摘要：电网公司所部署的电力设施在大型机械施工过程中遭到损害，不但每年给国家电网公司带来巨大的损失，而且人工调监控画面查出肇事画面的效率非常低下、人工实时监测耗费巨大的时间成本，因此发展机器检测提高甚至代替人工已经成为一种趋势。为及时发现输电线路故障隐患，减少停电次数，保证输电线路安全稳定运行，提高电网的安全性和可靠性，有必要对输电线路视频在线监控技术进行深入的研究。本文分析了输电线路视频在线监控系统和关键技术，介绍了输电线路视频在线监控技术的应用。
关键词：输电线路；实时监控；应用
架空输电线路是电力系统中不可或缺的一部分，又是高压输电线路中必不可少的装置，对输电线路供电的安全性和可靠性起着重要作用。采用输电线路在线监测技术，对及时发现输电线路故障隐患、减少停电次数，保障输电线路安全、稳定运行起着重要的作用。而视频监控可以起到事前防范和事后取证的作用，以其直观、方便、信息内容丰富的特点，近年来广泛应用于输电线路的在线监控。
一、输电线路实时监控系统
1、系统主要功能。输电线路视频在线监控系统的主要监控对象为杆塔本体及周围情况、线路绝缘子及导地线的运行情况，对输电线路环境、通道环境和温度、风向和风速、导线温度和湿度、导线覆冰、泄漏电流、弧垂、绝缘子污秽、导线舞动、杆塔倾斜、周围施工情况等参数进行实时监控。现有的输电线路视频在线监控系统具有如下功能：杆塔防盗，绝缘子污秽监测，绝缘子闪络的监测，微气候和风偏监测，导线舞动的监测，导线覆冰的监测，保护区内大型机械车辆的监测等；现场视频采集装置把视频图像实时传送回监控中心；监控中心后台处理系统自动对视频数据进行综合分析，给出输电线路相关状态评价结果，实现故障报警；报警信息通过网络和手机实时发布，发送给相关工作人员与管理者；监控中心的监控界面配置灵活，方便维护、使用和升级，采用图形、表格和曲线等形式显示输电线路实时运行状态和历史趋势。
2、系统主要组成模块
（1）数据采集前端系统包括视频采集装置。（模拟摄像机、网络摄像机等、录像存储设备、前端控制及管理设备和辅助设备，按照预先设定的程序或监控中心实施发出的控制信号采集视频信号，通过无线传输方式把数据传送至后台控制中心。
（2）监控中心后端分析处理系统是对前端系统进行管理和控制、为应用系统提供服务的软硬件设备。接受到前端传来的实时视频图像数据后，进行分析处理，发现故障信息及时发出报警信息。用数据库来存储相关数据，利用专家系统分析实时数据，根据历史数据和实时数据预测其变化趋势，评价线路的运行状态，便于管理人员掌握输电线路情况，在必要时通过监控管理系统发出报警信号。
（3）客户端主要提供给生产监控中心的值班人员及管理人员使用。监控中心值班人员可以使用视频监控的浏览功能，生产、安监、调度等部门的专业管理人员及相关主管领导可以通过笔记本电脑和手机，通过无线网络对现场实施视频图像进行浏览。
3、智能视频在线监控系统。目前的视频监控系统主要依靠监控人员进行人工监控，由于监控系统汇集了大量的视频，监控人员易疲劳、很难实时监控每路视频、报警精确度差、误报和漏报现象多，这使得视频监控的实时特性没有被发掘出来。为解决这些问题，把计算机视觉中的相关技术如模式识别图像处理技术引入到视频监控中，从而发展起来一种新型视频监控技术——智能视频监控。视频图像处理模块采取目标检测、目标分类与识别等模式识别算法对采集到的实时视频图像进行分析，监控现场异常状态作智能识别与自动判断，过滤现场环境中的异常情况，实现智能报警。
二、输电线路视频在线监控系统的关键技术
1、低功耗电源技术。由于输电线路纵横跨越大，大部分经过的是人烟稀少、高山峻岭地区，无法使用常规的电源，因此需要采用低耗的新能源来提供设备所需用电，如使用太阳能、风力发电等技术。
2、图像处理技术。图像是与生俱来的人类生活中最直观、最丰富和最生动的信息表达形式。为了模拟人类视觉，人们通过计算机对图像进行处理，从而诞生了一门新兴的学科计算机视觉。随着计算机视觉理论和算法研究的发展，以及计算机硬件性能的提高，如何让计算机具有人的理解能力受到研究人员的关注。在输电线路视频在线监控系统中，采用基于视频的目标检测与跟踪技术，通过图像处理技术确定视野中是否存在目标和目标的位置，以及在完成目标检测的基础上实现对目标的跟踪，例如对线路保护区内的大型机械车辆进行跟踪与识别。
3、视频传输技术。输电线路视频在线监控系统一般采用无线视频传输技术传送现场监控点采集的视频图像，其最大的优点是免去布线的麻烦，实现从前端到后端的快捷接入。用于输电线路视频在线监控的无线通信技术主要有：［2］中实现的远程无线视频监控系统，采用PC /104 工控机、MPEG-4 视频压缩模块和3G 无线传输模块。运用CDMA1X 网络进行视频图像的传输，但其速度不能达到3G 的标准，不支持流媒体的传输，实际应用中不一定能满足远程视频监控需求。国内输电线路视频在线监控还有运用其他一些无线通信技术：ZigBee 网络技术、McWiLL 无线宽带技术、无线Mesh 技术、GPRS 无线通信技术等。
4、嵌入式技术。随着计算机技术的高速发展，及视频应用的迫切需求，使嵌入式图像采集与处理技术成了当前发展的一个热门和重要研究方向之一，它的应用也是当前信息处理技术发展的一个热点，现已应用到很多领域。在图像视频监控领域，嵌入式技术的发展使嵌入式图像视频监控成为可能，可以把图像识别算法功能集成到前端进行处理，节省大量的数据流向费用。采用DSP 为核心的嵌入式图像处理系统，即可编程多媒体DSP 处理器，是近年来新兴的一种专门针对数字多媒体信号处理领域的高性能微处理器。
5、输电线路视频监控智能分析专家系统应用。输电线路运行过程中经常遭受外力破坏、绝缘子破损、导线舞动、导线覆冰等危害，严重威胁城市电网安全运行。特别是近几年工程建设日益增多，大型机械野蛮施工造成杆塔损毁、挂断电线等事故频繁发生。输电线路视频监控智能分析专家系统实现了对输电线路运行状态的全天候无人值守智能监测，为线路巡检人员提供远程调阅巡检，减少不必要的劳动力投入，从而提高输电线路的运行安全。目前系统已经在防外力破坏监测上的应用，如安装在电力公司某线路上的监测装置，对该输电线路防外力破坏在线监测进行整体测试应用，能够快速识别并发生报警联动，达到预期的设计目的，a为系统检测到现场有异物入侵时向管理人员发起启动喊话系统的命令；b为检测现场未发现异物入侵的显示画面。如图。
研发的专家系统可实现对输电线路运行状态真正意义上的无人值守监测。系统解决了视频监控系统功能过于单一、智能分析功能薄弱等问题，为以后输电线路在线监测功能扩展和大数据分析。但由于输电线路的设备处于复杂多变的野外环境，应用图像识别处理技术对目标识别检测时，提高杆塔输电线路识别精度。
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论文作者:王凯星,张保艳
论文发表刊物:《电力设备》2018年第34期
论文发表时间:2019/5/20
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