淺析移動視頻監控技術在電力系統中的應用

李哲明

廣東電網公司湛江供電局 524005

電力行業的發展與整個社會息息相關，在供電企業的安全生產中，視頻監控是關鍵一環。如今，越來越多的供電企業開始重視視頻監控平臺的升級換代。在此過程中，引入最新的移動視頻監控技術，可以進一步保障供電安全。該技術主要應用在移動網絡與移動終端上，結合無線網絡與流媒體技術，使視頻監控技術能夠更好地為安全供電服務。隨著3G網絡的普及與4G網絡的應用，移動通信系統的網絡帶寬有了大幅度的提高，有效解決了供電企業視頻監測點分散、線纜鋪設難等關鍵問題，監控點視頻圖像可以隨時隨地聯網查看，還能夠通過移動終端設備進行調整與控制。

1. 移動視頻監控系統在供電企業中的應用分析

供電企業輸電線路的監測，是最早引入移動視頻監控技術的領域。輸電線路通常較為分散，距離也長，只有用無線視頻監控技術才能更好地對輸電線路進行監控。以前得到廣泛應用的是CDMA，但2G網絡的帶寬有限，視頻圖像的傳輸速度難以保證。而且如今的供電企業越來越看重突發事件的處理，對視頻傳輸的依賴性更強。隨著3G技術的成熟，基于3G網絡的無線視頻監控系統，在電氣故障搶修中正在取代原來的CDMA。該系統可以讓身在應急指揮中心的有關領導與專家通過應急指揮中心大屏幕觀看搶修現場的3G手機或3G移動攝像機傳回的較為清晰流暢的音頻和視頻圖像，出差在外的領導和專家也能通過3G手機或平板電腦收看現場的視頻和聲音，這樣可以對突發事件進行更好的指揮。另外，在輸變電的現場施工或者進行變電運行的重要操作時，該技術還能進行非常到位的遠程視頻監護。

對于電力系統這種具有大量無人值守變電站、移動車輛、工程現場、應急處置現場的企業來說，無線化遠程實時視頻監控為行業安全管理提供了重要的技術支撐手段，而且隨著3G網絡技術的成熟和4G網絡的發展，使無線移動視頻的數據傳輸速率更快，監控質量也更高。如今需要迫切解決的問題是將移動視頻技術完美結合進電力安全生產中，開發出更好地符合供電企業特點與需求的軟件，從而進一步提升電力安全生產的管理水平。

如今，大部分的供電企業都在建設成熟的視頻集中監控管理平臺，推動輸配點線路與變電站朝無人值守方向發展。為了減少移動視頻監控系統的成本，在原有的監控管理平臺基礎上進行3G甚至4G的移動視頻監控功能開發，對資源進行更好的統一管理與調配，進一步提高電力工作的效率，從而達到節省投資的目的，成為很多供電企業的首選方案。

2. 3G與4G網絡技術在移動監控平臺的實現

流媒體技術是移動視頻監控的核心技術，可以采集視頻信號，對編碼進行壓縮流化，實現視頻信號的傳輸與中繼分發，從而實現遠程監控的目的。移動視頻監控系統分為視頻監控平臺、前端采集設備、手機終端與傳輸網絡等部分。供電企業可以在原來的視頻監控平臺上進行擴容，使視頻監控具備移動功能。包括增加一臺3G監控平臺服務器，也可以是4G監控平臺服務器，取決于要升級到哪個層次。另外增加一臺Web發布服務器，再增加一些前端3G或4G視頻采集設備即可。此為硬件方面。在軟件方面，需開發出適合電力安全生產、應急指揮、統一管控的軟件模塊，使3G/4G移動監控平臺無縫接入統一管控的平臺軟件。（見圖1）

圖1 系統組網示意圖

2.1 前端采集設備

該設備由攝像頭、報警器和編碼器組成。視頻圖像由前端攝像頭采集后，通過編碼器進行編碼，成為符合終端播放的格式，最后發送到監控平臺。當前端的監控源出現異常情況，監控平臺會接受到報警信息，然后用短信或彩信的形式發給用戶。在此過程中，用無線3G或4G視頻服務器，可以傳輸清晰、連貫的視頻，監控人員通過網絡就能看到現場實時音視頻，出差的有關領導也可通過手機上網觀看現場的音視頻，使搶險救災工作能夠更加及時，得到更好的指揮。

2.2 移動視頻監控平臺

基于3G或4G的移動視頻監控平臺，由諸多功能模塊組成，包括流媒體、管理、控制等服務模塊，還有3G或4G接口模塊與Web管理模塊。平臺接收到的視頻流經過流媒體服務模塊發送到手機終端，利用手機上安裝的客戶端軟件就能看到現場情況。為了讓用戶能夠用手機終端操控前端攝像頭，其功能需要用控制服務模塊實現。另外還要增加包括前端設備管理、用戶注冊管理等前端服務模塊。只要擁有監控管理權限，就能看到監控點內容。

2.3 終端設備

3G手機和3G平板電腦是最便利的終端設備，為了實現3G手機和平板電腦的觀看與控制監控功能，手機終端要具備播放視頻流的功能，還要實現操控攝像頭的功能，可以通過手機終端客戶端軟件進行實現，用戶的控制命令經過軟件發送到監控平臺，然后由平臺轉發到前端的設備，從而實現控制攝像頭的目標。

2.4 選擇傳輸網絡

3G或4G網絡進一步增加了系統容量，使通信質量與數據傳輸速率得到有效提高。在無縫漫游技術的支持下，無線通信系統可以連接網絡，使移動終端的功能更加強大。當前普及的有三種標準的3G網絡，包括中國電信的CDMA2000、中國移動的TD-SCDMA以及中國聯通的WCDMA。由于上行帶寬在監控系統中得到更多的應用，因此移動數據傳輸能力得到進一步提高。流媒體請求經過系統的自動識別，終端會選取合適的單元進行轉碼工作，達到降低流媒體帶寬占有的目的，從而使無線網絡的傳輸能力得到提高。

2.5 選擇合適的編碼技術

當 前 的 監 控 編 碼 技 術 主 要 有MJPEG,MPEG1/2,MPEG4（SP/ASP），H.264/AVC等，由于壓縮技術的不同，將直接影響到傳輸質量。H.264視頻編解碼技術性能較高，數據壓縮比率很高，當圖像質量相等時，H.264的壓縮比遠高于另外三種技術，從而節省了下載時間，降低了數據流量的費用。當選擇數字視頻流技術時，建議選擇H.264格式，保證穩定的視頻流傳輸，而且不受自然環境限制。

2.6 建立統一的系統平臺軟件

當前很多供電企業各自開發建立了一套移動視頻監控平臺，各平臺之間互不關聯。這樣既造成同一功能的系統平臺重復建設，也會對將來省公司或網公司的統一管理帶來不便。因此，在軟件方面，需開發出適合電力安全生產、應急指揮、省公司或網公司統一管控的軟件平臺，同時該軟件平臺應能兼容現有的3G/4G移動監控平臺，以便現有的系統能無縫接入統一管控的平臺軟件。這樣既可以統一管理又可以避免重復投資，節約資金。

2.7 服務質量策略

網絡服務的不同導致服務質量對的側重點不同，由于網絡具有特殊性，經常會出現以下問題：一是帶寬的不足；二是穩定性不夠，波動性較大；三是網絡誤碼率與丟包率偏高。因此在移動視頻監控系統中，要有服務質量保證策略，利用動態的調整碼率來保證視頻的流暢度與實時效果。實現服務質量監控功能，注意檢測頻包的往返時延以及丟失率等參數，可以在原始數據流中增加冗余數據，保證原始數據在冗余數據中的恢復功能。

另外可以自適應FEC的編碼模塊加入系統，根據視頻幀的重要性以及服務質量監控模塊所提供的網絡狀況，對FEC的保護策略進行自動調整。同時速率控制模塊可以估算當前用戶的可用帶寬，從而使輸出碼流的碼率大小符合視頻編碼要求。因為電力系統的服務負荷較大，要根據每一位用戶的網絡狀況進行單獨編碼，從而降低系統開銷。移動網絡中通常用UDP進行視頻碼流傳輸，難免會有視頻碼流丟失的情況發生，因此視頻解碼器要具備隱藏錯誤甚至恢復錯誤的能力。

3 結束語

如今，3G與4G網絡得到廣泛的應用，基于該技術的移動視頻監控系統比傳統的視頻監控系統更加優越，主要表現在傳輸的距離更遠，抗干擾能力更強，而且相關設備可以靈活按照，不用進行電纜鋪設，用全新的圖像監控技術保障電網的長周期安全穩定運行。隨著通信、網絡與圖像壓縮技術的快速發展，新一代移動視頻監控系統被越來越多的供電企業所應用，在應急指揮、監控輸電線路、電力建設等方面發揮了較大的作用。本文的技術改造方案，還能進一步幫助供電企業節省相關的投資資金，降低系統的運行與維護成本。

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