1 引言

隨著我國電網調度管理水平的不斷提高, 許多地區電力通信網的建設取得了很大的進展,基本上實現了數字化通信。采用光纖、數字微波或無線擴頻等通信方式,信道帶寬和信道質量明顯提高。而要全面直觀地了解變電站的真實情況,遠程視覺監控是必備的監控管理手段,它可在幾十公里及更遠之外的調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狀

近年來, 隨著電網規模的迅速擴大, 電力系統科技水平不斷提高, 無人值守變電所的數量日益增加, 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生,已是實現無人值班變電所要解決的首要問題。圖像監視系統即遙視是對“四遙”(遙控、遙信、遙測及遙調)的進一步補充和完善,能夠實現對變電所內設備運行情況及周邊環境的監視,監測電力設備發熱程度、實現防火、防盜報警, 解決安全保衛問題。

目前, 許多變電站實現了“四遙”功能。現今, 遠程圖像監視技術已經日趨成熟, 它被稱為第五遙的遙視, 使相關人員及時了解變電站現場的情況, 為控制中心操作人員提供變電站現場圖像, 并對故障與安全進行處理。

視頻監視系統也有一些缺點: 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 變電所遙視監控系統

變電所遙視監控系統是對視頻監視系統的改進與補充。它可以實現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,大大節省人力物力等投資。

3.1 變電所遙視監控系統組成

變電所遙視監控系統組成如圖1。

圖1 變電所遙視監控系統

由現場視覺傳感器采集圖象, 通過無線以太網將現場情況以無線網橋或無線短信、彩信傳到管理中心,由管理中心人員對現場圖像進行處理.這里的現場僅列舉出如圖所示的幾個。

具體組成結構:

3.1.1 圖像監控部分(創新點及要解決的關鍵問題)

系統圖像監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、低照度要求的攝像機及鏡頭,確保對變電站各區域進行無死角的監控。在此基礎上通過先進的圖形處理技術和算法研究,實現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橋或無線短信、彩信發布到電力公司上級主管部門的MIS 網上,網上客戶在安裝了監控系統客戶端軟件后即可對受控變電站進行遠程監控。

顯然, 傳統的基于人工操作的視頻監視不能適應實際應用的需要, 開發新一代的監控技術, 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提高圖像質量, 然后對場景中的目標進行檢測、分類和跟蹤, 進而實現視頻內容的分析理解, 包括場景中的異常檢測、人的身份識別以及視頻內容的理解描述等。現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,對其內容的智能化分析和理解,并做出相應的判斷。它處于智能監控技術的高級階段, 是實現監控智能化的關鍵。

超分辨率復原技術: 圖像獲取過程中,受成像條件和成像方式的限制,成像系統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, 造成獲取圖像質量的下降。超分辨率復原技術采用信號處理的方法,在改善圖像質量的同時, 試圖恢復成像系統截止頻率之外的信息,是提高空間分辨率改善圖像質量的有效方法(將圖像讀入Matlab 仿真軟件可以實現)。這一技術的最大優點在于成本低,現有的低分辨率成像系統仍可以使用。實際上,超分辨率復原技術和圖像恢復技術在理論上有著密切的聯系,可認為是第一代圖像恢復技術。該部分就是視覺傳感器的研究。新一代智能視覺監控技術的研究是一個極具挑戰性的前沿課題,它賦予監控系統觀察分析場景內容的能力, 實現監控的自動化和智能化, 因而具有應用潛力。視覺監控系統的智能化分析過程由運動目標檢測、分類、跟蹤和視頻內容分析等幾個基本環節組成,視頻內容分析又包括異常檢測、人的身份識別以及視頻內容理解描述等。

圖像監控部分主要解決基于ARM S3C2440 的視頻監控系統及視覺傳感器的研究。S3C2440A 是三星公司設計的一款基于ARM920T 內核的32 位嵌入式RISC(reduced instructions set computer)微處理器,它的最高工作頻率可達533MHz,內部集成了豐富的外設接口,其中包括了camera 接口,具備高性能、低功耗的優點,適用于圖像采集,傳輸等應用。即不采用通用的視頻監視系統而采用視覺監控系統- - - - - 不隨時錄相, 只在出現盜警與火警等情況下開始錄相,再經過圖形處理技術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,要求能在150 公里范圍內組建無線局域網, 要求能與覆蓋范圍內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,業務有10路話音和500kbps 的數據。

補充要求:應保證系統技術架構的先進性、未來的功能與性能的可擴展性、通信的可靠性、系統的穩定性與相對較低的工程量。

3.2 實現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, 大大節省人力物力等投資。

4 結束語

總之, 遙視技術在提高質量、安全、管理等方面收效顯著。隨著自動化技術的飛速發展, 遙視技術的應用前景更廣闊。變電所遙視系統解決了變電所現場的可視化和環境監控問題, 是對四遙功能的必要補充, 為實現變電所無人值班、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的開發和建設力度。同時, 遙視系統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, 促進管理工作的現代化有著現實意義和歷史意義。