輸電線路無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

.輸電線路無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)簡要方案廣州恒宗達電力科技有限公司2013年5月目 錄1背景22需求分析43通信方案設(shè)計64供電方案設(shè)計85擬接入的輸電線路視頻監(jiān)控系統(tǒng)96視頻監(jiān)控系統(tǒng)組成及性能指標107輸電線路視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要功能117.1遠程控制攝像機、遠程設(shè)置/調(diào)用攝像機預(yù)置位、巡航及軌跡117.2具有定時觸發(fā)功能，系統(tǒng)能夠定時進行預(yù)置位拍照和錄像137.3WEB控制瀏覽和手機控制瀏覽功能137.4支持視頻錄像、喇叭喊話、短信報警等多種報警方式147.5遠程配置和修正設(shè)備運行參數(shù)和報警參數(shù)147.6監(jiān)控點歷史圖片查詢和錄像回放功能147.7根據(jù)線路現(xiàn)場監(jiān)控需要，后期可擴充其它監(jiān)測功能模塊148設(shè)備現(xiàn)場安裝151 背景 隨著近年我國電網(wǎng)主要集中向超高壓、特高壓方向發(fā)展，輸電線路的電壓等級不斷提高，輸電距離也越來越遠（比如文獻22008年投運的晉東南至荊門1000kV特高壓輸電線路輸電距離為近400公里，2009年投運的800kV向上特高輸電線路輸電距離近2200公里，2011年投運的660kV寧夏東至山東特高壓輸電線路輸電距離近1400公里）。在檢修模式方面，目前我國電網(wǎng)一直沿用定期檢修和事后搶修相結(jié)合的檢修模式。定期檢修模式有自身的科學(xué)依據(jù)和合理性，在多年的實踐中有效減少了設(shè)備的突發(fā)事故，保證了設(shè)備的良好運行，但這種檢修模式的缺點也是很明顯的，“一刀切”式的檢修模式，沒有考慮設(shè)備的實際情況，存在“小病大治，無病也治”的盲目現(xiàn)象。隨著近年我國電網(wǎng)的迅速擴建，電網(wǎng)設(shè)備數(shù)量急劇增加，定期檢修工作量劇增，檢修人員緊缺問題日益突出。晉東南湖北荊門1000kV特高壓工程云南至廣東800 kV特高壓直流工程為了實現(xiàn)電網(wǎng)事故發(fā)生前的及時準確預(yù)知，將線路事故隱患消除于萌芽狀態(tài)；為了在輸電設(shè)備事故發(fā)生后，利用科技手段使線路人員能夠快速確定事故發(fā)生點，減少和降低事故排查難度；為了解決目前輸電線路人員短缺與輸電線路增長較快的矛盾和部分特殊地段巡視困難等問題，迫切需要研究和逐步引進使用新技術(shù)，以科技手段進一步增強蒙東電網(wǎng)運行的可靠性，逐步實現(xiàn)我國電網(wǎng)的數(shù)字化、網(wǎng)路化、智能化現(xiàn)代管理模式。由于我國電網(wǎng)覆蓋面廣，輸電距離長，地形復(fù)雜，有些還位于無人區(qū)，因此數(shù)據(jù)傳輸通信方式是輸電線路監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)對線路進行實時在線監(jiān)測的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。雖然目前移動、聯(lián)通和電信等無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面已經(jīng)比較廣，絕大部分輸電線路中已架設(shè)有光纖，但對輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)通信傳輸方面還存在一些弊端和困難： 3G、GPRS通信費用低，且前期成本投入也小，但微氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)一般運行在偏遠山區(qū)，GPRS、3G信號覆蓋非常有限，而且信號也非常不穩(wěn)定，無法滿足微氣象在線監(jiān)測系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用需求； 架空輸電線路基本上鋪設(shè)都有光纖，但光纖接口非常有限，同時目前有些供電公司提供光纖接口，一般不愿把光纖端口與電力專用傳輸混合通用，因此采用光纖進行氣象數(shù)據(jù)傳輸也有一定的局限性。鑒于上述情況，必須尋找新的通信方式，滿足不同區(qū)域輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)的通信應(yīng)用需求。2 需求分析（1）需求：建設(shè)無線監(jiān)控系統(tǒng)，要求采用先進的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，要求無線網(wǎng)絡(luò)安裝方便、可靠性高、安全性高。分析：就目前無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展來看，先進的Mesh技術(shù)是無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的方向。l 無線Mesh網(wǎng)絡(luò)采用“網(wǎng)格”狀的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，可以自由擴展，安裝非常靈活、方便。l 無線Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種智能的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)自身可以自 動組網(wǎng)、自動故障隔離、自動網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化，具有很高的可靠性和穩(wěn)定性。（2）需求：在電力系統(tǒng)的項目中，無線設(shè)備要求在光纖資源缺乏的野外的高壓線沿線架設(shè)，要求無線Mesh設(shè)備有良好的多跳性能和穩(wěn)定性延伸監(jiān)控范圍。 分析：無線Mesh基站使用模塊化的、多頻、多信道、多RF的方式展示高級的回程方式，根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境滿足每根電力桿架設(shè)一臺基站，以便實現(xiàn)更好的現(xiàn)場圖像獲取和遠程監(jiān)控，并且通過無線Mesh網(wǎng)絡(luò)良好的多跳性能延伸監(jiān)控范圍，降低光纖點的數(shù)量（3）需求：因本地區(qū)環(huán)境惡劣，且本項目大部分設(shè)備需在野外安裝使用，要求無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備應(yīng)能在惡劣的地理環(huán)境中工作。分析：由于本地區(qū)的環(huán)境惡劣，對無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的選取將變得格外嚴格，應(yīng)達到以下的各項指標: 工作溫度：-40C 到 +55C 儲藏溫度：-50C 到 +85C 天氣等級：IP67 防風(fēng)雨 可承受風(fēng)速：165 mph 可承受風(fēng)力（165mph）：165 mph（4）抗鹽/霧/生銹特性：Mil-STD-810F 509.4（5）抗擊打和抗震性：ESTI 300-192-4 規(guī)格T41.E，Class 4M3，Mil-STD-810供電單元1套終端采用太陽能蓄電池供電模式，在持續(xù)陰雨情況下，裝置分機能夠正常工作至少30天。設(shè)備戶外機箱及安裝附件1套2攝像機高速球形攝像機1臺（1）采用1/4高性能CCD，圖像清晰，有效可視距離在300米以上；夜視情況下，自動彩轉(zhuǎn)黑；（2）攝像機水平方向360、垂直方向180連續(xù)旋轉(zhuǎn)，無監(jiān)視盲區(qū)；（3）支持自動光圈、自動聚焦、自動白平衡、背光補償和低照度（彩色/黑白）自動/手動轉(zhuǎn)換功能；（4）支持128個預(yù)置位；（5）支持定時啟動預(yù)置點、花樣掃描、巡航掃描、自動掃描功能。（6）具有防雷、防浪涌保護功能；3軟件平臺系統(tǒng)服務(wù)器軟件和WEB客戶端系統(tǒng)軟件1套（1）服務(wù)器軟件實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備視頻的接收、處理和存儲；WEB客戶端系統(tǒng)實現(xiàn)用戶在異地對現(xiàn)場視頻的瀏覽和攝像機控制；（2）1臺服務(wù)器可最多接入1000臺設(shè)備，允許最多200個用戶同時進行WEB訪問；（3）系統(tǒng)支持GIS應(yīng)用平臺。后臺短信DODEM1套實現(xiàn)后臺和現(xiàn)場設(shè)備之間的短信喚醒。7 輸電線路視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要功能7.1 遠程控制攝像機、遠程設(shè)置/調(diào)用攝像機預(yù)置位、巡航及軌跡線路維護管理人員可在后臺瀏覽現(xiàn)場視頻，遠程控制攝像機（調(diào)整鏡頭方位和焦距），遠程設(shè)置/調(diào)用攝像機預(yù)置位及巡航軌跡。系統(tǒng)中配置的攝像機能夠水平360度、垂直180度旋轉(zhuǎn)，能夠?qū)^緣子、金具、導(dǎo)線、地線、桿塔基礎(chǔ)、弧垂、對面桿塔等位置進行全方位監(jiān)控。用戶在后臺可實時調(diào)整監(jiān)控點現(xiàn)場圖像分辨率和圖像質(zhì)量，還可以調(diào)整攝像機運行參數(shù)（如亮度、飽和度等）。下面是設(shè)備返回的現(xiàn)場線路照片： 圖例1 絕緣子及導(dǎo)線金具 圖例2 導(dǎo)線間隔棒 7.2 具有定時觸發(fā)功能，系統(tǒng)能夠定時進行預(yù)置位拍照和錄像用戶在后臺根據(jù)現(xiàn)場視頻監(jiān)測區(qū)域需要，遠程可以設(shè)置多個預(yù)置位的定時自動拍照和多個巡航軌跡的定時自動錄像，然后通過軟件的查詢功能夠可以查詢歷史圖片瀏覽和錄像回放。7.3 WEB控制瀏覽和手機控制瀏覽功能后臺系統(tǒng)軟件采用B/S和C/S混合模式設(shè)計，使得線路管理人員通過Internet網(wǎng)絡(luò)遠程隨時異地瀏覽現(xiàn)場視頻、遠程控制攝像機方位。同時，線路運行維護人員還可以用手機遠程登錄系統(tǒng)服務(wù)器，用手機方式瀏覽監(jiān)控點視頻和控制攝像機方位。7.4 支持視頻錄像、喇叭喊話、短信報警等多種報警方式當(dāng)有非法侵入桿塔、破壞塔材時，系統(tǒng)能夠以視頻錄像、現(xiàn)場喇叭喊話、后臺軟件報警、手機短信報警等多種方式進行報警。7.5 遠程配置和修正設(shè)備運行參數(shù)和報警參數(shù)設(shè)備的運行參數(shù)（如手機短信遠程修改設(shè)備IP、定時拍照和錄像時間段、報警相關(guān)線路負責(zé)人手機信息等）、報警參數(shù)都可根據(jù)監(jiān)控點實際情況進行遠程配置和修正。7.6 監(jiān)控點歷史圖片查詢和錄像回放功能 用戶根據(jù)線路桿塔信息，