無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)在110kV白園線的應(yīng)用

孔令全

福建棉花灘水電開發(fā)有限公司白沙水電廠，福建龍巖 364000

0 引言

白沙水電站位于九龍江支流萬安溪中段，電站裝機2臺，單機容量3.5萬kW，總裝機7萬kW，多年平均發(fā)電量1.865億kW·h。白沙水電廠由福建省電力調(diào)度通信中心直調(diào)，是福建電網(wǎng)的主要調(diào)峰水電廠之一。110kV白園線是白沙電廠的唯一電能送出線路，2006年2月開工，于同年12月施工完成，并投入使用。

1 存在問題

110kV白園線80%在高山峻嶺，20%在山地，37%跨越高桿經(jīng)濟林，自白沙水電廠途經(jīng)龍巖新羅區(qū)白沙鎮(zhèn)、雁石鎮(zhèn)、鐵山鎮(zhèn)、西陂鎮(zhèn)等四個鄉(xiāng)鎮(zhèn)到220kV園田塘變電站，由園田塘變電站和省網(wǎng)連接。線路長度為40km，水泥雙桿88基，鐵塔為22基。白沙電廠110kV白園線#34、#36桿地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，導(dǎo)致線路人工巡線非常困難，無法及時確定輸電線路是否存在安全隱患，嚴(yán)重影響了輸電線路的安全。為提高線路運行的可靠性，保證電廠的安全生產(chǎn)，有必要對白園線#34、#36基桿加裝無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，完善實時監(jiān)視功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計

對白沙電廠110kV白園線#34、#36桿加裝無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過圖像數(shù)據(jù)可實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶端，各監(jiān)控點的現(xiàn)場情況也能實時瀏覽觀測，專業(yè)人員一旦接收到監(jiān)控中心系統(tǒng)預(yù)警信息，便可立即作出相應(yīng)的應(yīng)急措施，以確保高壓電線路的安全運行。實現(xiàn)多點、遠(yuǎn)程、實時、報警、錄像、智能化檢索、系統(tǒng)管理及設(shè)備在線維護等功能。

1）系統(tǒng)是建立在3G EVDO/WCDMA通信平臺上，設(shè)備具備在（狂風(fēng)、暴雨、冰雪）等惡劣環(huán)境下正常持續(xù)工作的能力，整機長時間連續(xù)工作（≥10000小時）都沒有問題；

2）設(shè)備具備了多種先進技術(shù)（集無線通信、嵌入式系統(tǒng)、圖像壓縮、DSP等）于一身，現(xiàn)場的實時照片可以設(shè)有多種查看途徑，用戶無論身處何方，您所關(guān)心的監(jiān)控現(xiàn)場信息都可以隨時隨地獲取到；

3）想要實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、管理、維護的功能，經(jīng)過設(shè)備授權(quán)用戶就能進行，只需短信就可以配置設(shè)備的各種參數(shù)，無需人員到基站進行現(xiàn)場設(shè)置，節(jié)約時間和運輸成本；

4）系統(tǒng)在設(shè)計上保留了余地，方便了日后如有需要進行系統(tǒng)擴容；

5）系統(tǒng)采用ICP之間與MD5算法實現(xiàn)的相互認(rèn)證。采用TLS層連接可實現(xiàn)安全的數(shù)據(jù)傳輸。物理層、鏈路層及IP層的安全可采用防火墻技術(shù)來保證，如要加密，可根據(jù)傳輸業(yè)務(wù)類型的不同，設(shè)定不同安全級別、選擇不同的加密算法進行，DES，RSA加密算法都是可支持的。DRM加密被采用于多媒體數(shù)據(jù)通信，SSL加密則被采用于控制指令及數(shù)據(jù)通信；

6）系統(tǒng)設(shè)計要求

（1）系統(tǒng)應(yīng)在任何時候都能對輸電線路進行有效監(jiān)視，以便及時了解情況；

（2）系統(tǒng)應(yīng)能兼容3G EVDO/WCDMA通訊網(wǎng)絡(luò)，只要有3G EVDO/WCDMA信號的地方均可使用、不用自建、維護通訊網(wǎng)絡(luò)，通訊距離不受限制；

（3）系統(tǒng)應(yīng)能不停電即可安裝，安裝地點靈活方便，裝置拆卸方便，在該測點不需要監(jiān)控時可自行安裝到其他監(jiān)控點；

（4）系統(tǒng)應(yīng)采用專業(yè)云臺恒速球攝像機，具有抗干擾、耐高低溫、圖像清晰、監(jiān)控距離遠(yuǎn)等特點；

（5）系統(tǒng)自身能在低溫條件下工作；

（6）室外工作要考慮防水防雷設(shè)計；

（7）塔基監(jiān)控系統(tǒng)采用太陽能電源供電；

系統(tǒng)可實現(xiàn)預(yù)警功能，當(dāng)有外觸發(fā)告警時可同時啟動攝像機拍照或錄像，照片或視頻可及時傳回中心并存儲。

根據(jù)以上要求，經(jīng)比較選擇深圳市特力康科技有限公司生產(chǎn)的LKS-PM-EG/C/3高壓輸電線路狀態(tài)在線監(jiān)測監(jiān)視系統(tǒng)。

3 工作原理

安裝視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼及無線通訊單元、智能攝像機（紅外）單元、太陽能供電單元、智能外力探測單元和監(jiān)控中心單元。安裝后對系統(tǒng)進行配置和調(diào)試。配置原理圖如下：

攝像頭采集到的模擬視頻信號，如：塔基環(huán)境、線路、塔下作業(yè)圖像，送到無線視頻終端，經(jīng)過數(shù)字化、視頻壓縮編碼后，通過3G EVDO/WCDMA無線網(wǎng)絡(luò)、internet網(wǎng)送到視頻監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心上對視頻流進行解碼，即可看到攝像頭拍攝的現(xiàn)場視頻畫面。

具體為，通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器從CCD攝像機采集模擬視頻信號，然后把圖像數(shù)據(jù)進行編碼和壓縮成為數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。最后利用3G EVDO/WCDMA無線傳輸模塊將圖片及現(xiàn)場數(shù)據(jù)以IP包的方式發(fā)送到圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控服務(wù)器。圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控服務(wù)器和圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控客戶端分別是裝有遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控服務(wù)端軟件和客戶端軟件的PC機，它們都連接在互連網(wǎng)絡(luò)上，由于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器沒有固定的IP地址，所以客戶端主動去瀏覽監(jiān)控圖像和設(shè)置監(jiān)控參數(shù)都是通過服務(wù)器來中轉(zhuǎn)的。

監(jiān)控中心通過圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控客戶端實時瀏覽觀測各監(jiān)控點的現(xiàn)場情況，維護監(jiān)控人員通過從現(xiàn)場發(fā)送來的視頻、圖片、等數(shù)據(jù)進行分析比對，如出現(xiàn)異常的預(yù)警信息，即立刻作出相應(yīng)的應(yīng)急處理，以確保高壓線路的安全運行。

4 功能特點

該系統(tǒng)從2011年投用至今，主要有如下特點：

1）系統(tǒng)高穩(wěn)定性，保證設(shè)備正常運轉(zhuǎn)

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器主機芯片德國進口，所有器件采用工業(yè)級、低功耗、高穩(wěn)定性的ARM嵌入式處理器設(shè)計；在軟件上使用具備穩(wěn)定的、精簡的嵌入linux操作系統(tǒng)內(nèi)核版本和具備寫平衡的文件系統(tǒng)，系統(tǒng)滿足了長時間、不間斷工作而免維護的需求，正式因為有了這些性能穩(wěn)定、安全可靠的高效特性。

2）高清晰數(shù)字視頻及圖片即時獲取

在無線EDGE/3G-EVDO傳輸網(wǎng)絡(luò)的條件下，能即時獲取遠(yuǎn)端現(xiàn)場高清晰數(shù)字視頻及圖片。

3）塔基紅外探測外力告警

當(dāng)有外力告警時，三鑒紅外探測器及時探測，上報警情。

4）可拍遠(yuǎn)端，可控近端，可遠(yuǎn)程遙控拍攝

互聯(lián)網(wǎng)與圖像監(jiān)控客戶端連接后，可通過監(jiān)控服務(wù)器的中轉(zhuǎn)實時向遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器發(fā)送攝像頭變焦、云臺角度偏轉(zhuǎn)等指令，對攝像機進行控制。

5）便捷的供電方式及電源管理功能

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器采用太陽能充電系統(tǒng)，可以長期在野外使用。

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器帶有電源管理功能，可以根據(jù)需要切斷外部攝像頭、云臺的供電以延長蓄電池的工作時間。

6）監(jiān)控容量大

系統(tǒng)可支持多達上千臺的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器裝機容量和上千個客戶端用戶數(shù)量。一個客戶端可同時監(jiān)控多臺遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器。

7）用戶的權(quán)限管理

圖像監(jiān)控客戶端對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器進行訪問需要進行用戶身份的驗證，系統(tǒng)定義了兩種用戶身份：管理員用戶和普通用戶。管理員用戶可以設(shè)置修改監(jiān)控的配置參數(shù)，普通用戶只能進行圖像的瀏覽。

8）完善的視頻、圖片管理、檢索功能

數(shù)據(jù)圖像監(jiān)控客戶端可實現(xiàn)對歷史圖像數(shù)據(jù)的存取、檢索、圖像數(shù)字處理、對比分析及異常情況預(yù)警。

5 結(jié)論

該系統(tǒng)從2011年投用至今，運行良好，及時發(fā)現(xiàn)并制止當(dāng)?shù)卮迕裨诰€路走廊種樹、違章建養(yǎng)雞場各一起。減輕了線路巡查人員的工作量，且能24小時無間斷監(jiān)控，真正使線路的安全運行做到可控再控。