移動視頻輸電線路土建在線監(jiān)控系統(tǒng)

周宗飛 沈驥 周杰 陶倩敏

[摘? ? 要]移動視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用于輸電線路基礎(chǔ)施工現(xiàn)場工況，通過可移動現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備，將施工現(xiàn)場的視頻信息通過無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將數(shù)據(jù)分別傳送至手機及后臺指揮中心，實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻觀看現(xiàn)場情況，實時對施工現(xiàn)場進(jìn)行有效安全監(jiān)管，以便第一時間掌控施工現(xiàn)場的情況，達(dá)到遠(yuǎn)程指揮。

[關(guān)鍵詞]移動;實時;遠(yuǎn)程;安全

[中圖分類號]TN948.6 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）11–0–03

Mobile Video Transmission Line Civil Engineering on-line Monitoring System

Zhou Zong-fei， Shen Ji， Zhou Jie， Tao Qian-min

[Abstract]The mobile video online monitoring system is applied to the working conditions of the transmission line foundation construction site. Through the mobile field monitoring equipment， the video information of the construction site is transmitted to the mobile phone and the background command center through the wireless network equipment， so as to realize the remote video viewing of the site situation and the effective safety supervision of the construction site in real time， In order to control the situation of the construction site at the first time and achieve remote command.

[Keywords]mobile; Real time; long-range; security

隨著國民經(jīng)濟(jì)的增長和人民生活水平的提高，消費用電的需求量不斷上升，從而推動了電力產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，走上了一個新的高度。而鐵塔基礎(chǔ)作為輸電線路的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對輸電線路的運行安全起著非常重要的作用，關(guān)乎輸電線路最終的運行安全。

輸電線路基礎(chǔ)施工存在著野外施工、隱蔽施工、點多面廣、危險點多、施工持續(xù)時間長等特點，現(xiàn)階段的監(jiān)控措施主要是指派人員到現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)管，但人員精力不足，會導(dǎo)致現(xiàn)場管理覆蓋面不足、管理松懈等問題。為了能夠全面、及時地了解施工動態(tài)，對意外情況迅速做出響應(yīng)，及時消除安全和質(zhì)量隱患，進(jìn)一步加強對基礎(chǔ)工程施工的安全控制和質(zhì)量控制，可以在輸電線路基礎(chǔ)施工過程中采用無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。實現(xiàn)對電力作業(yè)的安全管控，解決應(yīng)急事件處理能力差、工作效率低、安全質(zhì)量監(jiān)管不全面等問題。

輸電線路基礎(chǔ)作為隱蔽工程，單純采用人工監(jiān)控難以百分百監(jiān)控到位。目前，隱蔽工程資料以旁站記錄、隱蔽工程簽證記錄等紙質(zhì)資料為主，輔以部分的影像資料，可追溯性不強。據(jù)悉，許多工程發(fā)生過基礎(chǔ)工程被舉報質(zhì)量不符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的情況，而旁站人員、施工單位又提供不出基礎(chǔ)隱蔽工程有效地佐證材料。輸電線路基礎(chǔ)施工移動視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)的投入使用將起到非常重要的作用。

輸電線路基礎(chǔ)施工為野外作業(yè)，點多面廣，視頻監(jiān)控設(shè)備除滿足基本的監(jiān)控能力外，還需要滿足頻繁搬運的要求;基礎(chǔ)施工野外持續(xù)時間長，需要滿足蓄電持續(xù)性的要求;山地施工多，即使是平地，場地也不夠平整，支撐腳的調(diào)節(jié)需要滿足設(shè)備找平要求。

本文提出了移動視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)研究和建設(shè)，實現(xiàn)對輸電線路基礎(chǔ)施工作業(yè)現(xiàn)場的實時視頻監(jiān)控，解決了應(yīng)急事件處理能力差、工作效率低、響應(yīng)時間長、安全質(zhì)量監(jiān)管不全面等問題。最終達(dá)到對施工現(xiàn)場作業(yè)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控管理的效果。

1 工作原理

移動視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)采用4G無線傳輸，包含高清攝像機、紅外云臺、視頻編碼模組、無線傳輸?shù)饶K于一體的移動視頻監(jiān)控。通過4G無線網(wǎng)絡(luò)、電力專網(wǎng)上傳至指揮中心或手機終端，在終端上對視頻流信號進(jìn)行解碼，即可看到攝像頭拍攝的現(xiàn)場視頻畫面，直觀顯示在屏幕上。通過監(jiān)控App端實時瀏覽觀測各監(jiān)控點的現(xiàn)場情況，實現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻觀看等。原理圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計

衡量一個弱電系統(tǒng)的成功與否，并非僅取決于智能化系統(tǒng)的多少、系統(tǒng)的先進(jìn)性或集成度，而是取決于系統(tǒng)的設(shè)計和配置是否經(jīng)濟(jì)合理并且系統(tǒng)成功運行，系統(tǒng)的使用、管理和維護(hù)是否方便，系統(tǒng)或產(chǎn)品的技術(shù)是否成熟適用。即，如何以最少的投入，本設(shè)計始終遵循以下原則。

（1）一次性。一次性完成系統(tǒng)的總體規(guī)劃與設(shè)計，并按計劃實施。

（2）安全性。整個系統(tǒng)應(yīng)能24 h運轉(zhuǎn)，系統(tǒng)的安全性、可靠性和容錯能力必須予以高度重視。對各子系統(tǒng)，以電源、系統(tǒng)的備份等方面采取相應(yīng)的容錯措施。

（3）標(biāo)準(zhǔn)性。本方案依照國家和地區(qū)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。確保系統(tǒng)的擴(kuò)充性和擴(kuò)展性，有利于實現(xiàn)投資保障。

（4）經(jīng)濟(jì)性。在標(biāo)準(zhǔn)化和結(jié)構(gòu)化的前提下，達(dá)到功能和經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化設(shè)計

（5）先進(jìn)性。在滿足用戶現(xiàn)有需求的前提下，充分考慮各種信息化適應(yīng)技術(shù)迅猛發(fā)展的趨勢，不僅在技術(shù)上保持最先進(jìn)和適度超前，而且更注重采用最先進(jìn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以適應(yīng)未來技術(shù)發(fā)展的趨勢。

（6）開放型。在總體規(guī)劃方案以及進(jìn)行設(shè)備和系統(tǒng)選型時，充分考慮各個子系統(tǒng)之間的集成特性和信息自動化系統(tǒng)進(jìn)入的可能性。

（7）用戶至上。本方案以滿足用戶需求為目標(biāo)，最大限度地滿足用戶提出的功能需求，確保使用性。

3 系統(tǒng)特點

3.1 設(shè)備特點

（1）移動視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)采用鋁合金材料，體積及重量要顯著下降，方便組裝及搬運。

（2）蓄電池體積及重量顯著減小，箱體采用防銹、防水處理，便于搬運及野外使用。蓄電池體積及重量減小后，仍需滿足有效工作（供電）時間，要求蓄電池連續(xù)供電達(dá)到4～5 d。采用蓄電池及太陽能板結(jié)合的供電方式，太陽能板的尺寸及重量進(jìn)行精簡，采用落地式太陽能板，滿足穩(wěn)定性要求，滿足連續(xù)在線監(jiān)測的用電要求。

（3）監(jiān)控球機結(jié)構(gòu)匹配支架強度，減小了球體體積，360°監(jiān)控，1080 P高清畫質(zhì)。

（4）由于輸電線路基礎(chǔ)施工時設(shè)備安裝位置不固定，特別是山地及有高差的地形，遇不平整場地時設(shè)備需進(jìn)行找平。監(jiān)控設(shè)備支架采用可調(diào)節(jié)的支撐腳。

3.2 系統(tǒng)平臺特點

3.2.1 遠(yuǎn)程圖像傳輸

系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，可應(yīng)用在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)之上。視頻服務(wù)器提供RJ-45以太網(wǎng)接口，可直接接入局域網(wǎng)交換機或者HUB上，同時設(shè)備可任意設(shè)置網(wǎng)關(guān)，完全支持跨網(wǎng)段、有路由器的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控環(huán)境。監(jiān)控中心安裝視頻監(jiān)控服務(wù)器，局域網(wǎng)中的授權(quán)用戶可通過IE瀏覽器監(jiān)控遠(yuǎn)程現(xiàn)場。不同的監(jiān)控用戶可根據(jù)自己的監(jiān)控需求靈活切換到任意一個監(jiān)控現(xiàn)場，可多人同時觀看一個現(xiàn)場，也可以不同用戶選擇任意現(xiàn)場監(jiān)控。

3.2.2 遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控

監(jiān)控用戶可分配給不同的控制權(quán)限。控制權(quán)限高的用戶可優(yōu)先對設(shè)備進(jìn)行控制，如控制云臺轉(zhuǎn)動選擇監(jiān)視區(qū)域?qū)ο?調(diào)節(jié)攝像機鏡頭改變監(jiān)視范圍和觀察效果;還可以對指定的其他現(xiàn)場設(shè)備開關(guān)進(jìn)行控制等。

3.2.3 多畫面監(jiān)視

系統(tǒng)具有在同一客戶終端上同時監(jiān)視4路、8路或者16路直至64路前端圖像的功能。便于用戶對整個監(jiān)控網(wǎng)點進(jìn)行對比監(jiān)測和全局掌控。而當(dāng)用戶點擊某一路圖像時可進(jìn)行放大實時監(jiān)控。使這一路圖像出現(xiàn)在全屏范圍內(nèi)，便于用戶觀察細(xì)節(jié)。

3.2.4 多畫面輪巡

監(jiān)控用戶可將監(jiān)控現(xiàn)場在特定的時間間隔內(nèi)按順序輪流切換，也可在一個圖像框內(nèi)輪換顯示全部的攝像機畫面。畫面切換間隔時間可靈活設(shè)置，畫面間隔時間可調(diào)節(jié)。

3.2.5 支持iOS＼Android智能手機瀏覽

只需要一款iOS＼Android智能手機就可以隨時隨地觀看視頻（不過速度受到無線帶寬限制，沒有PC機流暢）。獨有的支持手機瀏覽軟件，只需要將軟件安裝至手機中就可以方便用戶在沒有電腦使用時也可以隨時隨地觀看視頻圖像。

3.2.6 控制優(yōu)先權(quán)機制

管理機制完善，可以給不同級別的用戶分別分配相應(yīng)的控制權(quán)限。

4 系統(tǒng)優(yōu)勢

4.1 實時監(jiān)控

輸電線路基礎(chǔ)施工階段，施工項目部將整個線路分為若干個施工段，配備相應(yīng)的現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備與每個施工段相對應(yīng)，監(jiān)控設(shè)備隨著作業(yè)點轉(zhuǎn)移、施工進(jìn)程變化進(jìn)行調(diào)整，施工項目部通過監(jiān)控系統(tǒng)對每個施工段的施工過程進(jìn)行實時監(jiān)控，通過這些可移動現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備，將施工現(xiàn)場的視頻信息通過無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將數(shù)據(jù)分別傳送至手機、施工項目部監(jiān)控設(shè)備。

4.2 節(jié)約成本、提高效率

目前，輸電線路工程基礎(chǔ)施工傳統(tǒng)的現(xiàn)場管理模式主要是旁站、現(xiàn)場稽查、巡查、交叉互查等，輸電線路基礎(chǔ)施工點多、面廣，特別是大型輸電線路工程動輒幾百基基礎(chǔ)，公司及項目部的管理人員無法做到施工現(xiàn)場的安全檢查和質(zhì)量控制全面、全過程覆蓋。移動視頻覆蓋后，可以通過后臺直接對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控，不但節(jié)約了成本，而且提高了管理效率。

4.3 及時發(fā)現(xiàn)制止隱患

輸電線路基礎(chǔ)施工環(huán)境錯綜復(fù)雜，每時每刻都存在發(fā)生不同安全隱患的可能，在重點防護(hù)區(qū)域、特殊地形處，通過移動視頻監(jiān)控，主要管理人員及技術(shù)人員可以在最短的時間內(nèi)判定出該監(jiān)控區(qū)域出現(xiàn)異常情況，及時響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)并制止隱患。

4.4 節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境

引入在線監(jiān)測技術(shù)，可以在一定程度上減少人員、車輛投入及反復(fù)踏足現(xiàn)場的次數(shù)，節(jié)約了資源的消耗，另一方面也對自然生態(tài)環(huán)境起到了一定的保護(hù)作用。

4.5 新技術(shù)推動行業(yè)的進(jìn)步

系統(tǒng)的建設(shè)充分利用了在線監(jiān)測技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)成果，新技術(shù)的運用將有效地推動電力以及相關(guān)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

5 系統(tǒng)組成

5.1 前端采集設(shè)備

采用鋁合金+工程塑膠材料壓鑄外殼制作而成，具有良好的散熱性，有效地防止灰塵滲透，雨水噴淋，惡劣天氣下也能有效監(jiān)控;具有6顆42 mm高清紅外補光燈，照射距離50～80 m，支持紅外夜視;支持云平臺控制及變焦功能。

5.2 視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)

傳輸網(wǎng)絡(luò)分為3個部分，前端網(wǎng)絡(luò)、4G移動網(wǎng)絡(luò)和后端網(wǎng)絡(luò);前端網(wǎng)絡(luò)采用千兆有線網(wǎng)絡(luò)，以滿足高清視頻監(jiān)控在本地的存儲和預(yù)覽;4G移動網(wǎng)絡(luò)包括安裝在前端的4G路由器和4G運營商網(wǎng)絡(luò)，本方案推薦使用聯(lián)通4G網(wǎng)絡(luò)，因為聯(lián)通4G用TD-LTE和FDD-LTE協(xié)議混合組網(wǎng)的，TD-LTE協(xié)議覆蓋廣泛的特點，而FDD-LTE具有傳輸速率快的特點，并且在無4G信號覆蓋的區(qū)域，回落到3G通信時，聯(lián)通的WCDMA協(xié)議是覆蓋率最廣和傳輸速率最快的3G網(wǎng)絡(luò)，能夠最大限度地保證監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)的回傳;后端網(wǎng)絡(luò)采用百兆光纖固定IP地址，保證前端視頻能夠始終向后端管理服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)。

5.3 中心管理服務(wù)器

中心管理服務(wù)器為認(rèn)證、管理、轉(zhuǎn)發(fā)平臺，支持多用戶，多范圍，多應(yīng)用，多分布的整體監(jiān)控需求。

6 現(xiàn)場應(yīng)用

6.1 基礎(chǔ)施工階段

在基礎(chǔ)施工階段，施工項目部將整個線路分為若干個施工段，配備相應(yīng)的現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備與每個施工段相對應(yīng)，監(jiān)控設(shè)備隨著作業(yè)點轉(zhuǎn)移、施工進(jìn)程變化進(jìn)行調(diào)整，施工項目部通過監(jiān)控系統(tǒng)對每個施工段的施工過程進(jìn)行實時監(jiān)控，通過這些可移動現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備，將施工現(xiàn)場的視頻信息通過無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備將數(shù)據(jù)分別傳送至手機、施工項目部監(jiān)控設(shè)備。

6.2 立桿施工階段

在立桿施工階段多個施工隊同時進(jìn)行立桿施工，監(jiān)控設(shè)備與每個施工隊對應(yīng)配置。并根據(jù)施工進(jìn)展進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)該基組立完畢就移至下個施工桿。有效地保證了對每個立桿施工點的實時監(jiān)控。

6.3 架線施工階段

在進(jìn)行架線施工階段在每個區(qū)段的張力場、牽引場安裝一套現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備，若有重要跨越，則安裝在塔身上的監(jiān)控設(shè)備可以對本身塔基以及與之相鄰的兩基桿塔進(jìn)行監(jiān)控?？蛇x擇在施工地點也配置監(jiān)控電腦，管理人員既可以在施工現(xiàn)場也可以在施工項目部等處進(jìn)行監(jiān)控。

6.4 節(jié)約成本、提高效率

目前，輸電線路工程傳統(tǒng)的現(xiàn)場安全管理模式主要是現(xiàn)場稽查、巡查、交叉互查等，輸電線路點多、面廣，特別是大型輸電線路工程動輒幾百基基礎(chǔ)、鐵塔，公司及項目部的管理人員無法做到施工現(xiàn)場的安全檢查和質(zhì)量控制全面、全過程覆蓋。移動視頻覆蓋后，可以通過后臺直接對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控，不但節(jié)約了成本，而且提高了管理效率。

6.5 及時發(fā)現(xiàn)制止隱患

輸電線路基礎(chǔ)、立塔、架線施工環(huán)境錯綜復(fù)雜，每時每刻都存在發(fā)生不同安全隱患的可能，在重點防護(hù)區(qū)域、特殊地形、重要交叉跨越處，通過移動視頻監(jiān)控，主要管理人員及技術(shù)人員可以在最短的時間內(nèi)判定出該監(jiān)控區(qū)域出現(xiàn)異常情況，及時響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)并制止隱患。

7 結(jié)束語

通過移動視頻在線監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)研究和建設(shè)，實現(xiàn)對輸電線路基礎(chǔ)施工作業(yè)現(xiàn)場的實時視頻監(jiān)控，解決了應(yīng)急事件處理能力差、工作效率低、響應(yīng)時間長、安全質(zhì)量監(jiān)管不全面等問題。最終達(dá)到對施工現(xiàn)場作業(yè)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控管理，提升對電力施工現(xiàn)場生產(chǎn)安全管控能力，加快施工進(jìn)度，節(jié)省了人力資源以及設(shè)備的投入成本，將使施工現(xiàn)場的安全防護(hù)系統(tǒng)建設(shè)成為“安全防范無漏洞、安全管理現(xiàn)代化、安全信息數(shù)字化”的綜合型、高水平的安全防范系統(tǒng)。為提高電力行業(yè)高壓輸電線路的現(xiàn)代化管理水平提供了有力的保障，提升電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)性、提升設(shè)備運行可靠性。

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