電力電纜震動視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究及應用

張若薇

摘 要：目前對電力電纜的監(jiān)控研究，包括隧道內電纜狀態(tài)的監(jiān)測和架空輸電線部分監(jiān)測研究，當前的主要方式都是固定點長時間監(jiān)控。在制止破壞行為，避免重大經濟損失上面，現(xiàn)有的視頻監(jiān)控則還存在監(jiān)控時間長、數(shù)據(jù)分析困難、被動監(jiān)控等問題，從電力領域視頻監(jiān)控的研究現(xiàn)狀來看，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控模式無法從根本上解決問題，在很多應用中，視頻僅僅成為一個遠程監(jiān)視工具，問題的發(fā)現(xiàn)和預警需要耗費大量的人力。因此，把入侵檢測與視頻監(jiān)控結合方法引入電力輸電線的監(jiān)控是一種經濟、高效的辦法。本文主要是對電纜震動視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究。

關鍵詞：電纜 震動 視頻監(jiān)控系統(tǒng) 研究 應用

中圖分類號：TM72 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（b）-0050-02

近幾年，我國輸電技術發(fā)展較快，但與之適應的輸電線路在線監(jiān)測技術起步較晚，監(jiān)測裝置和監(jiān)測系統(tǒng)尚不成熟，應對人為造成的架空及地下電纜破壞也缺乏有效的檢測和預警手段。最近幾年國內部分高校和廠家陸續(xù)開展相關工作，開發(fā)了一些輸電線路在線監(jiān)測裝置和系統(tǒng)。

2010年國家智能電網規(guī)劃總報告中提出加大對輸電線路狀態(tài)監(jiān)測裝置及其系統(tǒng)的研制開發(fā)，全面建成覆蓋全網范圍的總部和各網省公司輸電設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，利用先進的測量、信息、通信和控制等技術，以線路運行環(huán)境和運行狀態(tài)參數(shù)的集中在線監(jiān)測為基礎，實現(xiàn)對特高壓線路、跨區(qū)電網、大跨越、災害多發(fā)區(qū)的環(huán)境參數(shù)（溫度、濕度、風速、風向、雨量、氣壓、圖像等）和運行狀態(tài)參數(shù)（污穢、風偏、振動、舞動等）進行集中實時監(jiān)測，開展狀態(tài)評估，實現(xiàn)災害的預警。

1 研究的必要性

當前在電力設施的視頻監(jiān)控主要方式都是固定點長時間監(jiān)控，在制止破壞行為，避免重大經濟損失上面，現(xiàn)有的視頻監(jiān)控則還存在如下問題。

1.1 監(jiān)控時間長

視頻監(jiān)控系統(tǒng)在大部分情況下，視頻源的視頻畫面并沒有被安全人員看到，很可能在這些時間內就有值得注意的異常現(xiàn)象出現(xiàn)。人不可能24h不間斷地盯著監(jiān)視器，研究表明，人連續(xù)監(jiān)視某個畫面22min以后，會丟失90%以上的畫面信息。

1.2 數(shù)據(jù)分析困難

傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)缺乏智能因素，需要24h完整的錄像，占用大量磁盤存儲空間，而且錄像數(shù)據(jù)無法被有效地分類存儲，最多只能打上時間標簽，數(shù)據(jù)分析工作變得非常耗時，很難獲得全部的相關信息。

1.3 被動監(jiān)控

目前的監(jiān)控系統(tǒng)大部分情況下都僅起到一個“錄像”的工作，即將一段時間內的視頻源使用DVR錄制下來，異常情況甚至于突發(fā)事故已經發(fā)生之后，再進行事后的查驗，但此時損失和影響已經造成，無法挽回，完全是一種“亡羊補牢”式的“被動監(jiān)控”。

從電力領域視頻監(jiān)控的研究現(xiàn)狀來看，傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控模式無法從根本上解決問題。在很多應用中，視頻僅僅成為一個遠程監(jiān)視工具，問題的發(fā)現(xiàn)和預警需要耗費大量的人力。因此，把入侵檢測與視頻監(jiān)控結合方法引入電力輸電線的監(jiān)控實現(xiàn)主動監(jiān)控，智能分析，能大幅度減輕工作人員勞動強度，提升監(jiān)控質量。

2 研究過程

本套系統(tǒng)研究過程如下。

第一階段：前期調研準備。本階段主要工作是了解監(jiān)控詳細需求、技術交流、設備參數(shù)的協(xié)商與確定，項目實施計劃的擬定。

第二階段：獲取現(xiàn)場視頻技術。震動入侵的時候，對光纖震動傳感器進行集成，獲取其震動信息，并根據(jù)其震動信息智能位置判斷并聯(lián)動及協(xié)調多個前端視頻監(jiān)控點。

第三階段：各功能模塊的設計。本階段主要是根據(jù)項目需求對各功能模塊的實現(xiàn)進行研發(fā)設計。

第四階段：監(jiān)控服務器和客戶端軟件開發(fā)。本階段主要工作是開發(fā)服務端視頻存儲及管理軟件、服務器端智能視頻分析軟件、客戶端監(jiān)控軟件及整套系統(tǒng)自測。

第五階段：系統(tǒng)測試。本階段主要工作是做整個系統(tǒng)的測試，以及與震動探測器實現(xiàn)聯(lián)調。

第六階段：成果驗收。本階段主要工作是成果展示優(yōu)化以及準備驗收工作。

3 研究內容

電纜震動視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由震動信息模塊、震動預置位信息錄制模塊、視頻監(jiān)控模塊、視頻錄制與回放模塊、電子地圖及報警模塊組成，各模塊研究內容如下。

（1）震動信息模塊。從第三方的震動測量器獲取震動信息，通過3G網絡與前端的報警發(fā)送器進行通信。

（2）震動預置位信息錄制模塊。用于錄制震動時監(jiān)控云臺的預置位，即當發(fā)送震動時，云臺應轉到的水平位置、垂直位置與相機倍數(shù)，在云臺的監(jiān)控范圍內，根據(jù)震動測量器的定位精度，將所監(jiān)控電纜劃分為若干段，每段對應一個監(jiān)控點，即預置位。當發(fā)送震動時，根據(jù)震動所處的子段，將云臺轉動到其預設的監(jiān)控點處。

（3）視頻監(jiān)控模塊。實時監(jiān)控當前的電纜狀態(tài)，將3個云臺的實時監(jiān)控畫面顯示在界面上，便于工作人員查看實時信息。

（4）視頻錄制與回放模塊。錄制監(jiān)控視頻。主要錄制當發(fā)生震動時，監(jiān)控云臺的錄像，并且截圖，支持對錄像的回放，在正常情況下，可以通過系統(tǒng)設置來設置是否開啟錄像，正常情況下的錄像視頻會每個月清理一次，震動時錄制的視頻，會提醒用戶進行備份，由用戶自己清理。當存儲空間不足時，會提醒用戶清理震動視頻。

（5）電子地圖。顯示監(jiān)控電纜范圍內的場景。

（6）報警模塊。分為聲光報警和短信報警，能通過聲音與燈光閃爍的方式進行報警，也可通過發(fā)送短信的方式進行報警，短信報警級別可以設置。

4 系統(tǒng)創(chuàng)新應用

本套系統(tǒng)主要創(chuàng)新點如下。

（1）根據(jù)位置光纖震動傳感器信息進行動態(tài)定點視頻拍攝。

通過現(xiàn)有的光纖震動傳感器目前可以測量電纜震動入侵的大概位置，在震動入侵的時候，對光纖震動傳感器進行集成，獲取其震動信息，并根據(jù)其震動其信息智能位置判斷并聯(lián)動及協(xié)調多個前端視頻監(jiān)控點。

（2）可拓展新型能源供電。

通過風力和太陽能發(fā)電的方式，為可視輸電線監(jiān)控系統(tǒng)獨立提供電源，滿足各種戶外使用環(huán)境，解決了傳統(tǒng)太陽能因季節(jié)變換、出現(xiàn)多日陰雨天氣、晝夜交替帶來的因太陽能發(fā)電不足設備停止工作的固有功能缺陷。

5 系統(tǒng)應用前景

本文主要研究現(xiàn)有電力線入侵檢測與視頻監(jiān)控結合的自動化線纜監(jiān)控技術，其中視頻監(jiān)控服務器可以獲取現(xiàn)有電纜入侵震動監(jiān)測系統(tǒng)的報警信息，并智能分析、精確定位入侵位置，再結合前端視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)入侵位置的實時監(jiān)控。該技術的研究涉及到3G通信技術應用、視頻監(jiān)控技術、定位技術、供電技術和軟件技術等多方面。

通過電纜震動視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計研究，實現(xiàn)自動化的線路視頻監(jiān)看，過濾掉用戶不關心的海量無用信息，為監(jiān)控者提供有用的關鍵信息，該研究能夠大大減輕視頻監(jiān)控中人工勞動強度，提高報警處理的及時性，進而減少地埋電纜的損壞事件，對降低因意外停電而造成的經濟損失有十分重要意義。具體的技術經濟指標如下。

5.1 減少運維人力成本

電纜震動視頻監(jiān)控系統(tǒng)對防區(qū)內電纜進行24h全天候監(jiān)控，一旦電纜有入侵震動發(fā)生，及時通過屏幕畫面、聲音、短信等方式實時報警，提醒相關人員盡快確認處理，從而不需要進行密集巡視和駐點值守。

5.2 減少運行單位經濟成本

減少運行單位對電力電纜安全監(jiān)控的投入，對節(jié)省大量的人力、物力、財力，有顯著的經濟效益。

5.3 減少外力破壞次數(shù)，提高供電可靠性

有效地保護電纜的安全，顯著降低意外事故的發(fā)生頻率，減少跳閘的幾率，降低對人民群眾的生命財產損失，具有顯著的社會效益。

參考文獻

[1] 徐治非.視頻監(jiān)控中運動目標監(jiān)測跟蹤方法研究[D].上海：上海交通大學，2009.

[2] 張一.視頻視頻監(jiān)控中的目標識別和異常行為建模與分析[D].上海：上海交通大學，2009.

[3] 郭蔚萱，郭寶龍.基于DM642的視頻處理系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].電子設計工程，2009，17（1）：79-81.endprint