王瑋　陳會(huì)庭　鄭軼刊

摘要：NPCC自升式居住平臺(tái)是上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司為拓展海工裝備市場(chǎng)而設(shè)計(jì)建造的首座居住平臺(tái)。文章闡述了在平臺(tái)主船體、樁腿樁靴、直升機(jī)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的具體優(yōu)化措施，這些措施提高了結(jié)構(gòu)性能、降低了建造成本、減輕了平臺(tái)重量，對(duì)自升式居住平臺(tái)的設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：自升式居住平臺(tái)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；優(yōu)化設(shè)計(jì)；平臺(tái)主船體；樁腿樁靴 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U661 文章編號(hào)：1009-2374（2016）11-0015-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.008

1 概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的持續(xù)健康發(fā)展，對(duì)加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)、電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、電能質(zhì)量和優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平提出了更高要求。由于輸電線路分布范圍廣，常常穿越城市和鄉(xiāng)村，且隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鄉(xiāng)基礎(chǔ)建設(shè)越來(lái)越頻繁，其運(yùn)行常受到人們生產(chǎn)和建筑單位施工的干擾，從而造成對(duì)輸電線路的破壞、大面積停電等現(xiàn)象。這些影響不僅造成當(dāng)事單位生命財(cái)產(chǎn)損失，更是給人們的日常生產(chǎn)生活帶來(lái)了極大不便。

經(jīng)過(guò)查閱大量的資料和咨詢公司相關(guān)專家，對(duì)現(xiàn)有保護(hù)輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行的措施做了詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有的方式無(wú)非分為四大類：（1）利用GPRS定位技術(shù)供電公司巡查人員每月巡查，以此監(jiān)督每個(gè)巡查人員必須將每個(gè)危險(xiǎn)源點(diǎn)線路都檢查過(guò)去；（2）發(fā)動(dòng)人民群眾，利用人海戰(zhàn)術(shù)，每當(dāng)有群眾發(fā)現(xiàn)高壓線下有危險(xiǎn)物體存在，拍攝照片，并立刻電話通知供電公司相關(guān)人員；（3）在輸電線路危險(xiǎn)源點(diǎn)駐扎相關(guān)人員，進(jìn)行人為防護(hù)和干預(yù)；（4）在輸電線路危險(xiǎn)源點(diǎn)相關(guān)高壓塔上安裝普通視頻監(jiān)控，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人為查看現(xiàn)場(chǎng)視頻。

為了解決以上四個(gè)問(wèn)題，本文通過(guò)先進(jìn)的智能視頻分析技術(shù)，搭建并完成了輸電線路立體智能防護(hù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對(duì)輸電線路有安全隱患的物體進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別并主動(dòng)報(bào)警，在降低人力物力成本的同時(shí)將危險(xiǎn)源轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩?，將一切危險(xiǎn)源消滅在萌芽狀態(tài)，將防范的被動(dòng)性轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)性。

2 輸電線路智能防護(hù)關(guān)鍵問(wèn)題

對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行而言，最首要的問(wèn)題是要保證供電安全可靠，這主要取決于輸電線路的運(yùn)行情況，因此需要對(duì)輸電線路進(jìn)行防護(hù)保護(hù)，以保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。就輸電線路立體智能防護(hù)系統(tǒng)所要到達(dá)的目的而言，需要解決以下三個(gè)問(wèn)題：

第一，輸電線路復(fù)雜場(chǎng)景、復(fù)雜氣候、復(fù)雜天氣情況下的多車(chē)分離識(shí)別。智能視頻分析技術(shù)經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)積累和沉淀，從功能上說(shuō)也衍生出許多功能應(yīng)用，最多的是人臉識(shí)別、車(chē)牌識(shí)別、物品丟失、滯留、區(qū)域非法進(jìn)入、方向判斷、生物判別、圖像合并、物品跟蹤等。上述功能都是基本停留在實(shí)驗(yàn)室階段，在實(shí)際商業(yè)化應(yīng)用得很少，究其原因主要是現(xiàn)在大部分廠家的智能分析器在復(fù)雜場(chǎng)景、復(fù)雜氣候、復(fù)雜天氣情況下準(zhǔn)確度還不能達(dá)到客戶要求，誤報(bào)率較高。本文通過(guò)合理安裝攝像機(jī)的高度、照射的角度和范圍等，建立適合輸電線路的算法模型，將復(fù)雜場(chǎng)景下的運(yùn)動(dòng)車(chē)輛問(wèn)題能夠準(zhǔn)確識(shí)別并分離開(kāi)，通過(guò)人機(jī)交互，前期人為干預(yù)的手段，將誤報(bào)率降低。

第二，將多車(chē)分離識(shí)別后，如何有效區(qū)分目標(biāo)危險(xiǎn)車(chē)輛。經(jīng)過(guò)查閱資料，少部分智能視頻廠家在復(fù)雜場(chǎng)景、復(fù)雜氣候、復(fù)雜天氣等能有較高的識(shí)別率，但是對(duì)于特種危險(xiǎn)車(chē)輛無(wú)任何識(shí)別算法。本論文所搭建的系統(tǒng)可以采用基于智能視頻分析的特征量提取識(shí)別目標(biāo)危險(xiǎn)車(chē)輛的方法。

第三，當(dāng)危險(xiǎn)目標(biāo)車(chē)輛識(shí)別后，對(duì)其軌跡進(jìn)行跟蹤。當(dāng)有危險(xiǎn)車(chē)輛停留并揚(yáng)臂，如何計(jì)算該目標(biāo)車(chē)輛距離輸電線的距離，是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。常規(guī)的計(jì)算方法很難精確計(jì)算出其實(shí)際距離，經(jīng)過(guò)查閱資料，國(guó)內(nèi)無(wú)任何智能視頻廠家能計(jì)算出該數(shù)值。這一問(wèn)題也是本文所要解決的。

3 系統(tǒng)整體架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊、視頻幀獲取模塊、算法分析模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查詢模塊、視頻播放模塊、報(bào)警聯(lián)動(dòng)模塊。其中算法分析模塊又分為多車(chē)識(shí)別分離算法子模塊、特征提取識(shí)別算法子模塊、距離計(jì)算子模塊，且這三個(gè)子模塊為該系統(tǒng)的核心模塊。

3.1 系統(tǒng)整體技術(shù)架構(gòu)

從技術(shù)架構(gòu)來(lái)分，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為三個(gè)部分，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，如圖1所示。

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)感知層主要采集各基桿塔實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻、現(xiàn)場(chǎng)告警圖片、告警視頻、告警信息以及前端設(shè)備各類信息等，這些信息使用信息采集中間件技術(shù)協(xié)同處理，將數(shù)據(jù)匯聚到前端路由器，使用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)傳送到后端中心主站服務(wù)器。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層主要使用運(yùn)營(yíng)商3G/4G APN技術(shù)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝傳輸，安全性和傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào)由運(yùn)營(yíng)商保證。

應(yīng)用層由兩個(gè)部分組成，應(yīng)用支撐層用來(lái)接收、處理各個(gè)應(yīng)用的請(qǐng)求，有前端桿塔監(jiān)測(cè)設(shè)備主動(dòng)發(fā)運(yùn)的告警信息，有客戶端發(fā)起的鏈接請(qǐng)求等，應(yīng)用服務(wù)器協(xié)同這些信號(hào)請(qǐng)求、流媒體服務(wù)器和存儲(chǔ)服務(wù)器，完成各項(xiàng)功能。

采集的數(shù)據(jù)可應(yīng)用于各種場(chǎng)合，如實(shí)時(shí)線路巡檢、歷史告警記錄查詢、后期可綜合管控平臺(tái)，結(jié)合其他系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析等。

3.2 系統(tǒng)各模塊功能實(shí)現(xiàn)

文章所提出的系統(tǒng)架構(gòu)是基于MVC框架，即模型（model）-視圖（view）-控制器（controller）。

具體功能模塊的原理和功能如下：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊，即對(duì)輸電路信息和核心分析數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。輸電線路信息包括桿塔名稱、桿塔編號(hào)、管轄區(qū)域、絕緣子信息等。核心分析數(shù)據(jù)包括攝像機(jī)的IP、圖像分辨率、配置的任務(wù)、分析區(qū)域、報(bào)警類型、報(bào)警間隔等。運(yùn)維人員可通過(guò)配置基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊，實(shí)現(xiàn)不同規(guī)則報(bào)警；（2）視頻幀獲取模塊，即通過(guò)配置的攝像機(jī)獲取核心分析需要的視頻幀和視頻流，同時(shí)將視頻幀交給算法分析模塊；（3）算法分析模塊，即通過(guò)接收基礎(chǔ)數(shù)據(jù)配置的任務(wù)，完成不同的算法，同時(shí)將分析的結(jié)果返回給數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查詢模塊；（4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查詢模塊即保存算法分析模塊返回的結(jié)果集，同時(shí)將結(jié)果集和視頻流同時(shí)保存在硬盤(pán)中，提供服務(wù)器回放。該模塊還提供客戶端的歷史數(shù)據(jù)查詢等功能，方便管理人員及時(shí)了解某個(gè)桿塔、某條線路的危險(xiǎn)源點(diǎn)情況；（5）視頻播放模塊，即提供客戶端播放實(shí)時(shí)視頻、本地視頻、歷史視頻的工具。該模塊采用activex集成平臺(tái)方式，輕松方便地在Web頁(yè)中插入多媒體效果、交互式對(duì)象、以及復(fù)雜程序，創(chuàng)建用戶體驗(yàn)相當(dāng)?shù)母哔|(zhì)量多媒體CD-ROM組件；（6）報(bào)警聯(lián)動(dòng)模塊，即將系統(tǒng)識(shí)別并報(bào)警的危險(xiǎn)目標(biāo)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警、遠(yuǎn)程短信報(bào)警的方式傳送給需要通知的人，包括危險(xiǎn)目標(biāo)車(chē)輛駕駛員、輸電線路運(yùn)維人員等。

基于上述功能要求，考慮到系統(tǒng)數(shù)據(jù)量巨大，對(duì)算法執(zhí)行時(shí)間和系統(tǒng)的識(shí)別率要求較高，核心算法均采用C++語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，服務(wù)器平臺(tái)和客戶端采用的是C++、JAVA、C#語(yǔ)言，數(shù)據(jù)庫(kù)采用的是Mysql。

同時(shí)該系統(tǒng)平臺(tái)采用“即插即用（plug in）”的設(shè)計(jì)原則，模塊接口采用xml方式，服務(wù)器、客戶端之間的交互將采用xml-rpc架構(gòu)，這些都保證了平臺(tái)各個(gè)子模塊間的松耦合，模塊間的接口界面強(qiáng)擴(kuò)展性。而文件傳輸和流媒體點(diǎn)播都采用了標(biāo)準(zhǔn)的ftp協(xié)議和rtp/rtmp協(xié)議，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4 應(yīng)用實(shí)例

系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際檢驗(yàn)運(yùn)營(yíng)階段，具體實(shí)施：南通市6套、鹽城市6套、淮安市1套、南京市8套以及在直流800kV某線蘇州段安裝15套，其中9套為交跨線路。以某地直流800kV為案例，統(tǒng)計(jì)時(shí)間為2015年10月11日至2015年11月03日，34和35號(hào)塔連續(xù)統(tǒng)計(jì)24天，每天均為全天候24小時(shí)運(yùn)行。統(tǒng)計(jì)結(jié)果分別如圖2、圖3、圖4所示：

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)分析，產(chǎn)生結(jié)果如下：

4.1 大型車(chē)輛入侵

直接利用路上的實(shí)際的過(guò)往車(chē)輛進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，檢測(cè)區(qū)域?yàn)闄z測(cè)道路中輸電線下方，檢測(cè)時(shí)小車(chē)、卡車(chē)不報(bào)警，吊車(chē)報(bào)警，其中：（1）分級(jí)報(bào)警：路過(guò)（進(jìn)入/出去）、徘徊（進(jìn)入/停留）、揚(yáng)臂；（2）漏報(bào)率和誤報(bào)率計(jì)算方式：計(jì)算基數(shù)按照過(guò)往所有車(chē)輛計(jì)算；（3）統(tǒng)計(jì)時(shí)段：白天；（4）統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：漏報(bào)率和誤報(bào)率≤3%。

4.2 導(dǎo)線漂浮物

直接利用桿塔導(dǎo)線進(jìn)行漂浮物測(cè)試，檢測(cè)區(qū)域輸電線交跨處，漂浮物停留在導(dǎo)線報(bào)警，漂浮物飄過(guò)不報(bào)警。（1）檢測(cè)時(shí)段：白天；（2）統(tǒng)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：漏報(bào)率和誤報(bào)率≤3%。

基于上述統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和查閱相關(guān)電力標(biāo)準(zhǔn)后可知，本系統(tǒng)完全符合國(guó)網(wǎng)和省網(wǎng)漏報(bào)率≤5%要求。

5 結(jié)語(yǔ)

文章提出了一種適合輸電線路的智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)搭建MVC架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)維護(hù)、二次開(kāi)發(fā)拓展便捷、客戶端界面簡(jiǎn)易等功能，具備良好的人機(jī)交互，且預(yù)留了數(shù)據(jù)接口，方便進(jìn)一步拓展系統(tǒng)功能。該系統(tǒng)在江蘇多個(gè)市供電公司已經(jīng)部署并投入實(shí)際使用，特別是在現(xiàn)階段運(yùn)維人員嚴(yán)重缺乏的高壓輸電線能夠極大減少工作人員的巡檢負(fù)擔(dān)，提高巡檢運(yùn)維工作效率。通過(guò)實(shí)際數(shù)據(jù)的列舉分析，統(tǒng)計(jì)本系統(tǒng)在不同情況下的誤報(bào)率，結(jié)果表明完全符合國(guó)網(wǎng)和省網(wǎng)的相關(guān)要求。

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作者簡(jiǎn)介：朱富云（1957-），男，南通供電公司高級(jí)技師，高工，產(chǎn)業(yè)教授，在讀博士，研究方向：電力系統(tǒng)、智能機(jī)器人技術(shù)；倪紅軍（1965-），男，南通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授，博士，研究方向：機(jī)械工程；戴相龍

（1984-），男，供職于江蘇濠漢信息技術(shù)有限公司，研究方向：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)；汪興興（1984-），男，南通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)師，碩士，研究方向：機(jī)械工程。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）