电力变电站与输电通道-红外火情监测预警物联网解决方案资料下载.pdf

电力变电站与输电通道-红外火情监测预警物联网解决方案资料下载.pdf

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据某输电公司近五年统计数据表明：

在220kV及以上输电线路中，引起跳闸停电事故的山火年均发生3-29次，最高达到59次/年；

距边线50m范围内山火年均跳闸率为7.4%-14.5%，最高达75%。

同时，国内国内统计数据表明统计数据表明：

随着我国森林面积覆盖率的持续增长和国家电网的持续扩大，我国林区山火爆发次数和输电线路山火跳闸事故总体呈逐年上升趋势，已经成为自然灾害影响输电线路安全运行的首要因素。

1.2技防技防手段手段问题问题为了加强对输电线路的自然灾害监测预警能力，提高电网智能化水平及应对自然灾害的保障能力，确保电网安全、可靠、经济运行，20152015年国家发展改革年国家发展改革-2-委和国家能源局正式发布了发改运行委和国家能源局正式发布了发改运行2015151820151518号号关于促进智能电网发展的关于促进智能电网发展的指导意见指导意见，明确提出明确提出：

“建立电网对冰灾、山火、雷电、台风等自然灾害的自动识别、应急、防御和恢复系统;

鼓励云计算、大数据、物联网、移动互联网、骨干光纤传送网、能源路由器等信息通信技术在电力系统的应用支撑，建立开放、泛在、智能、互动、可信的电力信息通信网络”。

近年来，国内外诸多学者、研究机构、科技企业相续开展了针对电网山火监测预警的新技术研究及成果应用，主要采用卫星遥感、无人飞机、视频监控、红外热成像等科技手段。

从近10年的实际应用情况来看，各种技防方案都暴露一些具体的实际问题：

1卫星遥感是全球范围内最主流的林火监测预警技防方案，主要利用我国或国外高分系列遥感卫星图像进行林火监测预警，具有低成本、高效率、大尺度范围监测预警的技术优势，但对早期小面积林火监测不敏感，只能发现大面积的成灾林火。

对电力输电通道山火监测预警而言，需要实现“早发现、早响应”目标，显然不具有适用性。

2航空（无人机）巡航是全球范围内主要的季节性补充技防方案，主要用于直升机或无人飞机进行林火巡航监测预警，具有发现准确、响应及时的技术优势，但直升机运维成本太高，一般适用于林业领域的季节性巡护，但不太适用于电力领域。

无人机巡航具有运维成本低的显著优势，但当前无人机在数据链传输方面还存在技术瓶颈，还有待我国“天通”系列民用卫星数据链正式商用（预计2017年3月）后才能打通无距离限制的数据链问题。

3视频监控是全球范围内新兴的技防方案，主要利用高清长焦视频监控设备获得视频图像，再利用人工智能烟火识别算法发现出林烟火现象，具有视觉直观的显著特点，但受野外自然环境干扰影响较大、误报率极高，图像传输依赖较好的移动通信信号条件，安装部署受到条件限制。

4红外热成像是全球范围内新兴的技防方案，主要利用远红外热成像技术及人工智能识别-3-技术探测热点图像，具有比高清视频监控更好的山火探测能力，但由于远红外对300以下热源都敏感，存在很高的误报率问题，信号传输仍然依赖较好的移动通信信号条件，安装部署受到条件限制，且每跨铁塔投资建设成本高达8-16万元，建设投入、通信传输、运维成本均较高。

综上所述综上所述，我国电力输电通道、变电站等野外环境火情监测预警问题，面临野外环境复杂、分布地域广泛、人工管理困难等现实问题，但目前又缺乏行之有效、成本适宜的高技术解决方案。

但随着我国输电网络持续扩大，电力输电防火监测预警压力将会越来越大。

2.2.解决方案解决方案2.1总体总体方案方案2.1.1拓扑结构拓扑结构本解决方案综合运用物联网、云计算、大数据、人工智能、移动计算等新一代信息技术，集成“一张网”、“一张图”、“一平台”为一体，主要面向电力输配电站和输电通道两种应用场景，提供自然灾害监测预警综合性解决方案。

-4-如图所示，总体解决方案由传感网、互联网、测控平台、管控平台四部分组成，其中：

传感网由输变电站监测预警传感网和输电通道监测预警传感网共同构成一张物联网络，即“一张网”，实时对输变电站（火灾现象、气象参数、雷电现象、冰冻现象、强风气候等）、输电通道（早期火情）和铁塔腐蚀程度进行远程监测预警；

通过部署在输变电站或输电通道的物联网网关，采用GSM移动通信网或WIFI或RJ45接入物联网运营服务商部署在阿里云上的“窄带物联网关”，实现网络互联；

可在电力部门或物联网运营商的平台上基于GIS“一张图”呈现设备的分布式部署情况；

可在电力部门或物联网运营商的平台上基于SaaS云计算部署“一平台”，对传感网监测数据进行大数据智能分析处理，实现对火情现象、强风气候、冰冻天气、雷电天气的人工智能监测预警，并通过“短信网关”向责任巡线人员手机发送定位预警信息，为电力安全生产运行提供决策支持。

2.1.2产品介绍产品介绍11、红外红外火灾探测器火灾探测器

（1）产品简介-5-是集红外、温度、湿度、光照、气压、能耗、位置等多种微功耗数字传感器于一体的复合传感智能终端，具有火灾探测、设备防盗、故障诊断、无线通信（RF、LoRa）、自组网络、自动路由等功能。

（2）适用范围主要适用于旅游景区、国家森林公园、自然保护区、生态保护区、林场等高火险林区的林下火情监测预警。

红外火灾探测器产品实物图红外火灾探测器产品实物图（3）功能性能火灾预警：

300m范围内，可探测不大于16m2的火焰，响应时间小于30秒；

输出信息：

编号、火警、火势大小参数。

跌落防盗：

内置三维位置传感器，设备固定安装后，若被人为摘取或外力作用跌落，均会在5秒内向传感网发出防盗预警信息，以便及时响应处理。

故障诊断：

内置温度、湿度、光照、气压、能耗等传感器，随时监测产品内部工作条件情况，若出现腔内环境异常或供电异常，将向传感网发出故障预警，从而可远程自动掌握设备故障并维护。

远程测控：

可远程测控产品内部传感器及工作参数，远程维护管理和诊-6-断产品故障，实现远程管理与保养维护。

雷击抗扰：

采用人工智能算法，可抗太阳、雷电、电磁等干扰，只要雷电不直接击中产品，均不会造成故障。

无线传输：

RF433MHz无线通信，最远通信距离800m（空旷）。

自动路由：

自动寻找物联网网关，并“接力”跳传。

外壳保护：

IP67（野外曝晒雨淋）。

工作温度：

常温型-2070度；

宽温型-4070度。

工作湿度：

1%100%RH（无凝结）。

（44）结构说明结构说明产品结构如下图所示，由天线、探测器壳体、遮阳罩、太阳能板、探测窗口、不锈钢支架、不锈钢螺栓、复合传感器、红外传感器、LED指示灯等构成。

其中：

探测器壳体为铝压铸外壳并喷涂防紫外及抗环境老化防护粉漆；

太阳能支架为抗紫外老化工程材料，适应野外环境及扰动影响；

腔体内部充有惰性气体，防止大范围温度变化产生压力影响及外部热容量影响。

-7-探测器结构示意图探测器结构示意图天线;

探测器壳体;

遮阳罩;

太阳能板;

探测窗口;

不锈钢支架；

螺栓;

环境传感器;

红外传感器;

LED指示灯探测器结构参数：

外形尺寸：

245*85*230mm（无遮光罩）壳体材质：

铝合金太阳能板：

工程塑料安装支架：

不锈钢产品净重：

1.2Kg-8-探测器结构三视图探测器结构三视图（55）规格型号规格型号1）单红外产品：

包括常温标准型、常温增强型、宽温标准型、宽温增强型，均只配置1只红外传感器，抗扰力弱于双红外，误报率约5%。

2）双红外产品：

包括常温标准型、常温增强型、宽温标准型、宽温增强型，均只配置2只红外传感器，抗扰力强于单红外，误报率约1.5%。

3）选型建议：

南方地区选用常温型，北方地区选用宽温型。

基础信息产品型号JTG-HW100BNJTG-HW100SNJTG-HW200BNJTG-HW200SN产品中文名单通道标准型单通道增强型双通道标准型双通道增强型-9-传感识别红外通道数单通道单通道双通道双通道水平视场角110110110110探测距离300m（3.96*3.96m2）300m（3.96*3.96m2）300m（3.96*3.96m2）300m（3.96*3.96m2）响应时间15s10s15s10s通信载波频率433Mhz/LoRa无线技术433Mhz/LoRa无线技术433Mhz/LoRa无线技术433Mhz/LoRa无线技术组网规模250个节点250个节点250个节点250个节点结构尺寸245*85*230mm（无遮光罩）245*85*230mm（无遮光罩）245*85*230mm（无遮光罩）245*85*230mm（无遮光罩）重量1.2Kg1.2Kg1.2Kg1.2Kg外壳材质压铸铝合金ADC12压铸铝合金ADC12压铸铝合金ADC12压铸铝合金ADC12防护等级IP67IP67IP67IP67工作环境常温-20+70-20+70-20+70-20+70宽温-40+70-40+70-40+70-40+70湿度1%100%（无凝结）1%100%（无凝结）1%100%（无凝结）1%100%（无凝结）2.2一张网一张网指由各输变电站由各输变电站、各输电通道传感网共同组成的一张物联网测控网络各输电通道传感网共同组成的一张物联网测控网络，主要实现输变电站和输电通道的火情监测预警，也可支持其他气象灾害传感器接入网络，实施对冰灾、山火、雷电、台风等自然灾害的监测预警。

-10-2.2.12.2.1输变电站输变电站：

监测预警监测预警传感网传感网解决方案解决方案如图所示，输变电站主要存在野外火灾、暴雨雷电、冰冻天气、强风气候等自然灾害影响安全生产运行问题。

因此，可在站内部署1台物联网网