输电线路危险点远程视频监测系统

马晓艳邹 浩

（1.泰山医学院信息工程学院，山东 泰安 271016；2.泰安市供电公司，山东 泰安 271000）

输电线路危险点远程视频监测系统

马晓艳1邹 浩2

（1.泰山医学院信息工程学院，山东 泰安 271016；2.泰安市供电公司，山东 泰安 271000）

为了解决巡视周期真空期不能及时掌握线路走廊外力变化，极易在下一个巡视未到之前由于缺乏监测发生线路事故等原因，提出依靠公网无线3G/GPRS/EDGE/CDMA1X的数据通道为传输手段，对输电线路环境通道环境、周围施工情况、杆塔倾斜等进行实时监测，提供线路异常状况的预警。

输电线路；远程视频；监测系统

随着社会对电力行业的要求越来越高，其中电网运行可靠性的一项重要目标是输电线路运行是否安全，由于电网中输电线路所处环境不好确定，所以输电线路的安全是最重要的。

引言

由于输电线路处在不同的环境下，而且纵横延伸几十甚至几百千米。因此输电线路受天气与地理的影响很大，每年因为线路事故引起电网停电。以前，输电线路都是通过人工巡视检查，巡视过程中，虽然能发现一些问题，但是，在缺乏对环境以及气候的准确判断下，还有在无人走到的地方等多方面原因，不能及时掌握线路走廊外力变化，很容易在下一个巡视周期未到之前发生线路事故。因此输电线路危险点在线监测系统应用而生，依靠公网无线3G/GPRS/ EDGE/CDMA1X的数据通道为传输手段，对输电线路所处的环境以及周围施工情况﹑杆塔倾斜等多种情况进行实时监控，如果有异常情况，提供预警，通过系统对线路参数的监测分析，对提高输电线路的安全有很大的帮助，并对输电线路的检修工作有一定的指导作用。

一﹑系统的功能与可行性

本系统适用于在各种类型的标准或非标准变电站﹑集控站﹑或集控中心，可作为基建项目的标准设计项目，将产生非常可观的社会经济效益。首先该系统作为真正意义上实现变电站智能化的基础设施，有其必要性，没有各种数据的综合有效性，就不可能实现面向整个变电站的智能化功能；基于综合数据应用的变电站智能化应用功能将可全面改善变电站的运行效率，降低运维成本，提高运行安全性﹑可靠性，真正实现有智慧的输电线路检测

二﹑系统的原理

图1 输电线路危险点远程视频在线监测系统

该系统在各种环境以及各种气候下对线路进行实时监控，以便能及时的了解输电线路发生的变化。可以采集外力破坏参数，通过无线公网传输到监控中心，并作出分析判断。该系统在不停电的情况下就可安装，安装的地点非常灵活，不受环境的影响，装置拆卸也非常方便，在危险检测点不需要监控的时候，根据需要，可安装到其他危险监控点。系统还能在低温条件下工作。当有意外状况发生时，会发出警告声，并同时启动摄相机进行录像与拍照，并将照片与视频传回监控中心。

本系统设计遵循经济可行，技术可行，技术可靠﹑合理﹑实用等原则，实用简单﹑可扩展性方便﹑使用标准开放﹑系统的功能全面，适用于多种类型的输电线路的多危险点﹑远程﹑实时监控系统，实现了监控，照相与录像，报警等多种系统功能；最大化发挥系统用户的经济效益，使用当前最先进的监控设备，在软件与硬件方面具备最高的性价比，具备体现在以下几个方面：

1 系统的稳定性

提高系统的可靠性与稳定性，要从系统的设计着手。系统在在3G/GPRS/ CDMA无线通信平台上，并且在环境恶劣的情况下，工作正常状态，没有过载超负荷等现象的发生，并且要有一定的冗余度。

2 系统的加密措施

该系统采用采用MD5非可逆方式进行加密实现与ICP之间的相互认证。文字数据采用DES进行加密，采用自定义的网络数据传输协议，不容易让人破坏，服务器端进行数据加密。当需要安全的数据传输时，可采用TLS层连接。采用专用的ACC文件格式，将数据﹑音视频及所有操作进行录象，必须使用专门的软件才能查看，并且有密码查看，权限查看等各种控制功能。并采用防火墙技术来保证物理层﹑链路层及IP层的安全。

3 系统的可操作性

本系统的设计与操作简单，使用也非常方便，不用记忆操作方法以及操作的指令，第一次安装时进行初始设置，这些都是有相关专业人员完成的。本系统最后形成说明文档，便于使用人员参考。

4 系统的可扩充性

本系统的设计留有可扩充模块，对于以后添加功能有很大的帮助。

（1）系统的先进性

本系统集图像压缩，视频检测，无线网络，嵌入式开发等多种技术于一体，对于用户，可以随时随地查看现场的图片及视频，掌握实时监控信息。发生事故，第一时间做出应急措施。

（2）系统的可维护性

本系统可以通过授权用户进行远程管理与维护，可以远程进行设备各种参数的配置，不用人员到现场设置，这样可以节约时间与成本。

（3）系统的性价比

该系统与其他视频监控系统相比，其成本低，技术先进，功能强大，使用技术先进，可升级性更强。

三﹑ 系统的框架

视频和数据采集主机将摄像头视频数据﹑外力破坏数据等线路数据，经过数字化﹑图像压缩编码后，通过无线公网﹑电力专网送到监控中心，在监控中心上对检测到的信号进行解码，将外力破坏数据等线路数据通过数字和图表形式直观显示在屏幕上。具体为，通过远程数据图像采集器采集模拟视频信号及外力破坏数据等线路数据，对图像的数据进行数字压缩与图像编码，然后利用无线网络将采集到的视频与图片传输到数据监控的服务器上。监控中心对危险点的现场视频与图像，进行数据分析对比，如果出现与标准图像不一致的地方以及异常报警的信息，会做出应急处理，保证输电线路的安全。

输电线路危险点远程视频在线监测系统示意图如图1所示。

四﹑输电线路危险点远程视频在线监测系统涉及技术

该系统所涉及的技术包括：

1 图像数据采集压缩编解码技术

基于图像的差分对比处理技术﹑行为判断处理技术模型，实现主动化判断﹑自主告警﹑同步录像。研究与开发视频图像的对比分析﹑研究与开发视频图像的图形化处理技术，利用计算机和通信手段，达到输电线路视频监控的智能化和主动化管理。主要针危险点检修时非法操作其他设备等现象提供有效的管理方法，对动态场景中的目标进行定位﹑识别和跟踪，并启动录像等功能，方便以后查询和分析。改变以往靠人为主观判断的被动监控模式。其主要包括：H.264+优化后压缩编码技术；多线程处理等技术；网络编码自适应技术；流媒体转发技术；数字模糊算法模型技术等。

2 太阳能及蓄电池供电技术（图2）

在野外现场，没有可以使用的电源，我们要借助于能量收集技术，开发独立的供电装备。目前在高压输电线路监控项目主要利用太阳能电源装置，以此解决监测装置的供电问题。

太阳光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。它包括光伏发电﹑光化学发电﹑光感应发电和光生物发电。硅系列太阳能电池中，单晶硅和多晶硅电池继续占据光伏市场的主导地位，单晶硅和多晶硅的比例已超过80%，而这一发展趋势还在继续增长。越来越多的电子设备开始运用太阳能这一取之不尽用之不绝的能源。

太阳能电源主要由太阳能电池板﹑蓄电池及充放电控制器组成。充放电控制器的功能是将太阳能电池板供给的电压转换成稳定直流电压，给监测装置供电，并给蓄电池充电，完成电能的存储。在夜晚无法供给太阳能或阴天等气候情况太阳能供给不足时由蓄电池继续给监测装置供电。

3 报警值判断评价标准

因为故障诊断的主要判断主要来自物理电极模型的实验结果，所以电网公司最关心的问题是故障诊断报警的判断值。从目前情况来看，判断值的取值通常采取以下两种方式：

（1）在新设备投运前安装“输电线路危险点远程视频在线监测系统”同时投运，或采用自警式电气设备（在输电线路设施制造过程中将“输电线路危险点远程视频在线监测系统”与设施融为一体），可把投运时的数据作为指纹特征，然后参考相关设备设计规范的最大值作为阀值。

（2）在已投运设备上再安装”输电线路危险点远程视频在线监测系统”，其阀值只能按照已有的运行经验和参考同类设备，安装“输电线路危险点远程视频在线监测系统”后，连续监测的数据变化规律或已发生事故的数据来确定。

随着“输电线路危险点远程视频在线监测系统”的推广应用，在掌握大量数据变化规律与设备故障的实践经验后，最终制定出不同输电线路设备的报警阀值范围。

4 电子低温环境加热技术

本技术主要针对电子设备在北方低温下开机所需加热升温，解决电子设备在低温状态下无法正常使用以及现有耐低温部件成本高的技术问题。在主机及屏幕内所需加热的所有器件和部件上放置薄膜加热片，薄膜加热片在主机及屏幕内呈多点﹑不同平面上分布，薄膜加热片有两只引脚，接直流或交流电源。薄膜加热片的形状与被加热器件相匹配，薄膜加热片通过耐高温导热胶固定在被加热器件表面。实现了电子设备器部件在低温条件下可正常工作，经检测，设备一般可在-40℃～60℃工作。

图2 太阳能电源

5 监控中心服务器

控制中心的设计有普通微机（或工作站﹑工控机）外，还需要网络接入设备（若无线通信采用自行设计的模块实现，则须开发专用的无线网卡插入微机主板的预留总线插槽中）。控制中心的设计是基于Windows系统下，一些应用软件的开发，对于应用软件的开发与调试，有很多相关的开发软件与调试软件，对于这个的开发是非常便利的。

结语

本系统解决了无人工巡视情况下，线路走廊外力变化，在下一个巡视未到之前缺乏监测发生线路事故等情况，实现了由原来的人工巡检﹑经验管理向生产过程实时在线监测。但是还有不足之处，比如通信技术采用电信无线通信服务方式，1﹑存在信息安全隐患；2﹑信号覆盖尚有死区，需要借助中继传递应用；3﹑输电线路采集数据量较大，遇灾害情况实时采集和远程传送会发生数据阻塞情况（在电信公司处堵塞），这时有可能会丢失信息，造成信息缺失损失。有在一台装置上配置了两套通信终端，以图解决大量数据传输问题，对此，无论是成本还是应用方式都不值得推荐；4﹑电信无线通信实时性不够稳定，在需要进行综合实时数据分析判断时，由于各现场主站采集数据不能够同步远传，时间差可能会达到不能容忍的程度，影响系统对灾害情况的实时分析判断。

[1]吴先强，江敬周，李安东，罗毅，黄柳红.分体式杆塔倾斜检测系统研制及应用 [J].电子世界，2013（20）：201.

[2]张运周，李明.输电线路在线监测系统设计[J].机电工程技术，2013，1（08）：28-31.

TM726

A

马晓艳，硕士研究生，讲师，研究方向：企业信息管理

项目：2013年山东省泰安市科技发展计划（智能变电站数据集成与可视化管理研究课题，编号20131076）