電網企業安全監管與應急管理平臺研究

李靜力，陳蔓莉，胡之榮

0 前言

在地震、山火、電力設施偷盜等突發事件發生的時候，快速及時地將現場的信息在第一時間傳送到電網企業內部至關重要安全監管和應急管理平臺為電網企業提供了一個數字化支撐、信息化管理和智能化分析的工具［1］，實現對輸電線路，變電站，生產、基建現場，應急現場等視頻信息的實時監控，為保證電網的安全穩定運行起到積極的推動作用。

1 總體框架

安全監管與應急管理平臺由前端數據采集層、數據傳輸層、控制管理層、應用層四個部分組成。

1)數據采集層:數據采集層由前端視頻網絡攝像機、傳感器等數據采集器組成，主要負責獲取視頻圖像及周邊數據。

2)數據傳輸層:數據傳輸層由內部傳輸網絡及外部傳輸通道組成，負責視頻監控數據的傳輸和交換。內部傳輸網絡由電網企業的局域網組成，外部傳輸通道由前端有線、無線監控設備、以及運營商到電網企業的專用數字電路組成。

3)控制層:控制管理層由核心服務器、流媒體服務器、電視墻控制等組成，接受和處理客戶端請求，負責系統的業務邏輯處理以及提供各類應用服務。

4)應用層:應用層由客戶端、解碼服務器及大屏組成，提供給用戶交互操作接口，供用戶訪問系統，主要負責視頻圖像輸出顯示及切換控制等。

2 工作原理

安全監管與應急管理平臺采用先進的在線監測、傳感器技術、數字處理技術、無線通信技術［2］，通過安裝在桿塔、變電站等電力設備上的多種傳感器，以及生產、基建施工現場、應急現場等的視頻監測裝置，遠程在線監測、監視電力設備、施工現場的運行狀態及設備周圍的環境狀況，當電力設備或設備周圍現場發生異常時，如:山火、覆冰、倒塔、斷線等，傳感器和視頻監測裝置等前端設備能在第一時間自動采集、并向上級遠方監控管理中心發送數據、語音、視頻等監測信息和報警信息，使運行人員在遠方監控中心可及時直接了解設備運行狀態，直接對現場進行監聽、監視，提前感知潛在或正在發生的威脅，將外力破壞、故障缺陷消滅在萌芽狀態。

2.1 前端設備

安全監管與應急管理平臺集成了新建的便攜式(車載)視頻、單兵視頻、桿塔視頻監控系統，以及建設在用的變電站視頻、電纜隧道視頻監控系統。

1)桿塔視頻監控

桿塔視頻監控設備可以實時監控鐵塔線路上的具體線路情況，如覆冰、山火、人為外力破壞等情況，通過無線3G 網絡信號將桿塔視頻回傳至主站系統。

視頻傳輸方面，為了保證視頻傳輸速率不受損失，在3G 無線通信裝置中對網絡攝像機采取CIF 格式的視頻圖像分辨率，幀率為25F/s，碼流量為128 Kbps。

設備供電方面，采用一臺日均發電量1 800 W 的MAX 600 W 五葉高效風力發電機、一塊日均發電量1 440 W 的太陽能板、8 塊放電量為13 000 W 的200 AH 蓄電池構成供電系統保證視頻監控設備7* 24 小時運行。

2)便攜式(車載)視頻監控系統采用了國際領先的數字視音頻編解碼算法，同時結合無線網絡傳輸、GPS 定位、系統集成控制、數據存儲等多項技術。

視頻傳輸方面，為了保證視頻傳輸速率不受損失，在3G 無線通信裝置中對網絡攝像機采取CIF 格式的視頻圖像分辨率，幀率為25 F/s，碼流量為128 Kbps。

設備供電方面，在車內可以使用車輛的電源，選配鋰電池，保證脫車情況下8 小時系統供電。

3)單兵監控系統是針對巡檢、檢修、搶修等單人便攜式監控需求而提供的解決方案。視頻傳輸方面，為了保證視頻傳輸速率不受損失，在3G 無線通信裝置中對網絡攝像機采取CIF 格式的視頻圖像分辨率，幀率為25F/s，碼流量為128Kbps。設備供電方面，單兵系統那個采用內置式鋰電池供電，能夠保證至少4 小時的持續工作時間。

4)建成在用的變電站、電纜隧道視頻前端設備通過電網企業局域網絡將視頻信號傳輸至變電站、電纜隧道視頻系統平臺。安全監管與應急管理平臺通過協議或SDK，抽取和調用變電站、電纜隧道視頻系統平臺存儲的視頻數據，集成已有的變電站、電纜隧道視頻監控功能。

2.2 傳輸網絡

視頻監控平臺帶寬需求與分辨率和幀率兩個因素密切相關。一路視頻流占用帶寬的大小則決定于其芯片的處理能力、分辨率大小、圖像效果等因素。通常情況下，壓縮格式為H.264、分辨率為720×576、標準畫質下的視頻流是2 Mbps。

傳輸帶寬計算主要有兩部分，一部分為前端設備上傳的視頻流，另一部分為中心服務平臺向客戶端分發的視頻流。

安全監管與應急管理平臺所需傳輸網絡的帶寬為:M × N。

其中，N 為同時要預覽的并發視頻路數，即前端視頻監控設備的數量，M 為當前傳輸碼流，在標準畫質下，M=2 Mbps，同時，還應考慮到傳輸網絡的不穩定因素，適當增加傳輸網絡的設計帶寬。

2.3 系統

應急指揮系統采用微軟Sharepoint Portal Server 開發實現，后端采用SQL Server 數據庫，可以部署在Windows/Linux 等多種操作系統平臺。微軟SharePoint Portal Server 使得企業能夠開發出智能的門戶站點，這個站點能夠無縫連接到用戶、團隊。因此能夠更好地利用業務流程中的相關信息，更有效地開展工作。SharePoint Portal Server提供了一個企業的業務解決方案，它利用了單點登錄和企業應用程序集成功能，以及靈活的部署選項和管理工具，將來自不同系統的信息集成到一個解決方案中。

3 系統功能

1)視頻監控:通過固定的前端監控設備實現對變電站、輸電線路的視頻監控，通過移動的前端設備實現對突發事件現場的視頻監控。

2)巡檢功能:巡檢功能包括地圖巡檢、輸電線路巡檢、變電站巡檢。

3)聯動報警:在變電站、輸電線路等周圍，當有不滿足事先定制的規則的事件發生時，探測器和報警裝置將觸發告警信號。安全監控與應急管理平臺將集成多種報警子系統，并對報警設備進行控制和管理。實現防盜報警、報警聯動、音視頻提醒等一體化、集成化的安防管理;使整個系統為一個有機的整體，充分提高企業的技防水平。

4)視頻智能分析:安全監控與應急管理平臺提供視頻故障診斷、事件檢測(如物品丟失/遺留、逆行等)、區域警戒等實時視頻只能分析功能。配合使用專業的山火視頻檢測設備，還可以實時偵測山林起火事件，保證輸電線路的安全。

安全監控及應急管理平臺的建設、深度運用，節省人力、物力等方面的資源，推進企業信息化向信息化企業的轉變。

4 存在的問題

1)網絡帶寬易成為瓶頸，建成在用的變電站、電纜隧道視頻監控采用有線傳輸方式，在電網企業1000M 的局域網內部，視頻能夠穩定傳輸。新建的桿塔、單兵、移動等視頻監控，采用了3G 無線傳輸方式，比較依賴電信營運商的網絡建設，網絡帶寬容易成為阻礙系統應用的瓶頸，在網絡覆蓋較差的邊遠山區、應急現場，視頻傳輸質量較差。

2)企業運營成本增加。

3)前端設備運維復雜度加大。

5 結束語

電網企業安全監控及應急管理平臺實現了對輸電線路，變電站，生產、基建現場，應急現場等視頻信息的實時監控，保證信息傳遞的及時有效，一定程度上減輕了工作人員的日常巡視勞動量，提高了工作效率。同時，可以自動對生產、基建現場，外力破壞等實施實時監控和回顧分析，提高對工作任務執行的監督效果，促進作業安全落實到位。

［1］李勁松.基于IP 網絡的高清視頻監控系統在變電站設備管理中的應用［J］.科技與生活，2010 (20):89－91.

［2］輸電線路在線監測的無線傳感器網絡通信抗干擾技術研究［EB/OL］.http://wenku.baidu.com/link url=ZNGxvLcYHiV9asLMbIup _ zJgWjl3bn－ 7FLo1Ez2 _ ApJkGYlhkUyKx9iBXjkGVxX_ jycQzMgHAOESya4KPfjQimNSZbTsXbIs 7gBSJOy8Q_ q.