电力电缆震动视频监控系统的研究及应用

张若薇

摘 要：目前对电力电缆的监控研究，包括隧道内电缆状态的监测和架空输电线部分监测研究，当前的主要方式都是固定点长时间监控。在制止破坏行为，避免重大经济损失上面，现有的视频监控则还存在监控时间长、数据分析困难、被动监控等问题，从电力领域视频监控的研究现状来看，传统的视频监控模式无法从根本上解决问题，在很多应用中，视频仅仅成为一个远程监视工具，问题的发现和预警需要耗费大量的人力。因此，把入侵检测与视频监控结合方法引入电力输电线的监控是一种经济、高效的办法。本文主要是对电缆震动视频监控系统的研究。

关键词：电缆 震动 视频监控系统 研究 应用

中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（b）-0050-02

近几年，我国输电技术发展较快，但与之适应的输电线路在线监测技术起步较晚，监测装置和监测系统尚不成熟，应对人为造成的架空及地下电缆破坏也缺乏有效的检测和预警手段。最近几年国内部分高校和厂家陆续开展相关工作，开发了一些输电线路在线监测装置和系统。

2010年国家智能电网规划总报告中提出加大对输电线路状态监测装置及其系统的研制开发，全面建成覆盖全网范圍的总部和各网省公司输电设备状态监测系统，利用先进的测量、信息、通信和控制等技术，以线路运行环境和运行状态参数的集中在线监测为基础，实现对特高压线路、跨区电网、大跨越、灾害多发区的环境参数（温度、湿度、风速、风向、雨量、气压、图像等）和运行状态参数（污秽、风偏、振动、舞动等）进行集中实时监测，开展状态评估，实现灾害的预警。

1 研究的必要性

当前在电力设施的视频监控主要方式都是固定点长时间监控，在制止破坏行为，避免重大经济损失上面，现有的视频监控则还存在如下问题。

1.1 监控时间长

视频监控系统在大部分情况下，视频源的视频画面并没有被安全人员看到，很可能在这些时间内就有值得注意的异常现象出现。人不可能24h不间断地盯着监视器，研究表明，人连续监视某个画面22min以后，会丢失90%以上的画面信息。

1.2 数据分析困难

传统视频监控系统缺乏智能因素，需要24h完整的录像，占用大量磁盘存储空间，而且录像数据无法被有效地分类存储，最多只能打上时间标签，数据分析工作变得非常耗时，很难获得全部的相关信息。

1.3 被动监控

目前的监控系统大部分情况下都仅起到一个“录像”的工作，即将一段时间内的视频源使用DVR录制下来，异常情况甚至于突发事故已经发生之后，再进行事后的查验，但此时损失和影响已经造成，无法挽回，完全是一种“亡羊补牢”式的“被动监控”。

从电力领域视频监控的研究现状来看，传统的视频监控模式无法从根本上解决问题。在很多应用中，视频仅仅成为一个远程监视工具，问题的发现和预警需要耗费大量的人力。因此，把入侵检测与视频监控结合方法引入电力输电线的监控实现主动监控，智能分析，能大幅度减轻工作人员劳动强度，提升监控质量。

2 研究过程

本套系统研究过程如下。

第一阶段：前期调研准备。本阶段主要工作是了解监控详细需求、技术交流、设备参数的协商与确定，项目实施计划的拟定。

第二阶段：获取现场视频技术。震动入侵的时候，对光纤震动传感器进行集成，获取其震动信息，并根据其震动信息智能位置判断并联动及协调多个前端视频监控点。

第三阶段：各功能模块的设计。本阶段主要是根据项目需求对各功能模块的实现进行研发设计。

第四阶段：监控服务器和客户端软件开发。本阶段主要工作是开发服务端视频存储及管理软件、服务器端智能视频分析软件、客户端监控软件及整套系统自测。

第五阶段：系统测试。本阶段主要工作是做整个系统的测试，以及与震动探测器实现联调。

第六阶段：成果验收。本阶段主要工作是成果展示优化以及准备验收工作。

3 研究内容

电缆震动视频监控系统主要由震动信息模块、震动预置位信息录制模块、视频监控模块、视频录制与回放模块、电子地图及报警模块组成，各模块研究内容如下。

（1）震动信息模块。从第三方的震动测量器获取震动信息，通过3G网络与前端的报警发送器进行通信。

（2）震动预置位信息录制模块。用于录制震动时监控云台的预置位，即当发送震动时，云台应转到的水平位置、垂直位置与相机倍数，在云台的监控范围内，根据震动测量器的定位精度，将所监控电缆划分为若干段，每段对应一个监控点，即预置位。当发送震动时，根据震动所处的子段，将云台转动到其预设的监控点处。

（3）视频监控模块。实时监控当前的电缆状态，将3个云台的实时监控画面显示在界面上，便于工作人员查看实时信息。

（4）视频录制与回放模块。录制监控视频。主要录制当发生震动时，监控云台的录像，并且截图，支持对录像的回放，在正常情况下，可以通过系统设置来设置是否开启录像，正常情况下的录像视频会每个月清理一次，震动时录制的视频，会提醒用户进行备份，由用户自己清理。当存储空间不足时，会提醒用户清理震动视频。

（5）电子地图。显示监控电缆范围内的场景。

（6）报警模块。分为声光报警和短信报警，能通过声音与灯光闪烁的方式进行报警，也可通过发送短信的方式进行报警，短信报警级别可以设置。

4 系统创新应用

本套系统主要创新点如下。

（1）根据位置光纤震动传感器信息进行动态定点视频拍摄。

通过现有的光纤震动传感器目前可以测量电缆震动入侵的大概位置，在震动入侵的时候，对光纤震动传感器进行集成，获取其震动信息，并根据其震动其信息智能位置判断并联动及协调多个前端视频监控点。

（2）可拓展新型能源供电。

通过风力和太阳能发电的方式，为可视输电线监控系统独立提供电源，满足各种户外使用环境，解决了传统太阳能因季节变换、出现多日阴雨天气、昼夜交替带来的因太阳能发电不足设备停止工作的固有功能缺陷。

5 系统应用前景

本文主要研究现有电力线入侵检测与视频监控结合的自动化线缆监控技术，其中视频监控服务器可以获取现有电缆入侵震动监测系统的报警信息，并智能分析、精确定位入侵位置，再结合前端视频监控系统，实现入侵位置的实时监控。该技术的研究涉及到3G通信技术应用、视频监控技术、定位技术、供电技术和软件技术等多方面。

通过电缆震动视频监控系统的设计研究，实现自动化的线路视频监看，过滤掉用户不关心的海量无用信息，为监控者提供有用的关键信息，该研究能够大大减轻视频监控中人工劳动强度，提高报警处理的及时性，进而减少地埋电缆的损坏事件，对降低因意外停电而造成的经济损失有十分重要意义。具体的技术经济指标如下。

5.1 减少运维人力成本

电缆震动视频监控系统对防区内电缆进行24h全天候监控，一旦电缆有入侵震动发生，及时通过屏幕画面、声音、短信等方式实时报警，提醒相关人员尽快确认处理，从而不需要进行密集巡视和驻点值守。

5.2 减少运行单位经济成本

减少运行单位对电力电缆安全监控的投入，对节省大量的人力、物力、财力，有显著的经济效益。

5.3 减少外力破坏次数，提高供电可靠性

有效地保护电缆的安全，显著降低意外事故的发生频率，减少跳闸的几率，降低对人民群众的生命财产损失，具有显著的社会效益。

参考文献

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