摘要:針對無人值班變電所存在的問題, 提出了應用遙視監(jiān)控技術(shù)實現(xiàn)無人值班變電所的防火、防盜、防泄漏等。創(chuàng)新點為以視覺監(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現(xiàn)遠程監(jiān)督和控制,終實現(xiàn)變電所的綜合自動化。

　　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)取得了很大的進展,基本上實現(xiàn)了數(shù)字化通信。采用光纖、數(shù)字微波或無線擴頻等通信方式,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情況,遠程視覺監(jiān)控是必備的監(jiān)控管理手段,它可在幾十公里及更遠之外的調(diào)度中心及時準確地掌握變電站的情況, 并對各種情況進行操作控制,做到真正的無人值守。

　　2 無人值班變電所運行現(xiàn)狀

　　近年來, 隨著電網(wǎng)規(guī)模的迅速擴大, 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“四遙”(遙控、遙信、遙測及遙調(diào))的進一步補充和完善,能夠?qū)崿F(xiàn)對變電所內(nèi)設(shè)備運行情況及周邊環(huán)境的監(jiān)視,監(jiān)測電力設(shè)備發(fā)熱程度、實現(xiàn)防火、防盜報警, 解決安全保衛(wèi)問題。

　　目前, 許多變電站實現(xiàn)了“四遙”功能?，F(xiàn)今, 遠程圖像監(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)人員及時了解變電站現(xiàn)場的情況, 為控制中心操作人員提供變電站現(xiàn)場圖像, 并對故障與安全進行處理。

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

　　3 變電所遙視監(jiān)控系統(tǒng)

　　變電所遙視監(jiān)控系統(tǒng)是對視頻監(jiān)視系統(tǒng)的改進與補充。它可以實現(xiàn)變電所的綜合自動化,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)場視覺傳感器采集圖象, 通過無線以太網(wǎng)將現(xiàn)場情況以無線網(wǎng)橋或無線短信、彩信傳到管理中心,由管理中心人員對現(xiàn)場圖像進行處理.這里的現(xiàn)場僅列舉出如圖所示的幾個。

　　具體組成結(jié)構(gòu):

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

　　系統(tǒng)圖像監(jiān)控范圍為變電站全站, 采用全方位云臺配合高清晰度、高放大倍數(shù)、低照度要求的攝像機及鏡頭,確保對變電站各區(qū)域進行無死角的監(jiān)控。在此基礎(chǔ)上通過先進的圖形處理技術(shù)和算法研究,實現(xiàn)變配電所的圖形自動報警與自主式控制,管理操作。同時將變電站報警圖像利用無線網(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受控變電站進行遠程監(jiān)控。

　　顯然, 傳統(tǒng)的基于人工操作的視頻監(jiān)視不能適應實際應用的需要, 開發(fā)新一代的監(jiān)控技術(shù), 攝像機獲取視頻序列后,首先通過圖像恢復或超分辨率復原技術(shù)提高圖像質(zhì)量, 然后對場景中的目標進行檢測、分類和跟蹤, 進而實現(xiàn)視頻內(nèi)容的分析理解, 包括場景中的異常檢測、人的身份識別以及視頻內(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,對其內(nèi)容的智能化分析和理解,并做出相應的判斷。它處于智能監(jiān)控技術(shù)的階段, 是實現(xiàn)監(jiān)控智能化的關(guān)鍵。

　　超分辨率復原技術(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)并不能獲取原始場景中的所有信息。成像過程往往會受到光學模糊、運動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。超分辨率復原技術(shù)采用信號處理的方法,在改善圖像質(zhì)量的同時, 試圖恢復成像系統(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 仿真軟件可以實現(xiàn))。這一技術(shù)的優(yōu)點在于成本低,現(xiàn)有的低分辨率成像系統(tǒng)仍可以使用。實際上,超分辨率復原技術(shù)和圖像恢復技術(shù)在理論上有著密切的聯(lián)系,可認為是代圖像恢復技術(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)觀察分析場景內(nèi)容的能力, 實現(xiàn)監(jiān)控的自動化和智能化, 因而具有應用潛力。視覺監(jiān)控系統(tǒng)的智能化分析過程由運動目標檢測、分類、跟蹤和視頻內(nèi)容分析等幾個基本環(huán)節(jié)組成,視頻內(nèi)容分析又包括異常檢測、人的身份識別以及視頻內(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,適用于圖像采集,傳輸?shù)葢?。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識別, 且必須準確與及時,以便遠端人員能及時了解情況做出相應的處理措施。

　　3.1.2 無線傳輸與控制

　　擬與深圳前進公司的150 公里WLAN 信號覆蓋與接收合作。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)的車輛進行漫游通信。

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

　　補充要求:應保證系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)的先進性、未來的功能與性能的可擴展性、通信的可靠性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性與相對較低的工程量。

　　3.2 實現(xiàn)變電所的綜合自動化

　　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。隨著自動化技術(shù)的飛速發(fā)展, 遙視技術(shù)的應用前景更廣闊。變電所遙視系統(tǒng)解決了變電所現(xiàn)場的可視化和環(huán)境監(jiān)控問題, 是對四遙功能的必要補充, 為實現(xiàn)變電所無人值班、無人值守提供了可靠保證,有極高的使用價值和利用價值,應加大變電所遙視系統(tǒng)的開發(fā)和建設(shè)力度。同時, 遙視系統(tǒng)的推廣應用對提高變電所運行的安全性、可靠性, 提高運行管理的科學性, 促進管理工作的現(xiàn)代化有著現(xiàn)實意義和歷史意義。