输电线路危险点远程图象监控系统

输电线路危险点　远程图像监控系统　雍文涛（黄山市供电公司线路工区，安徽黄山　２４５０００）　摘　要：介绍了输电线路危险点远程图像监控系统的应用，简述了其系统构成和技术特点。系统运行结果表明：现场　监控装置对电力杆塔、线路现场的图像、气象信息进行采集、压缩、分组后，通过ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ无线网络传输　到监控中心，运行人员在监控中心就可全面了解线路危险点的情况，及时采取措施将事故消灭在萌芽状态。　关键词：输电线路；危险点；图像；气象　究工作，在输电线路的铁塔上安　险点远程图像监控系统，对输电　０弓瞎　装多部摄像机，分别监控不同的　线路存在的危险点进行了有效　对象，同时测量环境的温度、湿　的监控，确保了线路的安全稳定　随着国民经济的发展，对电　度、降雨量。将图像及数据通过光　的运行。　力的需求也日益俱增。迅速增加　纤传输到监控中心．监控中心根　该套系统集成了气象条件　的输电线路给线路运行人员带来　据现场图像及相关数据决定是否　监测（温湿度、风速、风向、雨雪　大量的巡视维护工作量，对交叉　检修，对线路管理起了巨大的促　以及气压等）．采用高性能摄像　跨越、人员活动密集地、自然灾害　进作用。但由于输电线路比较分　机，低功耗云台及特殊传感器，　区域等地的线路危险点的观察又　散、距离长。架设光纤成本高，只　借助ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ网络平台进行　是必不可少的。目前，大多采用定　能在几条实验线路上选几个点安　现场图片拍摄。杆塔分机实行超　期人工巡视－Ｔ－段．一般巡视周期　装设备，不适合普及化应用，成本　低功耗设计．利用太阳能和蓄电　为１个月．而在巡视期内线路及　高、实施难度大。　池充电２１２作方式，可实现对高压　周边的环境情况是不得而知的，　２００６年，２２０　ｋＶ宁万２８９５　线路及环境参数的全天候监测。　这就为输电线路的安全运行埋下　线就因现场野蛮施工，在使用强　给线路工区及时了解现场信息，　了巨大的隐患。近年全国外破等　夯机时未能保持与输电线路的足　将事故消灭在萌芽状态。有效地　事故逐年上升，暴露出传统的巡　够安全距离，导致对强夯机放电。　减少由于导线覆冰、洪水冲刷、　视方式也已不能满足现有的安全　再此之前线路工区也多次向施工　不良地质、火灾、导线舞动、通道　需求。因此，急需采用新的技术手　方发放告知书，通过此次故障也　树木长高、线路大跨越、导线悬　段来帮助线路运行人员提高工作　暴露出对施工现场的监控力度不　挂异物、线路周围建筑施工、塔　效率，但受通信方式、图像压缩技　够，不能做到对线路下方在建工　材被盗等危险点因素引起的电　术以及电源技术的制约，高压线　程实时的监控。为了避免类似情　力事故实现可控、在控、能控。并　路的远程图像监控系统发展极为　况发生，今年黄山供电公司与西　且大大减少巡视人员的２１２作量，　缓慢。国外曾开展过此方面的研　安某公司合作，采用输电线路危　为输电线路的巡视及状态检修　ｑ｝　维普资讯 http://www.cqvip.com

开辟了一条新的思路，真正成为　输电线路的“守护神”。　１　ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ通信　目前．无线监控系统的数据　传送模式大多采用以下４种方　式，即集群电台、ＧＳＭ短消息、　ＧＰＲＳ和ＣＤＭＡ模式。考虑视频　监控需要大量无线数据传输，系　统通信网络首先采用ＧＰＲＳ和　ＣＤＭＡ两种模式。利用现成的　ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ网络进行数据传　输，具有运行费用低，稳定可靠，　覆盖范围广等优点。国内ＧＰＲＳ／　ＣＤＭＡ网络的商业化运营为本项　目的实现提供了前提条件。系统　对通信模块采用休眠、定时开机　的工作模式．从而大大减少系统　的功耗。　目前。基于ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ方　式通信主要为以下２种模式：　第１种为监控装置和中心均　为固定ＩＰ地址．由于移动服务商　目前提供的固定ＩＰ地址均为私　有ＩＰ．因此中心和监控装置必需　均采用ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ方式进行　通信。必需申请ＶＰＮ（虚拟专用　网络），收费较高，一般每月在　１　０００￣２　０００元之间。　第２种是监控装置为动态　ＩＰ，中心为互联网提供的固定　ＩＰ。工作在此种方式下，由于装置　的ＩＰ地址在不断变４－１＝，因此中心　和装置的联络变得比较困难。并　且中心固定ＩＰ的租赁费用很高．　通常在几千到上万元不等。　基于以上原因．采用了动态　域名解析的原理，申请一域名，　使监控装置只需向固定的域名及　端口发送数据，不必关心中心的　３监控装置软硬件　ＩＰ地址。中心在收到装置的数据　的同时．即可知道每个装置的ＩＰ　３．１　硬件结构　地址，并进行动态更新。每个域　监控装置包含高速一体化　名年费用一般在２００～４００元之　ＣＤ摄像机、云台、解码器、　间。日常费用较低。各装置按包　控制板、ＤＳＰ压缩模块、ＧＰＲＳ／　月一般费用为３０～５０元。中心不　ＣＤＭＡ通信模块、蓄电池、太阳能　需任何硬件设备．只要能够以任　电池、温湿度测量模块、风速测量　何方式接入互联网即可。　模块。控制板可定时或受中　心请求启动摄像机工作，将摄像　２系统结构　机采集到的视频信号经ＤＳＰ压　缩模块压缩为标准的ＪＰＥＧ文　整个系统主要由省公司监控　件，同时采集环境的温度、湿度。　中心主机、地市局监控中心主机、　装置采用太阳能对蓄电池进行浮　线路监测分机、专家软件组成．系　充的供电方式．控制板定期　统组网拓扑图如图１所示。在线　检测蓄电池电压以保证系统正常　路杆塔安装一台监测分机．可定　运行。装置主芯片采用ＭＳＰ４３０　时、实时完成现场图片（压缩为　系列芯片。使系统平均功耗低于　标准ＪＰＥＧ格式）、环境温度、湿　０．０５　Ｗ。从而使系统可在无阳光　度、风速、风向等信息的采集，并　情况下连续工作３０天，适合全国　可对分机进行远程参数设置。及　绝大多数地区使用。具体结构设　时了解现场信息．有效地减少了　计如图２所示。　由于导线覆冰、洪水冲刷、不良　视频压缩模块、通讯模块、中　地质、火灾、导线舞动、通道树　央控制板等均由精密电子元器件　木长高、线路大跨越、导线悬挂　组成。运行在高压输电线路铁塔　异物、线路周围建筑施工、塔材　上，属于典型的弱电系统在强电　被盗等因素引起的电力事故。　环境下的应用。设计时严格按照　信　厂圆　信　图１　系统拓扑图　够鼻ＥＬＥＣＴＲＩＣ　Ｐ０ＷＥ　Ｒ　Ｔ　Ｉｐ　－　维普资讯 http://www.cqvip.com

团１分辨率控制ｌ　ｌ…一……　Ｉ　图２监控装置原理　电磁兼容性原理进行设计，并加　方位式摄像机。　串、输电导线等视觉状况．基本属　上软件及硬件看门狗．实时监控　３．３图像压缩技术的分析　于“凝固态”，是缓变信号，间隔时　ＭＣＵ的运行状态。并在壳体上采　基于ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ网络的远　间较短的前后两幅图像具有很强　用多层多材质屏蔽措施。　程监控系统的数据处理及数据通　的相似性．如果直接对单幅图像　３．２摄像机组合　信有其自身的特点．系统设计应　进行ＪＰＥＧ压缩就无法利用前面　介于监测目标不同．有的监　考虑拍摄照片的清晰度以及较高　已经获知的信息，压缩效率低，故　测导线覆冰、有的监测通道树木　的实时性。通过对ＪＰＥＧ标准文　系统采用对差值图像进行压缩的　长高、线路大跨越、线路周同建筑　件格式的分析可知。压缩图像的　处理方法。ＤＳＰ接收由图像传感　施工、塔材被盗等，结合以上情况　Ｈｕｆｆｍａｎ码表和量化表附加在文　器拍摄的实时图，首先将其与存　可进行多种组合方式。　件头中。就７０４ｘ５７６大小、２５６级　储器中的基准图进行配准。然后　（１）单个一体式摄像机（固定　灰度图像而言。一张标准ＪＰＥＧ　以象素对应的方式相减。针对差　一个目标，可调焦）：　算法压缩的普通图片约占数十Ｋ　值图像的特性．将其分为１６ｘ１６　（２）一体式摄像机＋红外摄　字节到上百Ｋ字节以上，要完成　的子块。依次经过离散余弦变换　像机（固定２个目标，一个可调　在窄带无线信道内的无误传输比　（ＤＣＴ）。对ＤＣＴ系数采用基于期　焦．一个晚上拍照）；　较困难。考虑到摄像头监测的静　望压缩比的量化模型量化．量化　（３）单个全方位式摄像机（可　态图像是铁塔塔身构件、绝缘子　结果经过熵编码（包括行程编码　拍照９个预置位）；　（４）单个全方位式摄像机＋　摄橡机　红外摄像机（可拍照９个预置位　和固定一个目标），具体见图３，　如１＃预制位：Ｘ轴正方向；５＃预　制位：与Ｘ轴正方向、Ｙ轴正方　向、Ｚ轴正方向各夹角４５等。　针对监控的是建筑工地，因　此选择了第３种方式即：单个全　图３摄像机预置位示意　暑　维普资讯 http://www.cqvip.com 和Ｈｕｆｆｍａｎ编码）压缩。压缩后的　数据流按最大２５６个字节数拆　分，并将各帧通过并行或串行接　口发向主控板，主控板进行存储，　然后通过ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ网络依次　发送到基站。将组合数据依次经　过熵解码、反量化、ＩＤＣＴ变换后　恢复差值图像，并与基准图库中　的相应基准图进行矩阵相加，以　恢复实时图像。此后．监控中心和　线路上的监控装置分别以恢复图　取代基准图．进行同步更新。一般　变化幅度不大的图像，运用差值　图像压缩技术后可提高６０％～　９０％的－ｆ＃输效率。　３．４　ＡＲＱ误码重传及多通道并　行传输技术　针ｘ．ｊ－ＧＰＲＳ／ＣＤＭＡ网络传输　速率低、误码率相对较高的状况．　采用了数据分组、选择ＡＲＱ误码　重传的方法．使图像传输效率和　成功率大幅度提高。　４专家软件功鹾　系统软件带有查询、比较、分　析、打印功能．可及时了解设备及　环境变化信息．为事故预防及事　后分析提供事实依据。系统为开　放式机构，采用Ｂ　方式．在任意　地点均可上网浏览。监控中心接　收各装置的数据，并将图像、温湿　度等数据存入数据库中。通过中　心软件系统可随时查阅任意地点　的图像资料，结合环境信息，决定　是否派人巡视。也可将多幅图像　进行对比，以观察线路危险点的　发展趋势。　图４输电线路危险点远程图像监控系统现场运行情况　故多发部分。由于线路所占幅域　５输电线路危险点远程国像监　辽阔．线路运行人员不可能全时　控系统的应用分析　段和全气候监视。通过输电线路　危险点远程图像监控系统的使用　通过对输电线路危险点远程　实现了对输电线路周边状况及环　图像监控系统的使用．线路工区　境参数进行全天候监测，运行人　的管理水平也得到了提高，并且　员在家就可全面了解线路危险　对危险点实现了在线实时监控，　点的情况，将事故消灭在萌芽状　并节省了大量人力、物力、财力。　态。减少巡视次数，为输电线路　未使用这套系统时．从屯溪到达　的巡视及状态检修开辟了一条　施工现场坐车需要１．５小时．而　新的道路。　且实时性很差．使用后大大减轻　了巡视人员的工作量．实时性　强．也确保了输电线路的安全可　责任编辑卢文艳　靠的运行。输电线路危险点远程　收稿日期：２００７—１０—０８　图像监控系统现场运行情况见　图４。　雍文涛（１９７９一），男，安徽马鞍　６结ｉ吾　山人，工程师，安徽省黄山供电公司　线路工区安全员，从事线路运行维　输电线路是电力系统的重要　护、检修的技术管理和工区安全管　组成部分，但因自然环境复杂、人　理工作。　为影响严重。一直以来是电力事　９够ＥＬＥＣＴ　ＲＩＣＰＯＷＥ　Ｒ　Ｔ　Ｉ●—