盧海權(quán)，戴 宇，宋洪剛，張捷華，施健坤，金順吉

(1.國網(wǎng)東陽市供電公司，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，在我國華北地區(qū)包含華北平原和黃土高原等多種地勢，這類型土地最大的特點是土質(zhì)松軟，且長期受流水侵蝕。分散性大及地質(zhì)問題使得建設(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，其中大型機械違規(guī)施工成為破壞高壓線路的主要因素，因為高壓架空線路距離地面較遠，處于地面的施工人員有時會忽略或者對大型機械與線路的距離把控不準確，從而導(dǎo)致了電力線路的故障，且由于機械設(shè)備都屬于金屬材質(zhì)，因此還會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 級別或cm 級別的定位，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，譬如是否進出某個房間，譬如一塊危險的工作區(qū)域靠近就告警，譬如兩個人或物靠得太近告警，譬如在一個小的區(qū)域時間過長可能有生命危險可以告警。文獻[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、共享單車精細化管理等領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著數(shù)字城市理念的不斷深入，越來越多的領(lǐng)域開始引入智慧監(jiān)管系統(tǒng)，避免潛在危險源的預(yù)警不及時，節(jié)約人工巡檢成本。智慧監(jiān)管系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計已經(jīng)成為國內(nèi)外專家學(xué)者關(guān)注的重點。文獻[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[8]研究了以5G 為主的移動通信網(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)不斷提升對智慧城市建設(shè)的推動意義。

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[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)前我國電網(wǎng)輸配電線路安全運行的主要隱患，將其劃分為固定隱患（主要指樹線矛盾等）、動態(tài)隱患（主要指大型吊車施工碰線等）。目前傳統(tǒng)運維工作人員現(xiàn)場定期巡視檢查，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，可有效解決我國輸電線路保護區(qū)內(nèi)的違章植樹建房、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)定運行帶來的威脅和隱患。以東陽供電公司為例，基于高精度定位技術(shù)對防外破監(jiān)管平臺系統(tǒng)進行了規(guī)劃設(shè)計和運行策略研究。研究結(jié)果表明，該系統(tǒng)有著良好的社會效益和經(jīng)濟效益，具有一定的推廣應(yīng)用價值。

1 項目概況

近年來，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)開發(fā)，自然災(zāi)害和人為活動導(dǎo)致輸電線路遭受外力破壞時有發(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，開發(fā)全方位、多角度對線路運行狀態(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)定運行。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)

以東陽供電公司為例，輸電線路的防外破項目一直是一個長期重難點問題，每年花費大量人力物力，事故發(fā)生率仍高居不下。須要聯(lián)調(diào)多方行政部門，開展相關(guān)活動。包括對社會公民保護輸電線路的安全宣講，交管部門對工程車輛的運輸線路管制等。

2 解決方案特點

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

圖2 方案設(shè)計

按照電力部門要求采用獨立部署或內(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)和管理平臺客戶端交互性好，可根據(jù)業(yè)務(wù)需求擴展。

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，整機可長時間連續(xù)工作和上傳數(shù)據(jù)。

監(jiān)控中心是整個系統(tǒng)的管理平臺，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，遠程喊話等管理功能。

塔桿或工程項目內(nèi)的專用視頻監(jiān)控設(shè)備可采用太陽能供電，能設(shè)置數(shù)據(jù)采集密度；儲備容量高，達到國際要求的2 倍，能暫存30 天以上的數(shù)據(jù)，可實現(xiàn)實時監(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)注固定危險源或線路區(qū)域內(nèi)的工程項目。

定制線路通道和保護區(qū)域的電子圍欄，車輛安裝亞米級高精度定位設(shè)備，進入報警區(qū)域的車輛平臺實時彈窗報警，同時發(fā)送告警信息到相關(guān)線路管理人員手機。

3 系統(tǒng)運行分析

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)的實時監(jiān)控、軌跡回放、業(yè)務(wù)報表、消息提醒和系統(tǒng)設(shè)置等模塊。

實時監(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用戶信息以及車隊和車輛信息，同時對于同一用戶下的車隊和車輛信息進行統(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，并對所有的車輛進行衛(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，并進行圖形化信息顯示。

場地視頻模塊對動態(tài)危險源如施工現(xiàn)場或附近的塔桿加裝太陽能監(jiān)控探頭，可調(diào)取線路實時視頻畫面，自定義窗口畫面數(shù)，支持畫面輪播功能，全局監(jiān)控各個場地畫面。

信息管理模塊采用分級管理，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），每日進行信息維護更新，審核新增車輛（設(shè)備），實時短信推送至相關(guān)責(zé)任人。對工程機械所有方提供手機小程序端，可將使用的車輛（設(shè)備）綁定后提交備案或?qū)徍?。及時安裝高精度定位監(jiān)管設(shè)備，納入動態(tài)監(jiān)管，線路管理人員在Web 端查看和審核，會改變設(shè)備審核狀態(tài)，一車一碼通過紅/黃/綠碼顯示不同狀態(tài)，分別表示未監(jiān)控設(shè)備、臨時通過設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備。有未納入監(jiān)管機械設(shè)備需要在電力線路區(qū)域內(nèi)施工，機械操作人員或使用單位手機端提交相應(yīng)電力部門備案和審核后，通過短信推送至相應(yīng)線路管理人，提示有新待審核設(shè)備或臨時設(shè)備。

軌跡回放模塊包括車輛行駛數(shù)據(jù)存儲模塊和回放設(shè)置模塊。車輛行駛數(shù)據(jù)存儲模塊用于對車輛列表模塊中。所有存儲的車輛行駛信息進行時間化信息存儲；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)存儲模塊通信，并顯示存儲的指定時間段內(nèi)的車輛行駛軌跡。

業(yè)務(wù)報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，并存儲車輛行駛記錄、里程信息和圍欄超時信息記錄。

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和顯示車輛報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，并對具體的報警車輛或事件車輛進行衛(wèi)星定位地圖系統(tǒng)上實時定位。

系統(tǒng)設(shè)置模塊分別與實時監(jiān)控模塊、軌跡回放模塊、業(yè)務(wù)報表模塊和消息提醒模塊通信，用于對實時監(jiān)控模塊、軌跡回放模塊、業(yè)務(wù)報表模塊和消息提醒模塊進行參數(shù)設(shè)置和信息調(diào)整。

為實現(xiàn)輸電線路防外破目的，本系統(tǒng)實際實施技術(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)每個用戶所對應(yīng)的車隊和車輛信息進行匹配；（3）通過服務(wù)器對所有錄入的車輛進行衛(wèi)星定位，實現(xiàn)車輛位置監(jiān)控；（4）通過電子圍欄系統(tǒng)將需要防闖入的區(qū)域在電子地圖上設(shè)定；（5）監(jiān)控的車輛進入防闖入?yún)^(qū)域后，服務(wù)器能夠監(jiān)控和超時報警；（6）在查詢某輛車行駛軌跡時，通過回放設(shè)置模塊查詢并設(shè)定需要軌跡回放的時間段；（7）然后通過回放設(shè)置模塊調(diào)取存儲模塊中對應(yīng)的車輛信息，并進行車輛設(shè)定時間段內(nèi)的軌跡回放；（8）當(dāng)車輛遇事故或報警時，對應(yīng)車輛的報警信息通過服務(wù)器能夠進入消息提醒模塊內(nèi)，并在消息顯示模塊中顯示，同時能夠?qū)?yīng)到車輛列表模塊，并通過車輛定位模塊調(diào)取該車輛在電子地圖上的實時位置；（9）當(dāng)需要對服務(wù)器內(nèi)的模塊進行參數(shù)設(shè)置時，通過系統(tǒng)設(shè)置模塊對車輛進行參數(shù)設(shè)定。如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)設(shè)置模塊

4 結(jié)束語

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，可有效解決我國輸電線路保護區(qū)內(nèi)的違章植樹建房、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)定運行帶來的威脅和隱患。輸電線路防外力破壞是電力部門一項長期而又艱巨的工作，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)施保護知識，提高人民群眾對防外力破壞電力設(shè)施工作的認識，同時，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、多角度對線路運行狀態(tài)進行監(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)定運行。