输电线路防山火视频监控系统.docx

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输电线路防山火视频监控系统

CMV2100-SH型

输电线路防山火视频监控系统

技术方案

武汉泰可电气股份有限公司

2014-11-10

一、项目背景

随着电力建设的迅速发展，电网规模的不断扩大，高压远距离架空输电线路日益增多，在复杂地形条件下的电网建设和设备维护工作也越来越多。

高压输电线路分布范围广，穿越地区地形复杂、气候条件多变，传输距离远，时常发生输电线路事故。

山火具有突发性、随机性、快速性等特点，往往难于控制，在夏季高温天气及秋冬节干燥天气，山火突发的概率十分高，对电网输电线路的安全运行构成了较高的威胁。

输电线路防山火监控系统用于对高压输电线路周边的实时山火监测，用户在监控中心就可以获取远方线路山火、焚烧秸秆、烧纸等威胁线路安全的山火事件，一旦发生山火灾情，便可在第一时间发出报警，以便及时扑灭山火，保障输电线路稳定运行。

二、方案简介

输电线路防山火视频监控系统，前端采用高清球形摄像机（720P），内部集成火焰探测传感器，可对监控区域进行视频和红外辐射的同步监测，一但发生山火，温度超过设定阈值即可自动报警。

监控人员可结合温度数据和实时视频画面进行判断并快速响应。

装置通过感应取电方式获取工作电源（导线电流≥100A），等电位安装在输电导线上，通过无线传输装置将视频信号传输至相邻的变电站，再从变电站传输至监控中心。

该系统采用了目前较为先进的感应取电技术和无线自组网技术，相比传统的太阳能供电和3G通信方式，具有供电稳定、通信可靠、视频清晰、无后续费用等多种优点。

三、技术方案

1.系统结构

系统由前端山火视频监测装置、无线通信装置和后台视频监控软件等组成。

监控前端：

包括视频监控装置、山火探测单元、无线通信装置发射端、感应取电装置等，为一体化设计，直接等电位安装在输电导线上。

中继点：

当监控点距离变电站大于10公里或有遮挡时，可通过中继点进行通信接力。

中继点包括一套小型太阳能供电系统和无线通信装置发射端、接收端。

一般安装在杆塔上，体积小，安装方便。

变电站端：

变电站端需安装一台无线通信装置接收端，通过协议转换器转换进入电力通信通道，传输至监控中心。

监控中心：

监控中心通过协议转换器将数据转换回以太网数据，并通过视频服务器进行管理和发布。

2.系统配置

名称

规格型号

数量

感应取电装置

12V/20W

1台

高清球形摄像机

720P/20倍光学变焦

1台

山火探测单元

TKFSH

1套

无线通信装置

5.8G，10km

2台

通信管理机

POE供电，100M以太网

1台

协议转换器

2M转以太网

2台

小型太阳能供电系统

中继点供电

1套（选配）

中继无线通信装置

5.8G，10km

2台（选配）

安装线缆及附件

/

1套

视频服务器

1套

视频监控软件

1套

四、产品特点

1.高压感应取电技术

高压感应取电技术是一种在高压输电线路上利用电力线路周围的辐射电磁场，感应获取能源，为装置自身供电的先进取能技术，是野外电力设备获取能源的一种新型解决方案。

该技术在高压输电线路上利用通过线路的电流产生的电磁场取得低压工作电能，大大提高了取电的效率，且在功率调节电路的控制下，能适应电力线路短路电流的冲击。

能为用电设备提供高可靠性的、大功率的、稳定的电源供应。

采用高压感应取电技术的视频监控装置可直接悬挂安装的高压输电导线上，与导线工作在等电位状态。

安装后即可永久使用（免维护）。

此技术特点决定了其使用范围的广泛性、便捷性和先进性。

2.宽带无线自组网架构

宽带无线自组网接入技术采用5G频段，通信覆盖半径10KM。

采用了起源于军事防窃听用途的无线扩频通信（Anti-Jamming）技术，采取网络隔离及网络认证措施；设置有严密的用户口令及认证，防止非法用户入侵；无线局域网设置附加的第三方加密方案，使攻击者难以捕捉到有用的资料，即使信号被盗听也无法理解其中的内容。

相对于有线网络，无线局域网的组建、配置和维护较为容易，可以迅速（数十分钟内）组建起通信链路，实现临时、应急、抗灾通信的目的，而有线通信则需要较长的时间。

利用宽带无线自组网可以较方便地实现高清视频监控，如果监控点位于某变电站10公里之内，就可以直接将视频信号无线传输到变电站或后台监控中心；如果监控点周围10公里半径内有其它宽带通信条件（如：

ADSL宽带网），可以利用其它通信条件将视频信号传输到后台监控中心。

宽带无线自组网设备从研发至生产，始终把设备定位于室外恶劣环境下的电信级标准的长期可靠性应用。

故从选择高可靠性元件，到选择更科学合理的设计，从精致的生产工艺到周密的稳定性测试，无不严格要求，所以设备在-40℃到+60℃的宽温范围内均可正常使用。

宽带无线自组网设备的环境防护等级高达IEC国际标准组织规定的最严格级别IP68,使得设备可以在各种野外的复杂气象条件下正常工作。

3.实时高速图像处理技术

采用先进的H.264视频压缩及编码解码技术，视频信号在摄像机内就已压缩成数据信号，极大地抑制了图像失真，背景流动等现象，便图像质量更加清晰，实现了720P和1080P高清视频信号的高速低带宽传输。

H.264应用目标范围宽，能以较低的数据速率传送基于联网协议（IP）的，在、压缩效率和恢复丢失等方面，超越了现有的多种视频通信标准，可以满足不同速率、不同解析度以及不同传输（存储）场合的需求。

采用数字透雾技术，检测出图像中每个区域的特征量，然后分析其雾气的浓度，接着根据雾气的浓度，再正确地分配图像的对比度，最终形成清晰的画面。

通过这个技术，即使在雾气、黄沙等恶劣的天气条件下，也能呈现出清晰的拍摄图像。

4.分布式网络视频监控平台系统

在网络视频监控系统软件中，服务器端是整个系统的核心，主要完成设备管理，录像存储管理，SQL数据库访问、维护，下级服务器管理任务、调度等核心模块功能。

网络视频监控软件采用分布式的系统架构，C/S体系结构，基于TCP/IP网络平台，整个系统的扩展性和兼容性得到了更高层次的应用。

网络视频监控软件支持集群管理系统，通过流式媒体服务器统一管理对视频流的转发；通过管理服务器统一管理用户、监控地点相关信息，管理报警日志及操作日志，并统一记录到后台数据库。

可以实现“双机自动备份”的功能，增强了服务器系统的稳定性、可靠性，给予系统持续运行强有力的保障。

五、产品功能

1.基本功能

a）具备远程受控视频信号采集、处理和传输功能：

视频监控装置能定时或按远程指令采集工程现场视频信号，经压缩编码等视频信号处理后，通过无线网络或者光缆等方式传送给状态监测主站，或状态监测代理装置；

b）具备对电源的远程控制功能，可在预设条件或远程指令控制下开启和关闭装置前端设备的供电电源；

c）具备远程设置图片采集时间间隔的功能，可设置定时或人工拍摄图片传回后台主站系统。

支持前端存储，现场采集的图像和视频数据均可存储在前端存储器内。

d）具备远程修改网络适配器IP地址设置的功能；

e）具备断线自动连接功能；

f）能够接收系统的对时命令；

g）留有适当的接口，以便必要时能就地调试；

h）具备数据暂存能力。

在通讯发生异常时能存储7天以上报警信息，通讯恢复后，能自动上载到后端平台；

i）具备对装置自身工作状态包括采集、存储、处理、通信等的管理与自检测功能；判断装置出现运行故障时，能启动相应措施恢复装置的正常运行状态。

j）可输出电源电压、工作温度、通信连接状态（含信号强度）等工作状态数据；

k）具备对现场隐患的识别与报警能力。

l）在没有人员操作的情况下，监测装置可自动采集，每天至少每预置位拍摄两张照片。

m）具有报警输出功能，报警方式包括现场声光警示、远程喊话等多种方式。

n）支持报警触发视频录制并传送给后台主站系统。

2.高级功能：

a）具备红外摄像功能；

b）具备红外控制功能，即打开关闭红外灯功能。

具备红外全开、半开等多级控制功能。

c）具备远程受控变焦、聚焦、方位调整及预制位设置功能：

监控装置能在预设或远程指令控制下，实现对摄像机的焦距、光圈、方位和云台预制位的设置和调整；

d）具备对摄像机及云台的可控加热功能；对摄像机外壳具有自动控制和远程控制加热功能；

3.防外破功能

a）具备导线悬挂物检测功能，当导线上悬挂风筝、塑料等异物时，系统自动报警提示。

b）线路保护区内大型施工机械闯入智能检测，当线路保护区内有大型机械闯入时，系统自动监测并报警提示。

c）外物接近导线安全预警距离智能检测，对线路走廊下塔吊、泵车等超高设备以及附近正在施工的建筑等进行监测，当发现有外物接近导线安全预警距离时，自动触发声光报警并录像。

4.防山火功能

a）装置的有效监测半径不小于1km，监测精度不低于1m2着火面积，同时应具备短信提醒功能。

b）应能满足电力线路山火监视及预警的需求，能在雨雾天气下无差别地探测和监控输电线路的运行情况，且能够全天候24h工作。

c）应具备监测及报警范围超标自动报警功能，且监测及报警范围应能够根据需要进行选取或划定，能有效消除虚警。

5.后台功能：

a）用户对视频监控装置的管理和控制，包括：

实时视频浏览、云镜控制、回放、预设点巡视、设备状态查询等功能。

b）录像回放：

实现平台内统一的录像存储功能，支持定时录像、手动录像等模式，同时平台可支持流式回放功能。

c）客户端接入：

支持C/S架构客户端方式的接入。

d）时间同步：

平台内各设备支持NTP网络时间协议进行校时。

e）用户管理：

平台提供统一的用户管理机制，按照分级分组管理的方式，每个用户组可包含一个用户管理员和指定个数的操作员，用户管理员为组内最高权限用户，能配置、管理组内全部用户及用户的权限。

f）权限管理：

平台内的所有用户应通过授权使用平台提供的功能，权限可以赋予和收回；用户权限的管理采用分级管理机制，根据用户的不同等级给予不同的操作权限。

g）设备管理：

对平台设备、前端设备等的管理，包括设备的添加和删除。

设备属性项的配置等。

h）日志管理：

平台可提供操作日志和运行日志，并提供多种方式方便管理员浏览和检索日志信息。

六、主要技术参数

1.环境条件

a）环境温度：

－40℃～+45℃

b）工作温度：

－40℃～＋85℃

c）相对湿度：

5％RH～100％RH

d）大气压力：

550hPa～1060hPa

2.外观及标记

a）外观整洁完好，各接线端子的标记齐全清晰，接插件接触良好。

b）有型号、名称、出厂编号、出厂日期、制造厂名等标记。

c）外壳采用全金属制作，外观整洁，并能有效的防火与机械损坏。

d）各零部件安装正确，牢固可靠，操作部分无迟滞、卡死、松脱等现象。

3.摄像机主要技术参数

a）像素数：

≥1280（H）×720（V），或根据用户要求调整；

b）最低照度：

彩色：

0.01Lux（F1.4），黑白:

0.001Lux（F1.4），红外开：

0Lux

c）变焦率：

≥18倍光学变焦

d）光线控制：

摄像机具备光线自适应，并带有自动增益和背光补偿

e）聚焦方式：

自动聚焦。

f）光圈控制：

自动光圈。

4.云台主要技术参数

a）预置位数量：

≥128；

b）预置位精度误差：

≤0.1°

c）旋转范围：

水平0～360°，垂直0～92°。

d）云台的安装精度：

水平度≤0.25°，方位定标误差≤0.25°。

5.火焰探测单元

a）响应时间:

2s。

b）探测范围：

300m。

c）视角：

水平90°。

d）视角：

垂直90°。

e）功耗:

200mA（正常工作时）。

6.基本技术要求

a）有防雨、防潮、防尘、防腐蚀措施；

b）外壳的防护性能符合GB4208规定的IP65级要求；

c）摄像装其整体结构具备一定的防覆冰性能；

d）电源有可靠的保护措施，应避免因电源故障对杆塔造成损伤；

e）各零部件按JB/T5750的有关规定进行防盐雾、防潮湿、防霉菌的处理；

f）具有良好的防振结构，避免在杆塔安装环境中的振动对光学仪器产生影响和对视频图像质量产生影响；

g）具有良好的抗工频电磁干扰性能和良好的接地安装措施，能实现在特高压电磁环境中视频数据的准确、完整采集，以及对前端设备的准确控制；不应出现雪花点、黑纹等视频干扰现象及云台失控等故障现象；

h）装置结构紧凑，便于安装和拆卸。

7.通讯要求

a）采用无线射频通信方式进行通信，通信距离≥10km，带宽≥6M，具备安全加密能力；

b）能实时、流畅地将信号传输到状态监测系统，无信号阻塞和很小的信号延迟。

8.供电要求

a）供电系统采用高压感应取电方式，电源系统具有大电流保护功能，能保证设备长期工作的需要。

b）能满足摄像机正常工作所需的导线电流≤100A。

c）使用寿命：

≥10年，可根据需求选配蓄电池。

9.其他性能

a）电磁兼容性能：

具有良好的静电放电抗扰度、射频电磁场辐射抗扰度、脉冲磁场抗扰度、工频磁场抗扰度，在输电线路的强磁场环境中能长期正常工作。

b）气候防护性能：

具有良好的高温性能、低温性能、交变湿热性能、防覆冰性能，能在野外自然界环节中长期稳定工作。

c）机械性能：

具有良好的振动性能、运输性能，能抵抗常用的海陆空运输条件，和野外现场安装、工作条件。

d）可靠性：

平均无故障连续工作时间（MTBF）不低于25000h。

武汉泰可电气股份有限公司

技术部