摘要：云南省送变电工程公司于2015年12月23日发文开展科技项目《架空输电线路放线视频监控系统》，经过9个月的努力，终于在2016年9月，在“滇西北至广东±800kV特高压直流输电工程”完成了现场试验及示范性应用。这是南方电网公司在电网建设中首次成功运用远程无线视频监控技术对无公网地区施工现场进行监管控制。
关键词：导线牵放施工；视频监控；无线传输
The study of the remote wireless video surveillance during a tension stringing project
WANG Jun
（Yunnan Transmission and Transformation Engineering Company，Kunming 650216）
Summary: On Dec. 23,2015, Yunnan Transmission and Transformation Engineering Company made an announcement to start a technology project of ‘The set up video surveillance system of the overhead transmission power line’. After a 9-month-long hard work, the field experimentation and demonstration application of the ±800kV UHVDC transmission project from the northwest of Yunnan to Guangdong had been achieved in Sep. 2016. This is the very first time for South China Power Grid to successfully apply the remote wireless video surveillance technology to supervise and control the job location without a network.
Key word: tension stringing; video surveillance; wireless transmission
0 前言
利用视频监控系统能够实现对输电线路工程导线牵放工作的远程实时监管控制，对质量、安全、环境等方面有实际意义。通过自主设计制造的安装附件将视频采集摄像头、无线信号传输天线、供电及网络设备有机的结合起来，同时解决防尘防雨的问题，以无线跳传自组网络的方式最终实现对一个输电线路工程区段所有塔基点位现场的全天候可视化监控，确保项目指挥者或工程管理部门无论何时何地都能直观、及时的采集了解工程信息。研究工作中涉及并突破了信号无线跳传、设备高位架设和远程操作控制等关键技术，最终实现了对输电线路工程中导线牵放作业的全过程管控，保证了输电线路施工的绿色、安全、高效。
1 输电线路导线牵放施工过程远程视频监控的研探背景
架空输电线路工程建设已由横向扩展转为纵向延伸，工程难度进一步加大，所在环境越发复杂多变。导线牵放施工首先是将极细的初级牵引绳利用无人机牵放在铁塔上，再按照以细带粗的原则经过二至三次替换，最终替换为Φ16-Φ32mm的钢制牵引绳，然后在一个导线牵放区段两端分别设置牵引机和张力机，以张力机放出导线、牵引机回收牵引绳的方式，最终将导线牵放至铁塔上。一次性牵放导线数量根据牵引机能提供的最大牵引力以及线路设计而定。传统导线牵放过程的监管控制是通过在每一基铁塔上安排人员凭肉眼或持望远镜观测，之后通过对讲机喊话与现场指挥者进行沟通，如果口令传递错误或者观察不到位就会引发牵引走板翻转、导线在滑车上跳槽等事故而影响工期，严重时甚至会引发安全质量问题。现场指挥过程中，只能不断通过语音了解事故位置状况而无法进行直观、清晰的指挥调度，落后的施工方式导致了协同不足的问题时有发生，且无法保存任何过程资料以便发生事故时查阅存档或研究学习来提高施工工艺。
随着宽带无线传输技术发展,无线移动视频技术在能够远距离传输的同时拥有了更快的数据传输速率,保证了长时间图像清晰稳定传输，为实现输电线路放线施工全过程监控管理奠定了技术基础。此次研究力求通过在线路附近山顶高点、铁塔顶端、甚至走板上安装视频传输设备，将现场情况多角度实时传输到指挥场地，向指挥人员提供发现、解决问题甚至是提前发现问题、调整施工方案的依据。
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2 输电线路导线牵放施工过程远程视频监控的研探
视频监控系统设计按照一个导线牵放区段进行（通常为7-10km），将区段的一端定为指挥点（通常与张力场同一位置），指挥点安装设备较其他塔位多一台用于接收视频画面并控制全部监控设备的笔记本电脑，以有线的方式与该点位视频信号无线传输设备连接，现场指挥通过监控软件观察所有点位传回并显示在电脑上的视频画面对施工工作进行判断指挥，必要时还可以放大任意点位画面，重点观察其中内容。
由于输电线路为曲线分布建设，因此本次研究为典型的链状通信，适合采用频分无线网络方式，即“背靠背”传输方式，以无线跳传的方式实现视频信号的采集传输。通过查阅资料可以了解到，稳定的视频无线工作频段为5.8G频段，在该频段下总共有24个互不干扰的频道，目前中国在5GHz范围内向用户提供IV频段的5个信道作为免许可应用，信道号为149、153、157、161、165，对应的发射频率为5.745GHz、5.765GHz、5.785GHz、5.805GHz、5.825GHz。将需要安装监控设备的位置称为节点，节点位置根据实际需要选择，选择方式依据视频监控的必要性及通信的可靠性要求，如每个塔基点位都设置节点以观察牵引走板通过放线滑车时的工况。通常在线路转角位置必须设置节点，并且相邻两个节点的定向收发天线夹角不得超过15o，否则信号将无法正常传递；如遇相邻三个塔基点位连线形成锐角，则需要在三个节点以外再设置另一中转节点保证信号正常传输，中转节点通常架设在以三个节点形成三角形的内部高地上。除此之外，相邻两个节点间距离不易超过1.5km，如有铁塔密集分布的情况，也可省区部分塔基点位上的节点。
实际工作过程中，由无线节点组成一条链状传输通道，每一节点包含有前端监控摄像头单元、宽带无线传输定向天线单元、网关设备单元、供电设备，各单元间数据传输通过以太网方式。特别需要指出，在被选定为指挥点的节点位置，除上述设备之外还需以有线的方式将监控终端与网关设备连接。各节点间数据传输通过无线宽带传输方式，每一节点采用的均为双通道设备，即在保证一个节点具有两个不同信道频率以避免同频干扰的情况下又保证相邻节点相对的无线网路频率一致，使视频信号能够双向传输，保证链路两端均可作为指挥点。所有节点及监控终端的IP设置在同一网段，并且每个节点设备在安装前都应预先设置好频道和IP地址、做好相应标识。安装各工作单元时，前端监控摄像头位置通常选择在放线滑车上方，并且通过安装附件将其牢固架设在塔身以外，确保通过监控终端远程遥控时能够采集到放线滑车任意位置图像。宽带无线传输定向天线可通过附件与前端监控摄像头连接或分体固定在铁塔塔头上，同时尽可能对准相邻节点。网关设备通过射频馈线连接天线、供电设备向其他设备提供24V电源，一同安放在距离摄像头及天线较近位置，避免能耗。
所有节点从指挥点向外依次布置，便于每布置一个节点进行一次联调，确保所有节点正常采集传输视频信号。
3 输电线路导线牵放施工过程远程视频监控关键技术分析
架空输电线路导线牵放施工视频监控探研工作的重点部分是设备现场架设及联调，其中涉及到信号无线跳传等多个难点，能否掌握这些技术是本次研究工作成败的关键。
3.1 关于信号无线跳传
西南边区的新建输电线路工程往往存在于高山大岭，公共通信网络不健全，因此基于信号无线跳传技术的宽带视频信号传输是本次研究的基本点。例，第一节点以视频监控设备采集的视频信号通过网关设备利用以太网传导至定向天线，选取国内最稳定的5.8G视频信号无线传输频段，并以预先设置信道向第二节点对应天线传递，对应天线接收到信号后与本身采集的视频信号一起调换到又一信道继续向第三节点传递，以此类推。信号无线跳传解决了无公共网络条件下的视频无线传输问题。
3.2 关于设备高位架设
设备通常架设在铁塔上或是铁塔附近的高地，如何将设备牢固且符合使用要求的固定是必须要解决的问题，解决这一问题需要依靠设计定制安装附件。将设备架设在铁塔上的安装附件为分体式，一部分将前端监控摄像头单元连接固定后延伸到塔身以外，放置塔身遮挡视频采集角度，另一部分将宽带无线传输定向天线单元固定在塔头之上；将设备架设在铁塔附近高地的附件为直立杆状整体，圆柱形杆体需要是每段2m的可组装式，以现场需要确定总共组装段数，宽带无线传输定向天线单元及前端监控摄像头单元由下至上依次安装其上。
3.3 关于远程操作控制
远程操作控制是通过监控终端并依靠信号无线跳传技术实现的，通过指挥点安装了监控软件的PC终端实现对任意节点前端监控摄像头单元的控制，控制内容包括转向、变焦和视频录制。通过控制前端监控摄像头单元能够清晰的观察到牵引走板、放线滑车以及施工现场的清晰视频影像，便于提前发现及解决问题或是对施工工程进行视频资料录制存档。同时，如果将指挥点连接上有线网络或无线宽带热点，即可通过TeamViewer等远程控制软件实现对现场以外地区的视频实时转播。
4 结论
架空输电线路导线牵放施工视频监控系统的应用，实现了在无公网区域对施工过程中特殊位置或全线的可视化远程监管控制，对提前发现施工过程中的安全、质量问题有实际效果，针对现场工作过程的视频录制存档更可供持续查阅，作为施工技术研究资料。
作者简介：
王俊（1987），男，硕士，工程师，云南送变电工程有限公司技术装备分公司，主要从事电力施工及生产创新技术研究工作。
论文作者:王俊
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/25
标签：节点论文; 导线论文; 设备论文; 线路论文; 铁塔论文; 视频论文; 单元论文; 《基层建设》2018年第6期论文;