遠(yuǎn)程操作監(jiān)護(hù)系統(tǒng)模式的實現(xiàn)

鄧歡歡　喬莉　李長征

摘 要：本文通過采用高清音視頻設(shè)備，移動無線發(fā)送、傳輸設(shè)備經(jīng)電力專用通信通道組建操作遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，實現(xiàn)了變電站遠(yuǎn)方操作、就地監(jiān)護(hù)、就地操作、遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)、遠(yuǎn)方巡視、遠(yuǎn)方安全稽查的功能。該運(yùn)行操作模式推廣后，運(yùn)行人員不必重復(fù)往返各現(xiàn)場，節(jié)約了人工、車輛、器具使用費用，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本，提高了設(shè)備可用率，有利于增加供電量。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)方操作監(jiān)護(hù)；高清音視頻設(shè)備；移動無線發(fā)送

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著國家電網(wǎng)公司 “五大” 體系建設(shè)的深入推進(jìn)，“大運(yùn)行”建設(shè)工作正逐步鋪開。湖北省電力公司運(yùn)維檢修部2012年12月制定公司變電運(yùn)維一體化工作實施方案。該方案明確了運(yùn)行人員的業(yè)務(wù)范圍為“設(shè)備巡視、倒閘操作、維護(hù)性檢修業(yè)務(wù)重新整合，實行一體化運(yùn)作。運(yùn)維一體化對現(xiàn)有生產(chǎn)模式進(jìn)行了較大的調(diào)整，人員勞動強(qiáng)度大，人員素質(zhì)要求較高。本文提出實行遠(yuǎn)方操作監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，實現(xiàn)變電站遠(yuǎn)方運(yùn)行操作，就地稽查；就地操作，遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)；遠(yuǎn)方巡視，遠(yuǎn)方安全稽查的功能。

1遠(yuǎn)方操作監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)包括前端采集系統(tǒng)、指揮中心以及通道承載三個部分。前端視頻采集系統(tǒng)由便攜型攝像機(jī)、拾音器等組成。其中攝像機(jī)和拾音器都配有專用的發(fā)送端和接收端，負(fù)責(zé)將攝像機(jī)采集的視頻圖像、以及實時的語音上傳到運(yùn)維操作站，通過遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)人員的指導(dǎo)、記錄和管理前端檢修人員的每一個操作。前端視頻設(shè)備分為固定式視頻終端、移動式視頻終端，監(jiān)控中心包括中心服務(wù)器、存儲服務(wù)器和監(jiān)控主機(jī)，通過安裝中心管理軟件實現(xiàn)對各變電站點視頻的觀看和存儲，實現(xiàn)對前端視頻設(shè)備的控制。

通道承載系統(tǒng)基于現(xiàn)有電力的信息網(wǎng)絡(luò)，在監(jiān)控中心以及分變電站點，分別接入無線發(fā)射接收裝置，形成專用網(wǎng)絡(luò)，兩端無線裝置運(yùn)用專用的700-900MHz的頻率發(fā)送和接收信息，避免了變電站內(nèi)電磁的干擾。

變電站內(nèi)工作人員和遠(yuǎn)方負(fù)責(zé)監(jiān)護(hù)的人員可雙向傳輸語音，變電站內(nèi)工作人員隨身攜帶的便攜式攝像機(jī)和拾音器，實時的與遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)人員交流，遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)人員可以實時的監(jiān)視并指導(dǎo)前端人員的操作。在順利完成操作的工作之后，遠(yuǎn)方監(jiān)控中心存儲服務(wù)器可將操作的每一個環(huán)節(jié)記錄并保存。

2 “便攜型”操作遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)系統(tǒng)裝置的研制

“便攜型”操作遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)系統(tǒng)裝置包括發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩部分。發(fā)射機(jī)集發(fā)射天線、功率放大、數(shù)字調(diào)制、視音頻數(shù)字壓縮于一體，可單獨背負(fù)使用。它單向傳輸一路圖像、兩路伴音、一路RS232數(shù)據(jù)。最大功率可選2W以上，具有傳輸距離遠(yuǎn)，方便攜帶的特點，可用于現(xiàn)場高清晰圖像采集和傳輸，傳輸距離可達(dá)1公里。

2.1具有夜視紅外的功能小體積高清攝像機(jī)的研制。本系統(tǒng)我們需要在保證視頻效果的前提下，改變前端攝像機(jī)的外端，便于運(yùn)行人員的移動。傳統(tǒng)的模擬攝像機(jī)，由于模擬編碼比較簡易，可以把模擬攝像機(jī)的體積做得很小，但是模擬攝像機(jī)的清晰度不高，始終達(dá)不到目前主流的720P視頻效果。同時，由于網(wǎng)絡(luò)高清攝像機(jī)本身結(jié)構(gòu)以及元件大小的緣故，做到體積很小也需要一定的改變。為了滿足對前端攝像機(jī)體積小并保證高清夜視功能的這種需求，研制了具有夜視紅外的功能小體積高清攝像機(jī)。

2.2非視距（NLOS）移動（Mobile）無線（Wireless）實時視頻（Real-time video）傳輸。用128位AES數(shù)字加密技術(shù)、無線寬帶多載波加密、加擾技術(shù)，實現(xiàn)全數(shù)字信號處理，同時使用了超大容量FPGA設(shè)計，提高系統(tǒng)集成度，這些都保證了整個系統(tǒng)的保密性、穩(wěn)定性及可靠性，使客戶空中傳輸信息充分得到安全保障。

2.3遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)指揮中心的建立。監(jiān)護(hù)中心包括中心服務(wù)器、存儲服務(wù)器和監(jiān)控主機(jī)，通過安裝中心管理軟件實現(xiàn)對各變電站點視頻的觀看和存儲，實現(xiàn)對前端視頻設(shè)備的控制。

2.4設(shè)備抗電磁干擾的應(yīng)對策略。變電站運(yùn)行設(shè)備強(qiáng)烈的電磁干擾會影響無線設(shè)備的穩(wěn)定性。在實際運(yùn)行變電站環(huán)境中測試，改變無線設(shè)備的頻率或者功率，得出合理的設(shè)置值，從而減少并消除這種影響。

3通信通道與網(wǎng)絡(luò)

為了保證運(yùn)行時的安全需要組建安全可靠的網(wǎng)絡(luò)。通道方面，系統(tǒng)搭建在現(xiàn)有1000M光纖互聯(lián)的內(nèi)網(wǎng)基礎(chǔ)之上，保證高清視頻流的傳輸。系統(tǒng)站內(nèi)部分通過雙絞線與站內(nèi)接入交換機(jī)互聯(lián)實現(xiàn)100M接入，站內(nèi)接入交換機(jī)與上聯(lián)匯聚層、核心層交換機(jī)通過鋪設(shè)的1000M光纖通道互聯(lián)接入內(nèi)部網(wǎng)。

通道承載系統(tǒng)分為兩個部分：前端變電站與后端監(jiān)護(hù)指揮中心之間的通道，前端攝像機(jī)和前端變電站信息設(shè)備之間的通道。前端變電站與后端監(jiān)護(hù)指揮中心之間的通道是基于現(xiàn)有的信息網(wǎng)絡(luò)，在現(xiàn)有的信息網(wǎng)絡(luò)中劃分一條隔離的通道，使遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)指揮中心以及各分變電站點形成一張獨立的專用網(wǎng)絡(luò)，不影響其他的信息網(wǎng)絡(luò)和通道。

4系統(tǒng)效果測試

在蔣崗110kV變電站測試倒閘操作遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)效果。

前端采用移動式攝像機(jī)以及固定的攝像機(jī)，后端監(jiān)護(hù)指揮中心采用管理存儲服務(wù)器。前端移動式攝像機(jī)集成在國家電網(wǎng)專用頭盔，前端無線設(shè)備和前端供電蓄電池放置于小背包，頭盔和小背包均由操作人員佩戴，操作人員在蔣崗變電站內(nèi)移動，包括高壓區(qū)，通信區(qū)，整個變電站區(qū)內(nèi)移動。無線的接收設(shè)備以及天線安裝在通信機(jī)房內(nèi)，通過網(wǎng)絡(luò)接入電力劃分的專用信息網(wǎng)。

設(shè)備安裝配置完成后，我們在后端管理服務(wù)器，通過IE客戶端和網(wǎng)管軟件兩種方式，觀看前端攝像機(jī)，監(jiān)護(hù)人員在蔣崗變電站內(nèi)操作攝錄的相關(guān)畫面，并進(jìn)行了實時的語音雙方交流。同時，在服務(wù)器端，進(jìn)行了相關(guān)的存儲，在測試結(jié)束后，通過后端服務(wù)器，觀看了錄制的畫面。

結(jié)語

本文研制了遠(yuǎn)方操作監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將改變現(xiàn)有的偏遠(yuǎn)變電站的運(yùn)行模式。變電站留守人員在變電站現(xiàn)場倒閘操作、設(shè)備巡視，遠(yuǎn)方運(yùn)行人員利用操作遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)系統(tǒng)監(jiān)護(hù)。對于已具備“遠(yuǎn)動”條件的操作，還可在SCADA系統(tǒng)上遠(yuǎn)方操作，利用遠(yuǎn)方操作監(jiān)護(hù)系統(tǒng)監(jiān)護(hù)。在順利完成操作的工作之后，遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)中心存儲服務(wù)器可將操作的每一個環(huán)節(jié)記錄并保存，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)方安全監(jiān)護(hù)。

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