關(guān)于變電站安全運(yùn)行與視頻監(jiān)控技術(shù)的探討

張立武 王跡芳

【摘要】隨著數(shù)字化變電站的發(fā)展，對(duì)變電站視頻監(jiān)控智能化提出了更高的要求。本文簡(jiǎn)要介紹了智能視頻監(jiān)控研究現(xiàn)狀，基礎(chǔ)知識(shí)和在無人值守變電站的典型應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】視頻監(jiān)控;變電站;數(shù)字化

一、概述

傳統(tǒng)視頻監(jiān)控受到了一些固有因素的限制，其中既包含人類作為監(jiān)控者自身在生理上的弱點(diǎn)，也包含視頻監(jiān)控系統(tǒng)配置和以及視頻監(jiān)控設(shè)備在功能和性能上的局限性。這些限制因素使各類視頻監(jiān)控系統(tǒng)均或多或少的存在報(bào)警精確度差、誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象多、報(bào)警響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、錄像數(shù)據(jù)分析困難等缺陷，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)在安全性和實(shí)用性的降低。而隨著技術(shù)的發(fā)展和需求的提高，視頻監(jiān)控技術(shù)正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。智能視頻監(jiān)控是監(jiān)控領(lǐng)域未來的發(fā)展方向，行業(yè)稱之為第五代電視監(jiān)控技術(shù)。這個(gè)技術(shù)將改變?nèi)藗儌鹘y(tǒng)監(jiān)控理念，并使最終用戶從中受益，從而接受并大舉應(yīng)用。

二、智能視頻監(jiān)控的研究現(xiàn)狀

智能高清視頻監(jiān)控技術(shù)是信息（視頻、語(yǔ)音）處理數(shù)字化、信號(hào)傳輸網(wǎng)絡(luò)化、信息表現(xiàn)智能化，集通信、網(wǎng)絡(luò)、處理等多種技術(shù)于一體的新一代監(jiān)控系統(tǒng)。采用高清的CCD或CMOS圖像傳感器、具有視頻行為分析功能、基于IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)圖像、聲音及各種報(bào)警信號(hào)的遠(yuǎn)程采集、傳輸、儲(chǔ)存和處理，提供便捷、經(jīng)濟(jì)、有效的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控解決方案。以智能、高清、無線為特征的視頻監(jiān)控系統(tǒng)將會(huì)在安防行業(yè)大放異彩。

智能是視頻監(jiān)控規(guī)?；l(fā)展的必然結(jié)果。首先從應(yīng)用要求來說，傳統(tǒng)視頻監(jiān)控需要專人監(jiān)控畫面，而當(dāng)人長(zhǎng)時(shí)間面對(duì)枯燥的監(jiān)控畫面，其注意力會(huì)急劇下降，尤其是隨著攝像機(jī)數(shù)目的快速增加，依靠人工方式盯看監(jiān)控畫面的監(jiān)控模式將變得越來越低效甚至只變成了一種擺設(shè)。其次，隨著安防要求的提高，無數(shù)事實(shí)證明，事后追查是必須的，但事發(fā)前的預(yù)警提示更為重要，它可以把一些重大事件隱患抑制于萌芽之中，避免出現(xiàn)嚴(yán)重后果。由此可見，智能是監(jiān)控市場(chǎng)快速規(guī)模發(fā)展必然的要求。

國(guó)內(nèi)在智能視頻監(jiān)控技術(shù)的研究剛開始起步，大多數(shù)仍然處在實(shí)驗(yàn)室的研究之中，能夠應(yīng)用到產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)很少。但是智能視頻信號(hào)處理已經(jīng)引起許多高校和科研院所的廣泛關(guān)注。

視頻監(jiān)控中的“高清”概念和標(biāo)準(zhǔn)來自于廣播電視業(yè)的高清數(shù)字電視，可理解為“高分辨率”圖像。“高清”視頻信號(hào)在給壓縮編碼帶來較大壓力之外，更重要的是提高智能視頻分析的準(zhǔn)確度，達(dá)到更好的效果。尤其是1080i以上分辨率的圖像為監(jiān)控系統(tǒng)的智能分析提供了更為可靠的保障。

三、智能視頻監(jiān)控基礎(chǔ)知識(shí)

1.智能視頻監(jiān)控的優(yōu)勢(shì)

智能視頻監(jiān)控與傳統(tǒng)視頻監(jiān)控相比其優(yōu)勢(shì)主要有以下三點(diǎn)：

（1）24x7全天候可靠監(jiān)控：徹底改變以往完全由安全工作人員對(duì)監(jiān)控畫面進(jìn)行監(jiān)視和分析的模式，通過嵌入在前端處理設(shè)備（智能視頻網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或智能視頻服務(wù)器）中的智能視頻模塊對(duì)所監(jiān)控的畫面進(jìn)行不間斷分析;

（2）大大提高報(bào)警精確度：前端處理設(shè)備（智能視頻網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)或智能視頻服務(wù)器）集成強(qiáng)大的圖像處理能力，并運(yùn)行高級(jí)智能算法，使用戶可以更加精確的定義安全威脅的特征，有效降低誤報(bào)和漏報(bào)現(xiàn)象，減少無用數(shù)據(jù)量;

（3）大大提高響應(yīng)速度：將一般監(jiān)控系統(tǒng)的事后分析變成了事中分析和預(yù)警，它能識(shí)別可疑活動(dòng)（例如有人在公共場(chǎng)所遺留了可疑物體，或者有人在敏感區(qū)域停留的時(shí)間過長(zhǎng)），在安全威脅發(fā)生之前就能夠提示安全人員關(guān)注相關(guān)監(jiān)控畫面以提前做好準(zhǔn)備，還可以使用戶更加確切的定義在特定的安全威脅出現(xiàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)采取的動(dòng)作，并由監(jiān)控系統(tǒng)本身來確保危機(jī)處理步驟能夠按照預(yù)定的計(jì)劃精確執(zhí)行，有效防止在混亂中由于人為因素而造成的延誤;

（4）有效利用和擴(kuò)展視頻資源的用途：對(duì)事件和畫面經(jīng)過了智能分析和過濾，僅保留和記錄了有用的信息，使得對(duì)事件的分析更為有效和直接，同時(shí)可利用這些視頻資源在非安全領(lǐng)域進(jìn)行更高層次的分析，如智能視頻系統(tǒng)還可以幫助零售店的老板統(tǒng)計(jì)當(dāng)天光顧的客戶數(shù)量，用以分析銷售情況等等。

2.智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)具備的功能

（1）周界警戒及入侵檢測(cè)：在復(fù)雜的天氣環(huán)境中（例如雨雪、大霧、大風(fēng)等）精確的偵測(cè)和識(shí)別單個(gè)物體或多個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情況并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤，包括運(yùn)動(dòng)方向、運(yùn)動(dòng)特征等;

（2）物品被盜或移動(dòng)檢測(cè);當(dāng)監(jiān)控場(chǎng)景中的物體被盜和移動(dòng)，算法將自動(dòng)檢測(cè)這種動(dòng)作，常用于貴重物品和關(guān)鍵設(shè)備的監(jiān)控。

（3）遺留、遺棄物品檢測(cè)：當(dāng)一個(gè)物體（如箱子、包裹、車輛、人物等）在敏感區(qū)域停留的時(shí)間過長(zhǎng)，或超過了預(yù)定義的時(shí)間長(zhǎng)度就產(chǎn)生報(bào)警。典型應(yīng)用場(chǎng)景包括機(jī)場(chǎng)、火車站、地鐵站等。

（4）流量統(tǒng)計(jì)：統(tǒng)計(jì)穿越入口或指定區(qū)域的人或物體的數(shù)量。例如為業(yè)主計(jì)算某天光顧其店鋪的顧客數(shù)量;

（5）擁擠檢測(cè);識(shí)別人群的整體運(yùn)動(dòng)特征，包括速度、方向等等，用以避免形成擁塞，或者及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況。典型的應(yīng)用場(chǎng)景包括超級(jí)市場(chǎng)、火車站等人員聚集的地方;

（6）PTZ跟蹤;偵測(cè)到移動(dòng)物體之后，根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況，自動(dòng)發(fā)送PTZ控制指令，使攝像機(jī)能夠自動(dòng)跟蹤物體，在物體超出該攝像機(jī)監(jiān)控范圍之后，自動(dòng)通知物體所在區(qū)域的攝像機(jī)繼續(xù)進(jìn)行追蹤;

（7）焰火檢測(cè)：根據(jù)發(fā)生火情過程中煙火表現(xiàn)出的時(shí)-空特征進(jìn)行煙火的實(shí)時(shí)檢測(cè);

（8）人體行為分析：在目標(biāo)檢測(cè)分類的基礎(chǔ)上，利用人體的各種行為特征對(duì)其所進(jìn)行各種行為的描述和分析，提取哪些危險(xiǎn)和有潛在危險(xiǎn)的行為，如打斗、搶奪和突然倒地等行為;

（9）人臉識(shí)別：自動(dòng)檢測(cè)和識(shí)別人物的臉部特征，并通過與數(shù)據(jù)庫(kù)檔案進(jìn)行比較來識(shí)別或驗(yàn)證人物的身份;

（10）車輛識(shí)別：識(shí)別車輛的形狀、顏色、車牌號(hào)碼等特征，并反饋給監(jiān)控者。此類應(yīng)用可以用在被盜車輛追蹤等場(chǎng)景中。

3.智能視頻監(jiān)控的產(chǎn)品形態(tài)

由于應(yīng)用的千差萬(wàn)別，智能視頻監(jiān)控在將表現(xiàn)出多種產(chǎn)品形態(tài)，包括：

（1）智能處理算法加載在網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器（NVS/DVS）上，形成智能視頻服務(wù)器;

（2）智能處理算法加載在網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)內(nèi)，形成智能網(wǎng)絡(luò)相機(jī);

智能處理算法加載在硬盤錄像機(jī)內(nèi)，形成智能分析硬盤錄像機(jī);

智能處理算法還將以存軟件的方式和視頻監(jiān)控管理軟件一起實(shí)現(xiàn)集中式分析和處理的能力。

四、視頻監(jiān)控在無人值守變電站的應(yīng)用

針對(duì)無人值守變電站監(jiān)控的特殊性和自身視頻監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，本文總結(jié)了一些智能視頻監(jiān)控應(yīng)具備的基本功能，如：人體異常行為識(shí)別、入侵目標(biāo)識(shí)別、煙火識(shí)別、非法停車、物品遺留或被盜識(shí)別等功能。

1.人體異常行為識(shí)別

1）人員倒地行為檢測(cè)

應(yīng)用場(chǎng)景：變電站室外場(chǎng)地和室內(nèi)高壓變電房等區(qū)域

識(shí)別方式：當(dāng)在應(yīng)用場(chǎng)景內(nèi)中設(shè)定的警戒區(qū)域內(nèi)，當(dāng)有人出現(xiàn)突發(fā)性事件（如觸電、生病等情況）倒地時(shí)，通過對(duì)視頻監(jiān)控圖像的智能分析就能夠自動(dòng)對(duì)事件產(chǎn)生告警。

事件判定：通過對(duì)智能視頻畫面的分析，我們可以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的異常行為，并對(duì)該事件在第一時(shí)間進(jìn)行處理，避免人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

2）人體徘徊檢測(cè)

應(yīng)用場(chǎng)景：變電站院墻外等

識(shí)別方式：在應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)置的警戒區(qū)域內(nèi)，有人在一定范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間徘徊則產(chǎn)生告警，其他的固定目標(biāo)或正常通過行為不產(chǎn)生告警。

事件判定：在事先設(shè)定的院墻周圍，當(dāng)發(fā)生此類事件，我們初步判定有人在變電站周圍踩點(diǎn)，預(yù)判可能會(huì)有偷盜事件發(fā)生。

2.入侵目標(biāo)檢測(cè)

1）周界警戒及入侵檢測(cè)功能

應(yīng)用場(chǎng)景：變電站院墻、重要電房、監(jiān)控機(jī)房等。

識(shí)別方式：在應(yīng)用場(chǎng)景中我們?cè)O(shè)置一定的警戒區(qū)域（如院墻周邊1米的位置等），當(dāng)有可疑人員闖入到警戒區(qū)域內(nèi)系統(tǒng)就進(jìn)行報(bào)警。

事件判定：當(dāng)有人員闖入警戒區(qū)域發(fā)生報(bào)警時(shí)，我們可以判定是有人員非法闖入變電站，有偷盜事件發(fā)生，需要相關(guān)部門第一時(shí)間進(jìn)行處理。

五、總結(jié)

變電站視頻監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)持續(xù)了數(shù)年，現(xiàn)以作為變電站安防系統(tǒng)的重要組成部分包含在基建站設(shè)計(jì)當(dāng)中，目前均為基于嵌入式硬盤錄像機(jī)（DVR）的系統(tǒng)，且攝像頭為標(biāo)清制式。隨著各種監(jiān)控需求的不斷提出，各種行為分析、狀態(tài)分析也可以進(jìn)行定制，使之更符合監(jiān)控需求。因此，智能視頻監(jiān)控技術(shù)必將在變電站監(jiān)控，設(shè)備運(yùn)行維護(hù)方面的到廣泛應(yīng)用，運(yùn)維人員也要做好相應(yīng)技術(shù)儲(chǔ)備。