輸電線路-在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案-v1

1、第 頁(yè)輸電線路防山火在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案（簡(jiǎn)化版）第一章系統(tǒng)概述1.1應(yīng)用背景架空輸電線路是電網(wǎng)的重要組成部分，承擔(dān)巨大的電能輸送，架空輸電線路的安全運(yùn)行與電網(wǎng)的穩(wěn)定密切相關(guān)，輸電線路的運(yùn)維工作尤為重要。輸電線路具有所處地理位置特殊、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜、運(yùn)維工作點(diǎn)多面廣、涉及任務(wù)繁雜等特點(diǎn)。山火可由雷擊等自然因素所引起，也可因人類燒荒、焚燒垃圾、祭祀燒紙以及吸煙等人為因素引發(fā)，由于山火季節(jié)突發(fā)性強(qiáng)、蔓延速度快，一旦發(fā)生，很難受控制，往往會(huì)毀壞森林木材、污染空氣，同時(shí)也會(huì)破架空輸電線路以及通信鐵塔等基礎(chǔ)設(shè)施，燒毀村莊，威脅人民的人身財(cái)產(chǎn)安全，造成多重經(jīng)濟(jì)損失。尤其是每年春季以后，隨著春耕燒荒、掃墓祭祀

2、以及戶外踏青等活動(dòng)增多，發(fā)生山火的機(jī)率也相應(yīng)增大。近幾年來(lái)，架空輸電線路因林區(qū)山火引發(fā)的跳閘停電事故越來(lái)越多，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，造成了供電經(jīng)濟(jì)損失和不良社會(huì)影響。野外林區(qū)火災(zāi)，難以有效監(jiān)測(cè)、定位和預(yù)警，“早發(fā)現(xiàn)、早預(yù)警、早處置”已成為中國(guó)乃至世界普遍性的難題。1.2需求分析山火是引起電網(wǎng)線路跳閘的罪魁禍?zhǔn)字唬郎交鸸ぷ饕簿妥兂闪烁鞯毓╇姽咀顬榫o要的工作。為了降低山火造成的停電事故率、緩解電網(wǎng)防山火的嚴(yán)峻形勢(shì)，我國(guó)電力企業(yè)主要通過(guò)三種方式加強(qiáng)林區(qū)火災(zāi)監(jiān)管：人員報(bào)警、衛(wèi)星遙感及防山火在線監(jiān)測(cè)。1.2.1業(yè)務(wù)需求鑒于人員報(bào)警、衛(wèi)星遙感都只能發(fā)現(xiàn)滯后山火，各地已開始加大防山火在線監(jiān)測(cè)系

3、統(tǒng)的建設(shè)。為了避免山火災(zāi)情的漏報(bào)現(xiàn)象發(fā)生，防山火在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需全天候24小時(shí)工作，對(duì)山火易發(fā)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，快速發(fā)現(xiàn)疑似火情及時(shí)預(yù)警并定位發(fā)生地點(diǎn)。通過(guò)部署在監(jiān)控中心的管理平臺(tái)，能夠及時(shí)接收火情信息。當(dāng)山火情況被核實(shí)后，監(jiān)控中心將第一時(shí)間作出應(yīng)對(duì)措施，減少火災(zāi)損失，確保輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行。由于山火發(fā)生區(qū)域的風(fēng)速風(fēng)向、溫濕度等氣象數(shù)據(jù)，關(guān)系到火情趨勢(shì)及撲救策略，因此監(jiān)控中心也需動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)，以便為領(lǐng)導(dǎo)決策提供一旦展開山火撲救行動(dòng)，為了盡快通知到大量相關(guān)人員，監(jiān)控中心應(yīng)采用信息化手段進(jìn)行自動(dòng)批量通知，被通知人員能夠及時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)圖文信息，以便根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況準(zhǔn)備滅火設(shè)備、部署撲救方案。1.2.2系統(tǒng)需求

4、根據(jù)防山火在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景及用戶溝通，結(jié)合電網(wǎng)招標(biāo)技術(shù)規(guī)范，我們對(duì)系統(tǒng)的需求歸納如下：系統(tǒng)主要由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和中心管理平臺(tái)組成，通過(guò)OPGW或者WIFI+OPGW傳輸；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有良好的抗震、抗沖擊、抗強(qiáng)電磁干擾、防塵、防雨和抗高寒等特性，專為野外桿塔架設(shè)、強(qiáng)電磁高寒環(huán)境設(shè)計(jì)；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備主要包括山火監(jiān)測(cè)單元、環(huán)境監(jiān)測(cè)單元、通信單元及供電單元；山火監(jiān)測(cè)單元具備內(nèi)置圖像“防抖動(dòng)”功能，能夠提升在高風(fēng)速環(huán)境中的監(jiān)控效果；山火監(jiān)測(cè)單元應(yīng)具備自動(dòng)掃描功能，熱成像機(jī)芯能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)，可見光機(jī)芯能夠?qū)瘘c(diǎn)進(jìn)行核實(shí)；為了避免誤報(bào)情況的發(fā)生，火點(diǎn)預(yù)警時(shí)山火監(jiān)測(cè)單元會(huì)回傳視頻或圖片（視網(wǎng)絡(luò)情況而定），以便監(jiān)控中

5、心進(jìn)行人為確認(rèn)；環(huán)境監(jiān)測(cè)單元能夠提供溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量等信息，用于預(yù)判火情趨勢(shì)及走向；監(jiān)控中心應(yīng)部署強(qiáng)大的防山火專用視頻平臺(tái)，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)輸電線路走廊及桿塔周邊，當(dāng)發(fā)現(xiàn)火情能夠進(jìn)行火點(diǎn)定位并動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信息。第二章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)2.1總體目標(biāo)為了有效預(yù)防山火，各地供電公司紛紛出臺(tái)山火防控措施，通過(guò)在線監(jiān)測(cè)+無(wú)人機(jī)/直升機(jī)+人工巡檢的組合方式來(lái)進(jìn)行山火防控，大大提高了輸電線路山火防控能力。我們的目標(biāo)是：建立覆蓋輸電線路走廊及桿塔周邊的山火在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，運(yùn)用現(xiàn)代科技手段建設(shè)輸電線路防山火視頻監(jiān)控、智能預(yù)警、輔助決策及應(yīng)急聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)防火工作的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化和專業(yè)化，從而有效提高綜

6、合防控能力。綜合運(yùn)用火點(diǎn)定位技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GIS系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等高新技術(shù)和手段，實(shí)現(xiàn)集圖像、報(bào)警、定位信息的全天候、全方位、網(wǎng)絡(luò)化的遠(yuǎn)程高清晰度的實(shí)時(shí)管控系統(tǒng)。輸電線路防山火在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建成后，將有效減輕輸電線路巡線人員的工作強(qiáng)度，進(jìn)一步提高山火防控的工作效率，推動(dòng)山火防控工作由單一依靠人防向人防和技防結(jié)合、以技防為主的改革，保障電網(wǎng)供電安全。2.2設(shè)計(jì)思路在招標(biāo)文件中，對(duì)輸電線路防山火在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)做了比較詳細(xì)的定義。某某品牌根據(jù)自身的產(chǎn)品體系，結(jié)合輸電線路防山火在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際需求，我們的設(shè)計(jì)思路如下：輸電線路防山火在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為前端系統(tǒng)和中心系統(tǒng)，前端負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，中心負(fù)責(zé)前

7、端管理、報(bào)警處理、火點(diǎn)定位；前端系統(tǒng)包括山火監(jiān)測(cè)單元、環(huán)境監(jiān)測(cè)單元、通信單元及供電單元，所選設(shè)備都需充分考慮野外桿塔架設(shè)、強(qiáng)電磁、高低溫等環(huán)境適應(yīng)性；山火監(jiān)測(cè)單元選用熱成像雙光譜中型云臺(tái)攝像機(jī)，熱成像機(jī)芯采用定焦鏡頭，可見光機(jī)芯采用變倍鏡頭，當(dāng)熱成像發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)后，可見光機(jī)芯進(jìn)行場(chǎng)景放大；山火監(jiān)測(cè)單元能夠?qū)崿F(xiàn)火情報(bào)警聯(lián)動(dòng)設(shè)備本地抓圖及錄像，并推送火情信息及圖片至中心，是否推送實(shí)時(shí)視頻流至中心視預(yù)設(shè)策略而定；環(huán)境監(jiān)測(cè)單元將選用溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量等傳感器，并通過(guò)環(huán)境采集主機(jī)進(jìn)行信息匯總，向中心提供監(jiān)測(cè)區(qū)域的微氣象信息；前端與中心通信承載于電網(wǎng)公司的OPGW光纖傳輸網(wǎng)，通信單元將根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)OPG

8、W光纖接入點(diǎn)情況，接入點(diǎn)在本桿塔，可直接部署工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，接入點(diǎn)在其他桿塔，除了在本桿塔部署工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)還需在兩個(gè)桿塔間部署無(wú)線網(wǎng)橋；由于小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)易出故障，在光照情況良好的地區(qū)基本只考慮太陽(yáng)能取電方式，而不考慮風(fēng)光互補(bǔ)方式；中心系統(tǒng)部署有防山火在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)，能夠?qū)η岸讼到y(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一接入管理，實(shí)時(shí)接收山火監(jiān)測(cè)單元及環(huán)境監(jiān)測(cè)單元上送的信息，并在中心客戶端進(jìn)行動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)及報(bào)警彈窗；當(dāng)中心核實(shí)火情信息后，平臺(tái)能夠群發(fā)報(bào)警短信至所有相關(guān)責(zé)任人，責(zé)任人收到報(bào)警短信后，能夠通過(guò)手機(jī)客戶端查閱報(bào)警圖片及實(shí)時(shí)視頻2.3總體架構(gòu)2.3.1系統(tǒng)拓?fù)渲行南到y(tǒng)豐持邃端前端系統(tǒng)熱成像泯光譜中出ZT臺(tái)播使機(jī)一-!

9、貞VIF境天車主tn71zur-匸_網(wǎng)交按機(jī)PTB熱戊象找咒譜|嚇鶯禾束主機(jī)中生互臺(tái)損傑機(jī)1sa區(qū)度用邊鳳向雨呈眉老性隹璀需桃容圖1輸電線路防山火在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)拓?fù)鋱D2.3.2系統(tǒng)組成輸電線路防山火在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由前端系統(tǒng)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、中心系統(tǒng)這三個(gè)相互銜接、缺一不可的部分組成。1）前端系統(tǒng)前端系統(tǒng)包括山火監(jiān)測(cè)單元、環(huán)境監(jiān)測(cè)單元、通信單元及供電單元，主要負(fù)責(zé)對(duì)桿塔周圍、輸電線路走廊的視頻圖片、火情報(bào)警、微氣象信息采集、編碼、存儲(chǔ)及上傳，通過(guò)中心系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)前端系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、報(bào)警處理。前端系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)或工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)+無(wú)線網(wǎng)橋方式接入OPGW光纖傳輸網(wǎng)。2)傳輸網(wǎng)絡(luò)輸電線路防山火在線監(jiān)測(cè)

10、系統(tǒng)承載于電力綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)，用于前端系統(tǒng)與中心系統(tǒng)的通信。前端系統(tǒng)的視頻圖片、火情報(bào)警信息、微氣象信息可上傳至中心系統(tǒng)并進(jìn)入MIS網(wǎng)，供中心值班人員及MIS網(wǎng)歸口管理部門的用戶調(diào)用查看。同時(shí)，依托運(yùn)營(yíng)商移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)責(zé)任人可通過(guò)短信及移動(dòng)APP方式實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)情況。3)中心系統(tǒng)中心系統(tǒng)部署在監(jiān)控中心，根據(jù)輸電線路電壓等級(jí)不同會(huì)分開部署，500kV及以上電壓會(huì)部署在省公司，330kV及以下電壓會(huì)部署在地市供電公司。中心系統(tǒng)可管理所轄區(qū)域的前端系統(tǒng)，接收由前端系統(tǒng)上報(bào)的視頻圖片、火情報(bào)警信息、微氣象信息等信息，滿足中心系統(tǒng)用戶視頻圖片、信息查看的需求。2.4系統(tǒng)功能1)實(shí)時(shí)監(jiān)控采用某某品牌高品質(zhì)的熱

11、成像雙光譜中型云臺(tái)攝像機(jī)，具有防塵、防水、抗電磁干擾等功能特性。實(shí)時(shí)獲得監(jiān)控區(qū)域內(nèi)清晰的熱感圖像及可見光圖像，同時(shí)能夠?qū)υ婆_(tái)及鏡頭進(jìn)行操作，對(duì)視角、方位、焦距的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)全方位、多視角、無(wú)盲區(qū)、全天候式監(jiān)控。2)火點(diǎn)監(jiān)測(cè)通過(guò)紅外熱成像設(shè)備實(shí)施探測(cè)目標(biāo)環(huán)境的溫度，通過(guò)嵌入式DSP溫度分析報(bào)警模塊，探測(cè)分析環(huán)境熱源，發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)自動(dòng)報(bào)警。3)巡檢預(yù)案系統(tǒng)支持火點(diǎn)巡檢預(yù)案，輸電線路走廊及桿塔周邊預(yù)置位添加進(jìn)預(yù)案，設(shè)備能夠自動(dòng)執(zhí)行。相較于人工現(xiàn)場(chǎng)巡線的傳統(tǒng)巡視方式，該預(yù)案可大大提高巡檢實(shí)時(shí)性及可靠性，還可按季節(jié)情況進(jìn)行巡檢預(yù)案周期調(diào)整。4)存儲(chǔ)及檢索中心系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)設(shè)備可按需選擇實(shí)時(shí)存儲(chǔ)或報(bào)警存儲(chǔ)錄像、

12、圖片(包括熱成像及可見光兩部分)，前端系統(tǒng)的熱成像云臺(tái)自帶存儲(chǔ)卡，可存儲(chǔ)火情報(bào)警時(shí)熱成像及可見光的錄像、圖片，以滿足前端與中心網(wǎng)絡(luò)中斷時(shí)的存儲(chǔ)需求。同時(shí)，在中心平臺(tái)上，可按時(shí)間、報(bào)警等進(jìn)行自定義搜索錄像、圖片。5）環(huán)境監(jiān)測(cè)通過(guò)前端系統(tǒng)的傳感器實(shí)時(shí)采集相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)，例如溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、雨量等相關(guān)信息，在中心平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息匯聚，生成曲線和報(bào)表，方便實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史查詢、統(tǒng)計(jì)分析，為火情趨勢(shì)分析提供數(shù)據(jù)參考。6）報(bào)警預(yù)案前端系統(tǒng)在巡檢過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)，能夠提供豐富的預(yù)案：設(shè)備及時(shí)上報(bào)中心并在本地錄像抓圖，中心存儲(chǔ)報(bào)警錄像圖片，客戶端聯(lián)動(dòng)彈窗，火點(diǎn)位置核實(shí)并發(fā)送通知短信等。預(yù)案有助于相關(guān)部門第一時(shí)間核

13、實(shí)火情，迅速做出滅火部署，適時(shí)啟動(dòng)停電安排，把損失控制到最小范圍。7）遠(yuǎn)程維護(hù)通過(guò)平臺(tái)軟件能夠?qū)η岸嗽O(shè)備進(jìn)行校時(shí)、重新啟動(dòng)、修改參數(shù)、軟件升級(jí)、遠(yuǎn)程維護(hù)等功能。設(shè)備提供遠(yuǎn)程訪問功能，運(yùn)維人員不必到達(dá)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，就可修改設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)，提高的設(shè)備維護(hù)效率。8）系統(tǒng)管理通過(guò)平臺(tái)軟件能夠進(jìn)行全方位管理，提供中心管理、Web服務(wù)、認(rèn)證授權(quán)、日志管理、資產(chǎn)管理、地圖管理、流媒體服務(wù)、云臺(tái)代理、存儲(chǔ)管理、文件備份、設(shè)備代理、移動(dòng)服務(wù)、報(bào)警管理、電視墻代理、網(wǎng)管服務(wù)等系統(tǒng)服務(wù)，提高整套系統(tǒng)的工作效率。9）視頻質(zhì)量診斷（擴(kuò)展）平臺(tái)軟件的擴(kuò)展功能，采用輪巡方式檢測(cè)設(shè)備工作異常，如清晰度異常（圖像模糊）、亮度異常（

14、過(guò)亮、過(guò)暗）、偏色、噪聲干擾（雪花、條狀、滾屏）、畫面凍結(jié)、信號(hào)丟失、云臺(tái)失控等，及時(shí)系統(tǒng)的故障并報(bào)警通知，提高視頻監(jiān)控系統(tǒng)有效性。第三章系統(tǒng)特點(diǎn)3.1火情自動(dòng)報(bào)警設(shè)備利用紅外熱成像設(shè)備實(shí)施探測(cè)目標(biāo)環(huán)境的溫度，通過(guò)嵌入式DSP溫度分析報(bào)警模塊，探測(cè)分析環(huán)境熱源，跟隨云臺(tái)掃描過(guò)程中檢測(cè)視場(chǎng)內(nèi)著火點(diǎn)。當(dāng)檢測(cè)出有超出設(shè)定的熱點(diǎn)閾值時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)調(diào)用云臺(tái)進(jìn)入火點(diǎn)定位掃描模式對(duì)可疑火點(diǎn)進(jìn)行重新判斷，確認(rèn)為著火點(diǎn)后立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)。3.2火點(diǎn)自動(dòng)定位監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)或熱點(diǎn)自動(dòng)報(bào)警后，利用回傳的數(shù)字云臺(tái)俯仰角、方位角及安裝點(diǎn)的地理位置信息（經(jīng)緯度），計(jì)算出火點(diǎn)的具體位置。當(dāng)前端紅外熱成像攝像機(jī)發(fā)現(xiàn)火點(diǎn)

15、時(shí)，在GIS系統(tǒng)中，標(biāo)記出火點(diǎn)的相應(yīng)位置，并用閃爍的方式給予提示。3.3火情等級(jí)判斷平臺(tái)通過(guò)火點(diǎn)距離及火點(diǎn)像素點(diǎn)大小，判斷火情大小。同時(shí)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)微氣象數(shù)據(jù)，對(duì)火情趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)判，對(duì)火情等級(jí)進(jìn)行定義。3.4正?；鹪催^(guò)濾在系統(tǒng)監(jiān)測(cè)火點(diǎn)的過(guò)程中，需要過(guò)濾在監(jiān)測(cè)半徑內(nèi)出現(xiàn)周期性的正?；鹪?，第一次在客戶端顯示核實(shí)后應(yīng)支持手動(dòng)屏蔽，對(duì)于之前已明確的地點(diǎn)，應(yīng)支持巡檢過(guò)程中自動(dòng)屏蔽。3.5系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)系統(tǒng)前端設(shè)備除了電源部分采取了必要的防浪涌保護(hù)接地等措施外，對(duì)云臺(tái)等設(shè)備本身也采取了部分防雷擊保護(hù)措施，云臺(tái)護(hù)罩內(nèi)對(duì)所有的信號(hào)輸入線路（如視頻線路、控制線路、網(wǎng)絡(luò)線路、低壓控制線路）全部進(jìn)行了電磁屏蔽和防浪涌保護(hù)措施。3.6設(shè)備防霧設(shè)計(jì)部分防火期容易發(fā)生多云多霧現(xiàn)象，為了在這段時(shí)間內(nèi)保證圖像清晰度，前端設(shè)備的防凝霧功能就顯得尤為重要。針對(duì)上述現(xiàn)象，我們對(duì)前端設(shè)備采用密封加隔離的防護(hù)措施，內(nèi)部集成風(fēng)扇，防護(hù)罩內(nèi)部設(shè)備就不會(huì)發(fā)生結(jié)霧和凝水現(xiàn)象。3.7智能透霧技術(shù)林區(qū)可能存在多霧天氣，結(jié)合安防監(jiān)控領(lǐng)域視頻圖像透霧的特殊要求，開發(fā)了一種實(shí)時(shí)視頻透霧技術(shù)。該技術(shù)基于大氣光學(xué)原理，區(qū)分圖像不同區(qū)域景深與霧濃度進(jìn)行濾波處理，獲得準(zhǔn)確、自然的透霧圖像。3.8視頻質(zhì)量診斷平臺(tái)軟件的視頻質(zhì)