動態(tài)危險點語音廣播警示設(shè)備在輸電線路防外破中的應(yīng)用

李 平

（國網(wǎng)陜西省電力公司商洛供電公司，陜西商洛726000）

0 引 言

隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，各行各業(yè)對電力的需求量越來越大，對供電部門提供電力供應(yīng)的質(zhì)量要求也越來越高，因此遠距離輸電線路電網(wǎng)運行的安全性顯得尤為重要。在電力供應(yīng)的質(zhì)量要求中，穩(wěn)定性、不間斷性要求更是重中之重。然而，輸電線路地處野外，工農(nóng)業(yè)的環(huán)境污染、采石放炮、農(nóng)田水利改造施工以及不法分子偷竊等人為因素直接威脅著輸電線路的安全運行，如不能對這些人為因素看管警示、及時禁止，將會對社會、對國家造成不可估量的影響和經(jīng)濟損失。

為確保輸電線路的安全運行和電網(wǎng)穩(wěn)定，針對外力破壞，電力行業(yè)目前采取的主要方法是依靠在線監(jiān)測設(shè)備和突出隱患點的周期性人力巡線相結(jié)合的方式。比如，某處線路附近有臨時施工，為防止工程車輛觸碰甚至拉斷高壓線路，往往需要安排值班人員定期巡查甚至在此處現(xiàn)場辦公，隨時注意并提醒施工人員安全操作。再比如農(nóng)忙季節(jié)，人們時常會在輸電線路附近焚燒麥稈等，電力維管人員對這種現(xiàn)象更是防不勝防，其他還包括垃圾傾倒、農(nóng)田灌溉、耕種等，都是潛在的外力破壞點。但是，在線監(jiān)測設(shè)備部署點有限，設(shè)備昂貴，無法智能告警，而人力周期性巡視的實時性和針對性太差，專人定點蹲守的成本又過高，工作人員的勞動強度也會過大。

為解決上述問題，本文設(shè)計了一種輸電線路動態(tài)危險點語音廣播警示設(shè)備，以防止外力對輸電線路的破壞。驗證測試結(jié)果表明，該設(shè)備能大大節(jié)省人力物力成本，同時保證輸電線路的安全穩(wěn)定運行。

1 輸電線路動態(tài)危險點語音廣播警示設(shè)備

1.1 設(shè)備整體構(gòu)架

本文設(shè)計的輸電線路危險點語音廣播警示設(shè)備是一個由前端主設(shè)備和后端操控平臺軟件組成的完整系統(tǒng)，可通過高音喇叭在外力破壞隱患點現(xiàn)場周期性定時播放宣傳語句、預(yù)警語句、喝止性語言以及實時語音。同時，通過遠端管理平臺的視頻畫面預(yù)先設(shè)置報警區(qū)域，系統(tǒng)便可通過智能圖像模式識別自動判斷在預(yù)警區(qū)域內(nèi)是否存在異常動態(tài)情況，比如工程車工作、大型車輛經(jīng)過、大面積人員活動等，并自動給出預(yù)警，提高現(xiàn)場施工人員的重視程度，將外力破壞事件消除在發(fā)生之前，真正起到減少損失、減輕工作量、避免人員傷亡。該設(shè)備由安裝在輸電線路鐵塔部分的前端主機、集成在主機內(nèi)的通訊模塊和后端分析預(yù)警軟件平臺組成。

1.2 輸電線路危險點語音廣播警示設(shè)備前端主機設(shè)計

該系統(tǒng)是基于Linux操作系統(tǒng)和嵌入式低功耗微處理器、完全符合國家電網(wǎng)輸變電設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測代理裝置技術(shù)規(guī)范要求的輸電線路危險點廣播警示設(shè)備。其中，前端主機設(shè)備安裝在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)輸電線路關(guān)鍵桿塔上，主機內(nèi)部自帶高清攝像機及聲光警示設(shè)備，在輸電線路附近不斷進行語音提示（包括周期性、連續(xù)性等），圖像采集及視頻采集信息通過前端主機的3G無線通信模塊將數(shù)據(jù)全部收集并根據(jù)事先設(shè)置好的流模式（分類）傳輸至后端預(yù)警軟件平臺，用于輔助檢驗分析警示?？刂破脚_根據(jù)高壓線路節(jié)點信息實時查看線路附近施工安全范圍的異常動態(tài)，保護線路安全性。

智能控制主機是便攜式可移動的設(shè)備，為了使其在高溫、強電、強磁環(huán)境中持久運行，該設(shè)備必須具備極強的抗干擾性、熱穩(wěn)定性及電磁輻射承受力，所以設(shè)備整機外殼采用純金屬防屏蔽隔熱材料，簡單的固定式折疊支架及卡扣，與桿塔結(jié)合部采用U型卡扣，便于安裝和拆卸。危險線路不可能永久存在，施工單位作業(yè)完成后，可以很方便地把危險點預(yù)警裝置移動到需監(jiān)測點，極大地提高了系統(tǒng)的循環(huán)利用率及投資性價比。

智能控制主機采用低功耗Atheros AR7161嵌入式處理器及DM6446信號處理器開發(fā)預(yù)警裝置主機硬件平臺，裝置CPU為MIPS架構(gòu)，運行在680 MHz主頻。系統(tǒng)內(nèi)存為DDR 128 MB，16 MB FLASH。該硬件平臺自帶三個以上千兆以太網(wǎng)口，一個USB2.0 Host接口，一個RS232端口，一個RS485端口。其中電源管理單元采用嵌入式動態(tài)電源管理（DPM）技術(shù)，節(jié)省系統(tǒng)平均功耗，從而延長可持續(xù)工作時間，以及系統(tǒng)在太陽能、電池等方面的成本。無線通訊模塊可同時接入 OPGW 光纖、802.16無線城域網(wǎng)、802.11 WIFI網(wǎng)絡(luò)、TD-SCDMA／WCDMA／CDMA 2000等3G無線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，并可實現(xiàn)基于雙向認證的兩層數(shù)據(jù)安全通信協(xié)議，包括與前端預(yù)警裝置的通信和與CAC／CAG主站的通信。硬件平臺采用基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)，可實現(xiàn)全系列符合國家電網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)通信協(xié)議和數(shù)據(jù)打包，同時參照國家電網(wǎng)制定的通信規(guī)約，預(yù)留一個統(tǒng)一的二次開發(fā)接口。

1.3 集控中心服務(wù)器與智能主機的通信

集控中心服務(wù)器與智能主機之間的通信是基于3G的無線通信，采用高穩(wěn)定性的工業(yè)級3G無線通信模塊，通過標(biāo)準(zhǔn)AT指令實現(xiàn)操作和網(wǎng)絡(luò)通信，TCP／IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧采用優(yōu)化后的LWIP協(xié)議棧，輕量級，具有針對無線網(wǎng)絡(luò)通信的低帶寬、高延時、高誤碼率特性所作的傳輸控制策略上的優(yōu)化。通信模塊可選擇3G無線通信模式和802.16無線城域網(wǎng)接入模式把數(shù)據(jù)回傳至后端預(yù)警平臺，并可根據(jù)實際情況由集控中心進行3G無線接入方式和WiMax無線局域網(wǎng)接入方式的自由切換。

1.4 輸電線路危險點語音廣播警示設(shè)備軟件平臺

輸電線路危險點語音廣播警示設(shè)備軟件平臺是基于B／S架構(gòu)，采用J2EE（Java 2Platform，Enterprise Edition）平臺規(guī)范，整合Spring MVC+Hibernate進行開發(fā)的。系統(tǒng)后端預(yù)警軟件平臺利用前端高強攝像機回傳的周期性采集圖片及視頻，對線路時間周期段的故障信息進行提取查看，是后續(xù)糾紛進行取證查看的重要證據(jù)，同時對現(xiàn)場作業(yè)人員起到了強大震懾作用，保證高壓輸電線路的穩(wěn)定、安全運行，同時減少了線路巡檢人員的工作壓力，保證線路長期健康、安全運作。

輸電線路危險點語音廣播警示設(shè)備的前端主設(shè)備與后端操控平臺軟件接入時，每套設(shè)備需兩個內(nèi)網(wǎng)固定IP，給攝像頭和無線網(wǎng)橋的連接分配一個內(nèi)網(wǎng)IP，給智能控制主機和無線網(wǎng)橋的連接分配一個內(nèi)網(wǎng)IP。

2 動態(tài)危險點語音廣播警示設(shè)備在輸電線路防外破中的應(yīng)用

輸電線路動態(tài)危險點語音廣播警示設(shè)備被安裝在外力破壞隱患點處的桿塔上，其設(shè)備包括720P高清球形攝像機、太陽能電池板、設(shè)備主機箱等。該設(shè)備采用定時、定內(nèi)容的語音廣播方式對輸電線路危險點現(xiàn)場進行廣播宣傳警示，并結(jié)合高清視頻系統(tǒng)通過設(shè)置報警區(qū)域和智能模式識別，自動發(fā)現(xiàn)隱患，通過人工喊話，遠程實時傳輸語音到輸電線路危險點現(xiàn)場，提前威懾或及時制止輸電線路外力破壞行為。

3 結(jié) 論

輸電線路危險點語音廣播警示設(shè)備可以對重點線路（故障線路）全天候不間斷監(jiān)控，增強了工作的實時性和針對性，把日常繁雜的人工巡視變成了現(xiàn)代化、智能化、可視化、信息化智能監(jiān)控系統(tǒng)平臺，有效解決了在線監(jiān)測設(shè)備部署點有限、設(shè)備昂貴、無法智能告警等問題，減輕了工作人員的勞動強度，并大大節(jié)省了人力物力成本，同時保證了輸電線路的安全穩(wěn)定運行。

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