基于微波寬帶傳輸?shù)妮旊娋€路黑點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

溫帶銀 甄志明 梁文耀 程 斌

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東江門529000）

0 引言

在110～500 kV輸電線路中，違章施工、山火、飄浮物和雷擊是造成線路強(qiáng)迫停運(yùn)的四個主要原因，其中外力破壞占了82%，因此，對外力破壞黑點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控是減少線路停運(yùn)和降低線路跳閘率的有效措施。在輸電線路運(yùn)維領(lǐng)域，專業(yè)巡維是一項(xiàng)不可或缺、必不可少的工作。在過往的幾年中，專業(yè)巡維工作已經(jīng)取得了一定成效，實(shí)現(xiàn)了輸電線路設(shè)備的動態(tài)管控、輸電線路專業(yè)巡維月度計(jì)劃的制定、專業(yè)巡維計(jì)劃完成情況的考核、運(yùn)維管控落實(shí)卡的建立。但因外力破壞或違章施工造成的線路跳閘事故時有發(fā)生，研發(fā)微波寬帶傳輸?shù)妮旊娋€路黑點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，問題就將迎刃而解。

1 監(jiān)控系統(tǒng)介紹

輸電線路黑點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)將采集到的輸電線路周圍建筑施工（危險點(diǎn)）、外力破壞、塔材被盜、火災(zāi)、導(dǎo)線舞動、導(dǎo)線懸掛異物等異常情況，通過微波快速實(shí)時傳送到中心監(jiān)控分析系統(tǒng)，并以多種方式發(fā)出預(yù)警信息，提示管理人員采取必要的預(yù)防措施。監(jiān)控系統(tǒng)主要包括監(jiān)控?cái)z像裝置、移動終端系統(tǒng)、黑點(diǎn)智能分析系統(tǒng)、圖像存儲系統(tǒng)、太陽能蓄電池遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等。

（1）監(jiān)控?cái)z像裝置：安裝在輸電鐵塔上，是系統(tǒng)的事務(wù)處理核心，主要完成對圖像視頻數(shù)據(jù)的采集壓縮處理及傳輸；接收并處理監(jiān)控中心的各種命令（如調(diào)節(jié)分辨率、調(diào)節(jié)焦距、云臺旋轉(zhuǎn)、采樣時間間隔、分機(jī)系統(tǒng)時間、實(shí)時的圖片請求）；將采集到的數(shù)據(jù)圖像經(jīng)圖像壓縮處理后上傳至監(jiān)控中心。

（2）移動終端系統(tǒng)：通過微波傳輸模塊與監(jiān)控中心進(jìn)行遠(yuǎn)距離無線通信。通過優(yōu)化天線設(shè)計(jì)，保證數(shù)據(jù)采集和通信正常運(yùn)行。對于沒有移動信號的地區(qū)可采用無線接力方式將信號傳輸?shù)接幸苿有盘柕臈U塔，然后再通過微波網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。

（3）黑點(diǎn)智能分析系統(tǒng)：由圖像編碼器、圖像監(jiān)控流媒服務(wù)器和客戶監(jiān)控軟件組成。圖像編碼器將實(shí)時采集到的圖像經(jīng)壓縮編碼后通過微波網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至流媒服務(wù)器；客戶監(jiān)控軟件登錄圖像服務(wù)器站點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時圖像瀏覽、監(jiān)控。

（4）圖像存儲系統(tǒng)：負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的連接和運(yùn)行。存儲服務(wù)器是可選組件，主要用于集中存儲圖像數(shù)據(jù)文件；同時可選擇動態(tài)域名解析服務(wù)器配套使用，方便圖像編碼器的配置和管理；圖像監(jiān)控服務(wù)器是系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)連接前端圖像編碼器與客戶監(jiān)控端，并進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)和控制命令的轉(zhuǎn)發(fā)，同時連接和管理存儲服務(wù)器中的圖像數(shù)據(jù)，以及管理系統(tǒng)中的各種設(shè)備和資源，包括圖像流管理、錄像管理和用戶管理。

（5）太陽能蓄電池遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)：安裝在輸電鐵塔上。輸電線路圖像視頻監(jiān)測分機(jī)通過太陽能電池進(jìn)行供電，并采用太陽能對蓄電池進(jìn)行浮充；電源管理模塊根據(jù)蓄電池特性嚴(yán)格進(jìn)行充放電控制，并防止過壓、過流造成系統(tǒng)各部件損壞。

2 搭建微波通訊系統(tǒng)

將黑點(diǎn)防外破主機(jī)安裝在鐵塔上，通過室外工業(yè)級、大功率、高帶寬、遠(yuǎn)距離無線網(wǎng)橋傳輸數(shù)據(jù)。使用AR9344、AR9882 ac無線方案，無線信號調(diào)制最高速率800M，點(diǎn)對點(diǎn)信號最遠(yuǎn)達(dá)15 km，10 km傳輸帶寬200M左右，點(diǎn)對多點(diǎn)無線傳輸信號10 km。由于微波頻率極高，波長又很短，其在空中的傳播特性與光波相近，也就是直線前進(jìn)，遇到阻擋就被反射或被阻斷，因此微波通信的主要方式是視距通信，超過視距以后需要中繼轉(zhuǎn)發(fā)。一般說來，由于地面的影響及空間傳輸?shù)膿p耗，每隔10 km左右，就需要設(shè)置中繼站，將電波放大轉(zhuǎn)發(fā)而延伸，經(jīng)過中繼而傳至數(shù)百公里仍可保持很高的通信質(zhì)量。

通過微波寬帶傳輸通道代替?zhèn)鹘y(tǒng)4G完成主干線通訊，利用微信平臺或網(wǎng)絡(luò)后臺實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，系統(tǒng)全天候自動監(jiān)控待警，實(shí)時視頻，并通過云存儲的功能將監(jiān)控的視頻圖片實(shí)時直接上傳到云端。監(jiān)控端可通過視頻畫面、數(shù)據(jù)分析以及報(bào)警提示等信息準(zhǔn)確地判斷出輸電線路當(dāng)前的安全狀況，及時組織人員采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。

基于微波寬帶傳輸技術(shù)的輸電線路黑點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)工作原理如圖1所示。

圖1 輸電線路黑點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)工作原理圖

3 實(shí)際運(yùn)用及運(yùn)用前景

3.1 實(shí)際運(yùn)用

目前架空線路黑點(diǎn)外力破壞事故在設(shè)備事故中所占的比例很高，輸電線路黑點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對輸電線路周邊環(huán)境的全天候監(jiān)控，線路運(yùn)行管理人員可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備巡視，減少巡視次數(shù)，減輕線路人員的工作量，并且及時掌握線路危險點(diǎn)的運(yùn)行情況，提高輸電線路黑點(diǎn)防外力破壞的預(yù)控能力，為輸電線路的巡視及狀態(tài)檢修開辟了一條新的道路，大大提高了輸電線路安全性?，F(xiàn)有通過4G傳輸?shù)囊曨l監(jiān)控系統(tǒng)可以改造為利用微波寬帶傳輸?shù)南到y(tǒng)，大大降低通訊成本的同時，又能提升傳輸數(shù)據(jù)質(zhì)量和傳輸效率。

3.2 運(yùn)用前景

該系統(tǒng)可用于110～500 kV各電壓等級架空線路，還可應(yīng)用于交通、石油、水利、森林火災(zāi)預(yù)警等一切需要遠(yuǎn)程監(jiān)控的領(lǐng)域。

4 結(jié)語

微波寬帶傳輸?shù)妮旊娋€路黑點(diǎn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在輸電線路維護(hù)工作中大大減少了防外力破壞特殊巡視的人員投入，線路黑點(diǎn)的風(fēng)險顯著減低，線路的安全可靠性提高，為今后輸電線路智能化巡檢打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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