盧海權(quán)，戴 宇，宋洪剛，張捷華，施健坤，金順吉

(1.國(guó)網(wǎng)東陽(yáng)市供電公司，浙江 金華 321000；2.浙江網(wǎng)澤科技有限公司，浙江 杭州 310000）

地理位置、環(huán)境條件及人為因素是影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定的重要因素。地理方面，在我國(guó)華北地區(qū)包含華北平原和黃土高原等多種地勢(shì)，這類型土地最大的特點(diǎn)是土質(zhì)松軟，且長(zhǎng)期受流水侵蝕。分散性大及地質(zhì)問(wèn)題使得建設(shè)在這里的桿塔極易受到外力破壞，包括桿塔傾斜、位移等，從而導(dǎo)致輸電線路受到威脅。極端惡劣氣候環(huán)境，使線路極易受到外力破壞，包括線路覆冰、老化，鄰近林區(qū)的自然火災(zāi)等災(zāi)害。人為的電力設(shè)施破壞和偷盜等也比較頻繁，其中大型機(jī)械違規(guī)施工成為破壞高壓線路的主要因素，因?yàn)楦邏杭芸站€路距離地面較遠(yuǎn)，處于地面的施工人員有時(shí)會(huì)忽略或者對(duì)大型機(jī)械與線路的距離把控不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致了電力線路的故障，且由于機(jī)械設(shè)備都屬于金屬材質(zhì)，因此還會(huì)威脅到施工人員的生命安全[1]。

高精度定位技術(shù)一般指dm 級(jí)別或cm 級(jí)別的定位，這種精度的定位與5～10 m 精度定位有了本質(zhì)區(qū)別，同時(shí)這種高精度的定位設(shè)備從成本上也允許大規(guī)模部署使用。精度在30～50 cm，完全可以區(qū)分房間，也可以很好區(qū)分一小塊區(qū)域，譬如是否進(jìn)出某個(gè)房間，譬如一塊危險(xiǎn)的工作區(qū)域靠近就告警，譬如兩個(gè)人或物靠得太近告警，譬如在一個(gè)小的區(qū)域時(shí)間過(guò)長(zhǎng)可能有生命危險(xiǎn)可以告警。文獻(xiàn)[2-6]研究了高精度定位技術(shù)在油氣田智能巡檢、智慧交通、智慧港口、列檢作業(yè)安全防護(hù)、共享單車精細(xì)化管理等領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著數(shù)字城市理念的不斷深入，越來(lái)越多的領(lǐng)域開(kāi)始引入智慧監(jiān)管系統(tǒng)，避免潛在危險(xiǎn)源的預(yù)警不及時(shí)，節(jié)約人工巡檢成本。智慧監(jiān)管系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)。文獻(xiàn)[7]討論了云粒智慧在數(shù)智化新型城市建設(shè)中的應(yīng)用推廣現(xiàn)狀。文獻(xiàn)[8]研究了以5G 為主的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)在助推新技術(shù)和商業(yè)模式的創(chuàng)新，使新技術(shù)不斷提升對(duì)智慧城市建設(shè)的推動(dòng)意義。

城市基礎(chǔ)建設(shè)和施工不斷擠壓著高壓輸電線路原有的安全通道環(huán)境，文獻(xiàn)[9-13]指出輸電線路設(shè)備設(shè)施發(fā)生外力破壞事件逐漸上升，已成為當(dāng)前我國(guó)電網(wǎng)輸配電線路安全運(yùn)行的主要隱患，將其劃分為固定隱患（主要指樹(shù)線矛盾等）、動(dòng)態(tài)隱患（主要指大型吊車施工碰線等）。目前傳統(tǒng)運(yùn)維工作人員現(xiàn)場(chǎng)定期巡視檢查，能夠發(fā)現(xiàn)線路隱患，但存在著一定的局限性，不能及時(shí)掌握線路通道走廊的外破變化情況。輸電線路防外破監(jiān)管平臺(tái)，可有效解決我國(guó)輸電線路保護(hù)區(qū)內(nèi)的違章植樹(shù)建房、違章施工作業(yè)、突發(fā)性和季節(jié)性“外破”等行為給輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)的威脅和隱患。以東陽(yáng)供電公司為例，基于高精度定位技術(shù)對(duì)防外破監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行了規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行策略研究。研究結(jié)果表明，該系統(tǒng)有著良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值。

1 項(xiàng)目概況

近年來(lái)，由于全球變暖，惡劣極端天氣狀況頻發(fā)，加上基建工程和房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)，自然災(zāi)害和人為活動(dòng)導(dǎo)致輸電線路遭受外力破壞時(shí)有發(fā)生?；诟呔榷ㄎ晃锫?lián)技術(shù)的發(fā)展和4G高清影像的傳播愈趨成熟，開(kāi)發(fā)全方位、多角度對(duì)線路運(yùn)行狀態(tài)可視化監(jiān)控系統(tǒng)，有效防控因外力破壞引起的電力跳閘事故，保證電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

以東陽(yáng)供電公司為例，輸電線路的防外破項(xiàng)目一直是一個(gè)長(zhǎng)期重難點(diǎn)問(wèn)題，每年花費(fèi)大量人力物力，事故發(fā)生率仍高居不下。須要聯(lián)調(diào)多方行政部門，開(kāi)展相關(guān)活動(dòng)。包括對(duì)社會(huì)公民保護(hù)輸電線路的安全宣講，交管部門對(duì)工程車輛的運(yùn)輸線路管制等。

2 解決方案特點(diǎn)

輸電線路防外破監(jiān)管平臺(tái)綜合考慮了實(shí)用性、可擴(kuò)展性、數(shù)據(jù)安全性的前提下開(kāi)發(fā)，采用分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，方案如圖2所示，方案設(shè)計(jì)主要有以下特點(diǎn)。

圖2 方案設(shè)計(jì)

按照電力部門要求采用獨(dú)立部署或內(nèi)網(wǎng)部署，系統(tǒng)和數(shù)據(jù)安全性好，公網(wǎng)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)和管理平臺(tái)客戶端交互性好，可根據(jù)業(yè)務(wù)需求擴(kuò)展。

車輛高精度定位裝置等物聯(lián)硬件采用4G 通信，監(jiān)控設(shè)備具備在惡劣環(huán)境下持續(xù)正常工作的能力，整機(jī)可長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作和上傳數(shù)據(jù)。

監(jiān)控中心是整個(gè)系統(tǒng)的管理平臺(tái)，主要管理前端監(jiān)控子系統(tǒng)的參數(shù)配置，告警信息處理，遠(yuǎn)程喊話等管理功能。

塔桿或工程項(xiàng)目?jī)?nèi)的專用視頻監(jiān)控設(shè)備可采用太陽(yáng)能供電，能設(shè)置數(shù)據(jù)采集密度；儲(chǔ)備容量高，達(dá)到國(guó)際要求的2 倍，能暫存30 天以上的數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和回放歷史視頻。

定制專用的線路管理數(shù)字地圖，在地圖上標(biāo)注固定危險(xiǎn)源或線路區(qū)域內(nèi)的工程項(xiàng)目。

定制線路通道和保護(hù)區(qū)域的電子圍欄，車輛安裝亞米級(jí)高精度定位設(shè)備，進(jìn)入報(bào)警區(qū)域的車輛平臺(tái)實(shí)時(shí)彈窗報(bào)警，同時(shí)發(fā)送告警信息到相關(guān)線路管理人員手機(jī)。

3 系統(tǒng)運(yùn)行分析

基于外破源防闖入系統(tǒng)，其特征在于：包括服務(wù)器和設(shè)置在服務(wù)器內(nèi)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、軌跡回放、業(yè)務(wù)報(bào)表、消息提醒和系統(tǒng)設(shè)置等模塊。

實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊包括車輛信息模塊、地圖模塊和狀態(tài)顯示界面。車輛信息模塊包括車輛列表和車輛具體信息模塊。車輛列表模塊用于存儲(chǔ)用戶信息以及車隊(duì)和車輛信息，同時(shí)對(duì)于同一用戶下的車隊(duì)和車輛信息進(jìn)行統(tǒng)一匹配排列；車輛具體信息模塊用于與車輛列表模塊通信，并顯示選中車輛的相關(guān)具體信息。地圖模塊包括衛(wèi)星定位地圖系統(tǒng)和電子圍欄系統(tǒng)，衛(wèi)星定位地圖系統(tǒng)用于與車輛列表模塊通信，并對(duì)所有的車輛進(jìn)行衛(wèi)星定位，電子圍欄系統(tǒng)用于與衛(wèi)星定位地圖系統(tǒng)和狀態(tài)顯示界面通信，并在衛(wèi)星定位地圖系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)預(yù)設(shè)的電子圍欄。狀態(tài)顯示界面分別與車輛列表模塊、車輛具體信息模塊、衛(wèi)星定位地圖系統(tǒng)和電子圍欄系統(tǒng)通信，并進(jìn)行圖形化信息顯示。

場(chǎng)地視頻模塊對(duì)動(dòng)態(tài)危險(xiǎn)源如施工現(xiàn)場(chǎng)或附近的塔桿加裝太陽(yáng)能監(jiān)控探頭，可調(diào)取線路實(shí)時(shí)視頻畫面，自定義窗口畫面數(shù)，支持畫面輪播功能，全局監(jiān)控各個(gè)場(chǎng)地畫面。

信息管理模塊采用分級(jí)管理，以工程為單位建立工程信息檔案，包括工地基本信息，相關(guān)負(fù)責(zé)人信息，車輛信息，線路信息。建立車輛白名單（加裝指定GPS 定位硬件），每日進(jìn)行信息維護(hù)更新，審核新增車輛（設(shè)備），實(shí)時(shí)短信推送至相關(guān)責(zé)任人。對(duì)工程機(jī)械所有方提供手機(jī)小程序端，可將使用的車輛（設(shè)備）綁定后提交備案或?qū)徍?。及時(shí)安裝高精度定位監(jiān)管設(shè)備，納入動(dòng)態(tài)監(jiān)管，線路管理人員在Web 端查看和審核，會(huì)改變?cè)O(shè)備審核狀態(tài)，一車一碼通過(guò)紅/黃/綠碼顯示不同狀態(tài)，分別表示未監(jiān)控設(shè)備、臨時(shí)通過(guò)設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備。有未納入監(jiān)管機(jī)械設(shè)備需要在電力線路區(qū)域內(nèi)施工，機(jī)械操作人員或使用單位手機(jī)端提交相應(yīng)電力部門備案和審核后，通過(guò)短信推送至相應(yīng)線路管理人，提示有新待審核設(shè)備或臨時(shí)設(shè)備。

軌跡回放模塊包括車輛行駛數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和回放設(shè)置模塊。車輛行駛數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊用于對(duì)車輛列表模塊中。所有存儲(chǔ)的車輛行駛信息進(jìn)行時(shí)間化信息存儲(chǔ)；回放設(shè)置模塊分別與車輛列表模塊、衛(wèi)星定位地圖系統(tǒng)和車輛行駛數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊通信，并顯示存儲(chǔ)的指定時(shí)間段內(nèi)的車輛行駛軌跡。

業(yè)務(wù)報(bào)表模塊用于與車輛列表模塊、衛(wèi)星定位地圖系統(tǒng)和電子圍欄系統(tǒng)通信，并存儲(chǔ)車輛行駛記錄、里程信息和圍欄超時(shí)信息記錄。

消息提醒模塊用于與車輛列表模塊、衛(wèi)星定位地圖系統(tǒng)和電子圍欄系統(tǒng)通信。消息提醒模塊包括車輛定位模塊和消息顯示模塊，消息顯示模塊用于存儲(chǔ)和顯示車輛報(bào)警信息和車輛事件信息；車輛定位模塊與消息顯示模塊通信，并對(duì)具體的報(bào)警車輛或事件車輛進(jìn)行衛(wèi)星定位地圖系統(tǒng)上實(shí)時(shí)定位。

系統(tǒng)設(shè)置模塊分別與實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊、軌跡回放模塊、業(yè)務(wù)報(bào)表模塊和消息提醒模塊通信，用于對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊、軌跡回放模塊、業(yè)務(wù)報(bào)表模塊和消息提醒模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和信息調(diào)整。

為實(shí)現(xiàn)輸電線路防外破目的，本系統(tǒng)實(shí)際實(shí)施技術(shù)方案步驟為：（1）根據(jù)車輛錄入要求，將需要監(jiān)控的車輛信息錄入；（2）根據(jù)每個(gè)用戶所對(duì)應(yīng)的車隊(duì)和車輛信息進(jìn)行匹配；（3）通過(guò)服務(wù)器對(duì)所有錄入的車輛進(jìn)行衛(wèi)星定位，實(shí)現(xiàn)車輛位置監(jiān)控；（4）通過(guò)電子圍欄系統(tǒng)將需要防闖入的區(qū)域在電子地圖上設(shè)定；（5）監(jiān)控的車輛進(jìn)入防闖入?yún)^(qū)域后，服務(wù)器能夠監(jiān)控和超時(shí)報(bào)警；（6）在查詢某輛車行駛軌跡時(shí)，通過(guò)回放設(shè)置模塊查詢并設(shè)定需要軌跡回放的時(shí)間段；（7）然后通過(guò)回放設(shè)置模塊調(diào)取存儲(chǔ)模塊中對(duì)應(yīng)的車輛信息，并進(jìn)行車輛設(shè)定時(shí)間段內(nèi)的軌跡回放；（8）當(dāng)車輛遇事故或報(bào)警時(shí)，對(duì)應(yīng)車輛的報(bào)警信息通過(guò)服務(wù)器能夠進(jìn)入消息提醒模塊內(nèi)，并在消息顯示模塊中顯示，同時(shí)能夠?qū)?yīng)到車輛列表模塊，并通過(guò)車輛定位模塊調(diào)取該車輛在電子地圖上的實(shí)時(shí)位置；（9）當(dāng)需要對(duì)服務(wù)器內(nèi)的模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置模塊對(duì)車輛進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)設(shè)置模塊

4 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)基于GPS 高精度定位技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)智能研判，可有效解決我國(guó)輸電線路保護(hù)區(qū)內(nèi)的違章植樹(shù)建房、違章施工作業(yè)、突發(fā)性和季節(jié)性“外破”等行為給輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)的威脅和隱患。輸電線路防外力破壞是電力部門一項(xiàng)長(zhǎng)期而又艱巨的工作，只有在相關(guān)電力部門、政府單位領(lǐng)導(dǎo)下向群眾宣傳電力法規(guī)和電力設(shè)施保護(hù)知識(shí)，提高人民群眾對(duì)防外力破壞電力設(shè)施工作的認(rèn)識(shí)，同時(shí)，結(jié)合科技手段，借助輸電線路防外破可視化監(jiān)控裝置，可全方位、多角度對(duì)線路運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，有效防控因外力破壞引起的電力跳閘事故，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。