电力故障现场的无线视频实时通讯应用

曾伟章

摘 要：随着用户对供电质量要求的提高，电力故障维修迫切需要及时、迅速的完成。故障指挥中心也需要通过视频直观地对工作现场的指导和监督。本文利用COFDM技术开发了无线视频远程协助系统，该系统能满足故障现场实时传输视频，实现了指挥中心与现场的无缝对接。

关键词：COFDM技术 实时通讯 无线传输 故障现场

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（a）-0059-02

由于电力系统不可避免地遭受到自然条件、设备磨损老化、人为误操作的影响，因此，电力设备的损坏乃至供电中断时有发生，系统检修自然地成为电力部门的重要任务。而对于线路中急修工作，由于作业人员无法判断现场故障原因，无法确定故障位置或者无法确定故障处理方式时，就需要与急修指挥中心进行实时传输故障现场状况，以报告现场故障情况并得到指挥中心的操作指导。

作为世界上广泛采用的调制技术，OFDM （orthogonal frequency division multiplexing）技术发展迅猛，已经成为无线通讯时代的核心技术。编码正交频分复用技术COFDM（Coded orthogonal frequency division multiplexing），将OFDM技术与信道编码技术向结合，提高了自身的抗多径衰落、抗码间干扰能力、抗多普勒频移能力，是目前世界上最具发展潜力，也是最先进调制技术[1]。东莞供电局“一站妥”系统研制过程中，采用COFDM技术开发了无线视频远程协助系统。该系统可以将故障现场状况以视频形式传输给指挥中心，指挥中心当值负责人可以通过视频记录的故障实时地对现场工作给予指导和监督。

1 系统的构成

总的来说，系统分为发射前端和接收设备两大部分。发射前端将现场摄像机采集的图像通过SPS-430CZ系统的发射机传输出去；接收设备通过接收天线得到发射机传输过来的视频信息。

发射系统：

（1）吸盘摄像机：可以直接吸附于车顶或其他磁铁附着物。要求能在移动或静止中拍摄，也可从不同位置、不同角度对重要场景和主要部位进行高质量图像拍摄。

（2）车载视频终端—— PS-430CZ便携式发射机：发射前段的主要设备，集成了显示屏、电池、控制面板和无线发射机。其关键作用在于信号的调制，过程框图如图1。

（3）天馈系统：包含图像发射天线与控制接收天线。

接收系统：

（1）接收机：接收系统的主要设备，并将接收的信号显示给指挥中心当值负责人。其主要作用在于信号的解调，解调框图如图2。

（2）天馈系统：指令天线、八木天线和1.8 m玻璃钢天线。

（3）滤波器：分别组成三个滤波放大器；其中两个对八木天线和玻璃钢天线接收的信号进行滤波处理，指令发射器的滤波放大器对云台控制信号处理。

（4）云台镜头控制发射机：指挥中心通过该设备控制前端球形云台，以便于指挥中心对现场不同角度的实时监控。

2 系统的功能和特点

本系统使用方便，使用地点范围广。

（1）设备本身内置可重复充电的大容量电池，可保证持续工作7 h以上。不同于传统的微波设备，该系统不必要在视通条件下才能工作。使用期间将吸盘像机和吸盘天线放置于电力急修车车顶，开启设备电源即可工作。需要说明的是，设备不管在地面或任何一辆车上都能使用。节省了“布点”的工作，也便于音频、视频的获取。该系统适应于郊区、城郊急修时等非通视和建筑物内有大目标物体阻挡的环境，具有很强的“绕射、穿透”能力[2]。视通条件下（LOS），传输距离大于100 km；非视通条件下（NLOS），传输距离也大于10 km。系统接收效果图如图3。

（2）本系统具有良好的抗电磁干扰性能。

对于频率选择性衰落，COFDM体统会将各个子载波联合编码，因此就具有了很强的抗衰落能力[3]。此外，系统对窄带干扰及信号波形间的干扰也有良好的抗干扰性能。特别要强调的是，在单载波系统抗干扰能力弱，单个衰落或干扰就足以导致整个通信链路的失败。但是多载波COFDM系统，由于其强大的纠错能力，即使是仅有的小部分子载波会受到的干扰，这些子信道也会采用纠错码对小部分干扰进行纠错，以此确保传输过程中的低误码率。

（3）高清晰度的图像编码技术。

该系统的信号调制采用COFDM调制技术，因此，能得到较高的速率。2 MHz的射频带宽内采用DVD压缩格式的MPEG—2编码技术的图像[4]，当图像清晰度是720×576像素时，视频图像质量已经超出D1标准，则传输通道要满足单向通道4-8MB的传输速率。将传输帧率设定为固定的每秒25帧，传输方式为数据流，在传输过程中数据流的大小可以设定在4 M以上，这样足以满足指挥中心清楚地观察现场的要求[5]。

移动性能良好。

系统适用于高速移动过程中的实时视频图像传输，是可移动的便携装置，将方便于电力检修人员不固定地点的移动操作。

3 系统在“一站妥”系统的应用效果

在电力系统突发故障或比较重要场合下，在移动或静止中拍摄并实时传输高质量的作业现场图像，从不同位置、不同角度对重要故障点和主要设备的重点部位进行高质量图像拍摄，并将所拍摄的图像、声音信号通过无线的传输方法传输到指挥中心，达到了现场和指挥中心的实时通讯，必将大大提高工作效率。

首先，对于同一停电范围内的故障，可以通过无线视频实时传回的现场状况，对多个故障点进行统一、有计划地操作指挥。将故障的统一处理可以优化维修策略，减少停电时间，增加用户满意度。

其次，当故障现场发生突发、疑难事件时，指挥中心可以组织有关领导和专家，通过视频传回的现场状况进行集体会诊，通过安排现场人员做出临时处理，并迅速派有关人员赶往现场，展开工作组织抢修。

最后，现场操作信息传递到抢修指挥中心和移动指挥车，现场指挥人员可现场观看抢修人员抢修过程工作是否到位，抢修结束后，抢修现场是否还原，一旦有用户投诉，能够为供电企业提供责任依据。

4 结语

本文主要介绍了无线视频系统在复杂地理条件和现场状况下，故障现场目标音视频信息向本地监控中心（指挥中心）的实时传输。音视频传送到急修指挥中心监控平台，指挥中心当值负责人能及时远程协助指导现场作业工作。除此之外，也可在计划停电、巡检等工作通过视频拍摄现场了解实时情况，更好的掌握现场，实现故障现场与急修指挥中心的无缝通讯。该系统的利用，将大大提高故障检修的工作效率。

参考文献

[1] 黄瑞，邹辰.关于COFDM（编码正交频分复用）中的编码研究[J].舰船电子工程，2007（4）：86-89.

[2] A.F.Molisch.Wideband Wireless Digital Communications[M].北京：电子工业出版社，2002：41-45.

[3] 樊昌信.通信原理[M].5版.北京：国防工业出版社，2003：233-243.

[4] 孙凤杰，崔维新，张晋保，等.远程数字视频监控与图象识别技术在电力系统中的应用[J].电网技术，2005，29（5）：81-84.

[5] Cooley J W，Tukey J W.An Algorithm for the Machine Calculation of Complex Fourier Series[J].Mathematics of Computation，1965，19：297-301.endprint

摘 要：随着用户对供电质量要求的提高，电力故障维修迫切需要及时、迅速的完成。故障指挥中心也需要通过视频直观地对工作现场的指导和监督。本文利用COFDM技术开发了无线视频远程协助系统，该系统能满足故障现场实时传输视频，实现了指挥中心与现场的无缝对接。

关键词：COFDM技术 实时通讯 无线传输 故障现场

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（a）-0059-02

由于电力系统不可避免地遭受到自然条件、设备磨损老化、人为误操作的影响，因此，电力设备的损坏乃至供电中断时有发生，系统检修自然地成为电力部门的重要任务。而对于线路中急修工作，由于作业人员无法判断现场故障原因，无法确定故障位置或者无法确定故障处理方式时，就需要与急修指挥中心进行实时传输故障现场状况，以报告现场故障情况并得到指挥中心的操作指导。

作为世界上广泛采用的调制技术，OFDM （orthogonal frequency division multiplexing）技术发展迅猛，已经成为无线通讯时代的核心技术。编码正交频分复用技术COFDM（Coded orthogonal frequency division multiplexing），将OFDM技术与信道编码技术向结合，提高了自身的抗多径衰落、抗码间干扰能力、抗多普勒频移能力，是目前世界上最具发展潜力，也是最先进调制技术[1]。东莞供电局“一站妥”系统研制过程中，采用COFDM技术开发了无线视频远程协助系统。该系统可以将故障现场状况以视频形式传输给指挥中心，指挥中心当值负责人可以通过视频记录的故障实时地对现场工作给予指导和监督。

1 系统的构成

总的来说，系统分为发射前端和接收设备两大部分。发射前端将现场摄像机采集的图像通过SPS-430CZ系统的发射机传输出去；接收设备通过接收天线得到发射机传输过来的视频信息。

发射系统：

（1）吸盘摄像机：可以直接吸附于车顶或其他磁铁附着物。要求能在移动或静止中拍摄，也可从不同位置、不同角度对重要场景和主要部位进行高质量图像拍摄。

（2）车载视频终端—— PS-430CZ便携式发射机：发射前段的主要设备，集成了显示屏、电池、控制面板和无线发射机。其关键作用在于信号的调制，过程框图如图1。

（3）天馈系统：包含图像发射天线与控制接收天线。

接收系统：

（1）接收机：接收系统的主要设备，并将接收的信号显示给指挥中心当值负责人。其主要作用在于信号的解调，解调框图如图2。

（2）天馈系统：指令天线、八木天线和1.8 m玻璃钢天线。

（3）滤波器：分别组成三个滤波放大器；其中两个对八木天线和玻璃钢天线接收的信号进行滤波处理，指令发射器的滤波放大器对云台控制信号处理。

（4）云台镜头控制发射机：指挥中心通过该设备控制前端球形云台，以便于指挥中心对现场不同角度的实时监控。

2 系统的功能和特点

本系统使用方便，使用地点范围广。

（1）设备本身内置可重复充电的大容量电池，可保证持续工作7 h以上。不同于传统的微波设备，该系统不必要在视通条件下才能工作。使用期间将吸盘像机和吸盘天线放置于电力急修车车顶，开启设备电源即可工作。需要说明的是，设备不管在地面或任何一辆车上都能使用。节省了“布点”的工作，也便于音频、视频的获取。该系统适应于郊区、城郊急修时等非通视和建筑物内有大目标物体阻挡的环境，具有很强的“绕射、穿透”能力[2]。视通条件下（LOS），传输距离大于100 km；非视通条件下（NLOS），传输距离也大于10 km。系统接收效果图如图3。

（2）本系统具有良好的抗电磁干扰性能。

对于频率选择性衰落，COFDM体统会将各个子载波联合编码，因此就具有了很强的抗衰落能力[3]。此外，系统对窄带干扰及信号波形间的干扰也有良好的抗干扰性能。特别要强调的是，在单载波系统抗干扰能力弱，单个衰落或干扰就足以导致整个通信链路的失败。但是多载波COFDM系统，由于其强大的纠错能力，即使是仅有的小部分子载波会受到的干扰，这些子信道也会采用纠错码对小部分干扰进行纠错，以此确保传输过程中的低误码率。

（3）高清晰度的图像编码技术。

该系统的信号调制采用COFDM调制技术，因此，能得到较高的速率。2 MHz的射频带宽内采用DVD压缩格式的MPEG—2编码技术的图像[4]，当图像清晰度是720×576像素时，视频图像质量已经超出D1标准，则传输通道要满足单向通道4-8MB的传输速率。将传输帧率设定为固定的每秒25帧，传输方式为数据流，在传输过程中数据流的大小可以设定在4 M以上，这样足以满足指挥中心清楚地观察现场的要求[5]。

移动性能良好。

系统适用于高速移动过程中的实时视频图像传输，是可移动的便携装置，将方便于电力检修人员不固定地点的移动操作。

3 系统在“一站妥”系统的应用效果

在电力系统突发故障或比较重要场合下，在移动或静止中拍摄并实时传输高质量的作业现场图像，从不同位置、不同角度对重要故障点和主要设备的重点部位进行高质量图像拍摄，并将所拍摄的图像、声音信号通过无线的传输方法传输到指挥中心，达到了现场和指挥中心的实时通讯，必将大大提高工作效率。

首先，对于同一停电范围内的故障，可以通过无线视频实时传回的现场状况，对多个故障点进行统一、有计划地操作指挥。将故障的统一处理可以优化维修策略，减少停电时间，增加用户满意度。

其次，当故障现场发生突发、疑难事件时，指挥中心可以组织有关领导和专家，通过视频传回的现场状况进行集体会诊，通过安排现场人员做出临时处理，并迅速派有关人员赶往现场，展开工作组织抢修。

最后，现场操作信息传递到抢修指挥中心和移动指挥车，现场指挥人员可现场观看抢修人员抢修过程工作是否到位，抢修结束后，抢修现场是否还原，一旦有用户投诉，能够为供电企业提供责任依据。

4 结语

本文主要介绍了无线视频系统在复杂地理条件和现场状况下，故障现场目标音视频信息向本地监控中心（指挥中心）的实时传输。音视频传送到急修指挥中心监控平台，指挥中心当值负责人能及时远程协助指导现场作业工作。除此之外，也可在计划停电、巡检等工作通过视频拍摄现场了解实时情况，更好的掌握现场，实现故障现场与急修指挥中心的无缝通讯。该系统的利用，将大大提高故障检修的工作效率。

参考文献

[1] 黄瑞，邹辰.关于COFDM（编码正交频分复用）中的编码研究[J].舰船电子工程，2007（4）：86-89.

[2] A.F.Molisch.Wideband Wireless Digital Communications[M].北京：电子工业出版社，2002：41-45.

[3] 樊昌信.通信原理[M].5版.北京：国防工业出版社，2003：233-243.

[4] 孙凤杰，崔维新，张晋保，等.远程数字视频监控与图象识别技术在电力系统中的应用[J].电网技术，2005，29（5）：81-84.

[5] Cooley J W，Tukey J W.An Algorithm for the Machine Calculation of Complex Fourier Series[J].Mathematics of Computation，1965，19：297-301.endprint

摘 要：随着用户对供电质量要求的提高，电力故障维修迫切需要及时、迅速的完成。故障指挥中心也需要通过视频直观地对工作现场的指导和监督。本文利用COFDM技术开发了无线视频远程协助系统，该系统能满足故障现场实时传输视频，实现了指挥中心与现场的无缝对接。

关键词：COFDM技术 实时通讯 无线传输 故障现场

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（a）-0059-02

由于电力系统不可避免地遭受到自然条件、设备磨损老化、人为误操作的影响，因此，电力设备的损坏乃至供电中断时有发生，系统检修自然地成为电力部门的重要任务。而对于线路中急修工作，由于作业人员无法判断现场故障原因，无法确定故障位置或者无法确定故障处理方式时，就需要与急修指挥中心进行实时传输故障现场状况，以报告现场故障情况并得到指挥中心的操作指导。

作为世界上广泛采用的调制技术，OFDM （orthogonal frequency division multiplexing）技术发展迅猛，已经成为无线通讯时代的核心技术。编码正交频分复用技术COFDM（Coded orthogonal frequency division multiplexing），将OFDM技术与信道编码技术向结合，提高了自身的抗多径衰落、抗码间干扰能力、抗多普勒频移能力，是目前世界上最具发展潜力，也是最先进调制技术[1]。东莞供电局“一站妥”系统研制过程中，采用COFDM技术开发了无线视频远程协助系统。该系统可以将故障现场状况以视频形式传输给指挥中心，指挥中心当值负责人可以通过视频记录的故障实时地对现场工作给予指导和监督。

1 系统的构成

总的来说，系统分为发射前端和接收设备两大部分。发射前端将现场摄像机采集的图像通过SPS-430CZ系统的发射机传输出去；接收设备通过接收天线得到发射机传输过来的视频信息。

发射系统：

（1）吸盘摄像机：可以直接吸附于车顶或其他磁铁附着物。要求能在移动或静止中拍摄，也可从不同位置、不同角度对重要场景和主要部位进行高质量图像拍摄。

（2）车载视频终端—— PS-430CZ便携式发射机：发射前段的主要设备，集成了显示屏、电池、控制面板和无线发射机。其关键作用在于信号的调制，过程框图如图1。

（3）天馈系统：包含图像发射天线与控制接收天线。

接收系统：

（1）接收机：接收系统的主要设备，并将接收的信号显示给指挥中心当值负责人。其主要作用在于信号的解调，解调框图如图2。

（2）天馈系统：指令天线、八木天线和1.8 m玻璃钢天线。

（3）滤波器：分别组成三个滤波放大器；其中两个对八木天线和玻璃钢天线接收的信号进行滤波处理，指令发射器的滤波放大器对云台控制信号处理。

（4）云台镜头控制发射机：指挥中心通过该设备控制前端球形云台，以便于指挥中心对现场不同角度的实时监控。

2 系统的功能和特点

本系统使用方便，使用地点范围广。

（1）设备本身内置可重复充电的大容量电池，可保证持续工作7 h以上。不同于传统的微波设备，该系统不必要在视通条件下才能工作。使用期间将吸盘像机和吸盘天线放置于电力急修车车顶，开启设备电源即可工作。需要说明的是，设备不管在地面或任何一辆车上都能使用。节省了“布点”的工作，也便于音频、视频的获取。该系统适应于郊区、城郊急修时等非通视和建筑物内有大目标物体阻挡的环境，具有很强的“绕射、穿透”能力[2]。视通条件下（LOS），传输距离大于100 km；非视通条件下（NLOS），传输距离也大于10 km。系统接收效果图如图3。

（2）本系统具有良好的抗电磁干扰性能。

对于频率选择性衰落，COFDM体统会将各个子载波联合编码，因此就具有了很强的抗衰落能力[3]。此外，系统对窄带干扰及信号波形间的干扰也有良好的抗干扰性能。特别要强调的是，在单载波系统抗干扰能力弱，单个衰落或干扰就足以导致整个通信链路的失败。但是多载波COFDM系统，由于其强大的纠错能力，即使是仅有的小部分子载波会受到的干扰，这些子信道也会采用纠错码对小部分干扰进行纠错，以此确保传输过程中的低误码率。

（3）高清晰度的图像编码技术。

该系统的信号调制采用COFDM调制技术，因此，能得到较高的速率。2 MHz的射频带宽内采用DVD压缩格式的MPEG—2编码技术的图像[4]，当图像清晰度是720×576像素时，视频图像质量已经超出D1标准，则传输通道要满足单向通道4-8MB的传输速率。将传输帧率设定为固定的每秒25帧，传输方式为数据流，在传输过程中数据流的大小可以设定在4 M以上，这样足以满足指挥中心清楚地观察现场的要求[5]。

移动性能良好。

系统适用于高速移动过程中的实时视频图像传输，是可移动的便携装置，将方便于电力检修人员不固定地点的移动操作。

3 系统在“一站妥”系统的应用效果

在电力系统突发故障或比较重要场合下，在移动或静止中拍摄并实时传输高质量的作业现场图像，从不同位置、不同角度对重要故障点和主要设备的重点部位进行高质量图像拍摄，并将所拍摄的图像、声音信号通过无线的传输方法传输到指挥中心，达到了现场和指挥中心的实时通讯，必将大大提高工作效率。

首先，对于同一停电范围内的故障，可以通过无线视频实时传回的现场状况，对多个故障点进行统一、有计划地操作指挥。将故障的统一处理可以优化维修策略，减少停电时间，增加用户满意度。

其次，当故障现场发生突发、疑难事件时，指挥中心可以组织有关领导和专家，通过视频传回的现场状况进行集体会诊，通过安排现场人员做出临时处理，并迅速派有关人员赶往现场，展开工作组织抢修。

最后，现场操作信息传递到抢修指挥中心和移动指挥车，现场指挥人员可现场观看抢修人员抢修过程工作是否到位，抢修结束后，抢修现场是否还原，一旦有用户投诉，能够为供电企业提供责任依据。

4 结语

本文主要介绍了无线视频系统在复杂地理条件和现场状况下，故障现场目标音视频信息向本地监控中心（指挥中心）的实时传输。音视频传送到急修指挥中心监控平台，指挥中心当值负责人能及时远程协助指导现场作业工作。除此之外，也可在计划停电、巡检等工作通过视频拍摄现场了解实时情况，更好的掌握现场，实现故障现场与急修指挥中心的无缝通讯。该系统的利用，将大大提高故障检修的工作效率。

参考文献

[1] 黄瑞，邹辰.关于COFDM（编码正交频分复用）中的编码研究[J].舰船电子工程，2007（4）：86-89.

[2] A.F.Molisch.Wideband Wireless Digital Communications[M].北京：电子工业出版社，2002：41-45.

[3] 樊昌信.通信原理[M].5版.北京：国防工业出版社，2003：233-243.

[4] 孙凤杰，崔维新，张晋保，等.远程数字视频监控与图象识别技术在电力系统中的应用[J].电网技术，2005，29（5）：81-84.

[5] Cooley J W，Tukey J W.An Algorithm for the Machine Calculation of Complex Fourier Series[J].Mathematics of Computation，1965，19：297-301.endprint