CN102055243A - 高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统 - Google Patents

高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统 Download PDF

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王玮
倪平浩
徐丽杰
杨勐峣
时文东
王云会
王延春
姜学明
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Beijing Jiaotong University
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Abstract

本发明公开了一种高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统。该系统包括：多功能监控基站、无线通讯网络和远程监控中心；多功能监控基站通过无线通讯网络与远程监控中心相连接；多功能监控基站设置于高压输电线路的杆塔上；无线通讯网络、支持视频通信；多功能监控基站、用于获取现场实况信息，并通过无线通讯网络将现场实况信息发送至远程监控中心；现场实况信息包括高压输电线路/杆塔的视频/图像、音频、现场监测数据以及预警/报警信息。本发明通过无线通信网络同步将高压输电线路/杆塔现场实况传送到远程监控中心，使监控中心运行人员及时、准确地掌握高压输电线路/杆塔的运行状态，实现对高压输电线路/杆塔的全面监控。

Description

高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统
技术领域
本发明涉及高压输电线路/杆塔运行状态的检测，尤其涉及一种高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统。
背景技术
高压输电线路担负着输送、分配电力的重要任务，是电力系统的重要环节。但高压输电线路处于野外环境中，受各种恶劣自然条件如洪水冲刷、覆冰、覆雪等的影响非常大，运行状态很不稳定，甚至有时还受到人为的偷盗和破坏，使杆塔倒塌、线路断裂的事故不断，给电力输送带来严重影响。为保证高压输电线路的运行安全，需对其经常进行检查和测量。
目前，对高压输电线路/杆塔运行状态的检测一般依靠人工巡视的方法来进行，这种方法使得测量受主观因素影响较大，难以保证结果准确无误，同时也不能做到实时在线测量，因此不能及时发现高压输电线路/杆塔上存在的安全隐患，容易酿成重大的安全事故。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统，以及时、准确地掌握高压输电线路/杆塔的运行状态，实现对高压输电线路/杆塔的全面监控。
本发明一种高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统，包括：多功能监控基站、无线通讯网络和远程监控中心；所述多功能监控基站通过所述无线通讯网络与所述远程监控中心相连接；所述多功能监控基站设置于高压输电线路的杆塔上；所述无线通讯网络支持视频通信；所述多功能监控基站用于获取现场实况信息，并通过所述无线通讯网络将所述现场实况信息发送至所述远程监控中心；所述现场实况信息包括高压输电线路/杆塔的视频/图像、音频、现场监测数据以及预警/报警信息。
上述远程视频在线监控系统，优选所述多功能基站包括传感器接口模块、数据处理模块和通讯接口模块；分别与监视摄像机、监测传感器、支持视频通信的无线通讯装置、GPS定位装置相连接。
上述远程视频在线监控系统，优选所述无线通讯网络为3G无线通讯网络，所述支持视频通信的无线通讯装置为3G无线通讯装置。
上述远程视频在线监控系统，优选还包括：与所述多功能基站相连接的供电装置，为所述多功能基站供电；并通过所述多功能基站为所述监视摄像机、监测传感器、支持视频通信的无线通讯装置与GPS定位装置供电。
上述远程视频在线监控系统，优选所述供电装置为太阳能供电装置。
上述远程视频在线监控系统，优选所述无线通讯网络为3G网络。
上述远程视频在线监控系统，优选所述监测传感器包括：温度传感器、湿度传感器、风速传感器和风向传感器；设置于高压输电线路的杆塔上，所述监测传感器的数据线通过航空插头与多功能监控基站相连。
上述远程视频在线监控系统，优选所述监测传感器还包括泄漏电流传感器，设置于高压输电线路的绝缘子串末端，数据线通过航空插头与多功能监控基站相连。
上述远程视频在线监控系统，优选所述监测传感器还包括倾斜传感器，设置于高压输电线路的杆塔、导线及绝缘子串上，数据线通过航空插头与多功能监控基站相连。
上述远程视频在线监控系统，优选所述监测传感器还包括振动传感器，设置于高压输电线路的杆塔及导线上，数据线通过航空插头与多功能监控基站相连。
上述远程视频在线监控系统，优选所述监测传感器还包括导线及金具温度传感器，设置于高压输电线路的导线及金具上，数据线通过航空插头与多功能监控基站相连。
上述远程视频在线监控系统，优选所述监测传感器还包括音频传感器，设置于高压输电线路的杆塔上，数据线通过航空插头与多功能监控基站相连。
上述远程视频在线监控系统，优选所述支持视频通信的无线通讯装置设置于多功能监控基站上，通过航空插头与所述多功能监控基站相连；包括分别与数据发送模块相连接的视频数据处理模块、图像数据处理模块、音频数据处理模块和监测数据处理模块。
上述远程视频在线监控系统，优选所述太阳能供电装置包括相互连接的太阳能电池板、蓄电池和电能管理模块；设置于高压输电线路的杆塔上，电源线通过航空插头与多功能监控基站相连。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
第一、本发明是远程在线监视、在线监测、在线监防多功能集成一体的监控系统，系统的现场多功能监控基站可连接多路监视摄像机、多种参数监测传感器，系统监控中心可处理视频/图像、音频、现场监测数据等多媒体信息，通过一套系统便可实现综合在线监测。
第二、系统符合国家及电网公司相关技术标准(Q/GDW245-2008)，技术规范、兼容性强、数据可共享。
第三、系统采用能够支持视频通信(例如3G网络)的无线通讯技术，可实现真正意义上的远程视频在线监测。
第四、系统采用GPS定位技术，即能为高压输电线路/杆塔定位，又能通过GPS导航定位系统引导巡线人员及时准确地到达故障地点，及时处理故障，保障电力系统安全稳定的运行。
第五、系统采用高可靠性系统设计，环境适应能力强，系统的抗低温等恶劣条件性能、抗强电磁干扰性能经历过多年现场运行实地考验。
第六、系统现场监控基站可拆卸移动，可安装在临时使用地点(工地、灾区等)，或安装在专业车辆上移动使用。
附图说明
图1为本发明高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统实施例的结构框图；
图2为本发明高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统实施例中，多功能基站的结构框图；
图3为本发明高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统实施例中，远程监控中心的软件原理图；
图4为本发明高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统实施例中，监测传感器的结构框图；
图5为本发明高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统实施例中，3G无线通讯装置的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1，图1为本发明高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统实施例的结构框图。
如图1所示，该远程在线监控系统包括多功能监控基站10、3G无线通讯网络20和远程监控中心30。多功能监控基站10通过3G无线通讯网络20与远程监控中心30相连接。多功能基站10分别与监视摄像机40、监测传感器50、3G无线通讯装置60、GPS(全球定位系统)定位装置70和太阳能供电装置80相连接。太阳能供电装置80为多功能基站10供电；并通过多功能基站10为监视摄像机40、监测传感器50、支持视频通信的无线通讯装置60与GPS定位装置70供电。
多功能监控基站10用于处理高压输电线路/杆塔现场实况视频/图像、音频、现场监测数据以及预警/报警信息，通过3G无线通讯装置60发送、经3G无线无线网络20将它们传输到远程监控中心30。3G无线通讯网络20用于传输远程监控中心30的控制指令、高压输电线路/杆塔现场实况视频/图像、音频、现场监测数据以及预警/报警信息。远程监控中心30用于发送控制指令，接收多功能监控基站10传回的高压输电线路/杆塔现场实况视频/图像、音频、现场监测数据以及预警/报警信息，并通过数据库管理软件查询各类历史数据。监视摄像机40用于拍摄高压输电线路、杆塔、导线、绝缘子、金具及周围环境的实况视频/图像。监测传感器50用于测量高压输电线路/杆塔周围的微气象数据(温度、湿度、风速、风向)、绝缘子泄漏电流数据、导线及金具温度数据、杆塔倾斜角度数据、绝缘子串倾斜角度数据、杆塔及导线振动数据、线路舞动数据、线路/杆塔地理位置数据、高压输电线路/杆塔周围的音频数据。3G无线通讯装置60用于接收远程监控中心(30)的控制指令，发送高压输电线路/杆塔现场实况视频/图像、音频、现场监测数据以及预警/报警信息。GPS定位装置70用于定位线路/杆塔的地理位置。太阳能供电装置80用于为多功能监控基站10、监视摄像机40、监测传感器50、3G无线通讯装置60、GPS定位装置70供电。
该远程在线监控系统的工作原理是：高压输电线路/杆塔现场实况视频/图像、音频、现场监测数据以及预警/报警信息，由监视摄像机40、监测传感器50采集、通过多功能监控基站10处理、3G无线通讯装置60发送、经3G无线无线网络20传输到远程监控中心30，从而实现对高压输电线路/杆塔的远程在线监控。
本发明实施例通过3G无线通信网络可同步将高压输电线路/杆塔现场实况视频/图像、音频、现场监测数据以及预警/报警信息传送到远程监控中心，使监控中心运行人员及时、准确地掌握高压输电线路/杆塔的运行状态，实现对高压输电线路/杆塔的全面监控。
需要说明的是，该实施例中，无线通讯网络采用的是3G网络，无线通讯装置采用的是3G无线通讯装置。但本发明并不局限于此。只要是能够进行视频通信的网络和无线通讯装置皆可，例如以后会出现的4G网络和支持4G网络的无线通讯装置等，本发明在此不做限定。
另外，在该实施例中，供电装置为太阳能供电装置，采用太阳能供电装置并非实现本发明的唯一选择，本领域技术人员能够想到的其他供电装置也在本发明的保护范围之内，例如风能供电装置等。
下面该远程在线监控系统中的各个组成的功能依次进行说明。
参照图2，图2为本发明高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统实施例中，多功能基站的结构框图。如图2所示，本发明多功能监控基站10包括传感器接口模块101、数据处理模块102、通讯接口模块103。传感器接口模块101接收监测传感器50采集的现场监测数据，数据处理模块102处理传感器接口模块101接收的、来自于监测传感器50的现场监测数据以及监视摄像机40采集的视频/图像，经通讯接口模块103发送到3G无线通讯装置60。
3G无线通讯网络20采用高频段频谱资源，宽带射频信道和自适应天线及软件无线电技术，支持高速率业务，可实现多业务、多速率传送和快速功率控制，主要有中国电信(CDMA200)、中国联通(WCDMA)、中国移动(TD-SCDMA)三种。
远程监控中心30是系统的核心，负责与现场多功能监控基站的通讯(包括发送控制指令，接收多功能监控基站传回的视频/图像、音频、现场监测数据以及预警/报警信息)、负责将各种监控信息的相关数据存入数据库、负责向系统客户提供各种应用服务。
参照图3，图3为本发明高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统实施例中，远程监控中心的软件原理图。远程监控中心30的软件由3G通讯服务器软件301、数据库服务器软件302、电子地理信息处理软件303和高压输电线路/杆塔远程在线监控系统客户操作软件304四部分组成。
3G通讯服务器软件301用于发送远程监控中心的控制指令，接收视频/图像、音频、现场监测数据以及预警/报警信息。包括：视频数据通讯服务模块3011、图像数据通讯服务模块3012、音频数据通讯服务模块3013和监测数据通讯服务模块3014。
其中，视频数据通讯服务模块3011，向3G无线通讯网络20发送监视摄像机控制指令、视频数据采集指令，接收从3G无线通讯网络20传来的视频数据，送给数据库服务器软件302。图像数据通讯服务模块3012，向3G无线通讯网络20发送监视摄像机控制指令、图像数据采集指令，接收从3G无线通讯网络20传来的图像数据，送给数据库服务器软件302。音频数据通讯服务3013，向3G无线通讯网络20发送音频数据采集指令，接收从3G无线通讯网络20传来的音频数据，送给数据库服务器软件302。监测数据通讯服务3014，向3G无线通讯网络20发送现场监测数据采集指令，接收从3G无线通讯网络20传来的现场监测数据以及预警/报警信息，送给数据库服务器软件302。
数据库服务器软件302采用C/S结构来实现对系统数据的统一存储和处理，并能使现场监测数据在不同的系统之间实现共享。包括：线路/杆塔基本参数管理模块3021、视频数据管理模块3022、图像数据管理模块3023、音频数据管理模块3024模块和监测数据管理模块3025。
其中，线路/杆塔基本参数管理模块3021，对高压输电线路/杆塔的基本参数(包括管理单位、型号、电压等级、地理位置等)进行保存、编辑、修改、删除等管理。视频数据管理模块3022，对由3G通讯服务器软件301送来的视频数据进行保存、编辑、修改、删除等管理。图像数据管理模块3023，对由3G通讯服务器软件(501)送来的图像数据进行保存、编辑、修改、删除等管理。音频数据管理模块3024，对由3G通讯服务器软件301送来的音频数据进行保存、编辑、修改、删除等管理。监测数据管理模块3025，对由3G通讯服务器软件301送来的各种现场监测数据进行保存、编辑、修改、删除等管理。
电子地理信息处理软件303对高压输电线路/杆塔的地理位置数据进行管理。包括：背景地图管理模块3031和线路/杆塔地理位置数据管理模块3032。
其中，背景地图管理模块3031，对高压输电线路/杆塔所在的背景地图进行管理。线路/杆塔地理位置数据管理模块3032，对由GPS定位装置70采集的高压输电线路/杆塔的地理位置数据进行保存、编辑等管理。
客户操作软件304提供运行人员的登录认证、高压输电线路/杆塔基本参数维护、高压输电线路/杆塔远程视频在线监控操作、历史数据查询。包括：用户登录认证模块3041、线路/杆塔基本参数维护模块3042、监视摄像机控制模块3043、视频采集与播放模块3044、图像采集与浏览模块3045、音频采集与播放模块3046、监测数据采集与显示模块3047和历史数据查询模块3048。
其中，用户登录认证模块3041，对登录用户进行身份认证，使登录用户享有一定的操作权限。线路/杆塔基本参数维护模块3042，对线路/杆塔基本参数和系统基本参数进行维护。监视摄像机控制模块3043，控制监视摄像机的上、下、左、右旋转，镜头的伸、缩调整。视频采集与播放模块3044，发送视频采集指令，接收视频数据并进行视频的录制、播放、保存和删除等操作。图像采集与浏览模块3045，发送图像采集指令，接收图像数据并进行图像的拍摄、显示、保存和删除等操作。音频采集与播放模块3046，发送音频采集指令，接收音频数据并进行音频的录制、播放、保存和删除等操作。监测数据采集与显示模块3047，发送现场监测数据采集指令，接收现场监测数据以及预警/报警信息并进行现场监测数据的列表显示、曲线显示、报表生成、报表打印等操作。历史数据查询模块3048，对高压输电线路/杆塔现场视频/图像、音频历史数据进行查询，以多媒体文件形式显示，对高压输电线路/杆塔周围的微气象历史数据(温度、湿度、风速、风向)、绝缘子泄漏电流历史数据、导线及金具温度历史数据、杆塔倾斜角度历史数据、绝缘子串倾斜角度历史数据、杆塔及导线振动历史数据、导线舞动历史数据、线路/杆塔地理位置历史数据以及预警/报警信息进行查询，以数据列表、数据曲线形式显示，并可生成、打印报表。
参照图4，图4为本发明高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统实施例中，监测传感器50的结构框图。监测传感器包括：温度传感器501、湿度传感器502、风速传感器503、风向传感器504、泄漏电流传感器505、倾斜传感器506、振动传感器507、导线及金具温度传感器508和音频传感器509。
温度传感器501用于测量高压输电线路/杆塔周围的温度数据，湿度传感器502用于测量高压输电线路/杆塔周围的湿度数据，风速传感器503用于测量高压输电线路/杆塔周围的风速数据，风向传感器504用于测量高压输电线路/杆塔周围的风向数据。这四个传感器安装在高压输电线路的杆塔上，传感器数据线通过航空插头与多功能监控基站10相连，由多功能监控基站10供电。
泄漏电流传感器505用于测量高压输电线路绝缘子的泄漏电流数据，安装在高压输电线路的绝缘子串末端，传感器数据线通过航空插头与多功能监控基站10相连。
倾斜传感器506安装在高压输电线路的杆塔、导线及绝缘子串上，传感器数据线通过航空插头与多功能监控基站10相连，由多功能监控基站10供电，用于测量高压输电线路杆塔的倾斜角度数据、绝缘子串倾斜角度数据。
振动传感器507安装在高压输电线路的杆塔及导线上，传感器数据线通过航空插头与多功能监控基站10相连，由多功能监控基站10供电，用于测量高压输电线路的杆塔及导线振动数据、线路舞动数据。
导线及金具温度传感器508安装在高压输电线路的导线及金具上，传感器数据线通过航空插头与多功能监控基站10相连，由多功能监控基站10供电，用于测量高压输电线路的导线及金具温度数据。
音频传感器509安装在高压输电线路的杆塔上，音频数据线通过航空插头与多功能监控基站10相连，由多功能监控基站10供电，用于测量高压输电线路/杆塔周围的音频数据。
参照图5，图5为本发明高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统实施例中，3G无线通讯装置的结构框图，包括视频数据处理模块601、图像数据处理模块602、音频数据处理模块603、监测数据处理模块604和数据发送模块605。
视频数据处理模块601、图像数据处理模块602和音频数据处理模块603接收、处理由监视摄像机40及音频传感器509采集来的视频/图像、音频数据，监测数据处理模块604接收由多功能监控基站10发送来的现场监测数据以及预警/报警信息，视频/图像、音频、现场监测数据以及预警/报警信息全部经数据发送模块605发送到3G无线通讯网络20。
上述实施例，能通过3G无线通信网络同步将高压输电线路/杆塔现场实况视频/图像、音频、现场监测数据以及预警/报警信息传送到远程监控中心，使监控中心运行人员及时、准确地掌握高压输电线路/杆塔的运行状态，实现对高压输电线路/杆塔的全面监控，并能通过GPS导航定位系统引导巡线人员及时准确地到达故障地点、及时处理故障，保障电力系统安全稳定的运行。能实时采集的信息有：高压输电线路/杆塔周围的微气象数据(温度、湿度、风速、风向)、绝缘子泄漏电流数据、导线及金具温度数据、杆塔倾斜角度数据、绝缘子串倾斜角度数据、杆塔及导线振动数据、线路舞动数据、线路/杆塔地理位置数据、高压输电线路/杆塔周围的音频数据等。
以上对本发明所提供的一种高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统进行详细介绍，本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (14)

1.一种高压输电线路/杆塔远程视频在线监控系统，其特征在于，包括：
多功能监控基站(10)、无线通讯网络(20)和远程监控中心(30)；所述多功能监控基站(10)通过所述无线通讯网络(20)与所述远程监控中心(30)相连接；所述多功能监控基站(10)设置于高压输电线路的杆塔上；所述无线通讯网络(20)支持视频通信；
所述多功能监控基站(10)用于获取现场实况信息，并通过所述无线通讯网络(20)将所述现场实况信息发送至所述远程监控中心(30)；所述现场实况信息包括高压输电线路/杆塔的视频/图像、音频、现场监测数据以及预警/报警信息。
2.根据权利要求1所述的远程视频在线监控系统，其特征在于，
所述多功能基站(10)包括传感器接口模块(101)、数据处理模块(102)和通讯接口模块(103)；分别与监视摄像机(40)、监测传感器(50)、支持视频通信的无线通讯装置(60)、GPS定位装置(70)相连接。
3.根据权利要求2所述的远程视频在线监控系统，其特征在于，
所述无线通讯网络(20)为3G无线通讯网络，所述支持视频通信的无线通讯装置(60)为3G无线通讯装置。
4.根据权利要求3所述的远程视频在线监控系统，其特征在于，还包括：
与所述多功能基站(10)相连接的供电装置，为所述多功能基站(10)供电；并通过所述多功能基站(10)为所述监视摄像机(40)、监测传感器(50)、支持视频通信的无线通讯装置(60)与GPS定位装置(70)供电。
5.根据权利要求4所述的远程视频在线监控系统，其特征在于，所述供电装置为太阳能供电装置(80)。
6.根据权利要求5所述的远程视频在线监控系统，其特征在于，所述无线通讯网络(20)为3G网络。
7.根据权利要求6所述的远程视频在线监控系统，其特征在于，
所述监测传感器(50)包括：温度传感器(501)、湿度传感器(502)、风速传感器(503)和风向传感器(504)；设置于高压输电线路的杆塔上，所述监测传感器(50)的数据线通过航空插头与多功能监控基站(10)相连。
8.根据权利要求7所述的远程视频在线监控系统，其特征在于，
所述监测传感器(50)还包括泄漏电流传感器(505)，设置于高压输电线路的绝缘子串末端，数据线通过航空插头与多功能监控基站(10)相连。
9.根据权利要求8所述的远程视频在线监控系统，其特征在于，
所述监测传感器(50)还包括倾斜传感器(506)，设置于高压输电线路的杆塔、导线及绝缘子串上，数据线通过航空插头与多功能监控基站(10)相连。
10.根据权利要求9所述的远程视频在线监控系统，其特征在于，
所述监测传感器(50)还包括振动传感器(507)，设置于高压输电线路的杆塔及导线上，数据线通过航空插头与多功能监控基站(10)相连。
11.根据权利要求10所述的远程视频在线监控系统，其特征在于，
所述监测传感器(50)还包括导线及金具温度传感器(508)，设置于高压输电线路的导线及金具上，数据线通过航空插头与多功能监控基站(10)相连。
12.根据权利要求11所述的远程视频在线监控系统，其特征在于，
所述监测传感器(50)还包括音频传感器(509)，设置于高压输电线路的杆塔上，数据线通过航空插头与多功能监控基站(10)相连。
13.根据权利要求12所述的远程视频在线监控系统，其特征在于，
所述支持视频通信的无线通讯装置(60)设置于多功能监控基站(10)上，通过航空插头与所述多功能监控基站(10)相连；包括分别与数据发送模块(605)相连接的视频数据处理模块(601)、图像数据处理模块(602)、音频数据处理模块(603)和监测数据处理模块(604)。
14.根据权利要求13所述的远程视频在线监控系统，其特征在于，
所述太阳能供电装置(80)包括相互连接的太阳能电池板、蓄电池和电能管理模块；设置于高压输电线路的杆塔上，电源线通过航空插头与多功能监控基站(10)相连。
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