孔令全

福建棉花灘水電開(kāi)發(fā)有限公司白沙水電廠，福建龍巖 364000

0 引言

白沙水電站位于九龍江支流萬(wàn)安溪中段，電站裝機(jī)2臺(tái)，單機(jī)容量3.5萬(wàn)kW，總裝機(jī)7萬(wàn)kW，多年平均發(fā)電量1.865億kW·h。白沙水電廠由福建省電力調(diào)度通信中心直調(diào)，是福建電網(wǎng)的主要調(diào)峰水電廠之一。110kV白園線(xiàn)是白沙電廠的唯一電能送出線(xiàn)路，2006年2月開(kāi)工，于同年12月施工完成，并投入使用。

1 存在問(wèn)題

110kV白園線(xiàn)80%在高山峻嶺，20%在山地，37%跨越高桿經(jīng)濟(jì)林，自白沙水電廠途經(jīng)龍巖新羅區(qū)白沙鎮(zhèn)、雁石鎮(zhèn)、鐵山鎮(zhèn)、西陂鎮(zhèn)等四個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)到220kV園田塘變電站，由園田塘變電站和省網(wǎng)連接。線(xiàn)路長(zhǎng)度為40km，水泥雙桿88基，鐵塔為22基。白沙電廠110kV白園線(xiàn)#34、#36桿地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，導(dǎo)致線(xiàn)路人工巡線(xiàn)非常困難，無(wú)法及時(shí)確定輸電線(xiàn)路是否存在安全隱患，嚴(yán)重影響了輸電線(xiàn)路的安全。為提高線(xiàn)路運(yùn)行的可靠性，保證電廠的安全生產(chǎn)，有必要對(duì)白園線(xiàn)#34、#36基桿加裝無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，完善實(shí)時(shí)監(jiān)視功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)白沙電廠110kV白園線(xiàn)#34、#36桿加裝無(wú)線(xiàn)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)圖像數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶(hù)端，各監(jiān)控點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)情況也能實(shí)時(shí)瀏覽觀測(cè)，專(zhuān)業(yè)人員一旦接收到監(jiān)控中心系統(tǒng)預(yù)警信息，便可立即作出相應(yīng)的應(yīng)急措施，以確保高壓電線(xiàn)路的安全運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、報(bào)警、錄像、智能化檢索、系統(tǒng)管理及設(shè)備在線(xiàn)維護(hù)等功能。

1）系統(tǒng)是建立在3G EVDO/WCDMA通信平臺(tái)上，設(shè)備具備在（狂風(fēng)、暴雨、冰雪）等惡劣環(huán)境下正常持續(xù)工作的能力，整機(jī)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作（≥10000小時(shí)）都沒(méi)有問(wèn)題；

2）設(shè)備具備了多種先進(jìn)技術(shù)（集無(wú)線(xiàn)通信、嵌入式系統(tǒng)、圖像壓縮、DSP等）于一身，現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)照片可以設(shè)有多種查看途徑，用戶(hù)無(wú)論身處何方，您所關(guān)心的監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)信息都可以隨時(shí)隨地獲取到；

3）想要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、管理、維護(hù)的功能，經(jīng)過(guò)設(shè)備授權(quán)用戶(hù)就能進(jìn)行，只需短信就可以配置設(shè)備的各種參數(shù)，無(wú)需人員到基站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置，節(jié)約時(shí)間和運(yùn)輸成本；

4）系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上保留了余地，方便了日后如有需要進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)容；

5）系統(tǒng)采用ICP之間與MD5算法實(shí)現(xiàn)的相互認(rèn)證。采用TLS層連接可實(shí)現(xiàn)安全的數(shù)據(jù)傳輸。物理層、鏈路層及IP層的安全可采用防火墻技術(shù)來(lái)保證，如要加密，可根據(jù)傳輸業(yè)務(wù)類(lèi)型的不同，設(shè)定不同安全級(jí)別、選擇不同的加密算法進(jìn)行，DES，RSA加密算法都是可支持的。DRM加密被采用于多媒體數(shù)據(jù)通信，SSL加密則被采用于控制指令及數(shù)據(jù)通信；

6）系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

（1）系統(tǒng)應(yīng)在任何時(shí)候都能對(duì)輸電線(xiàn)路進(jìn)行有效監(jiān)視，以便及時(shí)了解情況；

（2）系統(tǒng)應(yīng)能兼容3G EVDO/WCDMA通訊網(wǎng)絡(luò)，只要有3G EVDO/WCDMA信號(hào)的地方均可使用、不用自建、維護(hù)通訊網(wǎng)絡(luò)，通訊距離不受限制；

（3）系統(tǒng)應(yīng)能不停電即可安裝，安裝地點(diǎn)靈活方便，裝置拆卸方便，在該測(cè)點(diǎn)不需要監(jiān)控時(shí)可自行安裝到其他監(jiān)控點(diǎn)；

（4）系統(tǒng)應(yīng)采用專(zhuān)業(yè)云臺(tái)恒速球攝像機(jī)，具有抗干擾、耐高低溫、圖像清晰、監(jiān)控距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)；

（5）系統(tǒng)自身能在低溫條件下工作；

（6）室外工作要考慮防水防雷設(shè)計(jì)；

（7）塔基監(jiān)控系統(tǒng)采用太陽(yáng)能電源供電；

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)預(yù)警功能，當(dāng)有外觸發(fā)告警時(shí)可同時(shí)啟動(dòng)攝像機(jī)拍照或錄像，照片或視頻可及時(shí)傳回中心并存儲(chǔ)。

根據(jù)以上要求，經(jīng)比較選擇深圳市特力康科技有限公司生產(chǎn)的LKS-PM-EG/C/3高壓輸電線(xiàn)路狀態(tài)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)監(jiān)視系統(tǒng)。

3 工作原理

安裝視頻數(shù)據(jù)壓縮編碼及無(wú)線(xiàn)通訊單元、智能攝像機(jī)（紅外）單元、太陽(yáng)能供電單元、智能外力探測(cè)單元和監(jiān)控中心單元。安裝后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置和調(diào)試。配置原理圖如下：

攝像頭采集到的模擬視頻信號(hào)，如：塔基環(huán)境、線(xiàn)路、塔下作業(yè)圖像，送到無(wú)線(xiàn)視頻終端，經(jīng)過(guò)數(shù)字化、視頻壓縮編碼后，通過(guò)3G EVDO/WCDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、internet網(wǎng)送到視頻監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心上對(duì)視頻流進(jìn)行解碼，即可看到攝像頭拍攝的現(xiàn)場(chǎng)視頻畫(huà)面。

具體為，通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器從CCD攝像機(jī)采集模擬視頻信號(hào)，然后把圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和壓縮成為數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。最后利用3G EVDO/WCDMA無(wú)線(xiàn)傳輸模塊將圖片及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)以IP包的方式發(fā)送到圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控服務(wù)器。圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控服務(wù)器和圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控客戶(hù)端分別是裝有遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控服務(wù)端軟件和客戶(hù)端軟件的PC機(jī)，它們都連接在互連網(wǎng)絡(luò)上，由于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器沒(méi)有固定的IP地址，所以客戶(hù)端主動(dòng)去瀏覽監(jiān)控圖像和設(shè)置監(jiān)控參數(shù)都是通過(guò)服務(wù)器來(lái)中轉(zhuǎn)的。

監(jiān)控中心通過(guò)圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控客戶(hù)端實(shí)時(shí)瀏覽觀測(cè)各監(jiān)控點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)情況，維護(hù)監(jiān)控人員通過(guò)從現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送來(lái)的視頻、圖片、等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比對(duì)，如出現(xiàn)異常的預(yù)警信息，即立刻作出相應(yīng)的應(yīng)急處理，以確保高壓線(xiàn)路的安全運(yùn)行。

4 功能特點(diǎn)

該系統(tǒng)從2011年投用至今，主要有如下特點(diǎn)：

1）系統(tǒng)高穩(wěn)定性，保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器主機(jī)芯片德國(guó)進(jìn)口，所有器件采用工業(yè)級(jí)、低功耗、高穩(wěn)定性的ARM嵌入式處理器設(shè)計(jì)；在軟件上使用具備穩(wěn)定的、精簡(jiǎn)的嵌入linux操作系統(tǒng)內(nèi)核版本和具備寫(xiě)平衡的文件系統(tǒng)，系統(tǒng)滿(mǎn)足了長(zhǎng)時(shí)間、不間斷工作而免維護(hù)的需求，正式因?yàn)橛辛诉@些性能穩(wěn)定、安全可靠的高效特性。

2）高清晰數(shù)字視頻及圖片即時(shí)獲取

在無(wú)線(xiàn)EDGE/3G-EVDO傳輸網(wǎng)絡(luò)的條件下，能即時(shí)獲取遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)高清晰數(shù)字視頻及圖片。

3）塔基紅外探測(cè)外力告警

當(dāng)有外力告警時(shí)，三鑒紅外探測(cè)器及時(shí)探測(cè)，上報(bào)警情。

4）可拍遠(yuǎn)端，可控近端，可遠(yuǎn)程遙控拍攝

互聯(lián)網(wǎng)與圖像監(jiān)控客戶(hù)端連接后，可通過(guò)監(jiān)控服務(wù)器的中轉(zhuǎn)實(shí)時(shí)向遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器發(fā)送攝像頭變焦、云臺(tái)角度偏轉(zhuǎn)等指令，對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行控制。

5）便捷的供電方式及電源管理功能

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器采用太陽(yáng)能充電系統(tǒng)，可以長(zhǎng)期在野外使用。

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器帶有電源管理功能，可以根據(jù)需要切斷外部攝像頭、云臺(tái)的供電以延長(zhǎng)蓄電池的工作時(shí)間。

6）監(jiān)控容量大

系統(tǒng)可支持多達(dá)上千臺(tái)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器裝機(jī)容量和上千個(gè)客戶(hù)端用戶(hù)數(shù)量。一個(gè)客戶(hù)端可同時(shí)監(jiān)控多臺(tái)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器。

7）用戶(hù)的權(quán)限管理

圖像監(jiān)控客戶(hù)端對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器進(jìn)行訪問(wèn)需要進(jìn)行用戶(hù)身份的驗(yàn)證，系統(tǒng)定義了兩種用戶(hù)身份：管理員用戶(hù)和普通用戶(hù)。管理員用戶(hù)可以設(shè)置修改監(jiān)控的配置參數(shù)，普通用戶(hù)只能進(jìn)行圖像的瀏覽。

8）完善的視頻、圖片管理、檢索功能

數(shù)據(jù)圖像監(jiān)控客戶(hù)端可實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史圖像數(shù)據(jù)的存取、檢索、圖像數(shù)字處理、對(duì)比分析及異常情況預(yù)警。

5 結(jié)論

該系統(tǒng)從2011年投用至今，運(yùn)行良好，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并制止當(dāng)?shù)卮迕裨诰€(xiàn)路走廊種樹(shù)、違章建養(yǎng)雞場(chǎng)各一起。減輕了線(xiàn)路巡查人員的工作量，且能24小時(shí)無(wú)間斷監(jiān)控，真正使線(xiàn)路的安全運(yùn)行做到可控再控。