝像機(jī)攝下鐵塔下面的實(shí)時(shí)狀況，并進(jìn)行記錄。同時(shí)，監(jiān)控裝置可根據(jù)預(yù)設(shè)條件自動(dòng)判斷是否正在發(fā)生盜竊行為，一旦判斷發(fā)生盜竊行為，系統(tǒng)主機(jī)會(huì)立即播放語(yǔ)音，打出燈光，第一時(shí)間在現(xiàn)場(chǎng)嚇阻罪犯分子，同時(shí)向監(jiān)控中心發(fā)出報(bào)警。

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)

在監(jiān)控裝置與監(jiān)控中心之間，采用采用GPRS/CDMA和GSM短信兩種通信方式，在每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)加裝GPRS/CDMA手機(jī)通訊模塊，利用現(xiàn)有成熟的移動(dòng)/聯(lián)通通訊網(wǎng)絡(luò)，不必另外架設(shè)電臺(tái)等通信線路或無(wú)線通信設(shè)備。這樣即節(jié)省了再投資，又保證監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定、可靠。

2 監(jiān)控裝置

考慮到鐵塔監(jiān)控防盜裝置安裝于戶外線路鐵塔上，裝置內(nèi)部所有電子原器件全部采用適應(yīng)工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求的電子元器件，耐高溫、耐低溫、耐潮濕。裝置所配備的主要部件有：紅外人體探測(cè)器、震動(dòng)傳感器、紅外數(shù)字?jǐn)z象頭、太陽(yáng)能電池等。

2.1 振動(dòng)傳感。利用振動(dòng)傳感器沿鐵塔橫向和縱向兩個(gè)方向，監(jiān)測(cè)鐵塔被敲打、鋸動(dòng)的振動(dòng)信號(hào)，同時(shí)將采集的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)供裝置內(nèi)主機(jī)系統(tǒng)分析、判斷。

2.2 微波紅外傳感。利用紅外感應(yīng)技術(shù)，通過(guò)兩個(gè)安裝于鐵塔不同位置的紅外微波監(jiān)控器監(jiān)測(cè)鐵塔下的人體紅外感應(yīng)信號(hào)、動(dòng)物身體紅外感應(yīng)信號(hào)、以及電焊氣焊等切割工具的使用。監(jiān)測(cè)到的當(dāng)前紅外感應(yīng)信號(hào)與上一時(shí)刻的紅外感應(yīng)信號(hào)相比較，確定有無(wú)異常情況發(fā)生。

2.3 報(bào)警分析。所監(jiān)測(cè)的振動(dòng)信號(hào)和紅外感應(yīng)信號(hào)經(jīng)過(guò)裝置內(nèi)的微電腦芯片程序分析判斷，如有異常情況便主動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息報(bào)告主站，并發(fā)送短信到預(yù)置的值班人員手機(jī)號(hào)碼中，同時(shí)啟動(dòng)紅外攝像系統(tǒng)拍下當(dāng)前鐵塔周?chē)鷮?shí)景發(fā)往主站。

2.4 無(wú)線通信。鐵塔防盜裝置與監(jiān)控中心之間的通訊方式采用GPRS和GSM手機(jī)短信兩種通信方式。鐵塔防盜裝置上發(fā)報(bào)警信息和運(yùn)行狀態(tài)信息以GPRS通信方式上報(bào)監(jiān)控中心，并同時(shí)將報(bào)警信息以短信GSM方式發(fā)送到接警人員手機(jī)中，監(jiān)控中心查詢鐵塔防盜裝置運(yùn)行狀態(tài)和查看鐵塔防盜裝置附近環(huán)境圖象信息則以GPRS通信方式進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。

2.5 太陽(yáng)能電源。由于高壓線路鐵塔均安裝于野外，線路電壓等級(jí)均為66kV及以上，鐵塔防盜裝置工作電源不方便從高壓線路直接獲取。因此，設(shè)計(jì)采用太陽(yáng)能電池和蓄電池兩者供電，同時(shí)為保證供電的持續(xù)可靠，監(jiān)控裝置內(nèi)部所有電子原器件全部采用低功耗電路設(shè)計(jì)，解決了監(jiān)控裝置的供電問(wèn)題。

3 中心監(jiān)控系統(tǒng)

3.1 圖像監(jiān)控。監(jiān)控中心既可自動(dòng)接收鐵塔監(jiān)控裝置發(fā)送的報(bào)警圖形，同時(shí)也可由監(jiān)控人員主動(dòng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)攝像進(jìn)行采集，隨時(shí)查看鐵塔現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，并將圖象保存下來(lái)用于備案，為日后抓捕罪犯分子提供依據(jù)。

3.2 報(bào)警方式。監(jiān)控系統(tǒng)采用圖形報(bào)警、文字報(bào)警、語(yǔ)音報(bào)警等多種報(bào)警方式。鐵塔監(jiān)控裝置不但可以向監(jiān)控中心發(fā)送報(bào)警信息，還可以通過(guò)手機(jī)短信向預(yù)先設(shè)置好的多個(gè)手機(jī)號(hào)碼發(fā)送報(bào)警短信，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控人員24h全天候接警，保證了報(bào)警信息的可靠性和時(shí)效性。

3.3 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。在監(jiān)控系統(tǒng)中可以遠(yuǎn)方對(duì)每個(gè)鐵塔上的報(bào)警點(diǎn)（監(jiān)控裝置）進(jìn)行設(shè)備參數(shù)設(shè)置，每個(gè)報(bào)警點(diǎn)的編碼序號(hào)、報(bào)警地址、設(shè)備卡號(hào)都是唯一的，并可明確指示報(bào)警點(diǎn)的具體地理位置，保證接警人員及時(shí)掌握和趕到報(bào)警現(xiàn)場(chǎng)。

3.4 用戶分層管理。監(jiān)控系統(tǒng)具備完整的操作口令管理體系，并與責(zé)任區(qū)域處理功能相結(jié)合，能夠區(qū)分不同的操作用戶、不同的操作節(jié)點(diǎn)、不同的操作區(qū)域、不同的操作設(shè)備對(duì)象以及不同的運(yùn)行模式；另一方面系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息的分層處理，系統(tǒng)只能夠提供與責(zé)任區(qū)域相關(guān)和有效的信息給監(jiān)控操作員，無(wú)關(guān)信息和責(zé)任區(qū)域以外的信息不能干擾責(zé)任區(qū)域內(nèi)的監(jiān)控操作員，保證了監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。

3.5 系統(tǒng)維護(hù)。監(jiān)控系統(tǒng)具備完善的系統(tǒng)維護(hù)和系統(tǒng)日志功能。系統(tǒng)日志詳細(xì)記錄了監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行記錄和操作人員對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)操作的內(nèi)容及時(shí)間，以確保監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行并記錄入庫(kù)以備查詢，便于維護(hù)人員的日常管理和故障排除。

4 結(jié)語(yǔ)

高壓輸電線路鐵塔防盜監(jiān)控系統(tǒng)的投入使用，采用了先進(jìn)的科技手段解決線路鐵塔防盜問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)智能化、人性化管理，保證了對(duì)高壓鐵塔運(yùn)行狀態(tài)的的24小時(shí)不間斷監(jiān)視，起到了防止和打擊破壞鐵塔事件的發(fā)生。為高壓輸電線路保駕護(hù)航，確保高壓輸電系統(tǒng)安全運(yùn)行。高壓輸電線路變布各地，電力設(shè)施數(shù)量繁多，僅僅監(jiān)控重點(diǎn)鐵塔和變壓器，數(shù)量也是很可觀的，所以，高壓輸電線路鐵塔防盜系統(tǒng)技術(shù)有著非常廣泛的發(fā)展應(yīng)用前景，它所產(chǎn)生的社會(huì)效益是不可估量的。

[1]電力設(shè)施防盜報(bào)警終端。中華人民共和國(guó)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局2009年

[2]許逸.電線防盜割系統(tǒng)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)[J].福建電腦.2006年第6期