无线单兵音视频巡检系统在乌海电业局的应用

温治明等

摘 要：应用无线音视频巡检系统，提高对人工巡检的质量，达到零距离的指挥。音频、视频都能够实时流畅的传输回变电站的机房及乌海电业局变电管理处和调度中心。

关键词：单兵；视频；应用

1 项目需求

乌海电业局根据实际需求，在220KV变电站要建设无线音视频巡检系统，以便提高对人工巡检的质量。具体需求如下：

（1）巡检中心设在乌海电业局变电管理处，通过光缆与各变电站连接。

（2）各变电站架设无线基站，实现无线信号覆盖。实现与巡视人员的无线互通。

（3）巡视人员需要使用无线的音、视设备，实现巡视人员与乌海电业局巡检中心的无线和有线互通。

（4）传输设备应能实时传输图像；如需要对视频信号进行压缩编码，可采用的视频压缩标准为H.264/MPEG-4。

（5）考虑到存在复杂环境，存在建筑物和树木阻挡，无线传输设备应具备较强的绕射能力。

2 项目分析

我们做了以下分析：需要实现远端巡视人员与乌海电业局巡检中心的无线和有线传输；由于变电站环境比较复杂，遮挡物很多，因此需要采用低频无线设备，以实现较好的绕射能力。综合以上因素，首先我们认为采用340M频段的无线设备最为合适，其次综合对图像质量、传输距离、绕射能力、可靠性等多方面参数的要求，最大限度的满足用户的需求。

3 方案设计原则

根据项目需求的具体情况，我们在设计中应遵循下列原则：先进性原则、开放性原则、可伸展性原则、安全性原则、可靠性原则。

网络系统的设计必须贯彻可靠性原则，使网络系统具有很高的可用性。可靠性原则体现在以下方面：选用技术先进、成熟高可靠性的网络设备；系统增益储备高；链路的可维护性好。

4 项目方案

4.1 方案总述

根据实际需求，该方案可以分为无线图像传输系统、巡检人员系统、存储系统。无线图像传输系统覆盖范围内（以变电站为中心）现场图像通过车载图像传输设备把图像直接传输到变电站控制室。存储系统能把乌海电业局巡检中心传过来的图像动态的存储下来。

4.2 平台搭建方案描述

4.2.1 变电站控制室端：指挥中心架选择高点架设接收天线，接收機可放置于指挥中心机房。接收机可输出标准模拟音视频信号，用于连接大屏幕或者硬盘录像机。

特别注意：增加天线的架设高度，可有效提高无线信号的覆盖距离。

4.2.2 单兵背负系统（用户可选）：一旦进入狭窄地段，巡逻车无法进入，通过专门人员携带背负式发射机进入现场，将现场实时图像通过车载中继传送回指挥中心。

4.2.3 解决了巡逻车无法在狭窄地段获取现场视频的问题：“单兵背负型”是小功率非视距移动传输设备。发射机集天线、功放、数字调制、视音频压缩一体化，使用两块电池，连续使用时间超过4小时，功率最大可调至5W。

4.3 设备工作示意图

单兵设备提供视频输入接口与摄像机连接，将摄像机的音视频通过视频服务器编码转成数字信号，再通过无线网络传输到变电站机房，通过变电站机房的E1通道传输到乌海电业局运行所。

4.4 方案的优势

设备架设方便，可随时拆卸；支持点对点、中继方式，传输距离远；支持高清晰度视频传输；可实现城区复杂环境下的非视距传输；军工品质稳定性高。

5 产品介绍

5.1 产品技术特点

抗多径能力强，卓越的绕射穿透能力，适合城区、城郊、建筑物内等非视距环境中应用。

BS-BU-2400系列设备采用先进的调制解调技术，上述局面彻底改观。在设备使用全向天线的配置下，在变电站内支持0.5-1公里移动中传输；在开阔地带支持3公里以上距离的移动中传输。

因其多载波等技术特点，设备具备非视距传输的优势，在城区、山地、建筑物内外等环境中，该设备能够实现图像的稳定传输，不受环境影响或受环境影响小。其收发两端一般采用全向天线。系统简单、可靠，应用灵活。

5.2 提供高速数据传输，适合高清晰度音视频应用

系统每个子载波可以选择QPSK、16QAM、64QAM等高速调制，合成后的信道速率一般均大于4Mbps。因此，可以传输MPEG2中4：2：0、4：2：2等高质量编解码，接收端图像分辨率可达到720×576，能充分满足后期分析、存储、编辑等要求。

5.3 抗干扰性能和抗衰落能力强，适合复杂电磁环境应用

BS-BU-2400系列设备采用全数字调制解调方式及强大的串行级联编码方案。其串行级联编码方案模式为：外码+外码交织+内码+内码交织，获得很高的编码增益，使系统在极低的信噪比下仍然可以正常工作。通过各个子载波的联合编码，设备具有很强的抗衰落能力。

同时设备具有更强的多径分集作用，特别适合城市快速移动的工作环境；结合空间分集、时间分集等多种先进的分集技术。

5.4 系统设计实用性好、可靠性高

BS-BU-2400系列结合当前无线通信最新技术发展趋势，以移动多媒体传输系统为核心，在整个系统设计中贯彻一系列实用性原则，包括：

采用多种不同的发射功率配置和天线配置。采用各种误码纠错技术和分集技术。

调制器小型化，并且调制参数可由用户设定，包括：

信道带宽：4MHz/2.5MHz/1.25MHz；调制方式：QPSK/16QAM/64QAM。

编码器模块化设计，并支持MPEG2/MPEG4/H.264可选。由于MPEG4采用了基于对象的压缩编码方法，它把图像和视频分割成不同的对象，分别处理。使得与MPEG2相比，MPEG4的解码更有效率，在用户终端展示的画质更清晰，动感更优化。

移动单兵通信系统结合了国际先进的视频压缩和传输技术，在直径1km的变电站测试。变电站环境非常复杂，场地中水泥杆、变压器机组密布，遮挡严重。

6 乌海黄河变电站测试案例

6.1 测试单兵移动过程中业务的传输情况

单兵从中心基站下出发，绕场地匀速行走。行走过程中拍摄周围画面并与中心对话。

测试结果：音频、视频都能够实时流畅的传输回变电站的指挥中心及市电力局。

结论：移动单兵通信系统能够在一定的移动速度下稳定传输业务。

6.2 测试单兵距离中心基站最远地点时业务的传输情况

单兵移动到离中心基站最远的墙角边，距离约500米。拍摄周围画面并与中心对话。场地中密布的水泥杆对单兵的遮挡严重，中心与单兵完全不可视。

测试结果：音频、视频都能够实时流畅的传输回变电站的指挥中心及市电力局。

结论：移动单兵通信系统覆盖范围广，能够在遮挡严重的环境中远距离传输业务。

6.3 测试单兵在遮挡最严重的地方业务的传输情况

单兵移动到变压器机组后面，相对中心基站完全遮挡，然后在中心的指挥下拍摄变压器机组上各指示表数据。金属遮挡物对无线信号的影响不大。

测试结果：音频、视频都能够实时流畅的传输回变电站的机房及乌海电业局变电管理处和调度中心。

结论：移动单兵通信系统具有一定的绕射能力，能够在完全遮挡的环境下稳定传输业务。

作者简介：温治明（1958，11-），男，内蒙乌海市（籍贯），现职称：副高级工程师，学历：本科，研究方向：电力系统自动化。

范文改（1969，8-）女，内蒙乌海市（籍贯），现职称：助理工程师，学历：大专，研究方向：电力系统自动化。

薛玉霞（1968，9-）女，内蒙乌海市（籍贯），现职称：助理工程师，学历：大专，研究方向：电力系统自动化。