關于變電站安全運行與視頻監控技術的探討

張立武 王跡芳

【摘要】隨著數字化變電站的發展，對變電站視頻監控智能化提出了更高的要求。本文簡要介紹了智能視頻監控研究現狀，基礎知識和在無人值守變電站的典型應用。

【關鍵詞】視頻監控;變電站;數字化

一、概述

傳統視頻監控受到了一些固有因素的限制，其中既包含人類作為監控者自身在生理上的弱點，也包含視頻監控系統配置和以及視頻監控設備在功能和性能上的局限性。這些限制因素使各類視頻監控系統均或多或少的存在報警精確度差、誤報和漏報現象多、報警響應時間長、錄像數據分析困難等缺陷，從而導致整個系統在安全性和實用性的降低。而隨著技術的發展和需求的提高，視頻監控技術正向著數字化、網絡化、智能化方向發展。智能視頻監控是監控領域未來的發展方向，行業稱之為第五代電視監控技術。這個技術將改變人們傳統監控理念，并使最終用戶從中受益，從而接受并大舉應用。

二、智能視頻監控的研究現狀

智能高清視頻監控技術是信息（視頻、語音）處理數字化、信號傳輸網絡化、信息表現智能化，集通信、網絡、處理等多種技術于一體的新一代監控系統。采用高清的CCD或CMOS圖像傳感器、具有視頻行為分析功能、基于IP網絡實現圖像、聲音及各種報警信號的遠程采集、傳輸、儲存和處理，提供便捷、經濟、有效的遠程視頻監控解決方案。以智能、高清、無線為特征的視頻監控系統將會在安防行業大放異彩。

智能是視頻監控規模化發展的必然結果。首先從應用要求來說，傳統視頻監控需要專人監控畫面，而當人長時間面對枯燥的監控畫面，其注意力會急劇下降，尤其是隨著攝像機數目的快速增加，依靠人工方式盯看監控畫面的監控模式將變得越來越低效甚至只變成了一種擺設。其次，隨著安防要求的提高，無數事實證明，事后追查是必須的，但事發前的預警提示更為重要，它可以把一些重大事件隱患抑制于萌芽之中，避免出現嚴重后果。由此可見，智能是監控市場快速規模發展必然的要求。

國內在智能視頻監控技術的研究剛開始起步，大多數仍然處在實驗室的研究之中，能夠應用到產品的關鍵技術很少。但是智能視頻信號處理已經引起許多高校和科研院所的廣泛關注。

視頻監控中的“高清”概念和標準來自于廣播電視業的高清數字電視，可理解為“高分辨率”圖像。“高清”視頻信號在給壓縮編碼帶來較大壓力之外，更重要的是提高智能視頻分析的準確度，達到更好的效果。尤其是1080i以上分辨率的圖像為監控系統的智能分析提供了更為可靠的保障。

三、智能視頻監控基礎知識

1.智能視頻監控的優勢

智能視頻監控與傳統視頻監控相比其優勢主要有以下三點：

（1）24x7全天候可靠監控：徹底改變以往完全由安全工作人員對監控畫面進行監視和分析的模式，通過嵌入在前端處理設備（智能視頻網絡攝像機或智能視頻服務器）中的智能視頻模塊對所監控的畫面進行不間斷分析;

（2）大大提高報警精確度：前端處理設備（智能視頻網絡攝像機或智能視頻服務器）集成強大的圖像處理能力，并運行高級智能算法，使用戶可以更加精確的定義安全威脅的特征，有效降低誤報和漏報現象，減少無用數據量;

（3）大大提高響應速度：將一般監控系統的事后分析變成了事中分析和預警，它能識別可疑活動（例如有人在公共場所遺留了可疑物體，或者有人在敏感區域停留的時間過長），在安全威脅發生之前就能夠提示安全人員關注相關監控畫面以提前做好準備，還可以使用戶更加確切的定義在特定的安全威脅出現時應當采取的動作，并由監控系統本身來確保危機處理步驟能夠按照預定的計劃精確執行，有效防止在混亂中由于人為因素而造成的延誤;

（4）有效利用和擴展視頻資源的用途：對事件和畫面經過了智能分析和過濾，僅保留和記錄了有用的信息，使得對事件的分析更為有效和直接，同時可利用這些視頻資源在非安全領域進行更高層次的分析，如智能視頻系統還可以幫助零售店的老板統計當天光顧的客戶數量，用以分析銷售情況等等。

2.智能視頻監控系統具備的功能

（1）周界警戒及入侵檢測：在復雜的天氣環境中（例如雨雪、大霧、大風等）精確的偵測和識別單個物體或多個物體的運動情況并進行運動軌跡跟蹤，包括運動方向、運動特征等;

（2）物品被盜或移動檢測;當監控場景中的物體被盜和移動，算法將自動檢測這種動作，常用于貴重物品和關鍵設備的監控。

（3）遺留、遺棄物品檢測：當一個物體（如箱子、包裹、車輛、人物等）在敏感區域停留的時間過長，或超過了預定義的時間長度就產生報警。典型應用場景包括機場、火車站、地鐵站等。

（4）流量統計：統計穿越入口或指定區域的人或物體的數量。例如為業主計算某天光顧其店鋪的顧客數量;

（5）擁擠檢測;識別人群的整體運動特征，包括速度、方向等等，用以避免形成擁塞，或者及時發現異常情況。典型的應用場景包括超級市場、火車站等人員聚集的地方;

（6）PTZ跟蹤;偵測到移動物體之后，根據物體的運動情況，自動發送PTZ控制指令，使攝像機能夠自動跟蹤物體，在物體超出該攝像機監控范圍之后，自動通知物體所在區域的攝像機繼續進行追蹤;

（7）焰火檢測：根據發生火情過程中煙火表現出的時-空特征進行煙火的實時檢測;

（8）人體行為分析：在目標檢測分類的基礎上，利用人體的各種行為特征對其所進行各種行為的描述和分析，提取哪些危險和有潛在危險的行為，如打斗、搶奪和突然倒地等行為;

（9）人臉識別：自動檢測和識別人物的臉部特征，并通過與數據庫檔案進行比較來識別或驗證人物的身份;

（10）車輛識別：識別車輛的形狀、顏色、車牌號碼等特征，并反饋給監控者。此類應用可以用在被盜車輛追蹤等場景中。

3.智能視頻監控的產品形態

由于應用的千差萬別，智能視頻監控在將表現出多種產品形態，包括：

（1）智能處理算法加載在網絡視頻服務器（NVS/DVS）上，形成智能視頻服務器;

（2）智能處理算法加載在網絡攝像機內，形成智能網絡相機;

智能處理算法加載在硬盤錄像機內，形成智能分析硬盤錄像機;

智能處理算法還將以存軟件的方式和視頻監控管理軟件一起實現集中式分析和處理的能力。

四、視頻監控在無人值守變電站的應用

針對無人值守變電站監控的特殊性和自身視頻監控系統的特點，本文總結了一些智能視頻監控應具備的基本功能，如：人體異常行為識別、入侵目標識別、煙火識別、非法停車、物品遺留或被盜識別等功能。

1.人體異常行為識別

1）人員倒地行為檢測

應用場景：變電站室外場地和室內高壓變電房等區域

識別方式：當在應用場景內中設定的警戒區域內，當有人出現突發性事件（如觸電、生病等情況）倒地時，通過對視頻監控圖像的智能分析就能夠自動對事件產生告警。

事件判定：通過對智能視頻畫面的分析，我們可以在第一時間發現現場發生的異常行為，并對該事件在第一時間進行處理，避免人員傷亡和經濟損失。

2）人體徘徊檢測

應用場景：變電站院墻外等

識別方式：在應用場景設置的警戒區域內，有人在一定范圍內長時間徘徊則產生告警，其他的固定目標或正常通過行為不產生告警。

事件判定：在事先設定的院墻周圍，當發生此類事件，我們初步判定有人在變電站周圍踩點，預判可能會有偷盜事件發生。

2.入侵目標檢測

1）周界警戒及入侵檢測功能

應用場景：變電站院墻、重要電房、監控機房等。

識別方式：在應用場景中我們設置一定的警戒區域（如院墻周邊1米的位置等），當有可疑人員闖入到警戒區域內系統就進行報警。

事件判定：當有人員闖入警戒區域發生報警時，我們可以判定是有人員非法闖入變電站，有偷盜事件發生，需要相關部門第一時間進行處理。

五、總結

變電站視頻監控系統建設已經持續了數年，現以作為變電站安防系統的重要組成部分包含在基建站設計當中，目前均為基于嵌入式硬盤錄像機（DVR）的系統，且攝像頭為標清制式。隨著各種監控需求的不斷提出，各種行為分析、狀態分析也可以進行定制，使之更符合監控需求。因此，智能視頻監控技術必將在變電站監控，設備運行維護方面的到廣泛應用，運維人員也要做好相應技術儲備。