CN103022932A

CN103022932A - 基于无线通信的输电线路实时视频状态监测系统

Info

Publication number: CN103022932A
Application number: CN2012105365510A
Authority: CN
Inventors: 张维佳; 雒旭滨; 李有利; 刘军
Original assignee: Baoji Power Supply Bureau; State Grid Corp of China SGCC
Current assignee: Baoji Power Supply Bureau; State Grid Corp of China SGCC
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2013-04-03

Abstract

本发明公开了一种基于无线通信的输电线路实时视频状态监测系统，包括若干个安装在输电线路杆塔上的前端监控装置，以及与前端监控装置相连的通信模块和供电模块，前端监控装置通过OPGW光纤和无线城域网802.16协议方式将采集到的图像视频信息传输到通信基站，通信基站将此信息传递至系统服务器，服务器通过客户端查看、浏览当前实时的监测状态，通过云台远程控制摄像头的旋转、焦距查看输电线路状态，从而达到实时监测输电线路视频状态。该系统利用OPGW光纤传输，网络带宽高、安全性高；应用无线城域网技术进行无线扩展，能够在山区地方应用，系统具备高安全性、综合性、实时性、适应能力等特点。

Description

基于无线通信的输电线路实时视频状态监测系统

技术领域

本发明属于电力输电线路监控领域，具体涉及一种基于无线通信的输电线路实时视频状态监测系统。

背景技术

输电网络覆盖广阔、地理复杂、运行环境恶劣、巡线困难、维护工作量大。从近几年的欧美大停电到2008年中国南方罕见的冰雪灾害都证明了输电线路的重要，也证明了输电网络的脆弱。正由于输电线路运行过程中会出现一些问题，所以对于输电线路采用线路巡视的方式，以便掌握线路运行的状况，及时发现设备缺陷和隐患。但目前的输电线路运行维护方式仍较多采用传统的人工巡线方式，存在着设备落后、工作量大的缺点。

输电线路在线监测是最近几年发展起来的，这主要受益于无线通讯技术的进步。近年来，随着GSM通讯技术的成熟及GPRS／CDMA数字通讯技术的发展，促进了输电线路的远程在线监测装置的进步。国内在输电线路在线监测技术方面取得了长足的进步，出现了以短信做为传输手段的导线动态增容监测系统、盐密在线监测系统、以及采用GPRS／CDMA方式的其它监测系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于无线通信的输电线路实时视频状态监测系统，通过在输电线路杆塔上安装前端图像传感器，采集输电线路图像视频信息，以光纤、无线城域网802.16协议方式传输到集控中心，后台服务器通过客户端查看、浏览当前实时的监测状态，通过云台远程控制摄像头的旋转、焦距等从适当角度查看输电线路状态。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

基于无线通信的输电线路实时视频状态监测系统，其特征在于，包括若干个安装在输电线路杆塔上的前端监控装置，以及与前端监控装置相连的通信模块和供电模块，前端监控装置通过光纤复合架空地线OPGW光纤和无线城域网802.16协议方式将采集到的图像视频信息传输到通信基站，通信基站将此信息传递至系统服务器，服务器通过客户端查看、浏览当前实时的监测状态，通过云台远程控制摄像头的旋转、焦距查看输电线路状态，从而达到实时监测输电线路视频状态。

进一步地，本发明系统中：

所述前端监控装置包括分别与低压保护设备相连接的单晶硅太阳能板和IVS3010视频监控终端，低压保护设备依次连接IVS800智能控制器、CWDM粗波分复用光纤双向收发器及光纤分线盒。

所述CWDM粗波分复用光纤双向收发器在链路的接收端，利用解复用器将分解后的波长分别送到不同的光纤，并通过光纤分线盒接到不同的接收设备。

所述CWDM粗波分复用光纤双向收发器选择8波长系统和16波长系统。

所述前端监控装置通过OPGW光纤和无线城域网802.16协议方式将采集到的图像视频信息传输到通信基站，对于具备OPGW尾纤接口的监控点，信息通过光纤传输；对于没有OPGW尾纤接口的杆塔监控点，则先通过无线城域网将信息传输到有尾纤接口的中继点，然后再通过光纤传输回后台。

本发明最大的特色是利用国家电网已有的OPGW光纤传输，光纤网络带宽高、安全性高等特性，使得输电线路各项监测状态数据以高精度、大数据量方式以十分安全的方式传输，符合国家电网生【2010】95号文件“输电线路状态监测装置通用技术规范”。另外，本发明应用无线城域网技术进行无线扩展，通过安装一对无线传输终端，可以在40km范围内进行扩展，非常适合安装在山区等交通不便利、光纤架设不便的山区地方应用，使得系统具备高安全性、综合性、实时性、适应能力等特点。

本发明充分发挥输电线路电力光缆（OPGW、ADSS）作用，以视频实时监控为着手点，创造性的提升了视频监控的效果，并为各种输电线路在线监测系统开辟了一条新的通信渠道，为提升状态监测数据的可靠性、安全性、稳定性做出了积极尝试。同时使用电力光缆（OPGW、ADSS）还将节省大量的信息费用，经济效益突出，在以下项目具备推广价值：

（1）可针对自然环境的变化，加强对线路舞动、覆冰及其他小气候天气情况的监控，并留取珍贵的视频资料。

（2）可远程监控输电线路的外力破坏点，如施工工地的机械作业情况，为发生外力破坏维权取证工作起到事半功倍的作用。

（3）对于杆塔在汛期及其他恶劣天气下，人员不能及时到达时实现实时监控。

附图说明

图1为基于单芯光纤实现输电线路综合在线监测系统的结构框图。

图2为前端监控装置结构框图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，该基于无线通信的输电线路实时视频状态监测系统，包括若干个安装在输电线路杆塔上的前端监控装置，以及与前端监控装置相连的通信模块和供电模块，前端监控装置通过光纤复合架空地线OPGW光纤和无线城域网802.16协议方式将采集到的图像视频信息传输到通信基站，通信基站将此信息传递至系统服务器，服务器通过客户端查看、浏览当前实时的监测状态，通过云台远程控制摄像头的旋转、焦距等从适当角度查看输电线路状态，从而达到实时监测输电线路视频状态。

在输电线路杆塔上前端图像传感器，采集输电线路图像视频信息，以光纤、无线城域网802.16协议方式传输到集控中心，后台服务器通过客户端查看、浏览当前实时的监测状态，通过云台远程控制摄像头的旋转、焦距等从适当角度查看输电线路状态。

各前端监控装置与集控中心服务器平台之间通过单芯光纤通信。在集控中心端，通过多波段单芯光纤全双工双向收发器将通信数据转换成标准的TCP/IP数据报文，进入电力系统的企业内容，由平台软件统一进行收发、分类、存储。各工作客户端同样是通过电网公司的企业内部网接入到集控中心服务器，支持B-S和C-S两种访问模式。

如图2所示，前端监控装置包括分别与低压保护设备相连接的单晶硅太阳能板和IVS3010视频监控终端，低压保护设备依次连接IVS800智能控制器、CWDM粗波分复用光纤双向收发器及光纤分线盒。通过采用CWDM粗波分复用光纤双向收发器可在单芯光纤中传输更多的波长数，在链路的接收端，利用解复用器将分解后的波长分别送到不同的光纤，并接到不同的接收设备。基于CWDM粗波分复用技术的光纤收发器在不需要放大器的情况下可以传输50~80公里，采用这种方式建设网络或者进行网络扩容，可极大地减少组网成本。

CWDM粗波分复用光纤双向收发器在链路的接收端，利用解复用器将分解后的波长分别送到不同的光纤，并通过光纤分线盒接到不同的接收设备。

进行视频信号传输时，采用通过光纤和无线城域网802.16协议方式将采集到的图像视频信息传输到通信基站，对于具备OPGW尾纤接口的监控点，信息通过光纤传输，对于没有OPGW尾纤接口的杆塔监控点，则先通过无线城域网将信息传输到有尾纤接口的中继点，然后再通过光纤传输回后台。

进行图片采集时，对摄像机输出模拟信号的处理采用JPEG图片压缩算法，主要方法是把一幅图像分成8×8的方阵并进行离散余弦变换(DCT)，把图像变换成频率，用去掉高频部分的方法提高压缩比：JPEG标准是静态压缩标准，适合非连续图像的采集。输电线路远程视频监视系统是对视频处理技术、无线通信技术、环境防护技术、新能源技术和低功耗技术深入研究应用基础上开发的产品。该系统通过无线方式采集现场视频图像或图片，实现对输电线路绝缘子表面污秽状况和污闪现象、横担、金具、防振锤、阻尼线等的工作状态及周边情况的全天候全方位监测。

粗波分复用CWDM（Coarse Wavelength Division Multiplexing）系统，也叫稀疏波分复用，作为一种经济实用的短距离WDM传输系统，在城域网应用中越来越受到大家的认可并已经实用化。采用粗波分复用系统能有效节省光纤资源和组网成本，它解决了光纤短缺和多业务透明传输两个问题，主要应用在城域网汇聚和接入层，并且可在短时间建设网络并开展业务。由于CWDM具有低成本、低功耗、小体积等诸多优点，使各大运营商和系统集成商找到了一种低价格、高性能的传输解决方案。

本发明提供的电力输电线路实时视频状态监测系统功能所依据的基本原理是：

视频监测系统是目前较为简单、有效的监控手段，可对输电线路及周边环境进行全天候监控，可使特殊区段受微气象和地理环境影响的输电线路运行于可视可控之中。进行视频采集时，对视频信号的处理采用CMAC视频压缩算法，该算法在色度压缩上的特殊处理，在实现高压缩效率的同时也保证了很好的清晰度和色彩还原质量，具有压缩效率高，占用系统功耗小的特点。进行图片采集时，对摄像机输出模拟信号的处理采用JPEG图片压缩算法，主要方法是把一幅图像分成8×8的方阵并进行离散余弦变换(DCT)，把图像变换成频率，用去掉高频部分的方法提高压缩比：JPEG标准是静态压缩标准，适合非连续图像的采集。输电线路远程视频监视系统是对视频处理技术、无线通信技术、环境防护技术、新能源技术和低功耗技术深入研究应用基础上开发的产品。该系统通过无线方式采集现场视频图像或图片，实现对输电线路绝缘子表面污秽状况和污闪现象、横担、金具、防振锤、阻尼线等的工作状态及周边情况的全天候全方位监测。

本项发明是利用输电线路自身附带的电力光缆（OPGW、ADSS）作为状态检测通讯主要手段结合无线网桥通讯手段，实现实时视频监控和远程控制。

本发明的效果在于：

（1）利用架空输电线路自身附带电力光缆（OPGW、ADSS）设备实现状态信息采集，具有普遍的实际意义和创新性。

（2）采用OPGW以及无线网桥，不依赖外部商用通讯网络，提高了视频监测数据的质量以及信息传输速度，提升了视频在线实时监测的效果，扩展了视频监控的技术用途，具有安全、可靠、稳定、经济的特点。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.基于无线通信的输电线路实时视频状态监测系统，其特征在于，包括若干个安装在输电线路杆塔上的前端监控装置，以及与前端监控装置相连的通信模块和供电模块，前端监控装置通过光纤复合架空地线OPGW光纤和无线城域网802.16协议方式将采集到的图像视频信息传输到通信基站，通信基站将此信息传递至系统服务器，服务器通过客户端查看、浏览当前实时的监测状态，通过云台远程控制摄像头的旋转、焦距查看输电线路状态，从而达到实时监测输电线路视频状态。

2.根据权利要求1所述的基于无线通信的输电线路实时视频状态监测系统，其特征在于，所述前端监控装置包括分别与低压保护设备相连接的单晶硅太阳能板和IVS3010视频监控终端，低压保护设备依次连接IVS800智能控制器、CWDM粗波分复用光纤双向收发器及光纤分线盒。

3.根据权利要求2所述的基于无线通信的输电线路实时视频状态监测系统，其特征在于，所述CWDM粗波分复用光纤双向收发器在链路的接收端，利用解复用器将分解后的波长分别送到不同的光纤，并通过光纤分线盒接到不同的接收设备。

4.根据权利要求1所述的基于无线通信的输电线路实时视频状态监测系统，其特征在于，所述CWDM粗波分复用光纤双向收发器选择8波长系统和16波长系统。

5.根据权利要求1所述的基于无线通信的输电线路实时视频状态监测系统，其特征在于，所述前端监控装置通过OPGW光纤和无线城域网802.16协议方式将采集到的图像视频信息传输到通信基站，对于具备OPGW尾纤接口的监控点，信息通过光纤传输；对于没有OPGW尾纤接口的杆塔监控点，则先通过无线城域网将信息传输到有尾纤接口的中继点，然后再通过光纤传输回后台。