（兰州供电公司输电运检室 730070）
摘要：开发一种远程输电线路可视化运检系统是有效降低线路巡视的人力物力的有效手段。本文设计开发了一种输电线路可视化运检系统，系统利用WIFI的多跳Mesh自由组网功能和三维GIS技术,实现了基站、监控中心和AP热点的实时通信，监控中心通过互联网就能实时GIS定位、可视化观测电力线路运行状况好执行相关操作。
关键词：电力线路；远程监控；可视化；GIS
1 引言
“互联网+”行动计划是构筑经济社会发展新优势和新动能的重要举措。国家能源局宣布制定的配电网建设改造行动计划，强调“互联网+”与电网融合的重要意义。利用互联网技术，开发输电线路可视化运检系统，是提高电力线路运检维护水平，降低线路巡视的人力物力的有效手段。本研究提出了一套基于互联网+的电力线路上远程监控系统。
2输电线路可视化运检系统的基本架构和总体设计
2.1监控系统的基本架构
近年来，随着计算机通信技术和互联网+概念的不断深化，音视频和图像的远程采集技术已经在安防监控和智能控制方面得到了越来越多的应用，极大的满足了了各种实际需求。
输电线路可视化运检系统开发的主要目标是便于电网运检人员通过移动通信设备和架构在电力线杆、塔、变压器等电力设备上的摄像设备，即时可视化监控鸟害、树枝、大风、雨雪天气等对输电线路或附属设备直接或者间接的威胁。从而及时采取有效措施，降低电力线路损毁或者停电事故。
输电线路可视化运检系统采用WIFI 技术的多跳 Mesh自由组网功能和三维GIS技术实现监控中心、基站及 AP 监控热点模块的远程可视化化通信。监控中心通过三维一体化GIS平台，就可以实现任意节点的AP热点设备的链接，完成查询定位、视图浏览查询、量算、图层管理(影像、地形、模型)、路径漫游、实时位置动态标绘、管理维护输电线路设备台账、电子手册等操作。进行电力线路或者附属设备的可视化远程监控。
2.2 系统的总体设计
基于互联网+的输电线路可视化运检系统包括硬件设计方面和软件设计两个方面。
系统总体架构如图 1 所示。通过WIFI 技术的多跳 Mesh自由组网功能，实现基站、监控中心和AP热点的实时通信。监控中心通过互联网就能实时GIS定位、可视化观测电力线路或其附属设备的运行状况。系统的总体框图如图1所示。
图1 系统总体框图
3 系统的软硬件设计
3.1系统硬件设计
为了保证监控系统数字信息传输速度和传输质量, 输电线路可视化运检系统采用WIFI的多跳Mesh自由组网功能和三维GIS技术搭建监控中心、基站及 AP 监控热点模块的远程可视化化通信。实现远程遥控关键点位置摄像头GIS定位，远程控制、视频播放、群组播放、视频回放、记录查询操作。确保用户可以实时得到需求信息。其硬件结构如图2所示：
系统采用嵌入式微控制器（华为海思芯片Hi3520D）控制WIFI模块、摄像头、usb、电源模块及音频、视频输入模块。Hi3520作为双 DDR 架构的高性能通信处理器，不仅支持多协议解码，还具有600MHz 的信息处理能力，可将视频、音频、图像及控制信号数字化，以IP 包的形式通过Intranet在服务器端和客户端传输，从而实现电力线路及其附属设备鸟害监控的数字化、系统的网络化以及管理的智能化。
图2 4G摄像头及供电模块结构图
3.2 系统软件设计
本系统的在软件设计方面主要由三部分组成：监控中心、基站及 AP 监控热点模块设计。
3.2.1 AP监控热点模块设计
AP监控热点模块由WIFI接收设备和摄像头构成。其中，摄像头模块的软件设计分为应用端设计和驱动设计两个部分。其中，驱动层程序设计包括HI3520D的SDK 安装，此处不再赘述。本文仅就其通讯进行介绍。华为海思芯片Hi3520D内置有标准无线网络接口，仅需要通过移植 LwIP协议栈就能实现与监控中心、基站和AP监控热点通信。LwIP作为 TCP/IP 协议栈的一个实现方法，其优点主要在于可以通过最小化的工作代码，降低内存的调用周期，使资源有限的小型平台发挥最大化的效用功能。本系统摄像头的控制软体采用采用C语言编写tcp_write ()函数，发送数据到通信缓冲区，调用LwIP协议栈的 tcp_write ()函数长传数据，实现服务器端、客户端和数据采集端通信服务端的tcp_enqueue () 、tcp_output ()和tcp_receive () 函数通讯。
3.2.2监控中心与基站的软件设计
1.监控中心软件设计
监控中心与基站、AP监控热点模块进行通信部分采用C# 的 Socket 方式编写， 通过调用 Windows 的 Socket 相关 API 实现其对AP监控热点模块通信功能。系统采用WIFI 技术的多跳 Mesh自由组网功能，可自建路由、自由组网、自愈合功能，能够自动发现新节点并完成配置。
本系统监控中心端软件主要采用Socket 连接池管理技术。使数据采集终端个数可能在几十个左右， 并能及时关闭连接异常的端口， 实时收回相关资源， 确保系统的稳定性。系统数据缓存使用 ASP.Net系统缓存 Cache 类调用 Add () 方法，用户仅需要将常用的表对象 (基站、AP监控热点) 添加到 Cache 对象集合中， 通过系统回调函数重新查询数据库来更新对应表对象信息，就可实现与基站、AP监控热点模块自由组网、远程控制操作。具体流程如下图3所示：
图三 维监控中心与VP监控热点模块通信流程图
监控中心的软件主要包括用户界面、 数据通信和嵌入式数据库三部分。 用户界面还包含程序逻辑控制部分，它通过定时访问AP热点摄像头，获取远程监控信息并存入监控中心数据库中， 用户界面模块再通过访问该数据库显示不同地理环境位置的输电线路或者电力设备运行的相关信息。
如系统利用三维GIS提供的基础地图数据，监控中心通过JavaScript就可以完成AP监控热点地图查询、距离和面积量算和定位查询、实时视频、视频调取、回放等功能。如实现VP监控热点定位查询功能的主要代码如下:
for (var i=0, il=results.length; i<il; i++)
{items.push(results[i].feature.attributes);
var graphic=results[i].feature;
graphic.setSymbol(symbol);
myMap.graphics.add(graphic); }
for (var i=1, il=myMap.graphics.graphics.length; i<il; i++)
{var currentGraphic=myMap.graphics.graphics[i];
定位查询功能实现了在文本框中输入相关设备名称，点击查询后向服务器提出查询请求，应用监控中心服务器接收查询请求和相关信息在数据服务器中进行查询，最后将查询结果返回监控中心。监控中心运检人员就可以在定位查询栏对相关AP监控设备进行查询定位展示。
4结语
本文设计开发了一种输电线路可视化运检系统，系统利用WIFI的多跳Mesh自由组网功能和三维GIS技术,实现了基站、监控中心和AP热点的实时通信，监控中心通过互联网就能实时GIS定位、可视化观测电力线路运行状况好执行相关操作。
系统测试和实际应用表明，本系统实现了各个模块的基本功能，运行稳定性高，达到了预期的开发目标，不仅充分的应用了互联网的各个资源和物联网的先进技术，还人工参与少，操作简便、开发成本低，可极大的提高电力线路巡视和管理的自动化水平，值得进一步推广应用。
参考文献
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论文作者:王健,李小强,吴明鹏,余杰,徐向军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/10
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