李靜力，陳蔓莉，胡之榮

0 前言

在地震、山火、電力設施偷盜等突發(fā)事件發(fā)生的時候，快速及時地將現(xiàn)場的信息在第一時間傳送到電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)部至關重要安全監(jiān)管和應急管理平臺為電網(wǎng)企業(yè)提供了一個數(shù)字化支撐、信息化管理和智能化分析的工具［1］，實現(xiàn)對輸電線路，變電站，生產(chǎn)、基建現(xiàn)場，應急現(xiàn)場等視頻信息的實時監(jiān)控，為保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行起到積極的推動作用。

1 總體框架

安全監(jiān)管與應急管理平臺由前端數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸層、控制管理層、應用層四個部分組成。

1)數(shù)據(jù)采集層:數(shù)據(jù)采集層由前端視頻網(wǎng)絡攝像機、傳感器等數(shù)據(jù)采集器組成，主要負責獲取視頻圖像及周邊數(shù)據(jù)。

2)數(shù)據(jù)傳輸層:數(shù)據(jù)傳輸層由內(nèi)部傳輸網(wǎng)絡及外部傳輸通道組成，負責視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)的傳輸和交換。內(nèi)部傳輸網(wǎng)絡由電網(wǎng)企業(yè)的局域網(wǎng)組成，外部傳輸通道由前端有線、無線監(jiān)控設備、以及運營商到電網(wǎng)企業(yè)的專用數(shù)字電路組成。

3)控制層:控制管理層由核心服務器、流媒體服務器、電視墻控制等組成，接受和處理客戶端請求，負責系統(tǒng)的業(yè)務邏輯處理以及提供各類應用服務。

4)應用層:應用層由客戶端、解碼服務器及大屏組成，提供給用戶交互操作接口，供用戶訪問系統(tǒng)，主要負責視頻圖像輸出顯示及切換控制等。

2 工作原理

安全監(jiān)管與應急管理平臺采用先進的在線監(jiān)測、傳感器技術、數(shù)字處理技術、無線通信技術［2］，通過安裝在桿塔、變電站等電力設備上的多種傳感器，以及生產(chǎn)、基建施工現(xiàn)場、應急現(xiàn)場等的視頻監(jiān)測裝置，遠程在線監(jiān)測、監(jiān)視電力設備、施工現(xiàn)場的運行狀態(tài)及設備周圍的環(huán)境狀況，當電力設備或設備周圍現(xiàn)場發(fā)生異常時，如:山火、覆冰、倒塔、斷線等，傳感器和視頻監(jiān)測裝置等前端設備能在第一時間自動采集、并向上級遠方監(jiān)控管理中心發(fā)送數(shù)據(jù)、語音、視頻等監(jiān)測信息和報警信息，使運行人員在遠方監(jiān)控中心可及時直接了解設備運行狀態(tài)，直接對現(xiàn)場進行監(jiān)聽、監(jiān)視，提前感知潛在或正在發(fā)生的威脅，將外力破壞、故障缺陷消滅在萌芽狀態(tài)。

2.1 前端設備

安全監(jiān)管與應急管理平臺集成了新建的便攜式(車載)視頻、單兵視頻、桿塔視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以及建設在用的變電站視頻、電纜隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

1)桿塔視頻監(jiān)控

桿塔視頻監(jiān)控設備可以實時監(jiān)控鐵塔線路上的具體線路情況，如覆冰、山火、人為外力破壞等情況，通過無線3G 網(wǎng)絡信號將桿塔視頻回傳至主站系統(tǒng)。

視頻傳輸方面，為了保證視頻傳輸速率不受損失，在3G 無線通信裝置中對網(wǎng)絡攝像機采取CIF 格式的視頻圖像分辨率，幀率為25F/s，碼流量為128 Kbps。

設備供電方面，采用一臺日均發(fā)電量1 800 W 的MAX 600 W 五葉高效風力發(fā)電機、一塊日均發(fā)電量1 440 W 的太陽能板、8 塊放電量為13 000 W 的200 AH 蓄電池構(gòu)成供電系統(tǒng)保證視頻監(jiān)控設備7* 24 小時運行。

2)便攜式(車載)視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用了國際領先的數(shù)字視音頻編解碼算法，同時結(jié)合無線網(wǎng)絡傳輸、GPS 定位、系統(tǒng)集成控制、數(shù)據(jù)存儲等多項技術。

視頻傳輸方面，為了保證視頻傳輸速率不受損失，在3G 無線通信裝置中對網(wǎng)絡攝像機采取CIF 格式的視頻圖像分辨率，幀率為25 F/s，碼流量為128 Kbps。

設備供電方面，在車內(nèi)可以使用車輛的電源，選配鋰電池，保證脫車情況下8 小時系統(tǒng)供電。

3)單兵監(jiān)控系統(tǒng)是針對巡檢、檢修、搶修等單人便攜式監(jiān)控需求而提供的解決方案。視頻傳輸方面，為了保證視頻傳輸速率不受損失，在3G 無線通信裝置中對網(wǎng)絡攝像機采取CIF 格式的視頻圖像分辨率，幀率為25F/s，碼流量為128Kbps。設備供電方面，單兵系統(tǒng)那個采用內(nèi)置式鋰電池供電，能夠保證至少4 小時的持續(xù)工作時間。

4)建成在用的變電站、電纜隧道視頻前端設備通過電網(wǎng)企業(yè)局域網(wǎng)絡將視頻信號傳輸至變電站、電纜隧道視頻系統(tǒng)平臺。安全監(jiān)管與應急管理平臺通過協(xié)議或SDK，抽取和調(diào)用變電站、電纜隧道視頻系統(tǒng)平臺存儲的視頻數(shù)據(jù)，集成已有的變電站、電纜隧道視頻監(jiān)控功能。

2.2 傳輸網(wǎng)絡

視頻監(jiān)控平臺帶寬需求與分辨率和幀率兩個因素密切相關。一路視頻流占用帶寬的大小則決定于其芯片的處理能力、分辨率大小、圖像效果等因素。通常情況下，壓縮格式為H.264、分辨率為720×576、標準畫質(zhì)下的視頻流是2 Mbps。

傳輸帶寬計算主要有兩部分，一部分為前端設備上傳的視頻流，另一部分為中心服務平臺向客戶端分發(fā)的視頻流。

安全監(jiān)管與應急管理平臺所需傳輸網(wǎng)絡的帶寬為:M × N。

其中，N 為同時要預覽的并發(fā)視頻路數(shù)，即前端視頻監(jiān)控設備的數(shù)量，M 為當前傳輸碼流，在標準畫質(zhì)下，M=2 Mbps，同時，還應考慮到傳輸網(wǎng)絡的不穩(wěn)定因素，適當增加傳輸網(wǎng)絡的設計帶寬。

2.3 系統(tǒng)

應急指揮系統(tǒng)采用微軟Sharepoint Portal Server 開發(fā)實現(xiàn)，后端采用SQL Server 數(shù)據(jù)庫，可以部署在Windows/Linux 等多種操作系統(tǒng)平臺。微軟SharePoint Portal Server 使得企業(yè)能夠開發(fā)出智能的門戶站點，這個站點能夠無縫連接到用戶、團隊。因此能夠更好地利用業(yè)務流程中的相關信息，更有效地開展工作。SharePoint Portal Server提供了一個企業(yè)的業(yè)務解決方案，它利用了單點登錄和企業(yè)應用程序集成功能，以及靈活的部署選項和管理工具，將來自不同系統(tǒng)的信息集成到一個解決方案中。

3 系統(tǒng)功能

1)視頻監(jiān)控:通過固定的前端監(jiān)控設備實現(xiàn)對變電站、輸電線路的視頻監(jiān)控，通過移動的前端設備實現(xiàn)對突發(fā)事件現(xiàn)場的視頻監(jiān)控。

2)巡檢功能:巡檢功能包括地圖巡檢、輸電線路巡檢、變電站巡檢。

3)聯(lián)動報警:在變電站、輸電線路等周圍，當有不滿足事先定制的規(guī)則的事件發(fā)生時，探測器和報警裝置將觸發(fā)告警信號。安全監(jiān)控與應急管理平臺將集成多種報警子系統(tǒng)，并對報警設備進行控制和管理。實現(xiàn)防盜報警、報警聯(lián)動、音視頻提醒等一體化、集成化的安防管理;使整個系統(tǒng)為一個有機的整體，充分提高企業(yè)的技防水平。

4)視頻智能分析:安全監(jiān)控與應急管理平臺提供視頻故障診斷、事件檢測(如物品丟失/遺留、逆行等)、區(qū)域警戒等實時視頻只能分析功能。配合使用專業(yè)的山火視頻檢測設備，還可以實時偵測山林起火事件，保證輸電線路的安全。

安全監(jiān)控及應急管理平臺的建設、深度運用，節(jié)省人力、物力等方面的資源，推進企業(yè)信息化向信息化企業(yè)的轉(zhuǎn)變。

4 存在的問題

1)網(wǎng)絡帶寬易成為瓶頸，建成在用的變電站、電纜隧道視頻監(jiān)控采用有線傳輸方式，在電網(wǎng)企業(yè)1000M 的局域網(wǎng)內(nèi)部，視頻能夠穩(wěn)定傳輸。新建的桿塔、單兵、移動等視頻監(jiān)控，采用了3G 無線傳輸方式，比較依賴電信營運商的網(wǎng)絡建設，網(wǎng)絡帶寬容易成為阻礙系統(tǒng)應用的瓶頸，在網(wǎng)絡覆蓋較差的邊遠山區(qū)、應急現(xiàn)場，視頻傳輸質(zhì)量較差。

2)企業(yè)運營成本增加。

3)前端設備運維復雜度加大。

5 結(jié)束語

電網(wǎng)企業(yè)安全監(jiān)控及應急管理平臺實現(xiàn)了對輸電線路，變電站，生產(chǎn)、基建現(xiàn)場，應急現(xiàn)場等視頻信息的實時監(jiān)控，保證信息傳遞的及時有效，一定程度上減輕了工作人員的日常巡視勞動量，提高了工作效率。同時，可以自動對生產(chǎn)、基建現(xiàn)場，外力破壞等實施實時監(jiān)控和回顧分析，提高對工作任務執(zhí)行的監(jiān)督效果，促進作業(yè)安全落實到位。

［1］李勁松.基于IP 網(wǎng)絡的高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)在變電站設備管理中的應用［J］.科技與生活，2010 (20):89－91.

［2］輸電線路在線監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡通信抗干擾技術研究［EB/OL］.http://wenku.baidu.com/link url=ZNGxvLcYHiV9asLMbIup _ zJgWjl3bn－ 7FLo1Ez2 _ ApJkGYlhkUyKx9iBXjkGVxX_ jycQzMgHAOESya4KPfjQimNSZbTsXbIs 7gBSJOy8Q_ q.