輸電線路運(yùn)行狀態(tài)智能化視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘 要：輸電線路運(yùn)行情況的可靠性直接決定著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全。為了提高輸電線路抗外力破壞能力，設(shè)計(jì)一種新型輸電線路智能化視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過高清視頻球機(jī)模塊采集現(xiàn)場(chǎng)視頻/圖像參數(shù)；采用太陽能+蓄電池供電方式，實(shí)現(xiàn)不間斷供電；采用無線3G網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)輸電線路全面監(jiān)測(cè)，提高其運(yùn)行可靠性。基于本系統(tǒng)的福西線輸電網(wǎng)試點(diǎn)運(yùn)行情況良好，能夠更好指導(dǎo)運(yùn)行部門及時(shí)查找事故原因，正確制定搶險(xiǎn)方案，實(shí)現(xiàn)輸電線路的可控，在控、能控。

關(guān)鍵詞：輸電網(wǎng)；智能化視頻監(jiān)控；太陽能供電；3G通信

引言

隨著電力建設(shè)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在復(fù)雜地形條件下的電網(wǎng)建設(shè)和設(shè)備維護(hù)工作也越來越多。作為電力輸送紐帶的輸電線路呈現(xiàn)出分散性大，距離長(zhǎng)，難以巡視和維護(hù)等特點(diǎn)。另外，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，市政工程的大面積建設(shè)，大型機(jī)械線下作業(yè)頻繁，電網(wǎng)管控對(duì)象與日俱增，大型機(jī)械線下施工、線下植樹和線下違章建設(shè)等行為對(duì)輸電線路安全運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。一旦出現(xiàn)外力事故將有可能同時(shí)直接破壞多條重要線路，極易出現(xiàn)嚴(yán)重的電網(wǎng)事故，存在大面積停電風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)造成嚴(yán)重的政治和社會(huì)影響。因此對(duì)輸電線路周邊狀況及環(huán)境參數(shù)進(jìn)行多目標(biāo)、全天候監(jiān)控成為一項(xiàng)迫切工作。

本文描述的輸電線路智能化視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是智能電網(wǎng)輸電建設(shè)環(huán)節(jié)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)輸電線路狀態(tài)運(yùn)行、檢修、管理，提升生產(chǎn)運(yùn)行管理精益化水平的重要技術(shù)手段。

1 系統(tǒng)總體框架

1.1 系統(tǒng)概述及原理

輸電線路智能化視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是集視頻壓縮技術(shù)、數(shù)字信息處理技術(shù)、低功耗技術(shù)、數(shù)字無線3G通訊技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的高科技產(chǎn)品，由高清攝像機(jī)，智能視頻分析模塊、3G通信模塊、太陽能供電模塊、防外力破壞預(yù)警模塊等構(gòu)成。安裝在桿塔和導(dǎo)線上的監(jiān)測(cè)終端通過無線傳感傳輸?shù)洁徑陌惭b在桿塔上的基站，基站再通過3G網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡荆ń邮罩行模┲校ㄟ^24小時(shí)不間斷監(jiān)控對(duì)輸電線路外力破壞多發(fā)位置及線下隱患復(fù)雜地點(diǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視，有效保障線路正常運(yùn)行。

1.2 系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

1.2.1 內(nèi)置視頻信號(hào)抗干擾器隔離攝像與采集傳輸系統(tǒng)；同時(shí)，內(nèi)置總線抗干擾電路，采取良好的接地措施，能夠有效避免交流電磁場(chǎng)造成的干擾。

1.2.2 前端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)均采取了良好的防護(hù)和電磁屏蔽措施。

1.2.3 系統(tǒng)采用太陽能電池和蓄電池供電方式，能夠保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作。

1.2.4 采用高端攝像機(jī)具有優(yōu)良的低照度性能，能在惡劣天氣下工作。

2 系統(tǒng)核心模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 智能視頻分析模塊

智能視頻分析模塊基于是計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，具體如下：

2.1.1 飄掛物智能報(bào)警：當(dāng)輸電線路導(dǎo)地線上存在可辨識(shí)異物如氣球、風(fēng)箏、等，應(yīng)主動(dòng)報(bào)警并上傳視頻圖像。

2.1.2 特定區(qū)域人員、車輛入侵檢測(cè)報(bào)警：當(dāng)線路周邊特定區(qū)域內(nèi)有人或車輛進(jìn)入時(shí)，應(yīng)主動(dòng)報(bào)警并上傳視頻圖像。

2.1.3 特殊情況下報(bào)警：當(dāng)線路桿塔有人員上塔偷盜桿塔器材時(shí)，應(yīng)主動(dòng)報(bào)警并上傳視頻圖像；當(dāng)桿塔遭遇外力，造成桿塔傾斜，應(yīng)主動(dòng)報(bào)警并上傳視頻。

2.2 網(wǎng)絡(luò)高速球機(jī)

系統(tǒng)采用了高端攝像機(jī)，采集監(jiān)控點(diǎn)的圖像信息，能在后臺(tái)通過指令調(diào)整現(xiàn)在高速球機(jī)的拍照方位，以此判斷現(xiàn)場(chǎng)情況。球型云臺(tái)主體結(jié)構(gòu)云臺(tái)采用ABS（鋁合金），智能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；支持10M/100M 自適應(yīng)以太網(wǎng)。

2.3 系統(tǒng)電源供電模塊

系統(tǒng)采用可靠性及穩(wěn)定性更高的太陽能+蓄電池的供電模式，解決了監(jiān)長(zhǎng)期供電問題，在合理的降低設(shè)備的功耗以及搭配更高效的太陽能板的條件下，保證系統(tǒng)能取得足夠的電能而穩(wěn)定的工作

2.3.1 太陽能電池板：電池片采用優(yōu)質(zhì)、高效率單晶硅片封裝，保證電池板輸出功率充足。

2.3.2 磷酸鐵鋰蓄電池

◆電池重量很輕，體積小，是鉛酸電池的1/3，鎳氫電池的63%。

◆電池單體電壓高，為3.2V，電池組可靠性高，電池快速充電特性優(yōu)。

◆工作溫度范圍寬廣（-20C～+75C），有耐高溫特性。

供電原理：當(dāng)有太陽光時(shí)，蓄電池進(jìn)入浮充狀態(tài)，太陽能板把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔軐?duì)內(nèi)部的蓄電池進(jìn)行充電。當(dāng)沒有太陽光時(shí)，設(shè)備由蓄電池單獨(dú)供電，當(dāng)蓄電池電壓過低時(shí)，切斷后續(xù)的供電，防止蓄電池過放電，當(dāng)蓄電池充電滿后，控制太陽能板關(guān)閉充電，防止蓄電池的過充，通過該優(yōu)化的充電管理模式提高蓄電池的使用壽命。蓄電池的電壓通過內(nèi)部的DC-DC變換器供應(yīng)給主控電路。

2.4 通信模塊

系統(tǒng)通信模塊主要是建立和主站之間的公網(wǎng)通訊，內(nèi)置的通訊模塊支持TCP/UDP傳輸，主控制器采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，轉(zhuǎn)變成規(guī)約要求的格式，然后通過內(nèi)部通訊發(fā)送到主站，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)如下通信方式：

2.4.1 基于2G通訊方式，實(shí)現(xiàn)圖片數(shù)據(jù)的傳輸。

2.4.2 基于3G通訊方式，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)視頻流數(shù)據(jù)的傳輸，同時(shí)也支持靜態(tài)圖片數(shù)據(jù)的傳輸。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

●通過監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行情況，在發(fā)生線路運(yùn)行危害情況時(shí)，可以及時(shí)指導(dǎo)運(yùn)行部門實(shí)施搶險(xiǎn)工作，為運(yùn)行部門及時(shí)查找事故原因，正確制定搶險(xiǎn)方案提供指導(dǎo)依據(jù)。

●根據(jù)圖像監(jiān)控電網(wǎng)運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)有危及線路運(yùn)行安全的現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)向運(yùn)行部門提出特巡檢查建議。

●通過圖像監(jiān)控桿塔、線路周圍環(huán)境情況，防止外力破壞對(duì)線路安全運(yùn)行產(chǎn)生影響。

4 系統(tǒng)實(shí)施效果

系統(tǒng)對(duì)桿塔現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)視，當(dāng)監(jiān)視到異常情況時(shí)可進(jìn)行遠(yuǎn)程錄像、拍照。同時(shí)，系統(tǒng)對(duì)指定線路的視頻分組自動(dòng)輪詢，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程巡視。

5 結(jié)束語

目前，系統(tǒng)試點(diǎn)運(yùn)行情況良好，通過福西線輸電線路的試運(yùn)行情況，系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路的工作狀態(tài)及周邊情況的全天候全方位監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地給與管理者報(bào)警信息，提高輸電網(wǎng)的應(yīng)急處置能力和線路巡檢人員的工作效率，保障輸電網(wǎng)的安全運(yùn)行，提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性。這為實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電網(wǎng)信息化、自動(dòng)化的實(shí)時(shí)掌控提供了有利的技術(shù)支持，對(duì)更加廣泛的推廣輸電網(wǎng)智能監(jiān)控系統(tǒng)具有很大意義。

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作者簡(jiǎn)介：支理想（1986，10-），男，江蘇宿遷，碩士研究生，助理工程師，研究方向：從事輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)和輸電網(wǎng)智能化視頻監(jiān)控技術(shù)的研究。