為適應(yīng)電力系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè)和管理的需要，針對(duì)當(dāng)前電力線路巡線管理中存在的問(wèn)題，提出了應(yīng)用無(wú)線公用傳輸網(wǎng)絡(luò)，把經(jīng)過(guò)數(shù)字化壓縮、編碼的視頻和告警數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心，中心的計(jì)算機(jī)對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮、解編碼同時(shí)回放視頻圖像，對(duì)報(bào)警事件進(jìn)行告警處理，構(gòu)成電力線路監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)化管理的新方案。

一、前言
    目前，計(jì)算機(jī)圖像技術(shù)已經(jīng)可以把視頻源像普通數(shù)據(jù)一樣來(lái)對(duì)待，如控制、采集、存儲(chǔ)、編輯、調(diào)用等。視頻網(wǎng)絡(luò)傳輸是視頻監(jiān)控技術(shù)的核心部分，它要求網(wǎng)絡(luò)有足夠的帶寬來(lái)承載大量的視頻數(shù)字化信息，同時(shí)也要求傳輸硬件能夠提供數(shù)字視頻信息的傳輸驅(qū)動(dòng)及編解碼功能。

    采用電力通信網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)外已有普遍應(yīng)用。但是在電力通信網(wǎng)無(wú)法連接的地點(diǎn)，視頻和數(shù)據(jù)還無(wú)法傳送，監(jiān)控也無(wú)法實(shí)施。此外，隨著電力建設(shè)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，在地形復(fù)雜條件下的電網(wǎng)建設(shè)和設(shè)備維護(hù)工作也越來(lái)越多。如何實(shí)現(xiàn)地形復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)布線成本高，分布較分散，施工困難的電力桿塔、線路等電力設(shè)施的監(jiān)控，以及如何進(jìn)一步建立可移動(dòng)的電力資源監(jiān)控系統(tǒng)，一直是困擾本行業(yè)的重大問(wèn)題。

二、系統(tǒng)建設(shè)意義
    針對(duì)有線網(wǎng)無(wú)法連接、無(wú)穩(wěn)定可靠的外部電源的情況下，電力系統(tǒng)生產(chǎn)、調(diào)度、安全監(jiān)控、線路巡檢、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐?wèn)題，研發(fā)具有視頻監(jiān)視、采集高清晰圖像、采集環(huán)境和有關(guān)數(shù)據(jù)、無(wú)線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)染C合功能的系統(tǒng)，能夠依靠在太陽(yáng)能供電的條件下長(zhǎng)期工作的監(jiān)測(cè)終端。監(jiān)測(cè)點(diǎn)可以安置在汽車、施工現(xiàn)場(chǎng)或電力線鐵塔上，數(shù)據(jù)傳輸手段主要依靠CDMA和GPRS公用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)地“無(wú)距離感”的巡視、監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集。監(jiān)測(cè)點(diǎn)依靠太陽(yáng)能電池系統(tǒng)供電，設(shè)備適合野外露天無(wú)人的環(huán)境。同時(shí)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)還能提供部分對(duì)電力線路地區(qū)環(huán)境、氣候數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，雷擊和閃電的監(jiān)測(cè)，并能提供防盜和事件報(bào)警功能。公用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以不受山川、河流、街道等復(fù)雜地形限制，并且具有靈活機(jī)動(dòng)、周期短和建設(shè)成本低的優(yōu)勢(shì)，特別適用于高壓電力桿塔、線路等設(shè)施的監(jiān)控。系統(tǒng)真正解決了超遠(yuǎn)距離、復(fù)雜地形、無(wú)有線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)電源的視頻監(jiān)控的難題，對(duì)保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

三、設(shè)計(jì)方法和技術(shù)路線
1.模式建立
    根據(jù)電力線路監(jiān)控的實(shí)際需求和自然、地理環(huán)境條件，結(jié)合電力系統(tǒng)安全管理模式，建立自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)其所屬線路、桿塔進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、圖像監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力線路和桿塔的無(wú)人巡線。

    監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)和圖像，并將其傳輸?shù)街行目刂剖疫M(jìn)行處理，為電力線路的安全運(yùn)行提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息。將CDMA/GPRS數(shù)據(jù)通信功能和數(shù)字視頻編碼功能集成為一體化視頻終端，采用目前先進(jìn)的CDMA/GPRS模塊、先進(jìn)的DSP視頻處理技術(shù)、主流的視頻編碼方式，結(jié)合CDMA/GPRS網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀特點(diǎn)，在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、高效性、便捷性、安全性以及供電系統(tǒng)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。視頻終端設(shè)備直接連接攝像機(jī)，實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的壓縮編碼、視頻數(shù)據(jù)流及控制指令的傳輸?shù)龋捎霉I(yè)級(jí)設(shè)計(jì)，防雷、防電磁干擾，結(jié)合CDMA/GPRS網(wǎng)絡(luò)和視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)帶寬的需求采用高效網(wǎng)絡(luò)接入方式，盡量使用CDMA/GPRS網(wǎng)絡(luò)帶寬的前提下保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，結(jié)合系統(tǒng)提供的視頻服務(wù)器軟件和CDMA/GPRS網(wǎng)絡(luò)鏈路監(jiān)測(cè)模塊，實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的交互、發(fā)送、接收、加解密、編解碼和鏈路的控制維護(hù)等功能，真正地將CDMA/GPRS網(wǎng)絡(luò)與視頻監(jiān)控系統(tǒng)融合起來(lái)，構(gòu)成完整的電力資源無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2.系統(tǒng)組成
    本系統(tǒng)主要分為三部分：中心控制室、通信網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端。[nextpage]

（1）中心控制室
    中心控制室根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況配置，硬件應(yīng)包括視頻服務(wù)器、視頻工作站及用于發(fā)送短消息的GSM-Modem模塊。軟件包括數(shù)據(jù)庫(kù)、視頻解碼、圖像處理、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)處理等方面。

視頻服務(wù)器
    將視頻服務(wù)器連入Internet，取得服務(wù)器的公網(wǎng)IP地址，確定服務(wù)的端口號(hào)。將IP地址及端口信息通過(guò)短消息方式發(fā)送給監(jiān)測(cè)終端的CDMA/GPRS模塊。該模塊接收到短消息后，解析出接收服務(wù)器的IP地址及端口號(hào)。然后CDMA/GPRS模塊通過(guò)CDMA/GPRSModem模塊上線，連入Internet后立即與視頻服務(wù)器連線。視頻服務(wù)器與監(jiān)測(cè)終端連線后，建立一條虛鏈路。視頻服務(wù)器通過(guò)向監(jiān)測(cè)終端下發(fā)指令進(jìn)行操作。首先，視頻服務(wù)器必須發(fā)送訪問(wèn)密碼，以便進(jìn)行身份認(rèn)證，認(rèn)證通過(guò)后，監(jiān)測(cè)終端才接受服務(wù)器下發(fā)的指令，并根據(jù)指令回傳視頻數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)。當(dāng)視頻服務(wù)器關(guān)閉，或者任何一端掉線后，虛鏈路隨即中斷。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端將嘗試一定次數(shù)的重新連線，重新連接成功后便再次建立起虛鏈路。否則，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)終端到初始狀態(tài)，等待視頻服務(wù)器發(fā)送的短消息觸發(fā)。視頻服務(wù)器支持兩種接入方式，一種是通過(guò)ADSL/LAN/PSTN/ISDN直接接入Internet。此時(shí)，短消息發(fā)送接收服務(wù)器的動(dòng)態(tài)IP地址或固定IP地址。如果視頻服務(wù)器處在局域網(wǎng)內(nèi)，可以使用第二種接入方式，即通過(guò)支持SOCKS5的代理服務(wù)器接入Internet。此時(shí)短消息發(fā)送的將是代理服務(wù)器的公網(wǎng)IP地址。

客戶端視頻工作站
    任何一個(gè)授權(quán)的網(wǎng)絡(luò)用戶，通過(guò)服務(wù)器下載客戶端軟件，可以獲取各個(gè)監(jiān)測(cè)端的實(shí)時(shí)圖像和錄像資料，享受其相應(yīng)權(quán)限內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，具體功能如下：①授權(quán)網(wǎng)絡(luò)用戶自動(dòng)下載安裝控件，提供瀏覽運(yùn)行界面。②通過(guò)提供的電子地圖，選擇監(jiān)控點(diǎn)圖像界面。③支持一/四/六／九/十六畫面等多種形式的顯示界面，畫面尺寸任意可調(diào)。監(jiān)控畫面上都顯示地名、時(shí)間等標(biāo)識(shí)。④實(shí)現(xiàn)直觀的鏡頭控制，由鼠標(biāo)在視頻畫面中運(yùn)動(dòng)，相應(yīng)地控制一體化快球攝像機(jī)的動(dòng)作。⑤實(shí)現(xiàn)視頻圖像的錄像、抓拍、檢索、回放。用戶可根據(jù)日期、時(shí)間、地點(diǎn)等條件精確查詢錄像。⑥對(duì)系統(tǒng)管理員提供系統(tǒng)配置、系統(tǒng)維護(hù)和用戶管理界面。

（2）通信網(wǎng)絡(luò)
    通信網(wǎng)絡(luò)以CDMA/GPRS無(wú)線公網(wǎng)為主，設(shè)備包括中繼線路、聯(lián)絡(luò)路由器、防火墻服務(wù)器。

    CDMA/GPRS無(wú)線網(wǎng)絡(luò)除提供高速傳送數(shù)據(jù)功能外，還提供通信狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)、全球標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間、全球定位服務(wù)功能，具有以下特點(diǎn)：①成本低廉，首先是建設(shè)投資小，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中省去了大量的組網(wǎng)投資；其次是維護(hù)、運(yùn)行費(fèi)用低，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中只需向運(yùn)營(yíng)商交納少量的數(shù)據(jù)通信使用費(fèi)，而無(wú)需承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用。②網(wǎng)絡(luò)組建的靈活性和方便性，由于網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)十分完善，通信系統(tǒng)的組建只需要考慮中心站和外圍布點(diǎn)的問(wèn)題，在外圍布點(diǎn)時(shí)基本上可以不考慮布點(diǎn)的限制，甚至支持可移動(dòng)的站點(diǎn)。③數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的適應(yīng)性，目前的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)能支持多種數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，因此網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸與處理完全能滿足各種數(shù)據(jù)應(yīng)用對(duì)通信的要求。

（3）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端
    現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)終端由視頻攝像、數(shù)據(jù)采集傳感器、CDMA/GPRSMODEM模塊、天線；一體化終端設(shè)備和電源部分組成，包括視頻輸入、透明串口、告警輸入、輸出等接口。

現(xiàn)場(chǎng)終端
    控制器是現(xiàn)場(chǎng)終端系統(tǒng)的核心，其任務(wù)如下：①控制管理視頻CODEC、無(wú)線CDMA/GPRS模塊、電源，管理功能包括：模塊初始化、參數(shù)管理、模塊啟動(dòng)、監(jiān)視狀態(tài)。②控制休眠、激活、重啟等操作。③存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和記錄視頻、圖片、采集數(shù)據(jù)、報(bào)警事件等，并為數(shù)據(jù)確定時(shí)標(biāo)。④直接接受防盜和環(huán)境等傳感器的數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)處理和報(bào)警功能。⑤維護(hù)時(shí)鐘系統(tǒng)，接受全球GPS定時(shí)。⑥維持與中心的最低通信和最低通信能力（通信休眠、喚醒，遠(yuǎn)方喚醒，主動(dòng)呼叫上送數(shù)據(jù)等）。[nextpage]

現(xiàn)場(chǎng)終端安裝
    無(wú)線模塊、控制器、CODEC、蓄電池等部分安裝在一體化控制機(jī)箱中，將控制機(jī)箱放置在密封、防雨、防潮的不銹鋼容器內(nèi)，將容器埋入地下，具有冬天保溫，夏天散熱，防盜等優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能電池按朝向設(shè)計(jì)要求固定在鐵塔上，視頻攝像機(jī)安裝在鐵塔上部的合適位置，天線、傳感器安裝在鐵塔上部的合適位置，設(shè)計(jì)安裝位置時(shí)應(yīng)考慮電場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響，選擇合適的纜線。

四、應(yīng)用前景
    隨著輸電容量及設(shè)備的增加，對(duì)送電的安全可靠性提出了更高的要求，傳統(tǒng)的電力線路和桿塔的管理都是采用人工用肉眼觀察的方法。但是人工巡視工作量大，巡視時(shí)間長(zhǎng)，另外有些絕緣子發(fā)生問(wèn)題后，肉眼根本無(wú)法進(jìn)行判斷。如何對(duì)電力線路的桿塔和線路進(jìn)行監(jiān)控，如何對(duì)正在施工現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)行移動(dòng)監(jiān)控，如何對(duì)一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸?shù)葐?wèn)題，全國(guó)電力系統(tǒng)都面臨著類似的難題。為了保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，必須解決這些問(wèn)題，因此，該系統(tǒng)具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。目前該系統(tǒng)已在浙江電力500kV超高壓線路上試用，效果良好。