摘要：随着我国电力事业的迅猛发展，电力系统自动化水平不断提高，各变电站、变电所、高压输电线路等均要求实现少人或无人值守，为了能够有效预警非法人员入侵、火灾、水浸、自然灾害对站内设备安全所构成的威胁等情况发生，从而建设一套功能强大，技术先进的远程视频监控值守系统已经成为电力行业发展的关键。
关键词：多光谱成像智能入侵检测技术；变电站远程无人值守预警安防系统；技术路线
1变电站现有的边界防范系统存在的不足
1.1光纤围栏和红外周界告警技术检测手段技术落后，环境适应能力差，无法准确判断现场情况，容易造成值班中心对告警的误判；
比如在大风大雨的天气环境下，光纤围栏和红外周界告警技术都容易诱发一个地区的多个变电站同时告警，虽然可以辅助现场的监控摄像机进行视频复核，但告警中心的值班人员不一定能通过视频准确判断现场情况，尤其是在低照度或者夜间状况下，极容易造成对现场环境的误判断；而且多个变电站在短时间内同时告警，将会给告警中心的值班人员带来极大的工作困扰。
1.2电子围栏不符合现行技防要求，不满足全天候防护的要求：
电子脉冲围栏安全系数低，容易造成致死致伤等人身伤害，不符合现行技防要求，出于安全考虑，电子脉冲围栏目前只能采用白天关机，夜晚开机的方式，这样就无法满足变电站的全天候防护要求；而且电子围栏技术极容易被雷电破坏。
1.3现有检测手段，均需要在变电站现场安装太多的设备设施，维修和维护成本高。
光纤围栏、电子围栏等围栏式告警技术和红外周界告警技术都是采用防区划分的形式进行周界告警，同时建设视频监控系统辅助进行现场的视频复核，防区一般采用20米至100米的间距划分防区，造成变电站现场设备众多，而变电站地理分布广泛，造成维修和维护成本高。
1.4现有检测手段，都是基于围墙的非法穿越围墙式的告警，并不能设定相应的安全防护等级。
光纤围栏、电子围栏等围栏式告警技术和红外周界告警技术等都只有非法入侵行为发生后，才能产生告警信息，并不能在变电站周围形成预警区域和设定相应的安全防护等级，而一旦产生告警信息，破坏行为往往已经发生。变电站相对偏僻，夜间少有人至，如果能白天采用围墙穿越报警的方式，而夜间将防区扩大至变电站围墙外几米的相对预警区域，将能极大有效的提高变电站的安全防范等级，而现有的技术显然不能支撑。
1.5现有检测手段，可视化程度不高。
光纤围栏、电子围栏等围栏式告警技术和红外周界告警技术等都需要安装辅助配合的监控系统才能实现告警现场的可视化管理，才能真正实现预警和告警的远程无人值守，而变电站围界夜间往往缺乏相应的照明系统，监控在低照度的情况下往往并不一定能协助值班人员快速确认现场情况。
1.6没有联网，不能集中管理
现有周界防御系统各个变电站独立运行，不能集中管控，由值班安保人员实行手动控制。
2多光谱成像智能入侵检测技术的技术优势
2.1可靠性最高。多光谱成像智能入侵检测技术能全天候全时段稳定工作，不存在漏报，告警准确率达99.9%。
2.2建设成本低，单个多光谱成像检测仪可覆盖检测距离2000米，对于一个规则的500m*500m的变电站周界，只需要布设4个检测仪分析，另加2个高清球机查看现场情况即可，不需要辅助其他任何周界告警系统。
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2.3可视化程度高，所有入侵目标，均会在监控画面上用方框标准，并自动生成入侵运动轨迹，监控告警中心值班人员可以直接判明现场情况，不会造成误判；系统可通过高清球机能迅速将入侵者体貌特征抓取。
2.4智能化程度高，可有效集成现场声光告警和远程喊话广播系统，迅速震慑非法入侵者。防区划分简单，引入多级虚拟围界，任意划定边界和资产管理的范围。
2.5维护成本低，变电站内只需很少的设备布点，主要设备都集中在在监控值班告警中心；系统可以抓取远程设备工作状态，快速定位前端设备设备故障便利维护。
2.6系统可扩展性强，系统扩容只需要在监控中心增加服务器和存储即可；提供SDK可与第三方系统集成，为变电站集成化管理提供基础。
2.7能耗消耗低，符合变电站应用潮流和方向。
基于多光谱成像智能入侵检测技术，能充分适应变电站围界不同场景的应用需求，实现全天候不间断的24小时实时监测，复杂的变电站围界自然环境，根本不会对系统稳定性工作产生影响，将极大有利于远程变电站的无人值守工作，降低管理成本和系统建设成本，监控中心值班人员将能准确识别和判断现场情况，迅速做出反应，将可根据现场可视化情况调配更多的现场资源应付现场状况。
3多光谱成像智能入侵检测技术研究的关键与难点
3.1多光谱成像入侵检测技术
由于需要全天候监控，并且要求摄像机对浓雾、烟尘和黑夜有较好的穿透能力，有效提高恶劣气候下的可视距离，降低夜间、雨、雾等恶劣天气下的误报率，提高报警精度，因此选用非制冷式焦平面红外热成像作为辅助。红外热成像中静态目标亮度值低，具有高亮度值的目标主要是自身具有热能的热源物体。而对复杂自然环境变化的变电站围界监控中，入侵目标主要判定为攀爬围界或实施恶意破坏并且同样具有高亮度值的行人。利用非制冷式焦平面红外热成像在光照、天气变化下的成像稳定性，便能准确的检测入侵目标，提高报警精度。
3.2视场透视还原技术
室外长距离监控时，现有的入侵分析检测方法往往误报率较高。其原因是透视现象的存在，导致无需重点关注的地面小目标（如老鼠等）距离摄像机较近时，出现在视频帧中的面积相对较大，容易超越设定的阈值上限引起误报警；而人体、车辆等重点关注目标距离摄像机较远时，出现在视频帧中的面积相对较小，往往不能达到设定的阈值下限而导致漏报警。
3.3分级预警技术
分级预警技术是在智能入侵检测技术和虚拟围界设置技术的基础上，经场景分析后将监控区域按入侵威胁度分级划分围界。而围界的划分主要靠预警策略来实现不同程度的分级报警。虚拟围界其中的警示线、区域框都是通过鼠标响应去实现的基本操作，具有操作简单，设置灵活等特点。结合智能入侵检测技术与虚拟围界设置，系统应能自动评估入侵行为的威胁度，对目标区域按威胁程度进行划分多级虚拟围界，针对不同等级虚拟围界提出由简到繁的不同预警方式，由威胁度来决定报警方式，避免因小事件引起大范围高强度报警而导致的工作人员或者市民的混乱。
3.4监控中心告警平台系统的搭建
本项目涉及多个变电站的多光谱成像入侵检测告警，包括各个监控摄像机的告警信息，告警信息和球机联动，监控数据的上传、查询，以及相关数据的存储、调用。各站点包括视频告警系统与告警喊话系统联动。如何搭建稳定可靠高效的监控中心告警平台，是本项目的重要工作之一。
总之，多光谱成像智能入侵检测技术较现有其他技术具有诸多优势，可应用于变电站的可视化无人值守、管道监控、区域防入侵、输变电站线路管理等多种应用领域。在本文中主要以变电站安全监控系统为应用试点，逐步拓展应用领域，不断拓宽视频分析的检测范围，完善系统功能，增强系统使用性。其具有非常显著的优势。
参考文献：
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[4]张捍东.无人值守变电站安防系统[A].《金属矿山》杂志社、《现代矿业》杂志社，2014：3.
论文作者:陈妍坤,周鑫,周立军
论文发表刊物:《电力设备》2016年第24期
论文发表时间:2017/1/18
标签：变电站论文; 围栏论文; 周界论文; 系统论文; 现场论文; 光谱论文; 技术论文; 《电力设备》2016年第24期论文;