基于无线通信技术的变电站移动视频监控系统

2015-03-15余嘉文魏庆卫张杨光

通信电源技术 2015年6期

余嘉文，魏庆卫，张杨光

（国网芜湖供电公司变电运维工区，安徽芜湖241000）

1 概述

随着科技的发展，可穿戴设备技术、人工智能技术、无线通信技术等突飞猛进，在人们生产生活的方方面面发挥着不可替代的作用。但在电力巡检装备方面，综合应用较少，如何将上述技术体现在电力生产及运维装备的“物联化”，研制出一套集成化、智能化的变电站移动视频监控系统成为电力企业一直关注的重点。

芜湖供电公司担负着整个芜湖地区的电力发展规划、电网安全经济运行、电力设施建设维护等生产管理和电力营销工作。

如图1所示，目前公司所辖变电站使用的是固定式视频监控，前端监控现场根据变电站具体情况安装相应数量的摄像机，以及相应的报警器（比如红外报警器、烟雾报警器等），把摄像机视频线缆、控制线缆等都连接到网络视频服务器上，网络视频服务器有网络接口，可以直接连接到交换机上，把图像及相关数据传送到内部网络上［1］。

图1 变电站固定式视频监控

然而，由于固定式视频监控系统存在距离远、视角差以及清晰度低等方面的原因，导致现场工作中存在以下几方面的不足：

（1）现场布线复杂、监控盲区多、不能清晰、灵活的覆盖整个区域；

（2）对设备工况的巡视巡检工作不能实时的进行视频回传，无法直接上传到管理人员办公桌电脑荧屏上，更不可能上传到管理人员手机上；

（3）对大型倒闸操作和大型工作现场在远程缺乏有效的视频监控手段，现场情况反馈不够及时准确，指挥人员难于快速决策；

（4）设备费用高，维修不便。

在目前电网庞大复杂、安全可靠性要求不断提高以及“运维一体化”不断推进的背景下，怎样能使作业流程不断优化、作业效率不断提高、安全监督不断加强，是公司研究的重点。

移动视频监控系统装备携带方便，现场部署后将作业人员的双手解放出来，工器具的使用将更加便捷，巡视巡检监督监控过程会更加流畅，各种工具仪器的配合也得心应手。本系统支持集成GPS全球卫星定位功能，可支持后台快速定位移动视频监控的变电站位置。实时采集的数据图像等信息可传回后台存储分析，对于应急突发事件的处理更加及时，可大量缩短作业时间、故障修复和消缺的时间，减员增效。本系统支持远程指挥［2］，双向对讲，可以远程督导变电站作业人员操作，实现变电站作业精益化指挥、保存现场第一手影像资料，可大大降低劳动强度和作业风险，提高了装备的智能化水平，在保证效率和质量的前提下满足当前电力企业对应急处理突发事件能力和响应速度的要求［3］。

2 系统构成

移动视频监控系统由移动式巡检装备、无线通信专网和后台管理中心三个部分组成。

（1）移动式巡检设备

移动式巡检装备由智能巡检摄像头（支持音频输入／输出）、手持单兵主机（安卓平板型）、多功能网关、光电互补续航电源四个部分构成，如图2所示。

图2 移动式巡检装备图

摄像头的体积小巧、安装架设方便、图像回传清晰，能适应于各种天气条件，移动状态下画面不失真。手持单兵主机便于现场巡检操作人员使用，便于监控智能巡检摄像头布设场景。在智能巡检摄像头抵近监控时，通过对手持单兵主机的操作，巡检操作人员有较为灵活、适宜和安全的工作环境，可进行智能巡检配置，可单手掌握，不妨碍巡检操作人员的工作。光电互补续航电源的光电转换率高，能保证巡检装备的电力供给。

（2）无线通信专网

联通公司的3G无线传输网络采用欧洲成熟的WCDMA技术，经过10多年的发展，其具有上网速度快和信号覆盖率高等特点，WCDMA可以很好地支持语音、图像、数据以及视频通信。

从上述同业对标分析可以看出，在3G无线数据传输基础运营商中联通的WCDMA是性能最好的。由于4G网络的覆盖情况及稳定性和3G网络还是有很大的差距，而变电站一般建设在比较偏僻的地方。因此，基于3G的无线通道和无线数据传输网络的实用性和性价比综合考量，选择联通3G网络对于流动性强、分支机构多、安全性要求高的电力用户为最为理想的移动组网方式。

（3）后台管理中心

后台管理中心是一套基于专用防火墙接入的部署在专用服务器上的远程智能统一监控平台，通过其实现远程对多个设备的高频通道状态监视，直接进行远程高频通道试验并同时观察试验结果，实现对站内一、二次设备工作的监督，及时纠正不安全的工作行为等功能。

图3为该系统组网拓扑图，变电站移动视频监控设备终端通过3G／4G的无线方式接入基站后，经运营商内部设备交换机进入为专属用户（电力用户）分配的专用APN，普通用户不能进入该APN，只有专网SIM卡号白名单才能进入该APN网络，防止其他非法用户的进入（VPN或VPDN隧道技术）。后端采用物理专线接入方式，专线网络接入变电站后台的“移动巡检系统管理平台”，最后转换为以太网接口后通过专设移动视频监控接入防火墙，连接入电力内网，通过电力内网与供电公司的远程智能统一监控平台联通。在远程智能统一监控平台下部署变电站移动视频监控系统后台管理中心。

图3 总体网络拓扑图

3 功能应用

该系统的应用主要包括：设备巡视巡检、大型操作监护指导、大型工作现场安全监督三个方面。

（1）设备巡视巡检

传统的设备巡视巡检中，巡视结论、试验结果、异常缺陷以及设备状态情况往往是通过纸质记录、口头描述汇报给调度及领导，不仅效率低下，而且汇报的准确性也不能确保。在使用该系统后，可以将现场需要记录汇报的设备情况通过视频更直观、更实时地展现给远程调度和领导，大大提高工作效率。

图4为巡视过程中设备状况通过视频传回远方的直观图像。

图4 设备巡视巡检图

（2）大型倒闸操作监护指导

当变电站有大型倒闸操作（如主变操作、母线操作等）时，班组长、工区领导或公司领导通常会到达现场进行监护指导，在变电站越来越多、停送电操作越来越频繁而人力有限的今天，也存在效率低下、覆盖面不足的缺点。在使用该系统后，领导可以在远方电脑在线实时进行监护，纠正不安全行为，在操作碰到疑难问题时，也能第一时间进行解答指导，确保了操作的安全性和准确性。

图5为倒闸操作中远程进行操作监护的直观图像。

图5 变电站倒闸操作图

（3）大型工作现场安全监督

当变电站有大修或技改项目（主变大修、更换压变等）时，现场安全措施是否布置到位、工作人员是否规范施工等是保证工作安全完成的重点，因此，每项大型工程都必须指派到岗到位安全，监督人员到现场监督整个工作过程。在工作现场越来越多的今天，该系统能达到减员增效的作用，设置好移动视频监控系统后，能实现全程班组、工区、公司三级安全监督，及时纠正工作人员不安全行为，确保工作安全进行。

图6为远程对工作现场的安全监督图像。