输电线路视频在线监控系统的关键技术

输电线路视频在线监控系统的关键技术

周健

中国电建集团四川工程有限公司 四川省成都市 610000

摘要：随着我国经济的快速发展和电力需求的日益增长，输电线路的安全稳定运行显得尤为重要。然而，传统的输电线路巡检方式存在效率低、人力成本高、安全隐患大等问题。为了提高输电线路的运维水平，输电线路视频在线监控系统应运而生。本文将重点介绍输电线路视频在线监控系统的关键技术。

关键词：输电线路；视频；在线监控系统；关键技术

1输电线路在线监控系统概述

视频在线监控系统针对输电线路的核心监测目标包括杆塔结构及其周边环境、输电线路的绝缘子及导电体的运行状态，对输电线路周遭的自然环境、路径状况、气温变化、风向与风速、导线温度与湿度、导线结冰情况、漏电状况、导线弧垂程度、绝缘子表面积污、导线振动情况、杆塔倾斜度以及周边施工活动等多方面因素实施连续的在线监测。

当前远程监控输电网络的视频系统具备以下特性：实现杆塔防窃功能，对绝缘子表面积污（漏电情况）进行监测，检测绝缘子发生的闪络现象，监控微气候变化及风向偏移，跟踪导线振荡情况，监督导线结冰状况，以及监测保护区内的重型机械和车辆活动；现场视频采集单元能够即时将图像信息发送至监控中心；中心的后台处理软件能够对采集的视频内容进行智能分析，输出输电线路的状态评估，并完成故障警示任务；警示信息能够通过互联网及移动通信设备即刻传达给维护人员和上级管理者；监控中心的操作界面设计灵活，易于维护、操作和升级，并能以图形、列表和曲线图等多种方式展示输电网络的即时运行状况及历史数据走势。

2输电线路视频在线监控系统的关键技术

2.1低功耗电源技术

由于输电网络覆盖范围广泛，跨越了许多偏远且地势险峻的区域，这些地方鲜有人居住，因此无法接入传统的电力供应系统。鉴于此，必须依赖高效的新能源解决方案来确保输电设备运行的电力需求，比如运用太阳能或风能发电等可再生能源技术。

2.2图像处理技术

图像作为人类交流中最直接、信息量丰富且最具表现力的媒介，一直是信息传递的重要方式。为了模仿人眼的视觉处理机制，研究人员运用计算机技术对图像进行分析和加工，从而发展出了计算机视觉这一领域。伴随着计算机视觉理论及算法的不断进步，加上计算机硬件性能的提升，如何使计算机具备类似人类的理解力成为研究的热点。在输电线路的实时视频监控系统中，通过基于视频分析的目标检测与追踪技术，利用图像信息处理手段判断监控画面内是否出现目标物体以及确定其具体位置，进而在目标检测的基础上完成对目标物体的追踪任务，如对输电线路保护区内的重型机械设备进行监测和辨识。

2.3视频传输技术

输电线路的视频在线监控通常借助无线视频传输手段来实时传递监控点的画面。这项技术最大的亮点在于省去了复杂的布线工作，使得前端与后端的连接变得迅速而便捷。在输电线路的视频在线监控领域，常用的无线通信手段包括：利用PC/104型工业控制计算机、MPEG-4视频编码模块以及3G无线传输设备构建远程无线视频监控系统。该系统通过CDMA1X网络来实现视频画面的传输，然而其传输速率未能达到3G的标准，且不支持流媒体传输，因此在实际操作中可能无法完全满足远程视频监控的要求。在国内，输电线路的视频在线监控系统还采用了其他无线通信技术，例如ZigBee网络、McWiLL无线宽带、无线Mesh网络以及GPRS无线通信等。

2.4嵌入式技术

在计算机技术迅猛进步的推动下，加之视频应用需求的日益迫切，嵌入式图像的采集与处理技术逐渐演变成为当前研究领域的焦点之一，其在众多行业中的应用也成为信息技术进步的突出亮点。特别是在图像视频监控方面，嵌入式技术的进步让嵌入式图像视频监控得以实现，使得图像识别算法能够在前端直接处理，大大减少了数据传输的成本。以DSP作为核心的嵌入式图像处理系统，也就是可编程的多媒体DSP处理器，是近年来在数字多媒体信号处理领域崭露头角的一种高效能微处理器。

3输电线路视频在线监控系统的应用

某电力检修企业2020年研发了一套防止外部破坏的远程无线监控系统，该系统主要用于对输电和变电站线路执行远程视频监测和预警作业。系统利用3G网络摄像头，对高压输电线路和铁塔实施远程视频监控，捕获实时的视频图像信息，再通过3G无线通信手段将这些视频数据传输至监控指挥中心。该系统融合了高端的模式识别和人工智能技术，以实现智能化监控功能，一旦检测到外力破坏的潜在风险，便立即触发预警提示，并在现场启动声光报警装置。到了2022年，该系统经过了升级改造，引入了基于DSP预处理技术的远程智能防外损监控，进一步增强了监控效能。

3.1智能视频图像监控

依托图像分析中的模式识别以及人工神经网络技术，本研究深入探讨了帧间差分、背景扣除以及光流等目标侦测与追随算法，并剖析了运动目标和环境光线变动对侦测追踪的干扰。通过融合边缘识别与图像形态学处理方法，本研究成功实现了对线路保护区中大型工程车辆的监测与辨识，并能够追踪并辨识输电线路上的异常物体。

3.2智能视频监控功能前置

输电线路的视频在线监控系统还具有一项突出特性：在监控前端对摄取的视频图像进行智能化分析，仅在检测到外部损害发生时，才将警报信息和视频数据发送至监控中心。这一方式与传统的通过3G无线技术将视频传输至监控中心后再进行智能分析的方法相比，具有明显优势。

该监控系统依托DM6467达芬奇技术的ARM与DSP双核心设计，将PC级别的视频图像识别与处理能力内置于前端监控设备中。这样，前端监控点就能即时对捕获的视频图像进行智能分析，只有在检测到异常破坏的情况下，系统才会将报警数据和实时视频传送至监控指挥中心。

3.33G+WIFI功能

借助创新高效的监控数据传输方案，通过3G移动通信技术实时把电力杆塔的监控视频数据发送至监控中心，并且依托WIFI局域网传输方式，实现了在杆塔现场对监控视频进行长时间存储的功能。安装在电力杆塔上的无线监控设备负责收集视频信息，这些信息能够通过3G网络等渠道迅速、精确、方便地送达监控中心，使得中心能够立即进行数据分析并实施必要的行动。此外，在杆塔现场，为便于深入核实信息或跟踪杆塔运行状况，而无需攀爬杆塔，利用WIFI技术，将杆塔过往几天的监控视频资料传送至便携式设备上。

3.4输电线路智能视频在线监控系统结构与功能

输电线路远程监控体系主要由四大部分构成，包括中央监控室、数据传输网络、前端图像处理装置以及监测数据信息。在输电线路的防护区域内，每个高压电线杆均配备了一套前端图像处理装置，该装置负责对监控区域内的视频信息进行实时采集。前端装置内部集成的DSP芯片对捕获的视频画面执行识别和分析，随后将处理完毕的结果发送至中央监控室。中央监控室有能力按照需要，利用WCDMA3G无线传输技术实时监察线路保护区的情况，并获取前端图像处理装置中保存的过往视频记录。

于电力传输塔架上安装视频捕捉系统及太阳能发电设备，利用摄像头捕捉输电线路防护区域的即时画面信息，将这些画面信息传输至搭载DaVinci双核心数字视频信号处理器的图像处理硬件平台。在该平台上，运用图像处理和模式辨识技术对摄入的视频流进行即时分析，一旦检测到外部损害的潜在风险，系统便会在现场触发警报，并将警示信息连同视频数据发送回电力企业的监控中心进行展示和记录。

结论

输电线路视频在线监控系统作为输电线路运维的重要手段，具有广泛的应用前景。本文介绍了输电线路视频在线监控系统的关键技术，为我国输电线路运维提供了有益的参考。随着技术的不断发展，输电线路视频在线监控系统将更加完善，为保障我国输电线路的安全稳定运行提供有力支持。

参考文献：

[1]曹雷,宋立风,杨帆,等.高压输电线路在线监控装置无线取能系统设计[J].中国设备工程,2022,(21):167-169.

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