視頻分析預(yù)警技術(shù)在輸配電線路防外破中的應(yīng)用分析

國網(wǎng)青海省電力公司黃化供電公司 李 博 陳 勇 李世俊 王 星 賈世娟

保證輸配電線路的安全運行是提高電網(wǎng)供電可靠性的關(guān)鍵措施之一，然而輸配電線路在運行的過程中，容易遭受到外力的破壞，給輸配電線路的安全運行帶來較大的影響。本文分析了視頻分析預(yù)警技術(shù)在輸配電線路防外破中的應(yīng)用，通過對視頻圖像技術(shù)發(fā)現(xiàn)輸配電線路是否出現(xiàn)了外界物體入侵的情況，并將預(yù)警信息發(fā)送到云平臺，供輸配電線路運維人員參考。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，將信息技術(shù)應(yīng)用在輸配電線路防外力破壞領(lǐng)域中，能夠明顯提高輸配電線路防外力破壞的保護效果。一般輸配電線路經(jīng)過的地理環(huán)境較為復(fù)雜，氣候條件也存在較大的不確定性，容易引發(fā)輸配電線路故障。為了保證輸配電線路的運行安全，應(yīng)在輸配電線路發(fā)生故障之前，就主動發(fā)出相關(guān)的運行預(yù)警信息，從而采取相應(yīng)的措施消除輸配電線路的運行安全隱患，避免線路出現(xiàn)故障。本文根據(jù)目前輸配電線路防外力破壞的現(xiàn)狀和實際情況，分析了視頻分析預(yù)警技術(shù)在輸配電線路防外力破壞中的應(yīng)用情況，還介紹了輸配電線路防外破主動預(yù)警系統(tǒng)的硬件子系統(tǒng)和軟件子系統(tǒng)。

1 輸配電線路防外破

目前在輸配電線路防外力破壞保護中，大部分電力企業(yè)依然是采用人工對輸配電線路進行巡檢的方式。這種方式的工作量較大，需要配置的輸配電巡檢人員數(shù)量也較多，給電力企業(yè)帶來較大的輸配電線路運維成本；并且，這種方式也不能及時發(fā)現(xiàn)輸配電線路中存在的安全風(fēng)險。目前在實際中有采用智能輸配電線路防外力破壞保護裝置。如基于光纖的輸配電線路防外力破壞系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，采用光纖作為輸配電線路主動預(yù)警的關(guān)鍵材料，由于光纖傳輸通道和輸配電線路一般同桿架設(shè)，當(dāng)有外界物體靠近輸配電線路時，此時光纖的部分特性會發(fā)生變化，利用傳感器檢測光纖中出現(xiàn)的變化，可作為判斷輸配電線路是否出現(xiàn)了外界物體入侵的依據(jù)。在這種方法中，光纖的檢測靈敏度雖然較高，但造價較為昂貴，難以大規(guī)模使用。本文介紹了通過云計算和控制裝置實現(xiàn)輸配電線路防外力破壞的主動預(yù)警，以下分別進行分析。

圖1 輸配電線路防外破主動預(yù)警系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖

2 輸配電線路防外破主動預(yù)警系統(tǒng)的硬件分析

輸配電線路防外力破壞主動預(yù)警系統(tǒng)主要包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)等兩部分，首先對硬件系統(tǒng)進行分析。在主動預(yù)警系統(tǒng)中，通過攝像頭等傳感器將檢測到的輸配電線路入侵信息傳輸?shù)骄€路桿塔上的控制裝置，控制裝置確認(rèn)確實為入侵信號時，則啟動聲光報警模塊，并通過通訊模塊發(fā)送短信給輸配電線路運維人員的手機終端，同時將數(shù)據(jù)發(fā)送到云端數(shù)據(jù)庫，進一步傳輸?shù)捷斉潆娋€路防外力破壞主站系統(tǒng)，供主站人員在電腦終端上進行分析。圖1為輸配電線路防外破主動預(yù)警系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖。

在該主動預(yù)警系統(tǒng)中，攝像頭主要通過控制器中的程序進行拍照，并把圖像數(shù)據(jù)信息存儲到內(nèi)存器中，再通過圖像處理算法進行分析，判斷所采集到的圖像形狀及大小，從而得出輸配電線路是否遭受了外界物體的入侵。該輸配電線路防外破視頻分析預(yù)警技術(shù)具有運行穩(wěn)定、預(yù)警及時可靠的優(yōu)勢，在控制模塊中采用圖像處理技術(shù)來判別輸配電線路的物體入侵情況。通過控制器模塊，還可以傳輸圖像信息，更直觀地掌握輸配電線路的運行狀況。

3 輸配電線路防外破主動預(yù)警系統(tǒng)的軟件分析

在輸配電線路防外破主動預(yù)警系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)中，包括數(shù)據(jù)處理及傳輸、網(wǎng)絡(luò)通信、云端數(shù)據(jù)共享等多個不同的軟件模塊，以下分別對不同的軟件模塊進行分析。

3.1 數(shù)據(jù)處理及傳輸

數(shù)據(jù)處理及傳輸模塊在輸配電線路防外破主動預(yù)警系統(tǒng)中占有關(guān)鍵地位，通過該模塊，輸配電線路運維人員不用親自到線路現(xiàn)場，就可以掌握線路的運行數(shù)據(jù)信息，并采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。數(shù)據(jù)在進入到傳輸階段之前，需要先經(jīng)過處理，這樣才能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝浴τ诓杉降妮斉潆娋€路視頻和圖片數(shù)據(jù)信息，可以采用數(shù)字化壓縮技術(shù)進行處理，從而使得數(shù)據(jù)可以更容易地在網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中進行傳輸。但在數(shù)據(jù)壓縮處理過程中，應(yīng)保證數(shù)據(jù)依然具有較高的分辨率，不能影響數(shù)據(jù)的正常使用。輸配電線路的運行數(shù)據(jù)一般可以通過公用線路或?qū)Ｓ镁€路進行傳輸，主要的傳輸數(shù)量類型包括短信數(shù)據(jù)和圖片數(shù)據(jù)等。圖2為GSM模塊和核心控制模塊之間的連接示意圖。

圖2 GSM模塊和核心控制模塊之間的連接

在GSM模塊中包括RS232以及TTL串口等接口，將這些接口和主控制器的接口相互連接，通過控制器中編寫的程序來控制GSM模塊；同時，GSM模塊的數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收接口也和主控制器的數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收接口相連，保證數(shù)據(jù)傳輸和通信的高效性。

3.2 網(wǎng)絡(luò)通信

在輸配電線路防外破主動預(yù)警系統(tǒng)中，所有的數(shù)據(jù)傳輸都需要基于網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)才能實現(xiàn)。對于輸配電線路預(yù)警短信的通信，可以借助無線通信公網(wǎng)實現(xiàn)，如在GSM模塊中具有GPRS通信功能，網(wǎng)絡(luò)通信可以通過GSM模塊實現(xiàn)。此外，在網(wǎng)絡(luò)通信訪問的過程中，應(yīng)在所發(fā)送的數(shù)據(jù)中加入驗證的信息部分，當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)為圖片信息時，應(yīng)指定好圖片具體的存儲路徑，這樣可以更加方便調(diào)取圖片數(shù)據(jù)，滿足實際的應(yīng)用需求。

3.3 云端數(shù)據(jù)共享

在輸配電下防外破主動預(yù)警系統(tǒng)中，需要開發(fā)部署云監(jiān)控平臺和移動終端，此云監(jiān)控平臺是一個信息數(shù)據(jù)高度交互及共享的樞紐，通過該云平臺可以實現(xiàn)輸配電線路現(xiàn)場和主控制室相互通信，所有采集的輸配電線路現(xiàn)場數(shù)據(jù)信息都可以儲存在云端數(shù)據(jù)庫中。主動預(yù)警系統(tǒng)可以將預(yù)警裝置發(fā)送的線路圖片數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡?，通過調(diào)取該數(shù)據(jù)就可以查看輸配電線路的運行情況。在云平臺中，服務(wù)器可以實現(xiàn)虛擬化。虛擬化云平臺通過對物理資源、虛擬資源、業(yè)務(wù)資源進行統(tǒng)一管理，為輸配電線路防外力破壞應(yīng)用系統(tǒng)提供高性能、高安全、高可靠的計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，構(gòu)建高度可用、按需服務(wù)的虛擬數(shù)據(jù)中心。此外，采用云平臺可提升資源利用率、池化基礎(chǔ)架構(gòu)資源，按需調(diào)度，降低數(shù)據(jù)中心能耗；同時，其具有強大的冗余機制，滿足輸配電線路防外破系統(tǒng)的應(yīng)用需求。

結(jié)論：為了提高輸配電線路防外力破壞的保護效果，由傳統(tǒng)的被動式防護方式向主動式防護系統(tǒng)轉(zhuǎn)變是今后輸配電線路防外力破壞技術(shù)領(lǐng)域中的重要發(fā)展方向。本文系統(tǒng)分析了視頻分析預(yù)警技術(shù)在輸配電線路防外破中的具體的實現(xiàn)原理和應(yīng)用情況，在輸配電線路防外力破壞保護實際中可以加以應(yīng)用。