摘 要：保证高压输电线路的安全可靠运行是电网安全稳定运行的重要任务，近年城市建设高速发展，高压线路下方的高架、道路、建筑施工、民房拆迁每年呈倍数增长，输电线路外力破坏事故频发，对电网安全运行、人民生命财产造成极大威胁，与此同时，线路沿线环境日趋复杂，线路巡视维护工作量越来越大，针对这些问题文章深入研究，采用分布式智能视频监测系统对杆身、巡视通道进行全天候监测，从监控实用化、通信实用化、电源管理实用化多个角度提高视频监控可靠性、通信可靠性、电源可靠性，实现现场视频图像和视频的本地实时处理，实现输电线路的可视可控。
关键词： 嵌入式远程可视监控系统； 防外破； 输电线路
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.170
0 引言
输电线路是电网的主动脉，数千公里的输电线路不可避免的受到自然环境和人为因素的双重影响，作为“六防”工作的首要问题，对于重要通道及“三跨”的维护，提升输电线路的安全运行水平，抵御自然灾害和人为损坏一直是电网安全的重中之重。输电线路外力破坏主要有毁坏线路设备、偷盗线路器材、或不清楚电力线路的安全距离，直接威胁到电力设施安全，严重情况下可导致倒塔、断线，一方面高压输电线路多数地处山岭、沟壑、农田中， 恶劣复杂的运行环境、裸露的导线，加之人为野蛮施工，加大了运行维护难度， 另一方面城市建设的飞速发展在线路附近施工，对线路造成极大的安全隐患，此时采用现代科技对庞大的供电网络进行实时监测，借助无线网络和太阳能等新技术来做到可控在控，这也是智能电网未来趋势。
公司组织研发的这一套适用于高压输电线路运行维护的远程可视监控系统，能对输电线路保护区环境等参数进行全天候监测，监控有效、操作简便，在使用的过程中根据存在的问题进行改进，目前这套系统进一步更新升级，增加了智能化图像分析侦测，进一步提高了监控效率，对线路的可靠性。
1 系统需求分析
1.1 功能需求分析
目前对高压输电线路的运维工作主要依靠人工完成，以跟有关的施工单位或个人对接，发放宣传材料、签订安全协议、下发消除隐患告知书、悬挂安全告知警示标志等方式，巡视人员每月要完成月度的定期巡视和消缺任务，不可能全天候监测线路杆塔的安全运行，很难对出现在线路保护区内的缺陷、隐患即时上报，提出预警和告警，远程监控能有效的提高线路巡视效率，运维人员可以远程查看线路的实时运行图像，同步传输现场信息参数，即时安排消缺工作，将缺陷隐患消灭在初期状态，可以有效的减少导线覆冰、火灾、导线舞动、通道超高树木、导地线防振锤悬挂异物、线路“三跨”保护区内建筑、道路施工、临时吊装、塔材被盗等因素引起的跳闸事故。
1.2 性能需求分析
从现场杆塔安装的监控点至监控室必须解决监控的范围广，图像实时传输距离远和传输距离变化大；采用太阳能加蓄电池的方案提供电源要考虑使用寿命和蓄电池的维护；现场安装的监控设备长期处于强电磁场、风吹雨淋、高低温等各种恶劣强干扰环境，整个系统必须保证可靠工作以及图像传输的清晰度；当视频图像触发造成报警时，应能及时将实时参数传送到视频监控室。
1.3 核心技术简析
（1）输电线路防外力破坏视频监测系统采用分布式智能体系架构，由智能前端和智能后端组成。智能前端包含前端智能传感触发装置以及通过内置复杂高效的嵌入式图像处理和视频识别算法，DSP+ARM双核通信系统的软件实现主要包括DSP从机端编程和 ARM 主机端编程。 DSP 端主要功能是初始化系统、管理系统中的资源、采集、 存储和传输信号，ARM端的主要功能是开发设备的底层驱动， 设计系统图形用户界面。DSP 可以在其软件环境下很好完成高速数据处，将现场视频图像和视频在本地实时处理，如运动检测、目标识别与跟踪；对现场进行全时不间断视频监控。
（2）当智能化传感器检测到被检测区域有异常发生时，立即启动相应的拍照、摄像设备对现场进行实施现场取证，同时启动本地与远程报警提示，本地可启动声光报警，同时后台收到预警信息后立即启动短息短息报警功能，以及后台声光报警机制。
2 系统功能组成结构
（1）前端智能传感器作为输电线路防外力破坏主要有塔基的安全以及走廊输电导线的安全，针对不同的位置所采用的传感期间。各类传感器件实时监测设定范围内的状态量，出现超越阀值的变量，立马产生联动机制。前端传感器件包含： 对射红外传感器、三鉴传感器、振动传感器、视频分析等等智能型传感装置。
（2）中央处理单元采用嵌入式多核处理单元，对前端传感器采集的视频和数据信息进行集中分析处理，采用专业的图像背景分离、画面抽取技术。对图像进行实时地状态分析。同时结合前端各类传感器信息，启动实时视频录像功能。采用纯硬件编码内核，对视频进行实时编码录制、上传。
（3）联动控制单元在边界、图片、视频、震动前端传感器监测到入侵状态，主控单元就会启动联动控制单元，联动控制单元，根据入侵的类别不一。做出相应的执行逻辑，启动相应的预警装置。
（4）中心服务器后台采用B/S+C/S架构的网络交互是平台。利用GISWEB技术，可以直观地展示出整个高压输电链路的运行状态，具有联动报警机制、自动录像、自动反显故障节点，同时具备分级短信报警以及手动远程操控等功能。
3 应用举例
监控平台实际监控智能化图像分析侦测模块效果图。
（1）外力机械入侵测试 。系统支持对输电线路保护区警戒区域内机械施工进行自动检测和跟踪，当机械行驶入输电线路保护区，即可对移动目标进行定位、分析、跟踪。
（2）塔下堆积物检测。系统中的智能图像处理模块应用图像分割，模板匹配等技术，有效检测保护区域内堆放的渣土、垃圾、煤堆，根据违章铁塔下的堆土入侵程度，逐级报警信息。
（3）违章建筑检测 。输电线路警戒区域内的违章建筑物，会造成线路附近的输变电设施的短路及运营故障，系统中的智能图像处理木块应用目标检测、图像分割、模板匹配及等技术可以有效地检测保护区内的违章建筑。
（4）树木生长检测。本系统应用采用有效区域标定技术，应用纹理特征提取以及模式分类的方法，实现了对高压线下的快速生长的超高树木进行有效的检测。
（5）异物检测。本系统根据风筝或异物和高压线路附近的报警区域的重合程度，发出逐级预警信号。
4 应用效果情况及局限性
（1）采用前端视频智能处理与多种传感器探测相结合的方法完成防外力破坏监测。多种灵敏、可靠的传感器辅助监测，弥补了只安装摄像机拍摄的监控盲点，减少对外力破坏行为的漏报，同时多种探测方式的结合也降低了对外力破坏行为的误报率。本系统采用视频图像前置处理的方法可以及时地启动报警，阻止外力破坏事件的发生，大幅度减少外力破坏造成的停电事故以及由此带来的经济损失和人员伤亡 同时，采用在前端设备上完成视频数据处理的方法，回传至后台的通信数据量大大地减少了，降低了系统的运行费用。
（2）该系统存在以下局限性。该系统还不能对如杆塔、绝缘子倾斜、导线覆冰厚度等监控，仅限于对设定的警示区域以及设备状态变化预警。
5 展望方向
（1）杆塔、绝缘子倾斜轻微变化时，很难侦测，覆冰侦测技术，虽然能发现覆冰，覆冰厚度预测误差太大。
（2）铁塔防盗监测装置是对杆塔进行偷盗时，智能前端应发出报警，通过无线网络短信传送至相关人员手机上和输电监控中心；通过无线视频监控的图像功能进行确认，相关视频与警方的监控系统连接，作为指证依据。
（3）污闪在线测量装置，是在绝缘子的上方加装防污监测器，对一些重要区域或重污区进行实时监控，实时短信报警功能可有效防止因污秽引起的线路跳闸事故。
6 结语
高压输电线路覆盖面广，为适应城市建设发展，每年多个变电站新建和220kV输电线路投入运行，急需运用科学技术来提升运检管理水平，该系统采用前端视频智能处理与多种传感器探测相结合的方法完成防外力破坏监测、多种灵敏、可靠的传感器辅助监测，弥补了只安装摄像机拍摄的监控盲点，减少对外力破坏行为的漏报，同时多种探测方式的结合也降低了对外力破坏行为的误报率 本系统采用视频图像前置处理的方法可以及时地启动报警，阻止外力破坏事件的发生，大幅度减少外力破坏。
参考文献：
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[2]沈科炬，岑宏旗.输电线路视频监控系统的功能与应用[J].科技创新导报，2013.
[3]刘高，曾懿辉.嵌入式视频和图像识别技术在架空输电线路智能监控中的应用研究[J].计算机系统应用，2013（11）.
作者简介：张婕（1981-）， 山东德州人， 硕士在读， 研究方向：电气工程。