輸電線路防山火視頻監(jiān)控系統(tǒng)

1、 武漢泰可電氣股份有限公司輸電線路在線監(jiān)測CMV2100-SH型輸電線路防山火視頻監(jiān)控系統(tǒng)技術方案武漢泰可電氣股份有限公司2014-11-10一、 項目背景隨著電力建設的迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，高壓遠距離架空輸電線路日益增多，在復雜地形條件下的電網(wǎng)建設和設備維護工作也越來越多。高壓輸電線路分布范圍廣，穿越地區(qū)地形復雜、氣候條件多變，傳輸距離遠，時常發(fā)生輸電線路事故。山火具有突發(fā)性、隨機性、快速性等特點，往往難于控制，在夏季高溫天氣及秋冬節(jié)干燥天氣，山火突發(fā)的概率十分高，對電網(wǎng)輸電線路的安全運行構成了較高的威脅。輸電線路防山火監(jiān)控系統(tǒng)用于對高壓輸電線路周邊的實時山火監(jiān)測，用戶在監(jiān)控中心就可

2、以獲取遠方線路山火、焚燒秸稈、燒紙等威脅線路安全的山火事件，一旦發(fā)生山火災情，便可在第一時間發(fā)出報警，以便及時撲滅山火，保障輸電線路穩(wěn)定運行。二、 方案簡介輸電線路防山火視頻監(jiān)控系統(tǒng)，前端采用高清球形攝像機（720P），內(nèi)部集成火焰探測傳感器，可對監(jiān)控區(qū)域進行視頻和紅外輻射的同步監(jiān)測，一但發(fā)生山火，溫度超過設定閾值即可自動報警。監(jiān)控人員可結(jié)合溫度數(shù)據(jù)和實時視頻畫面進行判斷并快速響應。裝置通過感應取電方式獲取工作電源（導線電流100A），等電位安裝在輸電導線上，通過無線傳輸裝置將視頻信號傳輸至相鄰的變電站，再從變電站傳輸至監(jiān)控中心。該系統(tǒng)采用了目前較為先進的感應取電技術和無線自組網(wǎng)技術，相比傳統(tǒng)

3、的太陽能供電和3G通信方式，具有供電穩(wěn)定、通信可靠、視頻清晰、無后續(xù)費用等多種優(yōu)點。三、 技術方案1. 系統(tǒng)結(jié)構系統(tǒng)由前端山火視頻監(jiān)測裝置、無線通信裝置和后臺視頻監(jiān)控軟件等組成。監(jiān)控前端：包括視頻監(jiān)控裝置、山火探測單元、無線通信裝置發(fā)射端、感應取電裝置等，為一體化設計，直接等電位安裝在輸電導線上。中繼點：當監(jiān)控點距離變電站大于10公里或有遮擋時，可通過中繼點進行通信接力。中繼點包括一套小型太陽能供電系統(tǒng)和無線通信裝置發(fā)射端、接收端。一般安裝在桿塔上，體積小，安裝方便。變電站端：變電站端需安裝一臺無線通信裝置接收端，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換進入電力通信通道，傳輸至監(jiān)控中心。監(jiān)控中心：監(jiān)控中心通過協(xié)議轉(zhuǎn)

4、換器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換回以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，并通過視頻服務器進行管理和發(fā)布。2. 系統(tǒng)配置名稱規(guī)格型號數(shù)量感應取電裝置12V/20W1臺高清球形攝像機720P/20倍光學變焦1臺山火探測單元TKFSH1套無線通信裝置5.8G，10km2臺通信管理機POE供電，100M以太網(wǎng)1臺協(xié)議轉(zhuǎn)換器2M轉(zhuǎn)以太網(wǎng)2臺小型太陽能供電系統(tǒng)中繼點供電1套(選配)中繼無線通信裝置5.8G，10km2臺(選配)安裝線纜及附件/1套視頻服務器1套視頻監(jiān)控軟件1套四、 產(chǎn)品特點1. 高壓感應取電技術高壓感應取電技術是一種在高壓輸電線路上利用電力線路周圍的輻射電磁場，感應獲取能源，為裝置自身供電的先進取能技術，是野外電力設備獲取能源的一種

5、新型解決方案。該技術在高壓輸電線路上利用通過線路的電流產(chǎn)生的電磁場取得低壓工作電能，大大提高了取電的效率，且在功率調(diào)節(jié)電路的控制下，能適應電力線路短路電流的沖擊。能為用電設備提供高可靠性的、大功率的、穩(wěn)定的電源供應。采用高壓感應取電技術的視頻監(jiān)控裝置可直接懸掛安裝的高壓輸電導線上，與導線工作在等電位狀態(tài)。安裝后即可永久使用（免維護）。此技術特點決定了其使用范圍的廣泛性、便捷性和先進性。2. 寬帶無線自組網(wǎng)架構寬帶無線自組網(wǎng)接入技術采用5G頻段，通信覆蓋半徑10KM。采用了起源于軍事防竊聽用途的無線擴頻通信(Anti-Jamming)技術，采取網(wǎng)絡隔離及網(wǎng)絡認證措施；設置有嚴密的用戶口令及認證，

6、防止非法用戶入侵；無線局域網(wǎng)設置附加的第三方加密方案，使攻擊者難以捕捉到有用的資料，即使信號被盜聽也無法理解其中的內(nèi)容。相對于有線網(wǎng)絡，無線局域網(wǎng)的組建、配置和維護較為容易，可以迅速（數(shù)十分鐘內(nèi)）組建起通信鏈路，實現(xiàn)臨時、應急、抗災通信的目的，而有線通信則需要較長的時間。利用寬帶無線自組網(wǎng)可以較方便地實現(xiàn)高清視頻監(jiān)控，如果監(jiān)控點位于某變電站10公里之內(nèi)，就可以直接將視頻信號無線傳輸?shù)阶冸娬净蚝笈_監(jiān)控中心；如果監(jiān)控點周圍10公里半徑內(nèi)有其它寬帶通信條件（如：ADSL寬帶網(wǎng)），可以利用其它通信條件將視頻信號傳輸?shù)胶笈_監(jiān)控中心。寬帶無線自組網(wǎng)設備從研發(fā)至生產(chǎn)，始終把設備定位于室外惡劣環(huán)境下的電信級標

7、準的長期可靠性應用。故從選擇高可靠性元件，到選擇更科學合理的設計，從精致的生產(chǎn)工藝到周密的穩(wěn)定性測試，無不嚴格要求，所以設備在-40到+60的寬溫范圍內(nèi)均可正常使用。寬帶無線自組網(wǎng)設備的環(huán)境防護等級高達IEC國際標準組織規(guī)定的最嚴格級別IP68,使得設備可以在各種野外的復雜氣象條件下正常工作。3. 實時高速圖像處理技術采用先進的H.264視頻壓縮及編碼解碼技術，視頻信號在攝像機內(nèi)就已壓縮成數(shù)據(jù)信號，極大地抑制了圖像失真，背景流動等現(xiàn)象，便圖像質(zhì)量更加清晰，實現(xiàn)了720P和1080P高清視頻信號的高速低帶寬傳輸。H.264應用目標范圍寬，能以較低的數(shù)據(jù)速率傳送基于聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）的視頻流，在視頻

8、質(zhì)量、壓縮效率和數(shù)據(jù)包恢復丟失等方面，超越了現(xiàn)有的多種視頻通信標準，可以滿足不同速率、不同解析度以及不同傳輸(存儲)場合的需求。采用數(shù)字透霧技術，檢測出圖像中每個區(qū)域的特征量，然后分析其霧氣的濃度，接著根據(jù)霧氣的濃度，再正確地分配圖像的對比度，最終形成清晰的畫面。通過這個技術，即使在霧氣、黃沙等惡劣的天氣條件下，也能呈現(xiàn)出清晰的拍攝圖像。4. 分布式網(wǎng)絡視頻監(jiān)控平臺系統(tǒng)在網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)軟件中，服務器端是整個系統(tǒng)的核心，主要完成設備管理，錄像存儲管理，SQL數(shù)據(jù)庫訪問、維護，下級服務器管理任務、調(diào)度等核心模塊功能。網(wǎng)絡視頻監(jiān)控軟件采用分布式的系統(tǒng)架構，C/S體系結(jié)構，基于TCP/IP網(wǎng)絡平臺，

9、整個系統(tǒng)的擴展性和兼容性得到了更高層次的應用。網(wǎng)絡視頻監(jiān)控軟件支持集群管理系統(tǒng)，通過流式媒體服務器統(tǒng)一管理對視頻流的轉(zhuǎn)發(fā)；通過管理服務器統(tǒng)一管理用戶、監(jiān)控地點相關信息，管理報警日志及操作日志，并統(tǒng)一記錄到后臺數(shù)據(jù)庫?？梢詫崿F(xiàn)“雙機自動備份”的功能，增強了服務器系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，給予系統(tǒng)持續(xù)運行強有力的保障。五、 產(chǎn)品功能1. 基本功能a) 具備遠程受控視頻信號采集、處理和傳輸功能：視頻監(jiān)控裝置能定時或按遠程指令采集工程現(xiàn)場視頻信號，經(jīng)壓縮編碼等視頻信號處理后，通過無線網(wǎng)絡或者光纜等方式傳送給狀態(tài)監(jiān)測主站，或狀態(tài)監(jiān)測代理裝置；b) 具備對電源的遠程控制功能，可在預設條件或遠程指令控制下開啟和

10、關閉裝置前端設備的供電電源；c) 具備遠程設置圖片采集時間間隔的功能，可設置定時或人工拍攝圖片傳回后臺主站系統(tǒng)。支持前端存儲，現(xiàn)場采集的圖像和視頻數(shù)據(jù)均可存儲在前端存儲器內(nèi)。d) 具備遠程修改網(wǎng)絡適配器IP地址設置的功能；e) 具備斷線自動連接功能；f) 能夠接收系統(tǒng)的對時命令；g) 留有適當?shù)慕涌?，以便必要時能就地調(diào)試；h) 具備數(shù)據(jù)暫存能力。在通訊發(fā)生異常時能存儲7天以上報警信息，通訊恢復后，能自動上載到后端平臺；i) 具備對裝置自身工作狀態(tài)包括采集、存儲、處理、通信等的管理與自檢測功能；判斷裝置出現(xiàn)運行故障時，能啟動相應措施恢復裝置的正常運行狀態(tài)。j) 可輸出電源電壓、工作溫度、通信連接

11、狀態(tài)（含信號強度）等工作狀態(tài)數(shù)據(jù)；k) 具備對現(xiàn)場隱患的識別與報警能力。l) 在沒有人員操作的情況下，監(jiān)測裝置可自動采集，每天至少每預置位拍攝兩張照片。m) 具有報警輸出功能，報警方式包括現(xiàn)場聲光警示、遠程喊話等多種方式。n) 支持報警觸發(fā)視頻錄制并傳送給后臺主站系統(tǒng)。2. 高級功能：a) 具備紅外攝像功能；b) 具備紅外控制功能，即打開關閉紅外燈功能。具備紅外全開、半開等多級控制功能。c) 具備遠程受控變焦、聚焦、方位調(diào)整及預制位設置功能：監(jiān)控裝置能在預設或遠程指令控制下，實現(xiàn)對攝像機的焦距、光圈、方位和云臺預制位的設置和調(diào)整；d) 具備對攝像機及云臺的可控加熱功能；對攝像機外殼具有自動控制

12、和遠程控制加熱功能；3. 防外破功能a) 具備導線懸掛物檢測功能，當導線上懸掛風箏、塑料等異物時，系統(tǒng)自動報警提示。b) 線路保護區(qū)內(nèi)大型施工機械闖入智能檢測，當線路保護區(qū)內(nèi)有大型機械闖入時，系統(tǒng)自動監(jiān)測并報警提示。c) 外物接近導線安全預警距離智能檢測，對線路走廊下塔吊、泵車等超高設備以及附近正在施工的建筑等進行監(jiān)測，當發(fā)現(xiàn)有外物接近導線安全預警距離時，自動觸發(fā)聲光報警并錄像。4. 防山火功能a) 裝置的有效監(jiān)測半徑不小于1km，監(jiān)測精度不低于1m2著火面積，同時應具備短信提醒功能。b) 應能滿足電力線路山火監(jiān)視及預警的需求，能在雨霧天氣下無差別地探測和監(jiān)控輸電線路的運行情況，且能夠全天候2

13、4h工作。c) 應具備監(jiān)測及報警范圍超標自動報警功能，且監(jiān)測及報警范圍應能夠根據(jù)需要進行選取或劃定，能有效消除虛警。5. 后臺功能：a) 用戶對視頻監(jiān)控裝置的管理和控制，包括：實時視頻瀏覽、云鏡控制、回放、預設點巡視、設備狀態(tài)查詢等功能。b) 錄像回放：實現(xiàn)平臺內(nèi)統(tǒng)一的錄像存儲功能，支持定時錄像、手動錄像等模式，同時平臺可支持流式回放功能。c) 客戶端接入：支持C/S架構客戶端方式的接入。d) 時間同步：平臺內(nèi)各設備支持NTP網(wǎng)絡時間協(xié)議進行校時。e) 用戶管理：平臺提供統(tǒng)一的用戶管理機制，按照分級分組管理的方式，每個用戶組可包含一個用戶管理員和指定個數(shù)的操作員，用戶管理員為組內(nèi)最高權限用戶，

14、能配置、管理組內(nèi)全部用戶及用戶的權限。f) 權限管理：平臺內(nèi)的所有用戶應通過授權使用平臺提供的功能，權限可以賦予和收回；用戶權限的管理采用分級管理機制，根據(jù)用戶的不同等級給予不同的操作權限。g) 設備管理：對平臺設備、前端設備等的管理，包括設備的添加和刪除。設備屬性項的配置等。h) 日志管理：平臺可提供操作日志和運行日志，并提供多種方式方便管理員瀏覽和檢索日志信息。六、 主要技術參數(shù)1. 環(huán)境條件a) 環(huán)境溫度：40+45b) 工作溫度：4085c) 相對濕度：5RH100RHd) 大氣壓力：550hPa1060hPa2. 外觀及標記a) 外觀整潔完好，各接線端子的標記齊全清晰，接插件接觸良好

15、。b) 有型號、名稱、出廠編號、出廠日期、制造廠名等標記。c) 外殼采用全金屬制作，外觀整潔，并能有效的防火與機械損壞。d) 各零部件安裝正確，牢固可靠，操作部分無遲滯、卡死、松脫等現(xiàn)象。3. 攝像機主要技術參數(shù)a) 像素數(shù)：1280 (H)×720(V)，或根據(jù)用戶要求調(diào)整；b) 最低照度：彩色：0.01Lux(F1.4)，黑白:0.001Lux(F1.4)，紅外開：0Luxc) 變焦率：18倍光學變焦d) 光線控制：攝像機具備光線自適應，并帶有自動增益和背光補償e) 聚焦方式：自動聚焦。f) 光圈控制：自動光圈。4. 云臺主要技術參數(shù)a) 預置位數(shù)量：128；b) 預置位精度誤差

16、：0.1°c) 旋轉(zhuǎn)范圍：水平0360°，垂直092°。d) 云臺的安裝精度：水平度0.25°，方位定標誤差0.25°。5. 火焰探測單元a) 響應時間:2s 。b) 探測范圍：300m。c) 視角：水平 90°。d) 視角：垂直 90°。e) 功耗:200mA(正常工作時) 。6. 基本技術要求a) 有防雨、防潮、防塵、防腐蝕措施；b) 外殼的防護性能符合GB 4208規(guī)定的IP65級要求；c) 攝像裝其整體結(jié)構具備一定的防覆冰性能；d) 電源有可靠的保護措施，應避免因電源故障對桿塔造成損傷；e) 各零部件按JB/T 57

17、50的有關規(guī)定進行防鹽霧、防潮濕、防霉菌的處理；f) 具有良好的防振結(jié)構，避免在桿塔安裝環(huán)境中的振動對光學儀器產(chǎn)生影響和對視頻圖像質(zhì)量產(chǎn)生影響；g) 具有良好的抗工頻電磁干擾性能和良好的接地安裝措施，能實現(xiàn)在特高壓電磁環(huán)境中視頻數(shù)據(jù)的準確、完整采集，以及對前端設備的準確控制；不應出現(xiàn)雪花點、黑紋等視頻干擾現(xiàn)象及云臺失控等故障現(xiàn)象；h) 裝置結(jié)構緊湊，便于安裝和拆卸。7. 通訊要求a) 采用無線射頻通信方式進行通信，通信距離10km，帶寬6M，具備安全加密能力；b) 能實時、流暢地將信號傳輸?shù)綘顟B(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，無信號阻塞和很小的信號延遲。8. 供電要求a) 供電系統(tǒng)采用高壓感應取電方式，電源系統(tǒng)具有大電流保護功能，能保證設備長期工作的需要。b) 能滿足攝像機