變電站智慧視頻應用系統淺析

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1 變電站智慧視頻系統概述

變電站智慧視頻系統以視頻業務為核心,接入變電站各應用子系統,通過內業務子系統的自由靈活組合,進行數據提取分析應用,從而對變電站的人員、車輛、設備實行全方位、多業務的融合智能方式綜合管理、業務優化,提升變電站管理效率,滿足不同的變電站場景需求應用。

系統涵蓋變電站視頻監控、動力環境監控、紅外熱成像測溫診斷、表計/刀閘/熱成像測溫智能巡檢、作業安全管控等功能,將各類輔助設備的信息集成,并實現智能聯動及智能告警。

2 變電站智慧視頻系統基本框架

變電站在感知層將部署不同類型高清前端攝像機、傳感器和門禁設備等前端物聯網感知設備,并且通過站端建設的視頻局域網,將采集到數據先統一匯聚到站端系統通信控制器后臺進行統一匯聚、轉發和管理。并且按照不同業務實現多功能模塊應用,站端系統的智能識別監控一體機為通信控制器后臺提供視頻圖像識別分析能力,站端系統的監控工作站安裝客戶端軟件便于運行人員做日常管理和維護。

3 智慧變電站監控系統功能及應用

3.1 視頻監控 視頻監視功能模塊是系統的核心基礎部分,它主要通過布設前端高清攝像機對前端視頻數據和監控數據采集編碼,并將編碼后的音視頻數據通過TCP/IP網絡傳輸到存儲單元進行存儲,并接入到通信控制器后臺系統進行統一管理。

3.2 熱成像測溫診斷 紅外熱成像在線測溫診斷功能模塊由雙目紅外熱成像測溫攝像機和通信控制器站端系統后臺組成。精準地實現對變電設備的在線式溫度監測,實時測量視頻中溫度,分析本地熱圖,并管理熱成像設備告警。

通過對關鍵電力設備熱像特點、熱成像檢測區域及缺陷性質判定標準的研究,構建電力設備狀態診斷標準及智能診斷庫,建立電力設備運行故障診斷模型。

借助計算機視覺、視頻圖像處理與識別技術,實現電力設備智能自動巡檢、關鍵區域精確測溫、各項指標自動分析診斷。熱成像專家會診模塊,包括對電力設備單相、多相的線溫曲線分析、溫度場梯度分布分析,等溫分析、溫差分析、折算溫度分析、最大持續負荷過熱點溫度預測分析等,有效發現電力設備熱故障。

3.3 智能巡檢 變電站傳統的人工巡檢具有實時性差、工作量巨大、受人工和環境因素影響大、無法實現智能判斷等不足。智能巡檢模塊可減少人工、提高巡檢頻次,智能分析儀表讀數、刀閘、指示燈、壓板等運行狀態,巡檢過程全監控,過程數據全記錄、可回溯。

智能巡視通過前端接入各種類型攝像機進行圖像采集,前端攝像機視頻圖像直接接入到硬盤錄像機中,采集到的視頻可以在站端系統后臺中進行集中展示,同時視頻圖像轉發到智能分析監控一體機設備中,對視頻圖像中的設備進行智能分析,如實現表計讀取、設備狀態判斷、設備缺陷識別等功能,智能分析監控一體機分析結果上報到通信控制器站端系統后臺。

智能巡檢功能模塊可以根據變電站巡檢路線設置巡檢預案,系統通過預案,可以實現對系統內的所有監控點(場地、設備)進行圖像自動巡檢,參與巡檢的對象可以任意設定,包括變電站的不同攝像機、同一攝像機的不同預置位等,巡檢間隔時間可設置。并將巡檢拍到的圖片、識別結果記錄到后臺報表中。

3.4 作業管控 作業管控功能模塊對于變電站作業現場的管理有著重要作用。通過現場圖像識別系統以及一站式督查系統,可以優先解決現場作業管控問題及現場違章處理、歸檔問題。

該功能模塊作業現場的攝像機通過網絡連接到后臺系統及智能分析監控一體機,針對視頻內容進行智能分析,判斷是否存在在違章作業,若存在將分析結構發送給后臺系統做違章告警和歸檔。包括以下幾方面:

著裝規范監控:人員安全帽佩戴、工作服著裝監護。

安全措施監控:包括安全標識設置、安全圍欄設置、地線設置等。

行為監控:通過設置虛擬電子圍欄實現人員誤入帶電間隔、工作現場監護人離崗、非法登高的自動告警聯動。

3.5 人員入口 實現人臉智能識別,自動記錄進站人員特征信息,通過與人臉庫關聯,實現對進站人員身份核對以及進入記錄。將人臉識別攝像機部署在變電站重要出入口、通道,通過高清視頻流實現人臉識別,提前將工作人員照片錄入人臉數據庫,人員進入變電站能第一時間識別身份,有效加強變電站安保強度。

3.6 智能操作 實現遙控操作遠程可視化,由視頻及環境監控系統智能的調用相關攝像機的預置點,進行多角度視頻監視,并主動將視頻信號實時展示和智能識別,實現對設備遙控操作和事故跳閘等的可視聯動和提供輔助判據。該功能模塊主要由調度自動化系統、智能運維管理平臺、正向隔離裝置、監控刀閘和開關的攝像機,智能分析監控一體機,節點輸出裝置,站端后臺系統組成。

調度自動化系統經過正向隔離裝置通過協議對接方式單向發送遙控刀閘操作指令到站端,站端視頻系統通過調用攝像機對正在操作的刀閘進行全過程的聯動監視之外,通過智能分析監控一體機能對相關刀閘的分合狀態進行圖像智能分析得出的狀態結果,上送實時視頻和視頻識別結果到視頻系統主站平臺,供調度操作員獲取實時視頻和視頻識別結果,用于程序化操作的判據之一來進行組合判斷,實現倒閘操作的無人化。

3.7 輔助決策 將綜合自動化系統常用的一次設備接線圖融合到視頻系統中,實現在自動化控制基礎上增加視頻監控、智能分析等功能。用于輔助后臺監控人員不再單單通過一次接線圖狀態信號了解設備狀態,可通過視頻可更加直觀監控現場設備。

4 小結

變電站智慧視頻應用系統在熱成像測溫診斷,智能巡檢,作業管控,關鍵區域人員進出管控,智能操作,輔助決策等方面的應用對變電站的運行,維護,操作,安全管控等方面都有著極大的提升。通過變電站智慧視頻應用,變電站實現了提質增效的效果,相信通過持續的深化研究,將逐步實現變電站無人化運維的目標。