基于智能行为分析技术的监测装置及其在输电线路防外力破坏中的应用

季洪献+方文瑾

摘要：基于智能行为分析技术的视频图像监测系统在输电线路防外力破坏中的成功应用是输电线路在线监测领域一个新的突破。文章介绍了基于智能行为分析技术的监测装置的研制和应用情况，包括装置的主要原理、系统组成、实施要点及技术优势。

关键词：智能行为分析技术；监测装置；输电线路；防外力破坏

中图分类号：U463 ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ；文章编号：1009-2374（2014）18-0049-02

1智能行为分析技术简介

智能行为分析技术是对采集到的视频上的行动物体进行分析，判断出物体的行为轨迹、目标形态变化，并通过设置一定的条件和规则，判定异常行为，它糅合了图像处理技术、计算机视觉技术、计算机图形学、人工智能、图像分析等多项技术。

目前国内流行的智能行为分析系统已能实现几种入侵探测功能：穿越警戒面、区域入侵、进入区域、离开区域等。

2施工机械对电力线路破坏的现状及特点分析

输电线路外力破坏可分为三大类，一是对电力设施的破坏和盗窃，二是在线路通道保护区内种树，使用大型施工机械作业，施工在杆塔周边挖沙取土等，三是为小概率外力破坏，如交叉跨越、放风筝、重型车辆将砼杆撞断或拉线撞断等。下面主要对涉及施工机械及建筑施工类的外力破坏事件进行罗列：（1）吊车、挖土机、挖泥船碰线事故；（2）汽车撞杆事故；（3）建筑施工、抛物引发的事故；（4）车辆碰撞杆上通信线造成事故。

3基于智能行为分析技术的监测装置

根据前述的输电线路施工机械外力破坏的类型和特点，结合智能行为分析技术的功能特性，施工机械对输电线路的外力破坏行为形成过程中可分为三个区域，安全区、缓冲区和事故区。安全区指施工机械在输电线路安全区外进行作业，其行为不会对正常运行造成影响；缓冲区指施工机械已进入输电线路的保护区域，但未造成事故；事故区指施工机械已进入输电线路的事故区域，随时可能发生线路对施工机械的放电、施工机械触碰导线形成电力跳闸事故。

在此，我们把安全区和缓冲区的交界面称为警戒面，并把该面作为入侵探测的布防面。一旦有施工机械从安全区穿越警戒面进入缓冲区，系统应立即发出入侵告警信号，并随后执行现场声光告警、启动摄像机进行现场拍照、将现场图像信息及告警信息通过通信网络发送至输电线路管理人员等一系列动作。由于缓冲区的存在，现场声光告警信号可以及时阻止那些由于无意的但又有可能对输电线路造成破坏的施工机械的动作，从而起到预防电力外破事故发生的作用；而现场图像信息的取得和告警信息的及时发送，一方面可以使得电力运维人员可以在第一时间掌握现场外破信息，为事故的及时处理打下基础；另一方面也可以为后续的事故处理提供图像类的信息证据。

依据上述设计思想，整套装置由入侵侦测系统和主控系统两大部分组成。入侵侦测系统包括摄像机、补光灯、声光报警器、光控开关，主要负责完成异物闯入或偷盗行为的侦测、现场情况拍照记录，声光提醒警示；主控系统由控制模块、存储模块和通信模块等组成，主要功能包括前端传感器的控制、现场取证图片的本地存储、现场图片信息以及告警信息的上送（包括将现场的取证图片发送到后方的监控平台，并发送一条文字短消息到安全运行人员的手机）。

4系统的实施要点

装置在实际的安装调试过程中需要特别注意以下两点，如图1所示（以110kV为例）：

（1）首先确定合理的摄像机安装位置：警戒面设置在距离导线边距10米、距离导线弧垂最低点8米的位置，那么摄像机的安装位置也要一致，即要与警戒面和导线边相、导线弧垂最低点的距离相等；摄像机沿输电线路走廊纵向地安装，位置要保证在其可调焦距范围内，拍摄场景能覆盖到整个施工场地，场地内远近不同的施工机械都要尽可能的清晰可见、在画面中大小比例适当，可预先根据摄像机的焦距、视场角，通过理论推算得出摄像机需要的拍摄距离，进而确定纵向安装位置。

图1装置安装调试示意图

（2）调试的方式与方法：通过调节云台，使得场景中地平线与场景底边平行、场景中的垂直物与场景的侧边平行；调节焦距，使场景能基本适合于整个工地施工机械的监控；在场景中前方，距离导线边相距离10米处，设立一个与摄像机安装高度等高的标记杆，调节摄像机的场景，使标记杆的顶端位于画面中心点；确认画面中警戒区附近无树叶类目标和明显的不规则光线存在（如有，则需采取措施规避）；微调后在画面中画出警戒区。

5本系统与其他系统的比较

5.1对比“人工巡检”的防外破方式

本装置的技术优势主要体现在：（1）大量节省了人力、时间成本；（2）提高了对线路危险点的主动控制能力；（3）提高了事件发生响应速度和事故处理的效率。

5.2对比“视频监控”的防外破方式

本装置的技术优势主要体现在：（1）将操作人员“盯屏幕”任务解脱出来，由机器来完成这部分工作；（2）直接提取出了事故发生时的图片信息，可以在海量的视频数据中快速定位；（3）智能行为分析功能在前端完成，只将事故发生瞬间的现场图片传输到后台，视频资料以循环存储在SD卡，无需传送到后台，减少了视频传输数据量，在网络通信方面大大缓解了带宽压力；（4）不同于“视频监控”在异常情况甚至于突发事故已经发生之再进行事后的查验，此时损失和影响已经造成无法挽回，本装置更侧重于将外力破坏事故的提前预防。

5.3对比“红外探测”的防外破方式

本装置的技术优势主要体现在：（1）减少了需要单独架设水泥立杆的数目，降低了施工成本；（2）设备之间的接线大大简化，安装、维护更加简便和易于操作；（3）对实施场地的适应性更广，布防范围更加自由灵活，在调试时可以根据实际工况随时调整。

6结语

该装置在电力防外破中的成功应用是输电线路在线监测领域一个新的突破。相较该领域其他的技术，不仅节省了成本，提高了效率，也从根本上保证了防外力破坏工作的有效性，更加符合今后电力行业智能化管理的发展趋势。另外，装置能够适应不同的工况环境，且运行稳定可靠不需要后期投入太多的精力来维护，本身具有很好的可复制性，非常便于进行批量化的推广和应用。

参考文献

[1] ；陈伟.输电线路外力破坏与防范治理[J].科技传 ；播，2011，（12）：158.

[2] ；夏湛然.输电线路防外破工作的思路与对策[J]. ；广东科技，2011，（24）：144-146.

作者简介：季洪献（1978—），男，浙江金华人，浙江雷鸟智能电网技术有限公司工程师，研究方向：智能电网输变电设备在线监测理论与技术；方文瑾（1984—），女，甘肃兰州人，浙江雷鸟智能电网技术有限公司工程师，研究方向：输电线路在线监测系统的研究与开发。endprint

摘要：基于智能行为分析技术的视频图像监测系统在输电线路防外力破坏中的成功应用是输电线路在线监测领域一个新的突破。文章介绍了基于智能行为分析技术的监测装置的研制和应用情况，包括装置的主要原理、系统组成、实施要点及技术优势。

关键词：智能行为分析技术；监测装置；输电线路；防外力破坏

中图分类号：U463 ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ；文章编号：1009-2374（2014）18-0049-02

1智能行为分析技术简介

智能行为分析技术是对采集到的视频上的行动物体进行分析，判断出物体的行为轨迹、目标形态变化，并通过设置一定的条件和规则，判定异常行为，它糅合了图像处理技术、计算机视觉技术、计算机图形学、人工智能、图像分析等多项技术。

目前国内流行的智能行为分析系统已能实现几种入侵探测功能：穿越警戒面、区域入侵、进入区域、离开区域等。

2施工机械对电力线路破坏的现状及特点分析

输电线路外力破坏可分为三大类，一是对电力设施的破坏和盗窃，二是在线路通道保护区内种树，使用大型施工机械作业，施工在杆塔周边挖沙取土等，三是为小概率外力破坏，如交叉跨越、放风筝、重型车辆将砼杆撞断或拉线撞断等。下面主要对涉及施工机械及建筑施工类的外力破坏事件进行罗列：（1）吊车、挖土机、挖泥船碰线事故；（2）汽车撞杆事故；（3）建筑施工、抛物引发的事故；（4）车辆碰撞杆上通信线造成事故。

3基于智能行为分析技术的监测装置

根据前述的输电线路施工机械外力破坏的类型和特点，结合智能行为分析技术的功能特性，施工机械对输电线路的外力破坏行为形成过程中可分为三个区域，安全区、缓冲区和事故区。安全区指施工机械在输电线路安全区外进行作业，其行为不会对正常运行造成影响；缓冲区指施工机械已进入输电线路的保护区域，但未造成事故；事故区指施工机械已进入输电线路的事故区域，随时可能发生线路对施工机械的放电、施工机械触碰导线形成电力跳闸事故。

在此，我们把安全区和缓冲区的交界面称为警戒面，并把该面作为入侵探测的布防面。一旦有施工机械从安全区穿越警戒面进入缓冲区，系统应立即发出入侵告警信号，并随后执行现场声光告警、启动摄像机进行现场拍照、将现场图像信息及告警信息通过通信网络发送至输电线路管理人员等一系列动作。由于缓冲区的存在，现场声光告警信号可以及时阻止那些由于无意的但又有可能对输电线路造成破坏的施工机械的动作，从而起到预防电力外破事故发生的作用；而现场图像信息的取得和告警信息的及时发送，一方面可以使得电力运维人员可以在第一时间掌握现场外破信息，为事故的及时处理打下基础；另一方面也可以为后续的事故处理提供图像类的信息证据。

依据上述设计思想，整套装置由入侵侦测系统和主控系统两大部分组成。入侵侦测系统包括摄像机、补光灯、声光报警器、光控开关，主要负责完成异物闯入或偷盗行为的侦测、现场情况拍照记录，声光提醒警示；主控系统由控制模块、存储模块和通信模块等组成，主要功能包括前端传感器的控制、现场取证图片的本地存储、现场图片信息以及告警信息的上送（包括将现场的取证图片发送到后方的监控平台，并发送一条文字短消息到安全运行人员的手机）。

4系统的实施要点

装置在实际的安装调试过程中需要特别注意以下两点，如图1所示（以110kV为例）：

（1）首先确定合理的摄像机安装位置：警戒面设置在距离导线边距10米、距离导线弧垂最低点8米的位置，那么摄像机的安装位置也要一致，即要与警戒面和导线边相、导线弧垂最低点的距离相等；摄像机沿输电线路走廊纵向地安装，位置要保证在其可调焦距范围内，拍摄场景能覆盖到整个施工场地，场地内远近不同的施工机械都要尽可能的清晰可见、在画面中大小比例适当，可预先根据摄像机的焦距、视场角，通过理论推算得出摄像机需要的拍摄距离，进而确定纵向安装位置。

图1装置安装调试示意图

（2）调试的方式与方法：通过调节云台，使得场景中地平线与场景底边平行、场景中的垂直物与场景的侧边平行；调节焦距，使场景能基本适合于整个工地施工机械的监控；在场景中前方，距离导线边相距离10米处，设立一个与摄像机安装高度等高的标记杆，调节摄像机的场景，使标记杆的顶端位于画面中心点；确认画面中警戒区附近无树叶类目标和明显的不规则光线存在（如有，则需采取措施规避）；微调后在画面中画出警戒区。

5本系统与其他系统的比较

5.1对比“人工巡检”的防外破方式

本装置的技术优势主要体现在：（1）大量节省了人力、时间成本；（2）提高了对线路危险点的主动控制能力；（3）提高了事件发生响应速度和事故处理的效率。

5.2对比“视频监控”的防外破方式

本装置的技术优势主要体现在：（1）将操作人员“盯屏幕”任务解脱出来，由机器来完成这部分工作；（2）直接提取出了事故发生时的图片信息，可以在海量的视频数据中快速定位；（3）智能行为分析功能在前端完成，只将事故发生瞬间的现场图片传输到后台，视频资料以循环存储在SD卡，无需传送到后台，减少了视频传输数据量，在网络通信方面大大缓解了带宽压力；（4）不同于“视频监控”在异常情况甚至于突发事故已经发生之再进行事后的查验，此时损失和影响已经造成无法挽回，本装置更侧重于将外力破坏事故的提前预防。

5.3对比“红外探测”的防外破方式

本装置的技术优势主要体现在：（1）减少了需要单独架设水泥立杆的数目，降低了施工成本；（2）设备之间的接线大大简化，安装、维护更加简便和易于操作；（3）对实施场地的适应性更广，布防范围更加自由灵活，在调试时可以根据实际工况随时调整。

6结语

该装置在电力防外破中的成功应用是输电线路在线监测领域一个新的突破。相较该领域其他的技术，不仅节省了成本，提高了效率，也从根本上保证了防外力破坏工作的有效性，更加符合今后电力行业智能化管理的发展趋势。另外，装置能够适应不同的工况环境，且运行稳定可靠不需要后期投入太多的精力来维护，本身具有很好的可复制性，非常便于进行批量化的推广和应用。

参考文献

[1] ；陈伟.输电线路外力破坏与防范治理[J].科技传 ；播，2011，（12）：158.

[2] ；夏湛然.输电线路防外破工作的思路与对策[J]. ；广东科技，2011，（24）：144-146.

作者简介：季洪献（1978—），男，浙江金华人，浙江雷鸟智能电网技术有限公司工程师，研究方向：智能电网输变电设备在线监测理论与技术；方文瑾（1984—），女，甘肃兰州人，浙江雷鸟智能电网技术有限公司工程师，研究方向：输电线路在线监测系统的研究与开发。endprint

摘要：基于智能行为分析技术的视频图像监测系统在输电线路防外力破坏中的成功应用是输电线路在线监测领域一个新的突破。文章介绍了基于智能行为分析技术的监测装置的研制和应用情况，包括装置的主要原理、系统组成、实施要点及技术优势。

关键词：智能行为分析技术；监测装置；输电线路；防外力破坏

中图分类号：U463 ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ；文章编号：1009-2374（2014）18-0049-02

1智能行为分析技术简介

智能行为分析技术是对采集到的视频上的行动物体进行分析，判断出物体的行为轨迹、目标形态变化，并通过设置一定的条件和规则，判定异常行为，它糅合了图像处理技术、计算机视觉技术、计算机图形学、人工智能、图像分析等多项技术。

目前国内流行的智能行为分析系统已能实现几种入侵探测功能：穿越警戒面、区域入侵、进入区域、离开区域等。

2施工机械对电力线路破坏的现状及特点分析

输电线路外力破坏可分为三大类，一是对电力设施的破坏和盗窃，二是在线路通道保护区内种树，使用大型施工机械作业，施工在杆塔周边挖沙取土等，三是为小概率外力破坏，如交叉跨越、放风筝、重型车辆将砼杆撞断或拉线撞断等。下面主要对涉及施工机械及建筑施工类的外力破坏事件进行罗列：（1）吊车、挖土机、挖泥船碰线事故；（2）汽车撞杆事故；（3）建筑施工、抛物引发的事故；（4）车辆碰撞杆上通信线造成事故。

3基于智能行为分析技术的监测装置

根据前述的输电线路施工机械外力破坏的类型和特点，结合智能行为分析技术的功能特性，施工机械对输电线路的外力破坏行为形成过程中可分为三个区域，安全区、缓冲区和事故区。安全区指施工机械在输电线路安全区外进行作业，其行为不会对正常运行造成影响；缓冲区指施工机械已进入输电线路的保护区域，但未造成事故；事故区指施工机械已进入输电线路的事故区域，随时可能发生线路对施工机械的放电、施工机械触碰导线形成电力跳闸事故。

在此，我们把安全区和缓冲区的交界面称为警戒面，并把该面作为入侵探测的布防面。一旦有施工机械从安全区穿越警戒面进入缓冲区，系统应立即发出入侵告警信号，并随后执行现场声光告警、启动摄像机进行现场拍照、将现场图像信息及告警信息通过通信网络发送至输电线路管理人员等一系列动作。由于缓冲区的存在，现场声光告警信号可以及时阻止那些由于无意的但又有可能对输电线路造成破坏的施工机械的动作，从而起到预防电力外破事故发生的作用；而现场图像信息的取得和告警信息的及时发送，一方面可以使得电力运维人员可以在第一时间掌握现场外破信息，为事故的及时处理打下基础；另一方面也可以为后续的事故处理提供图像类的信息证据。

依据上述设计思想，整套装置由入侵侦测系统和主控系统两大部分组成。入侵侦测系统包括摄像机、补光灯、声光报警器、光控开关，主要负责完成异物闯入或偷盗行为的侦测、现场情况拍照记录，声光提醒警示；主控系统由控制模块、存储模块和通信模块等组成，主要功能包括前端传感器的控制、现场取证图片的本地存储、现场图片信息以及告警信息的上送（包括将现场的取证图片发送到后方的监控平台，并发送一条文字短消息到安全运行人员的手机）。

4系统的实施要点

装置在实际的安装调试过程中需要特别注意以下两点，如图1所示（以110kV为例）：

（1）首先确定合理的摄像机安装位置：警戒面设置在距离导线边距10米、距离导线弧垂最低点8米的位置，那么摄像机的安装位置也要一致，即要与警戒面和导线边相、导线弧垂最低点的距离相等；摄像机沿输电线路走廊纵向地安装，位置要保证在其可调焦距范围内，拍摄场景能覆盖到整个施工场地，场地内远近不同的施工机械都要尽可能的清晰可见、在画面中大小比例适当，可预先根据摄像机的焦距、视场角，通过理论推算得出摄像机需要的拍摄距离，进而确定纵向安装位置。

图1装置安装调试示意图

（2）调试的方式与方法：通过调节云台，使得场景中地平线与场景底边平行、场景中的垂直物与场景的侧边平行；调节焦距，使场景能基本适合于整个工地施工机械的监控；在场景中前方，距离导线边相距离10米处，设立一个与摄像机安装高度等高的标记杆，调节摄像机的场景，使标记杆的顶端位于画面中心点；确认画面中警戒区附近无树叶类目标和明显的不规则光线存在（如有，则需采取措施规避）；微调后在画面中画出警戒区。

5本系统与其他系统的比较

5.1对比“人工巡检”的防外破方式

本装置的技术优势主要体现在：（1）大量节省了人力、时间成本；（2）提高了对线路危险点的主动控制能力；（3）提高了事件发生响应速度和事故处理的效率。

5.2对比“视频监控”的防外破方式

本装置的技术优势主要体现在：（1）将操作人员“盯屏幕”任务解脱出来，由机器来完成这部分工作；（2）直接提取出了事故发生时的图片信息，可以在海量的视频数据中快速定位；（3）智能行为分析功能在前端完成，只将事故发生瞬间的现场图片传输到后台，视频资料以循环存储在SD卡，无需传送到后台，减少了视频传输数据量，在网络通信方面大大缓解了带宽压力；（4）不同于“视频监控”在异常情况甚至于突发事故已经发生之再进行事后的查验，此时损失和影响已经造成无法挽回，本装置更侧重于将外力破坏事故的提前预防。

5.3对比“红外探测”的防外破方式

本装置的技术优势主要体现在：（1）减少了需要单独架设水泥立杆的数目，降低了施工成本；（2）设备之间的接线大大简化，安装、维护更加简便和易于操作；（3）对实施场地的适应性更广，布防范围更加自由灵活，在调试时可以根据实际工况随时调整。

6结语

该装置在电力防外破中的成功应用是输电线路在线监测领域一个新的突破。相较该领域其他的技术，不仅节省了成本，提高了效率，也从根本上保证了防外力破坏工作的有效性，更加符合今后电力行业智能化管理的发展趋势。另外，装置能够适应不同的工况环境，且运行稳定可靠不需要后期投入太多的精力来维护，本身具有很好的可复制性，非常便于进行批量化的推广和应用。

参考文献

[1] ；陈伟.输电线路外力破坏与防范治理[J].科技传 ；播，2011，（12）：158.

[2] ；夏湛然.输电线路防外破工作的思路与对策[J]. ；广东科技，2011，（24）：144-146.

作者简介：季洪献（1978—），男，浙江金华人，浙江雷鸟智能电网技术有限公司工程师，研究方向：智能电网输变电设备在线监测理论与技术；方文瑾（1984—），女，甘肃兰州人，浙江雷鸟智能电网技术有限公司工程师，研究方向：输电线路在线监测系统的研究与开发。endprint