利用混合网络架构实现可视化输电线路

陈振全

（张家口供电公司信息管理中心，河北 张家口075000）

0 引 言

电力输电线路大部分在野外，维护工作一直是个难题。在冬天极易发生输电线路覆冰的情况，严重影响输电线路的正常运行；秋季极易发生山火引起的输电线路发生相间短路或单相接地短路的情况；盗窃线路设施的情况越来越严重，盗窃塔材及拉线导致倒杆（塔）、盗割线路的事故年年发生。这些输电线路故障的发生对电网安全形成了极大的威胁，造成了巨大的经济损失[1]。为了能够及时发现，及时处理输电线路发生的人为可控因素，需要结合目前的先进技术，来解决输电线路可视化的问题。在可视化输电线路的基础上引入音频传输、红外诊断技术来完善输电线路的维护。

1 组建混合技术的信息传输网

随着网络技术、通讯技术、无线传输技术、视频技术、太阳能电池技术的发展，使得输电线路可视化成为可能。目前，可采用的传输技术有：CDMA、GPRS、卫星、无线传输、跳频无线传输技术。可采用的视频技术有无线固定视频、无线移动视频。

根据输电线路分布在野外的特点，制定不同网络信息传输方案，将采集的视频信息传送到输电线路视频管理指挥中心。经过几年的网络建设，电力企业的网络已经延伸到了各个变电站。这些网络连接都采用了内部的通讯网络，网络稳定可靠。可以利用变电站距离输电线路较近的特点，采用无线技术或跳频无线技术将视频信号传输到变电站，再借助变电站的有线网络将视频信号传输到输电线路视频管理指挥中心。有一些无线技术达不到的地方，可以利用联通的CDMA数据传输业务、移动的GPRS数据传输业务或第三代数字通信业务将视频信息传回指挥中心。

图1 为混合技术信息传输网的拓扑结构图

2 输电线路可视化建设中应用技术

组建输电线路可视化的过程中涉及到目前比较成熟的一些技术，主要有无线传输技术、跳频无线传输技术、CDMA技术、GPRS技术以及视频采集压缩技术、中心监管平台、太阳能技术等。对这些技术进行一下简介。

2.1 无线传输技术

无线技术目前应有最多的是WiMAX，全称为Worldwide Interoperability for Microwave Access，即全球微波互联接入。WiMAX是一项基于IEEE 802.16标准的宽带无线接入技术，数据传输距离最远可达50km，WiMax所能提供的最高接入速度是70M。工作频段范围在2GHz至66GHz之间，工作的频段采用的是无需授权频段。

2.2 跳频无线传输技术

无线传输过程中为了抗干扰经常使用跳频技术。跳频技术是用一定码序列进行选择频率，在其工作带宽范围内，其频率按随机规律不断改变。接收端的频率也按随机规律变化，并保持与发射端的变化规律一致。无线网络利用了跳频技术，使得频率载波很难被检测到。即安全性能很好，抗干扰的性能也很好。

2.3 CDMA2000 1x技术

CDMA抗干扰能力强，宽带传输抗衰落能力强。中国联通采用基于码分多址的CDMA2000 1x制式，最高下载速度可达153kbit/s，现网实测平均业务速率为80kbit/s～100kbit/s。CDMA还可以多路捆绑来增加带宽[2]。

2.4 GPRS技术

中国移动采用GPRS技术，是基于GSM网络发展而来的新型分组交换数据应用业务，带宽理论最高可达115.2kbit/s，中国移动现网测试，平均业务速率可以达到20kbit/s～40kbit/s。GPRS还可以多路捆绑来增加带宽。

2.5 第三代数字通信

第三代数字通信，它的英文全称为3rd Generation，也就是我们平时常说的3G。使用3G技术在传输声音和数据的速度上将有很大的提升。当终端以车速移动时，其传转数据速率为144kbps，室外静止或步行时速率为384kbps，而室内则为2Mbps。通过比较可以清楚的看到3G技术在传输速度上的优势，然而它的计费方式是以KB为单位进行收费，因此应用这项技术的费用十分昂贵。

2.6 视频采集压缩技术

网络视频采集传输一般采用H.264视频压缩算法，具有强大的视频/音频压缩能力，压缩比达到惊人的102∶1，极大提高存储和网络传输带宽。H.264提供了网络适应层（Network Adaptation Layer），使得H.264的文件能容易地在不同网络上传输（例如互联网，CDMA，GPRS，WCDMA，CDMA2000等）。有些公司推出的视频服务器，在传输相同的图像质量时所占用的带宽资源更小，最低9.6K带宽即可传输清晰图像，系统还可以自动识别远端用户所在的网络带宽条件，并根据用户网络带宽，自动调整转发数据的速率，确保用户能够收到清晰流畅的图像。经过实测发现网络带宽达到25K时，图像就可以流畅传输和接受。

2.7 视频监管平台

主要使用的技术是网络DVR（Digital Video Recorder）即网络数字硬盘视频录像技术。它是一套进行图像存储处理的计算机系统。DVR集合了录像机、画面分割器、云台镜头控制、报警控制、网络传输等五种功能于一身，用一台设备就能取代模拟监控系统众多设备的功能。

2.8 太阳能技术

太阳能电池技术就是利用半导体内部的光电效应，当太阳光照射到一种称为 “P—N结”的半导体上时，波长极短的光很容易被半导体内部吸收，并去碰撞硅原子中的 “价电子”使 “价电子”获得能量变成自由电子而逸出晶格，从而产生电子流动。太阳电池重量轻、无活动部件、使用安全、单位质量输出功率大，可作小型电源，为无线视频和无线传输设备提供能源，解决野外取电困难的问题[3]。

3 输电线路可视化建设中的设备

输电线路可视化过程中，用到的许多设备都很普及，市面上很容易采购到。可根据图像质量的要求，进行因地制宜的配置。基本的配置：要有固定在杆塔上的室外视频摄像头，可根据需要配置云台；要有无线传输设备，以便把信号传送到变电站，再通过有线网络传输到输电线路视频管理中心；要配置太阳能电池，以便给无线视频设备提供工作电源。租用联通（CDMA）或移动的（GPRS）的线路时，需要根据对通道的要求，选择单路或多路捆绑的无线传输接受设备。输电线路视频管理中心要配置网络硬盘录像设备，以便监控、录像、报警、网络传输，接受远端采集来的各种数据，例音频、红外设备采集来的数据[4]。可少量配置移动无线视频设备，将工作现场的情况及时传回输电线路视频管理中心，以便及时提供技术、物资、人员支持，提高紧急情况的处理效率。

4 展望可视化输电线路的未来

输电线路可视化技术优点，比人工快速，与运用直升机技术比有及时性、实时性。如果这个课题进行深一步研究推广，可以为决策者提供实时、准确、及时的第一现场资料，便于决策者及时组织人力、物力来处理问题，便于专家远程判断指导，可以让整个公司都在第一时间得到信息，在各自岗位上做好应对措施。为预防事故的发生，提供有力信息，为及时了解现场情况，做好应对措施提供有力指导作用。现在的时代是快速反应时代，是直观读图时代。将直观的东西提供给大家参考，比说一万遍，写一万字要强多了，希望这个设想得到研究和推广，使它可以应用到公司的各个方面，也可应用到社会的各个方面。

[1]刘俊方.浅谈如何加强输电线路防护区管理 [J].中国电力教育，2008，（24）：265－266.

[2]侯树静.基于GPRS的嵌入式无线数据传输系统 [J].铁道通信信号，2006，（09）：21.

[3]王丹，初增泽，张超，等.新形态太阳能电池 [J].物理，2011，（04）：35－41.

[4]朱守刚.智能视频监控技术研究及应用 [J].数字技术与应用，2012，（01）：26.