电网企业安全监管与应急管理平台研究

李静力，陈蔓莉，胡之荣

0 前言

在地震、山火、电力设施偷盗等突发事件发生的时候，快速及时地将现场的信息在第一时间传送到电网企业内部至关重要安全监管和应急管理平台为电网企业提供了一个数字化支撑、信息化管理和智能化分析的工具［1］，实现对输电线路，变电站，生产、基建现场，应急现场等视频信息的实时监控，为保证电网的安全稳定运行起到积极的推动作用。

1 总体框架

安全监管与应急管理平台由前端数据采集层、数据传输层、控制管理层、应用层四个部分组成。

1)数据采集层:数据采集层由前端视频网络摄像机、传感器等数据采集器组成，主要负责获取视频图像及周边数据。

2)数据传输层:数据传输层由内部传输网络及外部传输通道组成，负责视频监控数据的传输和交换。内部传输网络由电网企业的局域网组成，外部传输通道由前端有线、无线监控设备、以及运营商到电网企业的专用数字电路组成。

3)控制层:控制管理层由核心服务器、流媒体服务器、电视墙控制等组成，接受和处理客户端请求，负责系统的业务逻辑处理以及提供各类应用服务。

4)应用层:应用层由客户端、解码服务器及大屏组成，提供给用户交互操作接口，供用户访问系统，主要负责视频图像输出显示及切换控制等。

2 工作原理

安全监管与应急管理平台采用先进的在线监测、传感器技术、数字处理技术、无线通信技术［2］，通过安装在杆塔、变电站等电力设备上的多种传感器，以及生产、基建施工现场、应急现场等的视频监测装置，远程在线监测、监视电力设备、施工现场的运行状态及设备周围的环境状况，当电力设备或设备周围现场发生异常时，如:山火、覆冰、倒塔、断线等，传感器和视频监测装置等前端设备能在第一时间自动采集、并向上级远方监控管理中心发送数据、语音、视频等监测信息和报警信息，使运行人员在远方监控中心可及时直接了解设备运行状态，直接对现场进行监听、监视，提前感知潜在或正在发生的威胁，将外力破坏、故障缺陷消灭在萌芽状态。

2.1 前端设备

安全监管与应急管理平台集成了新建的便携式(车载)视频、单兵视频、杆塔视频监控系统，以及建设在用的变电站视频、电缆隧道视频监控系统。

1)杆塔视频监控

杆塔视频监控设备可以实时监控铁塔线路上的具体线路情况，如覆冰、山火、人为外力破坏等情况，通过无线3G 网络信号将杆塔视频回传至主站系统。

视频传输方面，为了保证视频传输速率不受损失，在3G 无线通信装置中对网络摄像机采取CIF 格式的视频图像分辨率，帧率为25F/s，码流量为128 Kbps。

设备供电方面，采用一台日均发电量1 800 W 的MAX 600 W 五叶高效风力发电机、一块日均发电量1 440 W 的太阳能板、8 块放电量为13 000 W 的200 AH 蓄电池构成供电系统保证视频监控设备7* 24 小时运行。

2)便携式(车载)视频监控系统采用了国际领先的数字视音频编解码算法，同时结合无线网络传输、GPS 定位、系统集成控制、数据存储等多项技术。

视频传输方面，为了保证视频传输速率不受损失，在3G 无线通信装置中对网络摄像机采取CIF 格式的视频图像分辨率，帧率为25 F/s，码流量为128 Kbps。

设备供电方面，在车内可以使用车辆的电源，选配锂电池，保证脱车情况下8 小时系统供电。

3)单兵监控系统是针对巡检、检修、抢修等单人便携式监控需求而提供的解决方案。视频传输方面，为了保证视频传输速率不受损失，在3G 无线通信装置中对网络摄像机采取CIF 格式的视频图像分辨率，帧率为25F/s，码流量为128Kbps。设备供电方面，单兵系统那个采用内置式锂电池供电，能够保证至少4 小时的持续工作时间。

4)建成在用的变电站、电缆隧道视频前端设备通过电网企业局域网络将视频信号传输至变电站、电缆隧道视频系统平台。安全监管与应急管理平台通过协议或SDK，抽取和调用变电站、电缆隧道视频系统平台存储的视频数据，集成已有的变电站、电缆隧道视频监控功能。

2.2 传输网络

视频监控平台带宽需求与分辨率和帧率两个因素密切相关。一路视频流占用带宽的大小则决定于其芯片的处理能力、分辨率大小、图像效果等因素。通常情况下，压缩格式为H.264、分辨率为720×576、标准画质下的视频流是2 Mbps。

传输带宽计算主要有两部分，一部分为前端设备上传的视频流，另一部分为中心服务平台向客户端分发的视频流。

安全监管与应急管理平台所需传输网络的带宽为:M × N。

其中，N 为同时要预览的并发视频路数，即前端视频监控设备的数量，M 为当前传输码流，在标准画质下，M=2 Mbps，同时，还应考虑到传输网络的不稳定因素，适当增加传输网络的设计带宽。

2.3 系统

应急指挥系统采用微软Sharepoint Portal Server 开发实现，后端采用SQL Server 数据库，可以部署在Windows/Linux 等多种操作系统平台。微软SharePoint Portal Server 使得企业能够开发出智能的门户站点，这个站点能够无缝连接到用户、团队。因此能够更好地利用业务流程中的相关信息，更有效地开展工作。SharePoint Portal Server提供了一个企业的业务解决方案，它利用了单点登录和企业应用程序集成功能，以及灵活的部署选项和管理工具，将来自不同系统的信息集成到一个解决方案中。

3 系统功能

1)视频监控:通过固定的前端监控设备实现对变电站、输电线路的视频监控，通过移动的前端设备实现对突发事件现场的视频监控。

2)巡检功能:巡检功能包括地图巡检、输电线路巡检、变电站巡检。

3)联动报警:在变电站、输电线路等周围，当有不满足事先定制的规则的事件发生时，探测器和报警装置将触发告警信号。安全监控与应急管理平台将集成多种报警子系统，并对报警设备进行控制和管理。实现防盗报警、报警联动、音视频提醒等一体化、集成化的安防管理;使整个系统为一个有机的整体，充分提高企业的技防水平。

4)视频智能分析:安全监控与应急管理平台提供视频故障诊断、事件检测(如物品丢失/遗留、逆行等)、区域警戒等实时视频只能分析功能。配合使用专业的山火视频检测设备，还可以实时侦测山林起火事件，保证输电线路的安全。

安全监控及应急管理平台的建设、深度运用，节省人力、物力等方面的资源，推进企业信息化向信息化企业的转变。

4 存在的问题

1)网络带宽易成为瓶颈，建成在用的变电站、电缆隧道视频监控采用有线传输方式，在电网企业1000M 的局域网内部，视频能够稳定传输。新建的杆塔、单兵、移动等视频监控，采用了3G 无线传输方式，比较依赖电信营运商的网络建设，网络带宽容易成为阻碍系统应用的瓶颈，在网络覆盖较差的边远山区、应急现场，视频传输质量较差。

2)企业运营成本增加。

3)前端设备运维复杂度加大。

5 结束语

电网企业安全监控及应急管理平台实现了对输电线路，变电站，生产、基建现场，应急现场等视频信息的实时监控，保证信息传递的及时有效，一定程度上减轻了工作人员的日常巡视劳动量，提高了工作效率。同时，可以自动对生产、基建现场，外力破坏等实施实时监控和回顾分析，提高对工作任务执行的监督效果，促进作业安全落实到位。

［1］李劲松.基于IP 网络的高清视频监控系统在变电站设备管理中的应用［J］.科技与生活，2010 (20):89－91.

［2］输电线路在线监测的无线传感器网络通信抗干扰技术研究［EB/OL］.http://wenku.baidu.com/link url=ZNGxvLcYHiV9asLMbIup _ zJgWjl3bn－ 7FLo1Ez2 _ ApJkGYlhkUyKx9iBXjkGVxX_ jycQzMgHAOESya4KPfjQimNSZbTsXbIs 7gBSJOy8Q_ q.