輸電線路智能巡檢遠距離WIFI專網(wǎng)組網(wǎng)巡檢裝置

明宇++李強++桑海彬++常雷雷++李春暉++呂米米

摘 要：輸電線路是電力能源傳輸?shù)年P(guān)鍵載體，是我國電力系統(tǒng)的重要組成要素。由于輸電線路巡檢工作具有高度的特殊性和復(fù)雜性，因此有必要采取基于遠距離WIFI專網(wǎng)組網(wǎng)通道裝置，用于智能巡檢需求，該裝置由安裝在輸電線路鐵塔上的無線桿塔監(jiān)測節(jié)點與安裝于桿塔匯聚中繼點或制高處匯聚中繼點組成。這些無線監(jiān)測節(jié)點和匯聚中繼點通過遠距離WIFI自組網(wǎng)，構(gòu)成具有自適應(yīng)功能的WIFI通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)運檢監(jiān)控中心與任意監(jiān)測巡檢節(jié)點之間的雙向信息交互。該裝置可以長距離的進行全程、逐塔的實時信號傳輸，支持工作人員在已安裝無線通信裝置桿塔附近與鄰近區(qū)域內(nèi)，利用專用無線終端接入自組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，進行語音、數(shù)據(jù)、視頻的雙向通信，為輸電線路智能巡檢、檢修和搶險救災(zāi)等提供通信鏈路。本文所進行的研究，在現(xiàn)實中已得到了驗證，取得了較好的效果，可以確保電力系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定和安全的運行。

關(guān)鍵詞：輸電線路；智能巡檢；WIFI專網(wǎng)傳輸裝置

中圖分類號：TM755 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）13-0153-02

由于社會和經(jīng)濟發(fā)展對電力供應(yīng)質(zhì)量的要求越來越高，促使電力企業(yè)對輸電線路的管理維護向信息化和智能化方向發(fā)展，如還是依靠傳統(tǒng)的巡檢方式巡檢輸電線路，存在安全風(fēng)險大、管理成本高、巡檢周期長、效率低等問題，且所獲取的信息量非常有限，難以滿足智能電網(wǎng)堅強電網(wǎng)的要求，因而需要發(fā)展新的巡檢方式，打通智能巡檢的傳輸通道通信問題，近年來，一些科研機構(gòu)和企業(yè)開始了相關(guān)技術(shù)的探索，提出一些解決方案并安裝部分設(shè)備做試點。總體而言，這些解決方案的基本思路是：在輸電線路桿塔終端上裝設(shè)傳感器或傳統(tǒng)的模擬球機，將監(jiān)測與巡檢到的信息通過公網(wǎng)GSM/CDMA/GPRS/3G/4G方式傳送回監(jiān)測中心。但這些方案存在以下缺點：1）公網(wǎng)GSM/CDMA/GPRS/3G/4G高額流量費用導(dǎo)致系統(tǒng)運行成本很高，不敢時實查看視頻與視頻巡檢；2）公網(wǎng)GSM/CDMA/GPRS/3G/4G提供的服務(wù)種類和數(shù)據(jù)速率有限，難以滿足諸如線路視頻監(jiān)控信息傳輸?shù)雀咚俾蕵I(yè)務(wù)的需求；3）公網(wǎng)的覆蓋范圍有限，一般無法覆蓋輸電線路全程；常常所傳信號延遲時間長，對于線路及時處理問題的時間無法保證，對電力系統(tǒng)運行維護造成一定的威脅。

基于以上原因，本文將無線遠距離WIFI自組網(wǎng)形成通信通道，帶寬可以達千兆以上，輕松傳輸高清1080P以上的視頻信號或其它數(shù)據(jù)的傳輸，且基本無延時，可以用搭建智能巡檢所需的高清視頻及對應(yīng)的收集傳感器。

1 無線遠距離WIFI自組網(wǎng)形成通信通道簡介

輸電線路無線遠距離WIFI自組網(wǎng)形成通信通道架構(gòu)及拓撲圖。如圖1所示。

系統(tǒng)主要由運維管控平臺中心服務(wù)器、WIFI專網(wǎng)通信中繼站以及前端桿塔采集裝置所組成。遠距離WIFI專網(wǎng)于輸電線路的應(yīng)用，能實現(xiàn)數(shù)公里乃至數(shù)百公里距離的網(wǎng)絡(luò)互連，傳輸帶寬可達到：867Mbps以上，完全滿足輸電線路的高清1080P視頻傳輸需要，同時滿足實時傳輸輸電線路運行數(shù)據(jù)如：溫度、濕度、風(fēng)力、傾斜、舞動、拉力、污穢、高清視頻與圖像等。

2 運維管控平臺中心服務(wù)器

監(jiān)控中心設(shè)置管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、流媒體服務(wù)器和存儲設(shè)備。

WIFI傳輸通道智能巡檢平臺的監(jiān)控中心可分為多個分監(jiān)控中心和一個總監(jiān)控中心。分監(jiān)控中心完成數(shù)據(jù)庫管理、通信管理、存儲管理的功能，分監(jiān)控中心對數(shù)據(jù)服務(wù)器進行在線監(jiān)測系統(tǒng)的各類數(shù)據(jù)自動處理，并將處理結(jié)果顯示，同時可通過數(shù)據(jù)網(wǎng)與各種內(nèi)部管理系統(tǒng)和調(diào)度自動化系統(tǒng)進行信息交互。

總監(jiān)控中心可以對供電局全區(qū)域輸電線路的內(nèi)的全部在線監(jiān)測系統(tǒng)進行管理，在線監(jiān)測系統(tǒng)的信息傳輸及控制采用統(tǒng)一規(guī)范，保證各轄區(qū)在線監(jiān)測系統(tǒng)的信息可以接入總監(jiān)控中心，總監(jiān)控中心擁有最高控制權(quán)。

總監(jiān)控中心和分監(jiān)控中心都可以設(shè)LCD拼接大屏幕系統(tǒng)，各種桿塔的數(shù)據(jù)、圖象、視頻等信息能直觀顯示在大屏幕上，如圖2所示。

3 遠距離WIFI專網(wǎng)組網(wǎng)傳輸桿塔終端

我們將本系統(tǒng)中安裝在輸電線路鐵塔上的無線桿塔監(jiān)測節(jié)點作WIFI傳輸桿塔終端，考慮到使用環(huán)境特殊性，整個設(shè)備設(shè)計的理念著重點是便于現(xiàn)場安裝、調(diào)試、使用，減輕現(xiàn)場及后臺巡視人員的工作。WIFI傳輸桿塔終端主要包括主控制箱、電源箱、太陽能板、1080P高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭、語音設(shè)備、無線傳輸網(wǎng)橋組成。前端桿塔將采集到的所有信息通過無線網(wǎng)橋傳輸至中繼站再傳回監(jiān)控中心。如圖3所示。

（1）為了確保前端桿塔設(shè)備信息實時傳回監(jiān)控中心，無線網(wǎng)橋采用了QCA9558系列的微處理器，處理器速度高達700MHZ，采用最新的802.11ac協(xié)議，支持5.8G、2.4G雙頻傳輸。無線網(wǎng)橋內(nèi)置28bdi雙極化MIMO天線，無線模塊輸出30dbm，可滿足15KM無遮擋傳輸。

（2）1080P高清球機采用海康威視鷹眼智能型工程網(wǎng)絡(luò)攝像頭，能實現(xiàn)多種報警功能及智能識別功能、如：遮擋、越界、進出入、移動偵測等，能及時聯(lián)動進行圖像抓拍、錄像等功能。攝像頭電源可遠程網(wǎng)絡(luò)控制開關(guān)，有效節(jié)省電能。

（3）擴展接口?？紤]到巡檢工作日后可能增加的功能，預(yù)留了接口，提升了巡檢裝置的可擴展性。

4 遠距離WIFI專網(wǎng)傳輸中繼站

安裝于桿塔匯聚中繼點或制高處匯聚中繼點組成簡稱為遠距離WIFI專網(wǎng)傳輸中繼站。WIFI專網(wǎng)通過前端桿塔設(shè)備的無線網(wǎng)橋與無線中繼站進行連接從而形成一個龐大的局域網(wǎng)專網(wǎng)。中繼站與中繼站之間利用專用高帶寬網(wǎng)橋進行連接，不斷拓寬網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積，延伸覆蓋距離，形成區(qū)域傳輸骨干網(wǎng)，骨干網(wǎng)傳輸達到千兆以上，可對于部分區(qū)域設(shè)備進行VPN分區(qū)管理。如圖4所示。

中繼站可安裝于輸電線路鐵塔或制高點的通信桿塔上，根據(jù)需要配置無線模塊，使用2-4個17dbi MIMO天線，每個天線扇區(qū)60度范圍，支持10KM內(nèi)信號匯聚。根據(jù)地形，我們在部分區(qū)域采用了無線網(wǎng)狀網(wǎng)（MESH）設(shè)備。中繼站網(wǎng)絡(luò)控制器其核心處理速率高達1.4GHz，傳輸帶寬達1GB以上，配合多樣化的天線可以實現(xiàn)強壯穩(wěn)定的無線傳輸和覆蓋，完全滿足高靈活性的大范圍、高帶寬無縫WiFi應(yīng)用。

主要特征：

（1）中繼站安全性能高，不接受與檢測外來信號源，能有效避開其它信號干擾，提高設(shè)備運行穩(wěn)定性。同時其它廠家設(shè)備也掃描不出本系統(tǒng)信息，可隱藏SSID等信息，支持Multi-BSSID（VSSID），使用不同的VLAN Tags；

（2）中繼站間可實現(xiàn)0-50KM信號傳輸、帶寬超過300M以上。中繼與中繼連接可以實現(xiàn)連續(xù)15跳信號傳輸；

（3）支持IP路由協(xié)議（靜態(tài)路由，動態(tài)路由協(xié)議：RIP、OSPF、zebra）、支持DHCP Client/Server/relay、支持DNS Relay/Proxy、支持狀態(tài)檢測防火墻技術(shù)、支持MAC/IP地址過濾、支持設(shè)備數(shù)字證書功能、支持WEB GUI界面管理、支持企業(yè)級的SSH命令行安全管理、支持LPRCMS Mesh Node拓撲配置查看、支持SNMPV1/2/3的MIBs管理。

5 結(jié)語

利用本文所提及的輸電線路智能巡檢遠距離WIFI專網(wǎng)組網(wǎng)巡檢裝置，完全利用自身的組網(wǎng)的通信資源，擺脫對公網(wǎng)運營商的依賴，利用建成的高速帶寬傳輸。高清傳輸1080P的視頻信號，引起多種報警功能及智能識別功能、如：遮擋、越界、越線進出入線路通道、移動偵測等先進功能應(yīng)用，能及時聯(lián)動進行圖像抓拍、遠程喊話預(yù)警，高清遠程巡線檢查桿塔及導(dǎo)線的各部位、大大降低了一線工作人員的負擔(dān)，改善了巡線工作強度，有效提升和增強了巡檢工作的工作效率和工作質(zhì)量，確保了電力系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定和健康的運行。

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