浅析移动视频监控技术在电力系统中的应用

李哲明

广东电网公司湛江供电局 524005

电力行业的发展与整个社会息息相关，在供电企业的安全生产中，视频监控是关键一环。如今，越来越多的供电企业开始重视视频监控平台的升级换代。在此过程中，引入最新的移动视频监控技术，可以进一步保障供电安全。该技术主要应用在移动网络与移动终端上，结合无线网络与流媒体技术，使视频监控技术能够更好地为安全供电服务。随着3G网络的普及与4G网络的应用，移动通信系统的网络带宽有了大幅度的提高，有效解决了供电企业视频监测点分散、线缆铺设难等关键问题，监控点视频图像可以随时随地联网查看，还能够通过移动终端设备进行调整与控制。

1. 移动视频监控系统在供电企业中的应用分析

供电企业输电线路的监测，是最早引入移动视频监控技术的领域。输电线路通常较为分散，距离也长，只有用无线视频监控技术才能更好地对输电线路进行监控。以前得到广泛应用的是CDMA，但2G网络的带宽有限，视频图像的传输速度难以保证。而且如今的供电企业越来越看重突发事件的处理，对视频传输的依赖性更强。随着3G技术的成熟，基于3G网络的无线视频监控系统，在电气故障抢修中正在取代原来的CDMA。该系统可以让身在应急指挥中心的有关领导与专家通过应急指挥中心大屏幕观看抢修现场的3G手机或3G移动摄像机传回的较为清晰流畅的音频和视频图像，出差在外的领导和专家也能通过3G手机或平板电脑收看现场的视频和声音，这样可以对突发事件进行更好的指挥。另外，在输变电的现场施工或者进行变电运行的重要操作时，该技术还能进行非常到位的远程视频监护。

对于电力系统这种具有大量无人值守变电站、移动车辆、工程现场、应急处置现场的企业来说，无线化远程实时视频监控为行业安全管理提供了重要的技术支撑手段，而且随着3G网络技术的成熟和4G网络的发展，使无线移动视频的数据传输速率更快，监控质量也更高。如今需要迫切解决的问题是将移动视频技术完美结合进电力安全生产中，开发出更好地符合供电企业特点与需求的软件，从而进一步提升电力安全生产的管理水平。

如今，大部分的供电企业都在建设成熟的视频集中监控管理平台，推动输配点线路与变电站朝无人值守方向发展。为了减少移动视频监控系统的成本，在原有的监控管理平台基础上进行3G甚至4G的移动视频监控功能开发，对资源进行更好的统一管理与调配，进一步提高电力工作的效率，从而达到节省投资的目的，成为很多供电企业的首选方案。

2. 3G与4G网络技术在移动监控平台的实现

流媒体技术是移动视频监控的核心技术，可以采集视频信号，对编码进行压缩流化，实现视频信号的传输与中继分发，从而实现远程监控的目的。移动视频监控系统分为视频监控平台、前端采集设备、手机终端与传输网络等部分。供电企业可以在原来的视频监控平台上进行扩容，使视频监控具备移动功能。包括增加一台3G监控平台服务器，也可以是4G监控平台服务器，取决于要升级到哪个层次。另外增加一台Web发布服务器，再增加一些前端3G或4G视频采集设备即可。此为硬件方面。在软件方面，需开发出适合电力安全生产、应急指挥、统一管控的软件模块，使3G/4G移动监控平台无缝接入统一管控的平台软件。（见图1）

图1 系统组网示意图

2.1 前端采集设备

该设备由摄像头、报警器和编码器组成。视频图像由前端摄像头采集后，通过编码器进行编码，成为符合终端播放的格式，最后发送到监控平台。当前端的监控源出现异常情况，监控平台会接受到报警信息，然后用短信或彩信的形式发给用户。在此过程中，用无线3G或4G视频服务器，可以传输清晰、连贯的视频，监控人员通过网络就能看到现场实时音视频，出差的有关领导也可通过手机上网观看现场的音视频，使抢险救灾工作能够更加及时，得到更好的指挥。

2.2 移动视频监控平台

基于3G或4G的移动视频监控平台，由诸多功能模块组成，包括流媒体、管理、控制等服务模块，还有3G或4G接口模块与Web管理模块。平台接收到的视频流经过流媒体服务模块发送到手机终端，利用手机上安装的客户端软件就能看到现场情况。为了让用户能够用手机终端操控前端摄像头，其功能需要用控制服务模块实现。另外还要增加包括前端设备管理、用户注册管理等前端服务模块。只要拥有监控管理权限，就能看到监控点内容。

2.3 终端设备

3G手机和3G平板电脑是最便利的终端设备，为了实现3G手机和平板电脑的观看与控制监控功能，手机终端要具备播放视频流的功能，还要实现操控摄像头的功能，可以通过手机终端客户端软件进行实现，用户的控制命令经过软件发送到监控平台，然后由平台转发到前端的设备，从而实现控制摄像头的目标。

2.4 选择传输网络

3G或4G网络进一步增加了系统容量，使通信质量与数据传输速率得到有效提高。在无缝漫游技术的支持下，无线通信系统可以连接网络，使移动终端的功能更加强大。当前普及的有三种标准的3G网络，包括中国电信的CDMA2000、中国移动的TD-SCDMA以及中国联通的WCDMA。由于上行带宽在监控系统中得到更多的应用，因此移动数据传输能力得到进一步提高。流媒体请求经过系统的自动识别，终端会选取合适的单元进行转码工作，达到降低流媒体带宽占有的目的，从而使无线网络的传输能力得到提高。

2.5 选择合适的编码技术

当 前 的 监 控 编 码 技 术 主 要 有MJPEG,MPEG1/2,MPEG4（SP/ASP），H.264/AVC等，由于压缩技术的不同，将直接影响到传输质量。H.264视频编解码技术性能较高，数据压缩比率很高，当图像质量相等时，H.264的压缩比远高于另外三种技术，从而节省了下载时间，降低了数据流量的费用。当选择数字视频流技术时，建议选择H.264格式，保证稳定的视频流传输，而且不受自然环境限制。

2.6 建立统一的系统平台软件

当前很多供电企业各自开发建立了一套移动视频监控平台，各平台之间互不关联。这样既造成同一功能的系统平台重复建设，也会对将来省公司或网公司的统一管理带来不便。因此，在软件方面，需开发出适合电力安全生产、应急指挥、省公司或网公司统一管控的软件平台，同时该软件平台应能兼容现有的3G/4G移动监控平台，以便现有的系统能无缝接入统一管控的平台软件。这样既可以统一管理又可以避免重复投资，节约资金。

2.7 服务质量策略

网络服务的不同导致服务质量对的侧重点不同，由于网络具有特殊性，经常会出现以下问题：一是带宽的不足；二是稳定性不够，波动性较大；三是网络误码率与丢包率偏高。因此在移动视频监控系统中，要有服务质量保证策略，利用动态的调整码率来保证视频的流畅度与实时效果。实现服务质量监控功能，注意检测频包的往返时延以及丢失率等参数，可以在原始数据流中增加冗余数据，保证原始数据在冗余数据中的恢复功能。

另外可以自适应FEC的编码模块加入系统，根据视频帧的重要性以及服务质量监控模块所提供的网络状况，对FEC的保护策略进行自动调整。同时速率控制模块可以估算当前用户的可用带宽，从而使输出码流的码率大小符合视频编码要求。因为电力系统的服务负荷较大，要根据每一位用户的网络状况进行单独编码，从而降低系统开销。移动网络中通常用UDP进行视频码流传输，难免会有视频码流丢失的情况发生，因此视频解码器要具备隐藏错误甚至恢复错误的能力。

3 结束语

如今，3G与4G网络得到广泛的应用，基于该技术的移动视频监控系统比传统的视频监控系统更加优越，主要表现在传输的距离更远，抗干扰能力更强，而且相关设备可以灵活按照，不用进行电缆铺设，用全新的图像监控技术保障电网的长周期安全稳定运行。随着通信、网络与图像压缩技术的快速发展，新一代移动视频监控系统被越来越多的供电企业所应用，在应急指挥、监控输电线路、电力建设等方面发挥了较大的作用。本文的技术改造方案，还能进一步帮助供电企业节省相关的投资资金，降低系统的运行与维护成本。

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