1、高压输电线路远程视频在线监测系统方案书33 高压输电线路远程视频在线监测系统设计方案书（3G/GPRS/EDGE/CDMA1X）深圳市特力康科技有限公司二一一年三月一、 前言随着国民经济的高速发展，各行各业对电力的需求量越来越大，对供电部门提供电力供应的质量（稳定性、不间断性及伴随服务）要求也越来越高，因此远距离高压输电线路的电网运行的安全性显得尤为重要。目前影响高压输电线路运行安全的因素主要有以下几个方面：1、 人为外力破坏塔基严重影响输电线路安全。近年来随着金属材料的上涨，不法分子大量偷盗电力铁塔塔材、斜拉线等设备，导致塔基倒塌，输电中断，严重影响了输电线路的安全。2、 恶劣的冰灾天气严重
2、影响输电安全。2007年底的冰灾让人们重新认识了覆冰的危害，大量的覆冰导致导线压断、塔基倒塌，严重影响了输电线路的安全。3、 施工现场塔吊、车辆等设备穿越城区架空线路严重影响城区架空线路的危害。经济的高速发展导致城区施工现场越来越多，塔吊、车辆等超高设备穿越城区架空线路直接导致导线切断，同时高压也会造成车毁人亡的情况，严重影响了输电线路的安全。4、 林区高树成长压线严重影响严重影响输电线路安全；林区树木随着成长会越来越高，经常会压到穿越林区的导线，导致导线压断或短路，严重影响了输电线路的安全。5、 偏远山区、林区人工巡线困难的线路也是影响输变电线路安全的一个因素；定期的巡线是保证输电线路安全的
3、一个重要手段，然而穿越偏远山区、林区的线路人工巡线非常困难，无法确定输电线路是否存在安全隐患，也将严重影响了输电线路的安全。6、 塔基周围挖沙石、挖土方破坏塔基的地基也是影响输电线路安全的一个因素；塔基周围经常有挖沙石、玩土方的情况，一旦接近地基就有可能影响塔基的稳定，也将严重影响了输电线路的安全。综上所述影响输电线路的安全因素，各超高压输电网局及电力公司迫切需要采取措施监视、防范影响输电线路安全的各种情况发生。本项目提出的“高压输电线路远程视频在线监测系统”，专业针对性很强，主要针对高压输变电线路的人为外力破坏塔基、恶劣的冰灾天气、施工现场塔吊、车辆等设备穿越城区架空线路、林区高树成长压线、
4、偏远山区、林区人工巡线困难、塔基周围挖沙石、挖土方破坏塔基的地基而设计的系统。“高压输电线路远程视频在线监测系统”是基于公网无线3G/GPRS/EDGE/CDMA1X的数据通道为传输手段，从而实现对高压输变电线路/塔基情况进行在线实时监测。同时具备强大的监控中心，既能支持告警实时抓拍图片，也能支持实时视频。同时通过自身太阳能供电，完成全天候工作，达到实时监控的效果。这些功能很好地满足了当前的高压输电线路、塔基安全监控实际需求，将使高压输电线路、塔基的安全防护系统建设成为“安全防范无漏洞、安全管理现代化、安全信息数字化”的综合型、高水平的安全防范系统。提高电力行业高压输电线路的现代化管理水平提供
5、了有力的保障。二、 系统的设计原则“高压输电线路远程视频在线监测系统”设计本着合理、实用、可行、可靠原则，组网简单、扩容方便、标准开放、功能全面，适用于大中型的多点、远程、实时、集中监控系统，实现集散式监控、报警、录像、智能化检索、系统管理及设备在线维护等诸多功能；保证最大限度地发挥用户的资金效用；采用当今先进、成熟的技术设备，力求软硬件系统具备最高的性能价格比；具体概括为以下几个方面：2.1 系统的可靠性、稳定性系统是建立在3G/GPRS/EDGE/CDMA1X通信平台上，设备具备在恶劣环境（狂风、暴雨、冰雪）下持续正常工作的能力，整机可长时间连续工作（10000小时）。2.2 系统的安全性
6、系统采用MD5算法实现与ICP之间的相互认证。当需要安全的数据传输时，可采用TLS层连接。采用防火墙技术来保证物理层、链路层及IP层的安全，可根据传输业务类型的不同设定不同安全级别、选择不同的加密算法进行加密，可支持DES，RSA加密算法。多媒体数据通信采用DRM加密，控制指令及数据通信采用SSL加密。2.3 系统的可操作性产品操作简单，使用方便，无须记忆复杂的操作方法或指令，在初次安装时进行相关的设置，而全部的初次设置由专业人员完成.2.4 系统的可扩展性系统设计留有充分的余地，以便日后比较方便地进行系统扩容。2.5 系统的先进性设备集无线通信、嵌入式系统、图像压缩、DSP等多种先进技术于一
7、身，用户可以通过各种途径查看现场的实时照片，无论用户身处何方，都可以随时随地获取所关切的监控现场信息。2.6 系统的可维护性设备可以通过授权用户进行远程控制、管理、维护，只需短信就可以配置设备的各种参数，无需人员到基站进行现场设置，节约时间和运输成本。2.7 系统的性价比该系统比传统有线视频监控成本造价低，技术更先进，功能更强，技术延续性和可升级性更强。三、 系统的设计要求1、 项目目的：系统应在任何时候都能对输电线路进行有效监测，以便及线路时了解的情况。包括以下子系统：2、 通讯方式：系统应能兼容GPRS/EDGE/3G/GPRS/EDGE/CDMA1X通讯网络，只要有3G/GPRS/EDG
8、E/CDMA1X信号的地方均可使用、不用自建、维护通讯网络，通讯距离不受限制。3、 供电方式：塔基监控系统采用太阳能电源供电。4、 视频采集：系统应采用专业云台恒速球摄像机，具有抗干扰、耐高低温、图像清晰、监控距离远等特点。5、 数据采集：系统可以采集外力破坏数据数据，通过无线公网传输到监控中心，并作出分析判断。6、 系统安装：系统应能不停电即可安装，安装地点灵活方便，装置拆卸方便，在该测点不需要监控时可自行安装到其他监控点。 7、 抗高低温：系统自身能在低温条件下工作。8、 电磁兼容：系统安装在线路塔基上，可以抗电磁干扰，电磁兼容强。9、 防雷设计：室外设备要具有防雷设计。10、 防水防腐：
9、室外设备要具有防水防腐蚀设计。11、 预警功能：系统可实现预警功能，当有外触发告警等告警时可同时启动摄像机拍照或录像，照片或视频可及时传回中心并存储。12、 四、 系统功能4.1 技术性能参数4.1.1 视频显示功能1、 树形方式展开选择所需监控的视频，可实时监视输电线路各塔基视频信息，可实时监视同一线路多基铁塔实时视频并实现一机同屏同时监视；2、 多站点登录、连接；能同时支持1000个在线站点；3、 客户端具备画面布局方案选择功能，支持单画面、4画面、9画面，16画面切换功能。4、 系统具有鼠标拖放用显示站点：可用鼠标将一个显示站点从一个窗口拖放到另外一个窗口，该功能方便用户按实际需要随时调
10、整显示窗口布局。5、 系统支持所有在线站点自动轮巡，轮巡时间可设置；6、 系统支持对远程图像/视频分辨率设置，压缩比设置；7、 系统支持对摄像机云台的远程控制，具备远程手动调焦，光圈调节；8、 系统对于同一摄像机可设至少8个预置位，可预先设好预置位，直接点击浏览观看；同时可以手动巡航或者上下左右微调观看视频；9、 系统可设定时间段拍照片，如早上7：00到晚上18:00这样一个时间段，其余时段不启动，保证设备的正常运行。4.1.2 录像管理 1、 监控中心具有远程设置站端系统并集中在中心录像存储功能，采用以秒为单位的视频流方式存储策略，实现对站端系统采集到的视频信号定时录像、手动录像、告警触发录
11、像等； 2、 监控中心可对任意视频进行手动录像，对任一帧实时视频以图片格式进行抓拍和存放。3、 以人机界面方式统一管理和观看历史视频和图片，可按告警事件、时间段、摄像机等组合条件检索； 4、 具备回放视频单帧抓拍和连续抓拍能力；5、 具有硬盘空间管理功能，硬盘空间不足时报警。4.1.3 远程控制要求 1、 系统具有对输电线路进行监视，通过3G/GPRS/EDGE/CDMA1X无线通信网络通道，将被监视的目标实时图像及报警信号上传到监控中心，并实现控制功能。2、 操作人员可以通过监控主机对输电线路设备或现场进行监视，对输电线路摄像机控制（左右、上下、远景/近景、近焦/远焦），画面切换和数字录像装
12、置的控制。能对任一摄像机进行控制，实现对摄像机方位、焦距、景深的调整，对于带预置点云台，操作人员能直接进行云台的预置和操作。3、 系统可以远程打开或关闭球机电源，达到省电运行的目的；4.1.4 告警管理 1、 所有告警信息均在告警窗实时显示，显示内容包括日期时间、地区及塔基名、监控设备、告警内容； 2、 客户端浏览器上选择响的事件类型和响方式，有告警事件发生时，浏览器软件会弹出提示窗口并用声音提示。3、 系统具有实现告警联动，系统具有告警后联动启动视频，并自动录像（录像时间可设定）； 4、 报警信息储存管理，实现报警联动录像，可以多种方式查询报警信息，有需要时可打印输出。4.1.5 技术性能指
13、标参数1、 系统整机具有防高磁、防水、耐老化、耐高温、抗腐蚀性能；2、 太阳能板单块尺寸不超过500mm*750mm；3、 蓄电池必须置于主机内，整机重量不得大于20kg；4、 蓄电池容量66AH，终端待机状态下续航能力强；5、 摄像角度要求：水平360、上下390，无盲角全方位监控；6、 录像及告警信息数据能至少保存一个月；7、 实时视频画面调出响时间20秒,调出率保证在90%以上；8、 视频控制切换响时间20秒；9、 监控视频显示与实际事件发生时间差20秒；10、 用户登录时间20秒；11、 单台工作站最大视频浏览数量16；4.2 系统后端软件技术参数1、 本项目所要求的软件系统按照C/S
14、客户端/服务器两层架构的原则，将本文件所描述的业务功能和相关需求进行集中、统一的规划和整合，使本系统成为一体化的、信息资源充分共享的综合性的业务处理平台；2、 安全性：用户认证、授权和访问控制，用户认证采用授权用户及密码认证的方式。3、 易用性：具有良好的简体中文操作界面、详细的帮助信息，系统参数的维护与管理通过操作界面完成。在所有操作界面中的字体、颜色、布局、按钮等该使用相同的风格和操作方式，方便操作。4、 软件架构参数系统由图像编码器（也称为前端）、图像监控流媒体服务器、客户端浏览器监控软件组成，图像编码器将实时采集的图像经压缩编码后，通过无线3G/GPRS/EDGE/CDMA1X网络发送
15、到流媒体服务器，客户端浏览器监控软件登录图像服务器站点，实现实时图像浏览、监控。a. 流媒体服务器监控软件服务器由图像监控服务器和存储服务器组成，图像监控服务器负责整个系统的连接和运行，存储服务器是可选组件，主要用于集中存储图像数据文件。同时，采用静态IP地址配套使用，方便图像编码器的配置和管理。b. 客户端浏览器监控软件客户端浏览器由监控器和播放器组成，包括客户端浏览器监控（主要用于台式PC或移动笔记本）；监控器用于实时浏览、管理图像，播放器用于播放存储的图像文件，使用监控器软件登录图像服务器站点，能够实现多画面图像浏览监控，同时提供多站点（服务器）登录、图像参数控制、PTZ控制、逻辑分组和
16、分组轮跳等功能。5、 软件功能参数：（1） 软件具备用户界面友好，操作方便；（2） 软件支持多站点登录、连接，能同时支持1000个在线站点；（3） 软件支持设置为实时视频模式和图片模式；（4） 软件支持所有在线站点自动轮巡，轮巡时间可设置；（5） 软件支持单个在线站点各个视频通道可自动循环显示图片，循环时间可设置；（6） 软件支持客户端浏览器查询历史图片功能；（7） 软件支持客户端浏览器能自动定时将在线站点的图片自动更新（8） 软件支持手动抓取站点实时图片（9） 软件支持图片和视频的分辨率能达到704*576（10） 软件支持画面布局方案选择功能，支持单画面、4画面、9画面，16画面切换功能。
17、（11） 软件具备断线自动重连；（12） 软件具备对远程图像/视频分辨率设置，压缩比设置；（13） 软件具备对摄像机云台的远程控制，具备远程手动调焦，光圈调节；（14） 软件具备事件短信提示、报警短信提示；4.3 系统前端硬件技术参数4.3.1 视频压缩编码单元1、 具有采集输电线路监控对象的视频图像，经过压缩编码采用3G网络传输到监控中心功能。2、 具有4路视频输入接口，内置双模式视频压缩编码器单元，压缩模式可在线选择，最高分辨率704x576(PAL)3、 具有高质量CAMEC-I/II活动视频压缩编码，可选160x120-704x576多种格式4、 具有JPEG静止图像压缩编码，可选16
18、0x120-704x576多种格式5、 具有485总线通讯口可控制云台镜头，可连接串行用户设备6、 具有一路数字量输入/输出，支持外部开关量触发，支持报警前后现场录像4.3.2 数据采集单元1、 具有采集输电线路数据，经过处理后采用3G网络传输到监控中心功能。2、 支持双向测控数据复用，1路视频+2路双向串行数据可同时传输；4.3.3 无线通讯单元1、 要求采用嵌入式设计，内置3G/GPRS/EDGE/CDMA1X无线单元，独立工作，体积小，功耗低，高可靠；2、 传输速度要求： 平均15帧/秒(彩色CIF，3G)3、 系统内置3G/GPRS/EDGE/CDMA1X网络通讯控制协议及TCP/IP
19、协议4、 系统支持动态域名或静态IP地址方式，支持域名解析，多种触发启动模式5、 系统支持视频及音频通道；4.3.4 智能摄像机单元1、 外观功能：外观全球型专为全天候环境设计，摄像机机箱要求是金属外罩，具有防高磁、防水、耐老化、耐高温、抗腐蚀；2、 供电功能：要求采用太阳能及蓄电池供电。3、 防雷功能：二级防雷技术有效提高球机的防雷击和抗干扰能力。4、 电机功能：采用先进的步进电机和驱动电路来实现运转，运转平稳，连续工作时间长，使用寿命长，可靠性高。5、 解码板功能：内置解码板支持多种主流协议，波特率可调，并可根据用户需求写入其它多种协议。6、 摄像角度功能：水平360、上下390，无盲角全
20、方位监控。7、 具体参数如下：（1） 图像传感器：1/3” SONY Super HAD CCD（2） 放大倍数18倍光学变焦；（3） 水平解析度：彩色480 TVL，黑白600TVL（双滤光片自动转换）（4） 最低照度：0.7Lux（5） 信噪比50dB（6） 电子快门：1/1至1/10000秒，22档（7） 控制方式：RS-232C/RS-485（选配）（8） 镜头变倍速度：可调（5秒/7秒/9秒）（9） 背光补偿：ON/OFF（10） 自动增益：自动/手动(-3至28dB段, 2dB/档)（11） 视频输出：1.0Vp-p，75欧姆（BNC）（12） 通讯方式:RS485总线控制方式 （
21、13） 波特率:1200bps、2400bps、4800 bps、9600 bps、可调 （14） 供电电源：DC12V（4A）-DC15V（4A）（15） 功率：3.3W(电机激活)（16） 工作温度：-40-60（有温控） （17） 工作湿度：90%RH 4.3.5 智能外力探测单元1、 在一定距离范围内检测外来人员的入侵、攀爬破坏塔材，可报警联动设备启动视频图像传输录像存储在监控中心；2、 具有误报率，防水、防高磁高压特点；3、 电源：DC912V4、 探测角度: 1105、 覆盖范围： 15m15m6、 灵敏度：3级可选，7、 报警指示：红色指示灯亮3秒8、 报警端口：常开常闭报警端口
22、，9、 工作温度：-40至6010、 工作湿度：工作湿度：90%RH 4.3.6 太阳能供电单元1、 具有良好的光电转换效率，满足前端系统的供电及电池的充电要求；2、 太阳能板材质：进口A片3、 太阳能板尺寸：单块尺寸500mm*750mm；4、 光电转换效率：太阳能板具有良好的光电转换性能，太阳光不强时也可以浮充供电；5、 输出电压：10.5V DC6、 封装方式：玻璃层压板7、 固定支点：4个。8、 抗震性：太阳能板要求具有良好的，能抗击10级台风；9、 温度适用范围：-40至+8010、 使用寿命：10年以上4.3.7 电池供电单元1、 具有稳定的充放电过压，过流保护功能；2、 蓄电池：
23、容量66AH3、 重量：3kg4、 工作温度：-30-605、 寿命：3-5年4.3.8 充放电保护单元1、 具有稳定电压、电流作用；2、 具有多级防雷；3、 具有充电保护、放电保护功能4、 工作温度：-40-60 4.3.9 箱体、安装夹具及辅材单元1、 所用附件、配件、结构件、固定件都需采用防水、防腐、防锈、防污处理。2、 具有防水、防高磁高压、防腐蚀等特性，保护内置设备；3、 箱体、安装夹具及辅材要设计合理，安装方便，具有多种规格的卡具，便于各种电力铁塔的安装。4、 线材防老化特性5、 工作温度：-40-60 4.4 安装和运输1、 主要原则：结构合理，重量轻，尽可能灵巧，便于安装、包装
24、和运输。在卖方的指导下，完成前端装置的安装（如有安装的资质，可在买方的监督下，组织安装）。2、 整套系统标明生产厂家、型号、电压、规格、生产年份和序列号等不易脱落的标志，必要的警告文字和符号，符合国家和国际标准。3、 每套系统有制造厂的产品质量检验合格证。4、 设计合理，安装方便，具有多种规格的卡具，便于各种电力铁塔的安装。所配附件、支架等(具体由招标完后，再确定)，也需便于组装和安装。5、 整套设备及附件、支架由卖方提供，安装。6、 所用附件、配件、结构件、固定件都需采用防水、防腐、防锈、防污处理。7、 随视频监控系统一起提供的技术文件：产品包装清单、产品出厂合格证明书及主要外购件的产品的合
25、格证，安装、包装和运输使用及维护说明书（中文）等完整无缺，并装在不透水的袋内。五、 系统的工作组成5.1 无线视频监控系统工作原理视频和数据采集主机将摄像头视频数据、外力破坏数据等线路数据，经过数字化、压缩编码后，通过GPRS/EDGE/CDMA1X/3G/GPRS/EDGE/CDMA1X无线网络、internet网送到监控中心，在监控中心上对视频流和数据信号进行解码，即可看到摄像头拍摄的现场视频画面，将外力破坏数据等线路数据通过数字和图表形式直观显示在屏幕上。具体为，通过远程数据图像采集器采集模拟视频信号及外力破坏数据等线路数据，然后把图像数据及数据进行数字化压缩编码，最后利用GPRS/ED
26、GE/CDMA1X/3G/GPRS/EDGE/CDMA1X无线传输模块将图片及现场数据以IP包的方式发送到数据监控服务器。监控服务器和监控客户端分别是装有远程监控服务端软件和客户端软件的PC机，它们都连接在互连网络上，由于远程图像及数据采集器没有固定的IP地址，所以客户端主动去浏览监控图像和设置监控参数都是通过服务器来中转的。 监控中心通过图像及数据监控客户端实时浏览观测各监控点的现场情况，维护监控人员通过从现场发送来的视频、图片、外力破坏等数据进行分析比对，如出现异常的预警信息，即立刻作出相应的应急处理，以确保高压线路的安全运行。5.2 高压输电线路远程视频在线监测系统示意图5.3 高压输电
27、线路远程视频在线监测系统涉及技术“高压输电线路远程视频在线监测系统”项目所涉及的技术包括：1、 图像数据采集压缩编解码技术；2、 3G无线公网数据传输技术；3、 传感器探测技术；4、 太阳能及蓄电池供电技术；5、 信号处理及诊断技术；6、 报警阀值评价标准；7、 电子低温环境加热技术；8、 监控中心服务器软件管理技术；下面一一阐述项目相关技术情况如下：1、 图像数据采集压缩编解码技术；本项目采用H.264+优化压缩编码技术、单卡3G通道传输技术、网络编码自适应技术等技术；基于高性能DSP平台,采用ARM嵌入式设计思路,支持多种网络传输协议,支持动态域名解析可与PPPOE上网链路轻松接入；支持双
28、向语音传输,支持高清视频传输，支持图片实时抓拍，解决超远距离无线图像传输的问题。其主要包括： H.264+优化后压缩编码技术；多线程处理等技术；网络编码自适应技术；流媒体转发技术；数字模糊算法模型技术等。2、 3G无线公网数据传输技术；3G无线公网数据传输技术是第三代移动通信技术的简称是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术，是一项全新的网络技术，可以为治安防控提供视频图像和声音，同步实现数据的远程采集、传输、储存和处理功能，具有传输距离远、速度快、抗干扰能力强、无需铺设电缆、投资成本低等优势。数据传输原理如下图所示，在移动3G信号覆盖区域内，充分利用3G公共网络通信平台，实现中心对多点的数据传
29、输；在无移动信号覆盖区域内，可以借助无线数传电台，通过无线与无线的接力，实现数据传输。数据传输原理图3、 传感器探测技术；传感器是“高压输电线路远程视频在线监测系统”的的首要部件，是能感受（或响应）规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号输出的器件或装置。传感器应准确的和快速地响应被测量的各种各样的变动，主要通过其两个基本特性静态特性和动态特性来反映被测量的这种变动性。“高压输电线路远程视频在线监测系统”的传感器主要采集视频数据，外力破坏告警等数据；4、 太阳能及蓄电池供电技术；一般情况下安装输电线路野外现场的监测装置没有可供使用的交流电源，为此必须借助能量收集技术，开发独立的供电装置。目前在
30、高压输电线路监控项目主要利用太阳能电源装置，以此解决监测装置的供电问题。太阳光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。硅系列太阳能电池中，单晶硅和多晶硅电池继续占据光伏市场的主导地位，单晶硅和多晶硅的比例已超过80%，而这一发展趋势还在继续增长。越来越多的电子设备开始运用太阳能这一取之不尽用之不绝的能源。太阳能电源由太阳能电池板、蓄电池及充放电控制器。充放电控制器的功能是将太阳能电池板供给的电压转换成稳定直流电压，给监测装置供电，并给蓄电池充电，完成电能的存储。在夜晚无法供给太阳能或阴天等气候情况太阳能供给不足时由蓄电池继续给监
31、测装置供电。5、 信号处理及诊断技术；对传感器采集道德信号进行处理分析的目的是抑制干扰和提取信号特征，其方法可分时域分析、频域分析等。诊断技术的发展趋势是传感器的精密化和多维化、诊断理论与诊断模型的多元化、诊断技术的智能化。其中，智能诊断方法有模糊逻辑、神经网络、进化计算和专家系统等；以特征量性质的诊断方法有阀值诊断、时域波形诊断、频域特征诊断和指纹诊断等6、 报警阀值评价标准；对于运行单位目前的最关心的是报警阀值问题，由于故障诊断的阀值目前主要来自物理电极模型的模拟实验结果。从目前情况来看，阀值的取值通常采取以下两种方式：一种是在新设备投运前安装” 高压输电线路远程视频在线监测系统”同时投运，或采用自警式电气设备（在输电线路设施制造过程中将” 高压输电线路远程视频在线监测系统”与设施融为一体），可把投运时的数据作为指纹特征，然后参考相关设备设计规范的最大值作为阀值；二是在已投运设备上再安装” 高压输电线路远程视频在线监测系统”，其阀值只能按照已有的运行经验和参考同类设备
