基于流媒体的电力智能手持拍照杆技术研究

林志文

（福建网能科技开发有限责任公司，福建 福州350002）

不断进步的科学技术促进了社会经济的快速发展，同时使社会生产生活对电力的需求不断增加，通过电力手持拍照杆系统完成作业现场二次抄表、表计拍照核查等合理的措施来通过提高抄表工作的及时性与准确性，使其有效促进电力企业未来的发展。我国电力系统目前正经历着数字化向智能化方向逐步转变和发展的过程，在智能电网中物联网技术的应用研究不断深入，物联网属于多学科交叉技术（包括计算机、通信系统、控制技术等）具备全面的高度感知性优势，同时流媒体具备音视频编码压缩、数据传输、存储等显著特点，在低压抄表核查涉及相关设备上表现出广阔的应用前景，目前应用流媒体、物联网技术的智能定点表计采集、核查排障环节成为深入研究和实践的重点。

1 低压抄表核查关键问题

在农村地区及城市郊区，一些电力设备严重老化，且设备杂乱，缺乏管理，极易造成载波衰减过大，部分用户的电线在集中器控制下难以满足数据传输的需求，在大范围的传输过程中造成载波信号大量衰减，从而造成低压自动化抄表的准确率低[1]。在电网客户侧现场环境中，电能表箱、互感器等设备通常安装在高处，对于远程自动抄表情况需到现场实施抄表、检查、巡检工作，以往作业人员通常需要借助辅助登高等设施开展抄表以及检查工作，基层作业环境的复杂性、“电老虎”的冷血无情时刻威胁着基层作业人员的人身安全。

本文主要研究了基于流媒体的电力智能手持拍照杆技术，并考虑物联网技术构建云- 网- 边- 端架构体系，同时考虑到电网规模的不断扩大，通过智慧运维平台的构建是提高电网智能化水平的有效途径，充分发挥物联网互联互通的优势，实现智能电能表、互感器等设备运行状态的监测，提高低压抄表工作的准确率进行分析与探讨，对数据信息采集的准确性进行严格控制，为远程控制的实现打下基础。

2 物联网、流媒体技术在低压抄表核查的应用

基于流媒体的电力智能手持拍照杆依据物联网体系可划分为：(1)感知层，电力手持拍照杆（以下简称：拍照杆）主要包括摄像头、闪光灯、防撞灯、伸缩杆、高压预警等模块组成。满足现场电能表的补抄、现场抄表核对以及现场故障拍照上传功能，通过拍照杆采集高清摄像头图片以及视频流；(2)网络层，网络采用无线网/4G/5G 移动通信，负责传输网络数据信息的网络层，是确保有效传递信息关键；(3)平台层，实现将感知层各个设备拍照杆上传海量视频，传递至视频服务器以及管理平台上；其中视频服务模块包括连接管理、协议处理以及指令转发功能，负责记录录像保存时长，实现图像、视频数据归集、存储，同时提供视频流媒体共享服务；(4) 应用层，通过移动作业终端（以下简称：PDA）、大屏智能可视化进行视频操作展示，专业人员进行故障初步判断，作出相应防范部署，必要时指导现场人员进一步操作；闪光灯、防撞灯等设置功能。通过移动主要负责确保作业人员同计算机间交互的实现，确保操作合理及功能的实现。通过拍照杆应用使高处作业彻底摆脱了爬杆登梯的原始方法，真正做到了高效、安全、便携，提升电力营销计量主动服务能力和计量精益化管理水平。

本文完成了基于流媒体技术、物联网技术的电力智能手持拍照杆系统的构建，通过二次抄表、拍照巡查操作，显著提升现场表计信息采集以及初步故障排障功能，运用其强大的交互和感知能力为智能化现场作业提供有效支撑，在提升现场作业定点采集以及核查效率的同时确保了对通信网络的控制和管理能力。

3 基于流媒体电力智能手持拍照杆系统设计

3.1 低压抄表核查体系技术架构

基于物联网、流媒体技术电力智能手持拍照杆架构体系在物联网架构的基础上完成构建，具体如图1 所示，主要依据物联网“云- 网- 边- 端”体系构成业务应用、平台支撑、网络、边缘&设备架构，不同层对应不同的功能需求，有效满足了传输数据及有效控制的需求。（1）业务应用主要由移动作业终端、大屏智能可视化组成，主要负责为低压抄表、拍照巡查过程状态通过物联管理平台（综合运用视频服务器、管理信息中心等实现）提供监测与管理功能。（2）平台支撑主要负责为实现图像、视频数据归集、存储，同时提供视频流媒体共享服务，网络间通信时通信协议实现数据处理能力（包括传送、接收、识别等）。（3）网络层的功能在于连接感知层及应用层间的通信过程（通过多协议接口），满足远程通信传送等需求[2]。（4）边缘&设备的通过拍照杆对电能表、互感器等设备信息种类较多且来源复杂等二次抄表、故障初查、视频拍照采集，开成数据报文、视频流，视频压缩、RTP/PTCP 等传输协议等边缘计算能力，通过蓝牙/无线/4G/5G通信方式进行传输。

3.2 拍照杆硬件设计

图1 架构图

拍照杆包括高清摄像模块、高压预警模块、视频服务器模块、PDA 模块、防撞灯控制模块、闪光灯控制模块、红外通信模块、蓝牙通信模块、电池充电等模块组成，现场作业时配带1 套拍照杆、1 个PDA。如图2 所示移动作业终端APP 软件操作界面开/关灯操作达到的闪光灯开关操作，控制摄像头360 度旋转，拍照杆可拉伸，支持220V、10KV、35KV 三挡位检测高压预警功能，支持蓝牙红外抄表等功能。

图2 图片、视频采集展示

拍照杆作业人员在PDA 发起现场对电能表或者互感器拍照或者视频采集请求，根据传输协议约定，将电能表、互感器设备编号以及8 位数据位、1 位停止位、偶校验等进行报文拼装，采用H.264 等技术实现对视频进行压缩计算，通过无线/4G 通信方式传输到物联管理中心视频采集服务上，并通过握手、建立连接、分配视频通道、上传图片视频、关闭连接操作步骤，体现边缘计算能力。

3.3 流媒体技术

流媒体服务器承担流媒体数据存放、数据分发的工作，这也是该系统核心和关键部分。从拍照杆获取照片、视频数据后汇总并存储[3]，满足传递各种音视频流服务。图像、视频流在传输经过编码器进行有效地压缩成码流，以减少对网络资源的占用率。系统视频编码器支持MPEG-4、H.263、H.264 等、编码器有MP3、MPEG AAC 等，图像编码器支持JPEG 和JPEG2000 等。拍照杆设备的能力和网络连接速度会传给服务器的码流自适应模块来调整码流，在实时应用中这些信息还可能传给编码器；用户端的丢包率、数据包收到的时间信息和用户缓冲区状态等信息也会传递给服务器来估计当前的网络状况，从而控制码流的自适应和数据的发送策略。

3.4 核心模块的具体功能设计

3.4.1 终端海量视频并发接入以及大数据分析技术

统一各拍照杆底层无线的通信技术标准和接入模式，构建统一数据模型，规范数据标准化接入制定标准化协议库。通过拍照杆海量视频接入管理，开放共享及数据治理，完成高性能智能分析等物联管理中心，提升在线决策能力，实现业务数据共享与协调处理，同时网络信息安全实现到端物联网安全体系、物联终端安全、移动互联安全，数据安全。

3.4.2 流媒体采集上传

采集高清摄像头图片以及视频流，采用H.264 技术实现对视频进行压缩处理，RTSP/ONVIF 接入协议，通过无线/4G 通信方式传输到视频服务模块上。将多媒体文件中的视频码流转换为一个特定码率和图像尺寸的码流；或者把同一段视频内容编码生成多个具有不同码率和图像尺寸的码流，然后自适应选择一个最合适的码流传输给用户。

3.4.3 流媒体共享服务

物联管理中心流媒体服务接收指令，与移动作业终端模块通过握手、分块、建立连接、解码视频操作步骤，分配视频通道，根据指令信息寻找视频文件，开启视频共享服务，在网络异常进行智能丢帧判断，并建立自动重连，同时通道返回至移动作业终端。生成的码流还需要进一步打包成为特定网络传输协议的数据包用于网络传输，传输的数据包加前向纠错编码（FEC）来保护，经过这些处理后多媒体数据就可以通过网络传输给用户，目前常用的传输协议有RTP/RTCP、HTTP 和MMS。用户收到传输的数据后，如果存在丢包或者是比特出错，错误恢复处理会根据附加的纠错数据来恢复传输错误，最后这些视频数据就播放给用户。

结束语

随着电力系统规模的不断扩大及电网智能化建设的深入，对性能的要求也在不断提高，抄表工作顺利的进行是电力企业发展的基础，可采取合理的措施来提高抄表工作的及时性与准确性，使其有效促进电力企业未来的发展。本文主要基于物联网、流媒体电力智能拍照杆进行了研究和构建，充分运用物联网、流媒体技术的优势，提升低压补抄表、抄表核对准确率，优化故障排查检修等重点环节的管理，为电网低压采集核查运行质量的进一步提高提供参考。