輸電線路智能警示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)與應(yīng)用功能設(shè)計(jì)

宋天金，李 衛(wèi)

（國網(wǎng)溫州供電公司，浙江 溫州 325005）

輸電線路處于開放式的運(yùn)行環(huán)境，由于社會(huì)各界電力設(shè)施保護(hù)意識(shí)不強(qiáng)，在各種經(jīng)濟(jì)利益的觸動(dòng)下，利益相關(guān)方惡意擠占輸電相關(guān)通道的現(xiàn)象屢有發(fā)生，吊車等大型移動(dòng)機(jī)械偶發(fā)性進(jìn)入保護(hù)區(qū)作業(yè)的現(xiàn)象較難防范。此外，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，道路改造、開發(fā)區(qū)建設(shè)等大型市政工程眾多造成危險(xiǎn)點(diǎn)源數(shù)量居高不下，同時(shí)，供電公司作為企業(yè)在履行電力設(shè)施保護(hù)職能時(shí)缺乏相應(yīng)的行政執(zhí)法權(quán)力，長期以來，防外力破壞工作一直是困擾輸電線路安全運(yùn)行的難點(diǎn)問題。

從市運(yùn)檢中心—輸電線路本體兩級(jí)需求出發(fā)，提出了在輸電線路桿塔建立智能警示平臺(tái)，在市運(yùn)檢中心建立監(jiān)控運(yùn)維平臺(tái)的兩級(jí)縱向貫通、橫向集成的輸電線路智能警示系統(tǒng)，并對(duì)上述兩級(jí)平臺(tái)的關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)及功能進(jìn)行了研究。

1 功能需求分析

輸電線路智能警示系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是針對(duì)重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)部位、重點(diǎn)線路的通道走廊吊車、泵車等作業(yè)、基礎(chǔ)開挖等各種違章行為而引發(fā)的外力破壞事故實(shí)施預(yù)警，保護(hù)輸電線路的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：①實(shí)時(shí)感測(cè)。能實(shí)時(shí)感測(cè)輸電線路保護(hù)區(qū)內(nèi)可能存在的安全隱患，對(duì)小于安全距離的行為進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。②現(xiàn)場(chǎng)告警。能對(duì)臨近或超過小于輸電線路安全距離的行為實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)語音報(bào)警，提醒現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員謹(jǐn)慎操作。③遠(yuǎn)程預(yù)警。能實(shí)時(shí)將輸電線路現(xiàn)場(chǎng)安全隱患點(diǎn)的相關(guān)信息傳送至運(yùn)維監(jiān)測(cè)中心，必要時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急處置預(yù)案。④后臺(tái)管理。能實(shí)時(shí)呈現(xiàn)警示系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)信息，能實(shí)時(shí)獲取并顯示告警點(diǎn)的狀態(tài)信息，能儲(chǔ)存一段時(shí)間內(nèi)相關(guān)信息以便調(diào)取，能將預(yù)警信息及時(shí)告知管理人員。

2 系統(tǒng)的組成

輸電線路智能警示系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱系統(tǒng)）是對(duì)輸電線路運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)、預(yù)警、數(shù)據(jù)分析的軟、硬件平臺(tái)的總稱。系統(tǒng)由智能警示平臺(tái)和運(yùn)維監(jiān)測(cè)平臺(tái)組成，如圖1所示。其中，智能警示平臺(tái)由主機(jī)（可編輯核心板含4G通訊模塊）、電源（太陽能板、鋰電池）、警示燈、高清攝像機(jī)、高音喇叭組成。監(jiān)控運(yùn)維平臺(tái)由管理服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器和WEB服務(wù)器組成。

3 兩級(jí)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)技術(shù)

3.1 輸電線路鐵塔智能警示平臺(tái)

警示燈夜間定時(shí)周期閃爍，高音喇叭定時(shí)播報(bào)警示語音，高清攝像機(jī)實(shí)時(shí)拍攝通道畫面并傳輸至主機(jī)。主機(jī)用于處理實(shí)況視頻、圖像、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及預(yù)警信息，并將其通過4G或OPGW光纜發(fā)送至監(jiān)控運(yùn)維平臺(tái)。4G無線通信和OPGW光纜是現(xiàn)場(chǎng)主機(jī)與監(jiān)控運(yùn)維平臺(tái)間發(fā)送/接收控制指令與傳輸實(shí)況視頻、圖像、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及預(yù)警信息的橋梁。電源采用太陽能板加鋰電池為工作電路部分和元器件不間斷提供電能，以保證平臺(tái)不間斷運(yùn)行。

3.2 市監(jiān)控中心監(jiān)控運(yùn)維平臺(tái)

管理服務(wù)器是核心，提供多個(gè)智能警示平臺(tái)的注冊(cè)功能，并與其保持實(shí)時(shí)連接，是中心通信樞紐。存儲(chǔ)服務(wù)器主要對(duì)圖像視頻的遠(yuǎn)程存儲(chǔ)、歷史回放、調(diào)看前端DVS視頻等進(jìn)行存儲(chǔ)。Web服務(wù)器主要提供客戶端的瀏覽訪問模式，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)管理、視頻監(jiān)控等功能。

智能警示平臺(tái)的攝像機(jī)將采集到的視頻圖像通過4G通信模塊或OPGW光纜回傳至監(jiān)控運(yùn)維平臺(tái)。監(jiān)測(cè)人員通過分析現(xiàn)場(chǎng)情況，使用高音喇叭對(duì)有危及輸電線路安全運(yùn)行的行為進(jìn)行喊話制止，并安排最近點(diǎn)巡視人員趕往現(xiàn)場(chǎng)處理。

4 智能警示系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

4.1 通信方式多樣性

輸電線路智能警示系統(tǒng)的通信主要是指安裝在桿塔上的高清攝像機(jī)、警示燈、高音喇叭與安裝在桿塔上的主機(jī)之間的通信，主機(jī)與監(jiān)控運(yùn)維平臺(tái)之間的通信。通信采用4G方式與OPGW光纜線路相結(jié)合，其中4G方式見效快、成本低，OPGW光纜線路通信性能好、數(shù)據(jù)傳輸能力強(qiáng)、安全性高。兩者結(jié)合的傳輸方式進(jìn)一步提高了系統(tǒng)通信的穩(wěn)定性。

4.2 兩種電源互補(bǔ)性

供電是輸電線路智能警示系統(tǒng)實(shí)用化的最大難題。本系統(tǒng)采用雙備份太陽能板供電單元與三備份聚合物鋰電池供電單元相結(jié)合方式進(jìn)行供電。既解決了太陽能板受晝夜、季節(jié)、陰雨等因素導(dǎo)致的不穩(wěn)定性問題，又解決了鋰電池生產(chǎn)成本高、儲(chǔ)存電量有限的問題。根據(jù)溫州地區(qū)的光照特性和設(shè)備能耗（約40 W）計(jì)算，選用了兩組（輸出功率為100 W/組）太陽能板保證轉(zhuǎn)化效率，蓄電池容量設(shè)計(jì)為160A，在光照不足情況下仍能保證四五日的有效供電，確保智能警示平臺(tái)不間斷運(yùn)行。

4.3 遠(yuǎn)程操控便捷性

運(yùn)維人員可通過監(jiān)控運(yùn)維平臺(tái)對(duì)智能警示平臺(tái)進(jìn)行操控。通過發(fā)送命令的方式，可以完成以下控制功能：①可以控制高清攝像機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)，對(duì)攝像機(jī)上下左右調(diào)節(jié)，同時(shí)能夠設(shè)定預(yù)置位；②對(duì)圖像采集參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置圖像的色彩、分辨率、飽和度、亮度、對(duì)比度等參數(shù)；③設(shè)置拍照時(shí)間表參數(shù)，使攝像機(jī)每天定時(shí)定點(diǎn)拍照；④根據(jù)時(shí)令變化調(diào)節(jié)警示燈開閉時(shí)間；⑤通過高音喇叭對(duì)輸電線路通道突發(fā)危機(jī)情況進(jìn)行喊話。

圖1 輸電線路智能警示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

5 結(jié)束語

詳細(xì)論述了輸電線路智能警示系統(tǒng)的工作原理，介紹了系統(tǒng)各部分組成及功能。系統(tǒng)經(jīng)過6個(gè)月的試運(yùn)行，運(yùn)行穩(wěn)定。已通過本單位的測(cè)試和驗(yàn)收，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、操作簡(jiǎn)單、可靠性高，有效防止了輸電線路外力破壞情況的發(fā)生，將外力破壞事故消滅在萌芽狀態(tài)，在當(dāng)前運(yùn)維人員、車輛嚴(yán)重不足以及輸電線路外部環(huán)境日益復(fù)雜等不利條件下，保障了輸電網(wǎng)的安全運(yùn)行。