變電站安全監(jiān)控的視頻智能終端布點優(yōu)化策略

李強

摘要：傳統(tǒng)的變電站視頻監(jiān)控終端布點時，設計隨意性大、標準化程度低、資源分配不均勻、視頻終端安裝位置不合理。通過網(wǎng)格化處理，設定坐標系，將所有視頻監(jiān)控終端點進行坐標轉(zhuǎn)化，建立數(shù)學優(yōu)化模型，輸入相應的邊界參數(shù)，計算出最優(yōu)的視頻監(jiān)控終端布點結(jié)果，繼而根據(jù)優(yōu)化結(jié)果對現(xiàn)有布點進行修正。為后續(xù)變電站監(jiān)控視頻終端布點設計提供了參考，保證視頻監(jiān)控終端布點設計更加高效、更加精準，實現(xiàn)了布點設計自動化扣信息化。

關鍵詞：變電站;安全監(jiān)控;視頻智能終端;布點;優(yōu)化

引言

無人值守變電站是未來發(fā)展趨勢，尤其是信息技術(shù)、智能技術(shù)的發(fā)展，為無人值守變電站建立了技術(shù)基礎?，F(xiàn)階段大部分變電站都部署了遠程監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控設備也從單純的安防監(jiān)控轉(zhuǎn)變?yōu)樽冸娬驹O備運行狀態(tài)監(jiān)控。其中攝像機探頭是遠程監(jiān)控的基礎，其合理、正確的布點是提高遠程監(jiān)控效果，變電站運行的重要保障。但是現(xiàn)階段變電站視頻智能終端布點存在不足，影響了變電站運行安全。

一、視頻智能終端布點

所謂的視頻智能終端，在變電在安全監(jiān)控系統(tǒng)中，視頻智能終端主要是智能化視頻攝像頭，其一般有鏡頭、CCD或CMOS成像器件、MD轉(zhuǎn)換及預處理、智能算法模塊、編碼壓縮模塊以及網(wǎng)絡連接模塊，其中最為重要的一個部分是智能算法模塊，它可以按照預定的規(guī)則對每一幀視頻圖像進行仔細的甄別和過濾，一旦識別出有違規(guī)或者異常情況，就可以截取該段視頻圖像，通過網(wǎng)絡傳輸給指揮終端。相較于傳統(tǒng)的攝像頭終端，智能攝像頭在圖像增強與復原，濃縮播放以及人臉識別等方向有著巨大優(yōu)勢。

視頻智能終端布點的概念是在變電站平面中對視頻智能終端進行空間布置，繼而實現(xiàn)監(jiān)控區(qū)域全覆蓋，強化對重點設備監(jiān)控，完成對變電站設備安全監(jiān)控。

二、視頻智能終端布點現(xiàn)狀

視頻智能終端布點合理與否，直接影響著變電站設備監(jiān)控狀態(tài)。但是目前視頻智能終端布點存在以下問題：

2.1布點隨意性大

設計人員在變電站平面圖上對視頻智能終端布點，根據(jù)自己的經(jīng)驗對相應的點位進行布局安裝。這種隨意性不僅僅是設計人員缺乏理論系統(tǒng)的布局知識，同時在攝像頭布點方面研究成果較少，可參考資料缺失。

這種布點形式不合理造成視野模糊、多點、漏點、死角等現(xiàn)象。

2.2視頻智能終端布點標準化程度低

在對視頻智能終端布局時，僅考慮遠程監(jiān)控功能，功能單一。無法滿足對重要設備的遠方操作聯(lián)動，智能巡檢，智能分析等生產(chǎn)要求。

2.3視頻資源分配不均勻

監(jiān)控設備資源配置不合理，無法使重疊區(qū)域達到最佳狀態(tài)。如果為了保證視頻全覆蓋需要增加投入，這也是監(jiān)控布局需要考慮的問題。如何實現(xiàn)低成本、高效率布局也是焦點問題。

2.4視頻智能終端布局位置差

視頻智能終端布局時，僅考慮某個點位布局，視頻終端安裝位置容易出現(xiàn)掉落、難安裝以及隱蔽性差等問題，或者設備運行產(chǎn)生干擾，繼而影響對設備的監(jiān)控。降低了視頻智能終端監(jiān)控質(zhì)量。

三、視頻智能終端布點優(yōu)化策略

3.1布設原則擬定

1）精簡原則

監(jiān)控點不是越多越好，而是講究精準到位。在設計時如果使用過度的監(jiān)控點，就會增加系統(tǒng)負擔和施工成本，降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時大量的視頻數(shù)量對系統(tǒng)的CPU壓力過大，增加了系統(tǒng)反應時長，對于監(jiān)控人員而言，觀看難度較大。

2）經(jīng)濟性原則

在變電站安防監(jiān)控設備的視頻終端布點，需要從布點經(jīng)濟性考慮，是否容易安裝加工。在達到有效覆蓋的基礎上，充分考慮布點設計的經(jīng)濟效益。

3）視覺效果原則

在布點時，要考慮攝像頭是否和周圍環(huán)境搭配。視頻監(jiān)控設備主要是為了保證變電站安全。如果攝像頭布點位置明顯，容易被破或者被遮擋。在安裝時要考慮周圍環(huán)境是否有高樹或者其他建筑物。

3.2視頻智能終端優(yōu)化措施

1）網(wǎng)格化處理

首先將變電站平面圖進行網(wǎng)格化處理，將總面積劃分成有限個小方格，方格大小根據(jù)視頻監(jiān)控終端的監(jiān)控分辨率確定。若視頻監(jiān)控終端的有效分辨率為30cm，則每個網(wǎng)格的邊長為30cm，將所有面積劃分完成。

2）設定監(jiān)控坐標系

將平面圖劃分完成以后，設置直角坐標系，每個監(jiān)控終端的監(jiān)控范圍有定值。因此，將一個監(jiān)控終端布點作為視頻原點，確定坐標系的x軸和Y軸。

3）建立數(shù)學模型

根據(jù)上述的分布將現(xiàn)有的視頻監(jiān)控終端描畫在網(wǎng)格圖中，根據(jù)迭代算法、結(jié)合監(jiān)控點重要度和設備重要性概念，利用遺傳算法的交叉、迭代、變異等數(shù)學模型來完成數(shù)學模型構(gòu)建。

4）計算分析優(yōu)化

根據(jù)數(shù)學模型，輸入相關的邊界參數(shù)，來完成視頻終端布點優(yōu)化，從而得出視頻監(jiān)控方案中最為合理的布局，從而縮短布點設計時間、降低工程投入成本。

5）得出結(jié)論

根據(jù)視頻優(yōu)化計算結(jié)果，完成對變電站安全的布點優(yōu)化，達到布點最優(yōu)。

3.3試驗論證

在完成布局優(yōu)化以后，就需要對攝像頭點位進行設定，設定完成以后，驗證視頻終端監(jiān)控效果，發(fā)現(xiàn)問題以后要及時修正。因為在實際優(yōu)化中，很多未考慮因素，如變電站外部環(huán)境影響。如存在高樹或者建筑物，可能會對監(jiān)控布點產(chǎn)生影響或者對監(jiān)控效果產(chǎn)生影響。

3.4視頻監(jiān)控終端輔助設備優(yōu)化

在視頻監(jiān)控終端布點優(yōu)化完成以后，還需要考慮視頻監(jiān)控終端輔助設備的優(yōu)化。單純的依靠視頻監(jiān)控終端布點并不能提高視頻監(jiān)控終端效果，還需要安裝視頻監(jiān)控終端輔助設備，保證監(jiān)控效果。

視頻監(jiān)控終端輔助設備主要包括電路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及視頻處理系統(tǒng)。其中電路系統(tǒng)在布局時，要根據(jù)視頻監(jiān)控終端的布局合理施工，保證電路系統(tǒng)布線合理，滿足視頻終端布點需求的情況下，減少電路系統(tǒng)對于變電站其他運行設備的影響。

其次，控制系統(tǒng)的升級和優(yōu)化。視頻監(jiān)控終端不僅僅是對某個點位定點監(jiān)控，還需要旋轉(zhuǎn)監(jiān)控，同時對于某個位置能夠聚焦放大等等功效。因此控制系統(tǒng)必須要靈活可靠，保證視頻監(jiān)控終端移動效果。

最后，視頻處理系統(tǒng)的升級和優(yōu)化。視頻監(jiān)控處理系統(tǒng)是視頻處理的大腦，是保證變電站安全的主要部位。智能視頻監(jiān)控終端在智能鎖定嫌疑以后，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)能夠快速反映到人機界面，發(fā)出報警信息，繼而變電站管理人員可以實時處理，降低風險發(fā)生，提高視頻監(jiān)控終端工作的高效性。

3.5視頻智能終端布點優(yōu)化發(fā)展趨勢

視頻智能終端的布點優(yōu)化是一個數(shù)學與工程相交叉的問題，在設計時不僅僅要考慮視頻終端布局的最優(yōu)化問題，還需要考慮工程的經(jīng)濟性和可行性。因此未來視頻智能終端布點優(yōu)化會向著以下幾個方面發(fā)展：

1）視頻監(jiān)控終端布點研究不斷豐富?，F(xiàn)階段在視頻布點研究成果較少，對于變電站視頻布點指導性較弱，因此必須加強科研投入，提高布點設計的科學性。

2）視頻監(jiān)控終端布點的智能化和模塊化發(fā)展。未來只需要將變電站平面圖輸入系統(tǒng)以后，提高了視頻監(jiān)控終端布點設計效率，縮短設計時間，減少設計成本。

結(jié)束語

變電站運行質(zhì)量直接決定了地區(qū)用電質(zhì)量和電力運行平穩(wěn)性。傳統(tǒng)的變電站視頻監(jiān)控終端布點時，設計隨意性大、標準化程度低、資源分配不均勻、視頻終端安裝位置不合理。針對這些問題，結(jié)合變電站視頻監(jiān)控終端布點原則，通過網(wǎng)格化處理，設定坐標系，將所有視頻監(jiān)控終端點進行坐標轉(zhuǎn)化，建立數(shù)學優(yōu)化模型，輸入相應的邊界參數(shù)，計算出最優(yōu)的視頻監(jiān)控終端布點結(jié)果，繼而根據(jù)優(yōu)化結(jié)果對現(xiàn)有布點進行修正，并對優(yōu)化結(jié)果進行檢測，判斷優(yōu)化效果是否明顯。為后續(xù)變電站監(jiān)控視頻終端布點設計提供了參考，保證視頻監(jiān)控終端布點設計更加高效、更加精準，實現(xiàn)了布點設計自動化和信息化。