摘要:針對(duì)無人值班變電所存在的問題, 提出了應(yīng)用遙視監(jiān)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人值班變電所的防火、防盜、防泄漏等。創(chuàng)新點(diǎn)為以視覺監(jiān)控代替視頻監(jiān)控即在該系統(tǒng)中引入了視覺傳感器,并利用無線傳輸與控制實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)督和控制,終實(shí)現(xiàn)變電所的綜合自動(dòng)化。

　　1 引言

　　隨著我國電網(wǎng)調(diào)度管理水平的不斷提高, 許多地區(qū)電力通信網(wǎng)的建設(shè)取得了很大的進(jìn)展,基本上實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化通信。采用光纖、數(shù)字微波或無線擴(kuò)頻等通信方式,信道帶寬和信道質(zhì)量明顯提高。而要全面直觀地了解變電站的真實(shí)情況,遠(yuǎn)程視覺監(jiān)控是必備的監(jiān)控管理手段,它可在幾十公里及更遠(yuǎn)之外的調(diào)度中心及時(shí)準(zhǔn)確地掌握變電站的情況, 并對(duì)各種情況進(jìn)行操作控制,做到真正的無人值守。

　　2 無人值班變電所運(yùn)行現(xiàn)狀

　　近年來, 隨著電網(wǎng)規(guī)模的迅速擴(kuò)大, 電力系統(tǒng)科技水平不斷提高, 無人值守變電所的數(shù)量日益增加, 尤其隨著變電所自動(dòng)化程度的不斷提高,非電氣因素造成的事故比例越來越高。如何降低或避免這類事故的發(fā)生,已是實(shí)現(xiàn)無人值班變電所要解決的首要問題。圖像監(jiān)視系統(tǒng)即遙視是對(duì)“四遙”(遙控、遙信、遙測(cè)及遙調(diào))的進(jìn)一步補(bǔ)充和完善,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)變電所內(nèi)設(shè)備運(yùn)行情況及周邊環(huán)境的監(jiān)視,監(jiān)測(cè)電力設(shè)備發(fā)熱程度、實(shí)現(xiàn)防火、防盜報(bào)警, 解決安全保衛(wèi)問題。

　　目前, 許多變電站實(shí)現(xiàn)了“四遙”功能?，F(xiàn)今, 遠(yuǎn)程圖像監(jiān)視技術(shù)已經(jīng)日趨成熟, 它被稱為第五遙的遙視, 使相關(guān)人員及時(shí)了解變電站現(xiàn)場(chǎng)的情況, 為控制中心操作人員提供變電站現(xiàn)場(chǎng)圖像, 并對(duì)故障與安全進(jìn)行處理。

　　視頻監(jiān)視系統(tǒng)也有一些缺點(diǎn): 如整天24 小時(shí)全程錄相, 占用大量錄相帶, 且也沒必要。監(jiān)視人員必須隨時(shí)觀看視頻,以防漏掉故障與不安全的圖像。要檢查時(shí)得從開始看起, 浪費(fèi)大量人力, 物力與時(shí)間等等。

　　3 變電所遙視監(jiān)控系統(tǒng)

　　變電所遙視監(jiān)控系統(tǒng)是對(duì)視頻監(jiān)視系統(tǒng)的改進(jìn)與補(bǔ)充。它可以實(shí)現(xiàn)變電所的綜合自動(dòng)化,能做到信息共享, 從而減少硬件且提高設(shè)備的利用率, 簡(jiǎn)化二次接線,使變電所主控制室的面積和成本下降,大大節(jié)省人力物力等投資。

　　3.1 變電所遙視監(jiān)控系統(tǒng)組成

　　變電所遙視監(jiān)控系統(tǒng)組成如圖1。

圖1 變電所遙視監(jiān)控系統(tǒng)

　　由現(xiàn)場(chǎng)視覺傳感器采集圖象, 通過無線以太網(wǎng)將現(xiàn)場(chǎng)情況以無線網(wǎng)橋或無線短信、彩信傳到管理中心,由管理中心人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)圖像進(jìn)行處理.這里的現(xiàn)場(chǎng)僅列舉出如圖所示的幾個(gè)。

　　具體組成結(jié)構(gòu):

　　3.1.1 圖像監(jiān)控部分(創(chuàng)新點(diǎn)及要解決的關(guān)鍵問題)

　　系統(tǒng)圖像監(jiān)控范圍為變電站全站, 采用全方位云臺(tái)配合高清晰度、高放大倍數(shù)、低照度要求的攝像機(jī)及鏡頭,確保對(duì)變電站各區(qū)域進(jìn)行無死角的監(jiān)控。在此基礎(chǔ)上通過先進(jìn)的圖形處理技術(shù)和算法研究,實(shí)現(xiàn)變配電所的圖形自動(dòng)報(bào)警與自主式控制,管理操作。同時(shí)將變電站報(bào)警圖像利用無線網(wǎng)橋或無線短信、彩信發(fā)布到電力公司上級(jí)主管部門的MIS 網(wǎng)上,網(wǎng)上客戶在安裝了監(jiān)控系統(tǒng)客戶端軟件后即可對(duì)受控變電站進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　顯然, 傳統(tǒng)的基于人工操作的視頻監(jiān)視不能適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用的需要, 開發(fā)新一代的監(jiān)控技術(shù), 攝像機(jī)獲取視頻序列后,首先通過圖像恢復(fù)或超分辨率復(fù)原技術(shù)提高圖像質(zhì)量, 然后對(duì)場(chǎng)景中的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)、分類和跟蹤, 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)視頻內(nèi)容的分析理解, 包括場(chǎng)景中的異常檢測(cè)、人的身份識(shí)別以及視頻內(nèi)容的理解描述等。現(xiàn)有一些算法大多是針對(duì)這一類問題提出的,主要包括背景相減法、相鄰幀差法和光流法等,對(duì)其內(nèi)容的智能化分析和理解,并做出相應(yīng)的判斷。它處于智能監(jiān)控技術(shù)的階段, 是實(shí)現(xiàn)監(jiān)控智能化的關(guān)鍵。

　　超分辨率復(fù)原技術(shù): 圖像獲取過程中,受成像條件和成像方式的限制,成像系統(tǒng)并不能獲取原始場(chǎng)景中的所有信息。成像過程往往會(huì)受到光學(xué)模糊、運(yùn)動(dòng)模糊變形和噪聲等諸多因素的影響, 造成獲取圖像質(zhì)量的下降。超分辨率復(fù)原技術(shù)采用信號(hào)處理的方法,在改善圖像質(zhì)量的同時(shí), 試圖恢復(fù)成像系統(tǒng)截止頻率之外的信息,是提高空間分辨率改善圖像質(zhì)量的有效方法(將圖像讀入Matlab 仿真軟件可以實(shí)現(xiàn))。這一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于成本低,現(xiàn)有的低分辨率成像系統(tǒng)仍可以使用。實(shí)際上,超分辨率復(fù)原技術(shù)和圖像恢復(fù)技術(shù)在理論上有著密切的聯(lián)系,可認(rèn)為是代圖像恢復(fù)技術(shù)。該部分就是視覺傳感器的研究。新一代智能視覺監(jiān)控技術(shù)的研究是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的前沿課題,它賦予監(jiān)控系統(tǒng)觀察分析場(chǎng)景內(nèi)容的能力, 實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的自動(dòng)化和智能化, 因而具有應(yīng)用潛力。視覺監(jiān)控系統(tǒng)的智能化分析過程由運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、分類、跟蹤和視頻內(nèi)容分析等幾個(gè)基本環(huán)節(jié)組成,視頻內(nèi)容分析又包括異常檢測(cè)、人的身份識(shí)別以及視頻內(nèi)容理解描述等。

　　圖像監(jiān)控部分主要解決基于ARM S3C2440 的視頻監(jiān)控系統(tǒng)及視覺傳感器的研究。S3C2440A 是三星公司設(shè)計(jì)的一款基于ARM920T 內(nèi)核的32 位嵌入式RISC(reduced instructions set computer)微處理器,它的工作頻率可達(dá)533MHz,內(nèi)部集成了豐富的外設(shè)接口,其中包括了camera 接口,具備高性能、低功耗的優(yōu)點(diǎn),適用于圖像采集,傳輸?shù)葢?yīng)用。即不采用通用的視頻監(jiān)視系統(tǒng)而采用視覺監(jiān)控系統(tǒng)- - - - - 不隨時(shí)錄相, 只在出現(xiàn)盜警與火警等情況下開始錄相,再經(jīng)過圖形處理技術(shù)和算法即基于圖像的目標(biāo)識(shí)別, 且必須準(zhǔn)確與及時(shí),以便遠(yuǎn)端人員能及時(shí)了解情況做出相應(yīng)的處理措施。

　　3.1.2 無線傳輸與控制

　　擬與深圳前進(jìn)公司的150 公里WLAN 信號(hào)覆蓋與接收合作。無線系統(tǒng),要求能在150 公里范圍內(nèi)組建無線局域網(wǎng), 要求能與覆蓋范圍內(nèi)的車輛進(jìn)行漫游通信。

　　其中每15 公里有一個(gè)基站,站間無通信線路,業(yè)務(wù)有10路話音和500kbps 的數(shù)據(jù)。

　　補(bǔ)充要求:應(yīng)保證系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)的先進(jìn)性、未來的功能與性能的可擴(kuò)展性、通信的可靠性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性與相對(duì)較低的工程量。

　　3.2 實(shí)現(xiàn)變電所的綜合自動(dòng)化

　　能做到信息共享, 從而減少硬件且提高設(shè)備的利用率, 簡(jiǎn)化二次接線, 使變電所主控制室的面積和成本下降, 大大節(jié)省人力物力等投資。

　　4 結(jié)束語

　　總之, 遙視技術(shù)在提高質(zhì)量、安全、管理等方面收效顯著。隨著自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展, 遙視技術(shù)的應(yīng)用前景更廣闊。變電所遙視系統(tǒng)解決了變電所現(xiàn)場(chǎng)的可視化和環(huán)境監(jiān)控問題, 是對(duì)四遙功能的必要補(bǔ)充, 為實(shí)現(xiàn)變電所無人值班、無人值守提供了可靠保證,有極高的使用價(jià)值和利用價(jià)值,應(yīng)加大變電所遙視系統(tǒng)的開發(fā)和建設(shè)力度。同時(shí), 遙視系統(tǒng)的推廣應(yīng)用對(duì)提高變電所運(yùn)行的安全性、可靠性, 提高運(yùn)行管理的科學(xué)性, 促進(jìn)管理工作的現(xiàn)代化有著現(xiàn)實(shí)意義和歷史意義。