應用移動互聯網技術設計新型輸電線路防外破系統

肖安南，劉　武，劉正國，操南圣，余　斌

(1. 國家電網 安徽安慶分公司，安徽 安慶 246003； 2. 安徽華章信息技術有限公司， 安徽 安慶 246005)

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應用移動互聯網技術設計新型輸電線路防外破系統

肖安南1，劉武1，劉正國2，操南圣1，余斌1

(1. 國家電網 安徽安慶分公司，安徽 安慶 246003； 2. 安徽華章信息技術有限公司， 安徽 安慶 246005)

摘要：依托3G/4G移動互聯網，以智能手機作為移動終端，應用動態影像偵測、地理信息(GIS)、網絡穿透技術，設計建設新型輸電線路防外破系統，實現防外破工作全天候無人值守。

關鍵詞：輸電線路防外破系統；移動互聯網；智能手機；移動偵測

隨著社會經濟的高速發展，各行各業對電能供應的可靠性提出了更高的要求。而輸電線路運行環境復雜，一方面，受自然環境影響直接，如風雨、雷電、冰凍等都可能導致輸電線路運行故障和事故；另一方面，由于輸電線路沒有專門路徑和通道，與其他社會生產形成重疊和交叉，各類基礎設施建設、工農業生產、社會群眾休閑娛樂等社會活動時常造成輸電線路外破事故。從當前輸電線路運行情況來看，外破事故占電網安全事故比例較大，因此，如何防范輸電線路外破事故，確保電網安全運行，是當前電網運行管理的重要課題。 傳統輸電線路防外破系統主要是由傳統監控攝像加計算機流程處理組成，監控攝像拍攝外破現場影像，傳輸到集中監控室，管理人員24小時值班監守。隱患業務流程通過傳統的計算機網絡進行流程化處理。這種人盯人防的工作方式不能從根本上解決輸電線路防外破問題。為此，我們提出應用移動互聯網和先進影像技術，以智能手機作為移動應用終端，進行新型輸電線路防外破體系建設[1-4]。

1系統硬件設計

系統由3G/4G網絡、現場攝像儀、智能手機、服務器和后臺軟件業務處理平臺組成，如圖1所示。

圖1系統組成

系統硬件主要為現場攝像裝置、智能手機、服務器等，如表1。

表1　系統硬件列表

2軟件設計

2.1 移動互聯網穿透連接

目前國內3G/4G網絡運營商，給客戶移動終端僅提供運營商內網地址，沒有公網IP地址，通過其轉發連通互聯網，使得用戶難以連接自配的內網后臺服務器，同時在運營費用方面也存在較大壓力。為此，需要研發針對3G/4G網絡的穿透傳輸軟件，實現移動3G/4G網絡和自配內網相互穿透連接，無需網絡運營商干預，即可連接內網后臺服務器進行業務處理，極大降低系統使用和運營成本。

為此，利用GPL版權許可的OpenSSL SSLv3/TLSv1協議函數庫，開發定制端到端的對等方式SSL VPN通道，實現移動3G/4G網絡和自配內網相互穿透連接。通道工作在傳輸層和應用層之間，充分利用SSL協議提供的基于證書的身份認證、數據加密和消息完整性驗證機制，在公網上加密封裝出一個數據通訊隧道，移動客戶端連上互聯網后，通過隧道連通后臺服務器，這樣只要能連接互聯網就能利用VPN穿透訪問后臺服務器，全天候全時間進行外破防護工作[5]。

2.2移動影像偵測

為實現外破監控無人值守，需要開發移動影像偵測軟件，進行外破影像動態捕捉。對攝像頭所拍攝的前后畫面(視頻幀)進行對比，一旦檢測出拍攝的畫面與之前的畫面存在的差異達到指定閾值時， 系統立即記錄拍攝到的畫面并存檔，同時通過預警通知功能發送到手機上，實現外破監控無人值守，真正做到讓危害線路安全的行為一“觸”即“發”。畫面閾值可以根據現場實際情況進行調節，排除干擾。

系統運動偵測基于MPEG圖像格式，算法采用時間差分法(相鄰幀差)。MPEG視頻流由三類編碼幀組成，它們分別是：關鍵幀(I幀)，預測幀(P幀)和內插雙向幀(B幀)。I幀按JPEG標準編碼，獨立于其他編碼幀，它是MPEG1視頻流中唯一可存取的幀，每12幀出現一次。截取連續的I幀，經過解碼運算，以幀為單位連續存放在內存的緩沖區中，再利用函數在緩沖區中將連續的兩幀轉化為位圖形式，存放在另外的內存空間以作比較之用。圖像比較算法采用時間差分法(相鄰幀差方法)(Temporal Difference)，在連續的圖像序列中兩個或三個相鄰幀間，采用基于像素的時間差分并且閾值化，來提取圖像中的運動區域。像素的時間差分及閾值化具體實現時，先把整個畫面按16*16像素宏塊大小來劃分整個檢測區域，宏塊內的像素點是逐點從左到右、從上到下進行差分運算并得到宏塊差分系數，再計算出整個區域的差分系數，并同預設閾值進行比較實現閾值化。

軟件算法：對于某個檢測區域內每個象素點(x,y)，T時刻與T-n時刻亮度(Y)的差值為Mx,y(T)=Yx,y(T)-Yx,y(T-n),ifMx,y(T)-Mx,y(T-n)≥TaThenL =True，進而得到區域差分系數IMsum=∑L；判斷是否為移動發生，可由所有設置檢測區域的IMsum值同預設閾值比較來判斷，if∑IMsum( )≥Tb，移動發生=True,Else移動發生=False，其中，Ta,Tb為適當閾值量[6]。

2.3業務處理軟件

研發基于Android平臺的APP前端軟件，使得手機直接通過3G/4G GPRS連接到后臺服務器上進行業務處理，實現功能全面移動化；采用純微軟企業級應用平臺研制后臺處理軟件，實現外破隱患案例分類、流程、歸檔功能；結合GPS定位系統、國網GIS系統和手機地圖，研制線路巡檢人員手機定位及巡檢點跟蹤軟件，實現巡檢點跟蹤和快速桿塔定位。

3系統功能

系統實現移動外破告警、移動巡檢和移動隱患辦理三個主要功能。移動外破告警：系統利用移動影像偵測技術，對攝像裝置實時采集的外破現場動態影像，實時智能識別，觸發報警功能，向手機終端發送報警信號，以提示隱患現場可能存在的事故隱患情況；同時系統即時自動記錄現場圖片以及實時視頻，傳送到后臺服務器。各類運維人員可根據報警通知，直接連接遠程服務器或現場攝像裝置[7-8]。移動巡檢：以國網GIS和百度地圖為支撐，運維人員可通過手機安排巡檢計劃、定位巡檢路線、拍攝保存隱患現場影像資料；巡檢業務資料可通過3G/4G網絡現場上傳到后臺服務器，也可以在辦公室WIFI環境下進行。 移動隱患辦理：運維人員可通過手機，對隱患現場實況、處理過程、隱患告知程序、重要相關文件材料等進行處理，實現隱患的全過程治理；后臺服務器按輸電線路隱患名稱，對每個隱患點自動建立檔案，按時間序匯集相關影像資料和處理材料，并可由手機調閱，檔案材料可按模板整理導出為WORD文檔。

4結束語

系統充分利用了智能手機的優異性能和普及性，企業無需再去購置價格高昂的巡檢專業設備。開發實現的網絡穿透技術，可以利用普通互聯網絡，極大降低了系統運行費用。應用動態影像偵測技術，自動推送隱患預警提示信息到管理人員、巡檢、護線員的手中，極大減輕了工作人員的工作負擔和勞動強度，顯著降低了輸電線路防外破工作的人力成本。系統首創將外破防護、巡檢線路移植到手機移動平臺進行，建立起輸電線路防外破無人值守、隨時隨地處理的全天候防護體系，達到人防、技防的高度統一，有力地保障了線路安全運行和電網安全，維護了社會公共安全和地方國民經濟發展，具有較高的社會效益和經濟效益。

參考文獻:

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New Type Power Transmission Line Anti-breaking System Design Based on Mobile Internet Technology

XIAO An-nan1，LIU Wu1，LIU Zheng-guo2，CAO Nan-sheng1，YU Bin1

(1. State Grid, Anqing 246003, China ;2. Anhui Sinopage Information Technology Co., Ltd., Anqing 246005，China)

Abstract:By making use of Motion Detection, GIS &VPN technology, a new type power transmission line anti-breaking system is designed on smart phone client in mobile internet environment, so that the power transmission line anti-breaking work can be done in unmanned mode anytime and anywhere.

Key words:power transmission line anti-breaking system，mobile internet，intelligent mobile phone，motion detection

文章編號：1007-4260(2015)03-0045-03

中圖分類號：TP391

文獻標識碼：A

DOI：10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2015.03.013

作者簡介：肖安南，男，安徽金寨人，國網安徽省電力公司高級工程師，主要從事電力生產、安全保衛工作。

收稿日期：2015-04-23

網絡出版時間：2015-8-25 15:40網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1150.N.20150825.1540.013.html