為適應電力系統(tǒng)自動化建設和管理的需要，針對當前電力線路巡線管理中存在的問題，提出了應用無線公用傳輸網(wǎng)絡，把經(jīng)過數(shù)字化壓縮、編碼的視頻和告警數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心，中心的計算機對各種數(shù)據(jù)進行解壓縮、解編碼同時回放視頻圖像，對報警事件進行告警處理，構成電力線路監(jiān)控系統(tǒng)計算機化管理的新方案。

一、前言
    目前，計算機圖像技術已經(jīng)可以把視頻源像普通數(shù)據(jù)一樣來對待，如控制、采集、存儲、編輯、調(diào)用等。視頻網(wǎng)絡傳輸是視頻監(jiān)控技術的核心部分，它要求網(wǎng)絡有足夠的帶寬來承載大量的視頻數(shù)字化信息，同時也要求傳輸硬件能夠提供數(shù)字視頻信息的傳輸驅(qū)動及編解碼功能。

    采用電力通信網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在國內(nèi)外已有普遍應用。但是在電力通信網(wǎng)無法連接的地點，視頻和數(shù)據(jù)還無法傳送，監(jiān)控也無法實施。此外，隨著電力建設的迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴大，在地形復雜條件下的電網(wǎng)建設和設備維護工作也越來越多。如何實現(xiàn)地形復雜，網(wǎng)絡布線成本高，分布較分散，施工困難的電力桿塔、線路等電力設施的監(jiān)控，以及如何進一步建立可移動的電力資源監(jiān)控系統(tǒng)，一直是困擾本行業(yè)的重大問題。

二、系統(tǒng)建設意義
    針對有線網(wǎng)無法連接、無穩(wěn)定可靠的外部電源的情況下，電力系統(tǒng)生產(chǎn)、調(diào)度、安全監(jiān)控、線路巡檢、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}，研發(fā)具有視頻監(jiān)視、采集高清晰圖像、采集環(huán)境和有關數(shù)據(jù)、無線實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)染C合功能的系統(tǒng)，能夠依靠在太陽能供電的條件下長期工作的監(jiān)測終端。監(jiān)測點可以安置在汽車、施工現(xiàn)場或電力線鐵塔上，數(shù)據(jù)傳輸手段主要依靠CDMA和GPRS公用無線網(wǎng)絡，實現(xiàn)對遠地“無距離感”的巡視、監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集。監(jiān)測點依靠太陽能電池系統(tǒng)供電，設備適合野外露天無人的環(huán)境。同時，監(jiān)測點還能提供部分對電力線路地區(qū)環(huán)境、氣候數(shù)據(jù)的監(jiān)測，雷擊和閃電的監(jiān)測，并能提供防盜和事件報警功能。公用無線網(wǎng)絡可以不受山川、河流、街道等復雜地形限制，并且具有靈活機動、周期短和建設成本低的優(yōu)勢，特別適用于高壓電力桿塔、線路等設施的監(jiān)控。系統(tǒng)真正解決了超遠距離、復雜地形、無有線網(wǎng)絡、無電源的視頻監(jiān)控的難題，對保障電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行具有重要的現(xiàn)實意義。

三、設計方法和技術路線
1.模式建立
    根據(jù)電力線路監(jiān)控的實際需求和自然、地理環(huán)境條件，結合電力系統(tǒng)安全管理模式，建立自動化監(jiān)控系統(tǒng)，對其所屬線路、桿塔進行數(shù)據(jù)采集、圖像監(jiān)視，實現(xiàn)對電力線路和桿塔的無人巡線。

    監(jiān)控系統(tǒng)實時采集數(shù)據(jù)和圖像，并將其傳輸?shù)街行目刂剖疫M行處理，為電力線路的安全運行提供及時準確的信息。將CDMA/GPRS數(shù)據(jù)通信功能和數(shù)字視頻編碼功能集成為一體化視頻終端，采用目前先進的CDMA/GPRS模塊、先進的DSP視頻處理技術、主流的視頻編碼方式，結合CDMA/GPRS網(wǎng)絡現(xiàn)狀特點，在產(chǎn)品的穩(wěn)定性、高效性、便捷性、安全性以及供電系統(tǒng)等方面進行設計。視頻終端設備直接連接攝像機，實現(xiàn)視頻信號的壓縮編碼、視頻數(shù)據(jù)流及控制指令的傳輸?shù)?，采用工業(yè)級設計，防雷、防電磁干擾，結合CDMA/GPRS網(wǎng)絡和視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)帶寬的需求采用高效網(wǎng)絡接入方式，盡量使用CDMA/GPRS網(wǎng)絡帶寬的前提下保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，結合系統(tǒng)提供的視頻服務器軟件和CDMA/GPRS網(wǎng)絡鏈路監(jiān)測模塊，實現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)的交互、發(fā)送、接收、加解密、編解碼和鏈路的控制維護等功能，真正地將CDMA/GPRS網(wǎng)絡與視頻監(jiān)控系統(tǒng)融合起來，構成完整的電力資源無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2.系統(tǒng)組成
    本系統(tǒng)主要分為三部分：中心控制室、通信網(wǎng)絡和現(xiàn)場監(jiān)測終端。[nextpage]

（1）中心控制室
    中心控制室根據(jù)實際應用情況配置，硬件應包括視頻服務器、視頻工作站及用于發(fā)送短消息的GSM-Modem模塊。軟件包括數(shù)據(jù)庫、視頻解碼、圖像處理、網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)處理等方面。

視頻服務器
    將視頻服務器連入Internet，取得服務器的公網(wǎng)IP地址，確定服務的端口號。將IP地址及端口信息通過短消息方式發(fā)送給監(jiān)測終端的CDMA/GPRS模塊。該模塊接收到短消息后，解析出接收服務器的IP地址及端口號。然后CDMA/GPRS模塊通過CDMA/GPRSModem模塊上線，連入Internet后立即與視頻服務器連線。視頻服務器與監(jiān)測終端連線后，建立一條虛鏈路。視頻服務器通過向監(jiān)測終端下發(fā)指令進行操作。首先，視頻服務器必須發(fā)送訪問密碼，以便進行身份認證，認證通過后，監(jiān)測終端才接受服務器下發(fā)的指令，并根據(jù)指令回傳視頻數(shù)據(jù)及其他數(shù)據(jù)。當視頻服務器關閉，或者任何一端掉線后，虛鏈路隨即中斷。遠程監(jiān)測終端將嘗試一定次數(shù)的重新連線，重新連接成功后便再次建立起虛鏈路。否則，遠程監(jiān)測終端到初始狀態(tài)，等待視頻服務器發(fā)送的短消息觸發(fā)。視頻服務器支持兩種接入方式，一種是通過ADSL/LAN/PSTN/ISDN直接接入Internet。此時，短消息發(fā)送接收服務器的動態(tài)IP地址或固定IP地址。如果視頻服務器處在局域網(wǎng)內(nèi)，可以使用第二種接入方式，即通過支持SOCKS5的代理服務器接入Internet。此時短消息發(fā)送的將是代理服務器的公網(wǎng)IP地址。

客戶端視頻工作站
    任何一個授權的網(wǎng)絡用戶，通過服務器下載客戶端軟件，可以獲取各個監(jiān)測端的實時圖像和錄像資料，享受其相應權限內(nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡服務，具體功能如下：①授權網(wǎng)絡用戶自動下載安裝控件，提供瀏覽運行界面。②通過提供的電子地圖，選擇監(jiān)控點圖像界面。③支持一/四/六／九/十六畫面等多種形式的顯示界面，畫面尺寸任意可調(diào)。監(jiān)控畫面上都顯示地名、時間等標識。④實現(xiàn)直觀的鏡頭控制，由鼠標在視頻畫面中運動，相應地控制一體化快球攝像機的動作。⑤實現(xiàn)視頻圖像的錄像、抓拍、檢索、回放。用戶可根據(jù)日期、時間、地點等條件精確查詢錄像。⑥對系統(tǒng)管理員提供系統(tǒng)配置、系統(tǒng)維護和用戶管理界面。

（2）通信網(wǎng)絡
    通信網(wǎng)絡以CDMA/GPRS無線公網(wǎng)為主，設備包括中繼線路、聯(lián)絡路由器、防火墻服務器。

    CDMA/GPRS無線網(wǎng)絡除提供高速傳送數(shù)據(jù)功能外，還提供通信狀態(tài)在線監(jiān)測、全球標準時間、全球定位服務功能，具有以下特點：①成本低廉，首先是建設投資小，網(wǎng)絡建設中省去了大量的組網(wǎng)投資；其次是維護、運行費用低，網(wǎng)絡運行過程中只需向運營商交納少量的數(shù)據(jù)通信使用費，而無需承擔網(wǎng)絡的運行和維護費用。②網(wǎng)絡組建的靈活性和方便性，由于網(wǎng)絡的基礎設施已經(jīng)十分完善，通信系統(tǒng)的組建只需要考慮中心站和外圍布點的問題，在外圍布點時基本上可以不考慮布點的限制，甚至支持可移動的站點。③數(shù)據(jù)業(yè)務的適應性，目前的移動網(wǎng)絡能支持多種數(shù)據(jù)通信業(yè)務，因此網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸與處理完全能滿足各種數(shù)據(jù)應用對通信的要求。

（3）現(xiàn)場監(jiān)測終端
    現(xiàn)場監(jiān)測終端由視頻攝像、數(shù)據(jù)采集傳感器、CDMA/GPRSMODEM模塊、天線；一體化終端設備和電源部分組成，包括視頻輸入、透明串口、告警輸入、輸出等接口。

現(xiàn)場終端
    控制器是現(xiàn)場終端系統(tǒng)的核心，其任務如下：①控制管理視頻CODEC、無線CDMA/GPRS模塊、電源，管理功能包括：模塊初始化、參數(shù)管理、模塊啟動、監(jiān)視狀態(tài)。②控制休眠、激活、重啟等操作。③存儲數(shù)據(jù)和記錄視頻、圖片、采集數(shù)據(jù)、報警事件等，并為數(shù)據(jù)確定時標。④直接接受防盜和環(huán)境等傳感器的數(shù)據(jù)，提供數(shù)據(jù)處理和報警功能。⑤維護時鐘系統(tǒng)，接受全球GPS定時。⑥維持與中心的最低通信和最低通信能力（通信休眠、喚醒，遠方喚醒，主動呼叫上送數(shù)據(jù)等）。[nextpage]

現(xiàn)場終端安裝
    無線模塊、控制器、CODEC、蓄電池等部分安裝在一體化控制機箱中，將控制機箱放置在密封、防雨、防潮的不銹鋼容器內(nèi)，將容器埋入地下，具有冬天保溫，夏天散熱，防盜等優(yōu)點。太陽能電池按朝向設計要求固定在鐵塔上，視頻攝像機安裝在鐵塔上部的合適位置，天線、傳感器安裝在鐵塔上部的合適位置，設計安裝位置時應考慮電場對系統(tǒng)的影響，選擇合適的纜線。

四、應用前景
    隨著輸電容量及設備的增加，對送電的安全可靠性提出了更高的要求，傳統(tǒng)的電力線路和桿塔的管理都是采用人工用肉眼觀察的方法。但是人工巡視工作量大，巡視時間長，另外有些絕緣子發(fā)生問題后，肉眼根本無法進行判斷。如何對電力線路的桿塔和線路進行監(jiān)控，如何對正在施工現(xiàn)場的進行移動監(jiān)控，如何對一些偏遠地區(qū)的數(shù)據(jù)進行傳輸?shù)葐栴}，全國電力系統(tǒng)都面臨著類似的難題。為了保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，必須解決這些問題，因此，該系統(tǒng)具有非常廣闊的市場前景。目前該系統(tǒng)已在浙江電力500kV超高壓線路上試用，效果良好。