為適應電力系統(tǒng)自動化建設和管理的需要，針對當前電力線路巡線管理中存在的問題，提出了應用無線公用傳輸網絡，把經過數字化壓縮、編碼的視頻和告警數據傳送至監(jiān)控中心，中心的計算機對各種數據進行解壓縮、解編碼同時回放視頻圖像，對報警事件進行告警處理，構成電力線路監(jiān)控系統(tǒng)計算機化管理的新方案。

一、前言
    目前，計算機圖像技術已經可以把視頻源像普通數據一樣來對待，如控制、采集、存儲、編輯、調用等。視頻網絡傳輸是視頻監(jiān)控技術的核心部分，它要求網絡有足夠的帶寬來承載大量的視頻數字化信息，同時也要求傳輸硬件能夠提供數字視頻信息的傳輸驅動及編解碼功能。

    采用電力通信網傳輸的數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在國內外已有普遍應用。但是在電力通信網無法連接的地點，視頻和數據還無法傳送，監(jiān)控也無法實施。此外，隨著電力建設的迅速發(fā)展，電網規(guī)模的不斷擴大，在地形復雜條件下的電網建設和設備維護工作也越來越多。如何實現地形復雜，網絡布線成本高，分布較分散，施工困難的電力桿塔、線路等電力設施的監(jiān)控，以及如何進一步建立可移動的電力資源監(jiān)控系統(tǒng)，一直是困擾本行業(yè)的重大問題。

二、系統(tǒng)建設意義
    針對有線網無法連接、無穩(wěn)定可靠的外部電源的情況下，電力系統(tǒng)生產、調度、安全監(jiān)控、線路巡檢、數據傳輸等問題，研發(fā)具有視頻監(jiān)視、采集高清晰圖像、采集環(huán)境和有關數據、無線實時數據傳輸等綜合功能的系統(tǒng)，能夠依靠在太陽能供電的條件下長期工作的監(jiān)測終端。監(jiān)測點可以安置在汽車、施工現場或電力線鐵塔上，數據傳輸手段主要依靠CDMA和GPRS公用無線網絡，實現對遠地“無距離感”的巡視、監(jiān)控、數據采集。監(jiān)測點依靠太陽能電池系統(tǒng)供電，設備適合野外露天無人的環(huán)境。同時，監(jiān)測點還能提供部分對電力線路地區(qū)環(huán)境、氣候數據的監(jiān)測，雷擊和閃電的監(jiān)測，并能提供防盜和事件報警功能。公用無線網絡可以不受山川、河流、街道等復雜地形限制，并且具有靈活機動、周期短和建設成本低的優(yōu)勢，特別適用于高壓電力桿塔、線路等設施的監(jiān)控。系統(tǒng)真正解決了超遠距離、復雜地形、無有線網絡、無電源的視頻監(jiān)控的難題，對保障電網的安全穩(wěn)定運行具有重要的現實意義。

三、設計方法和技術路線
1.模式建立
    根據電力線路監(jiān)控的實際需求和自然、地理環(huán)境條件，結合電力系統(tǒng)安全管理模式，建立自動化監(jiān)控系統(tǒng)，對其所屬線路、桿塔進行數據采集、圖像監(jiān)視，實現對電力線路和桿塔的無人巡線。

    監(jiān)控系統(tǒng)實時采集數據和圖像，并將其傳輸到中心控制室進行處理，為電力線路的安全運行提供及時準確的信息。將CDMA/GPRS數據通信功能和數字視頻編碼功能集成為一體化視頻終端，采用目前先進的CDMA/GPRS模塊、先進的DSP視頻處理技術、主流的視頻編碼方式，結合CDMA/GPRS網絡現狀特點，在產品的穩(wěn)定性、高效性、便捷性、安全性以及供電系統(tǒng)等方面進行設計。視頻終端設備直接連接攝像機，實現視頻信號的壓縮編碼、視頻數據流及控制指令的傳輸等，采用工業(yè)級設計，防雷、防電磁干擾，結合CDMA/GPRS網絡和視頻監(jiān)控數據帶寬的需求采用高效網絡接入方式，盡量使用CDMA/GPRS網絡帶寬的前提下保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性，結合系統(tǒng)提供的視頻服務器軟件和CDMA/GPRS網絡鏈路監(jiān)測模塊，實現視頻數據的交互、發(fā)送、接收、加解密、編解碼和鏈路的控制維護等功能，真正地將CDMA/GPRS網絡與視頻監(jiān)控系統(tǒng)融合起來，構成完整的電力資源無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2.系統(tǒng)組成
    本系統(tǒng)主要分為三部分：中心控制室、通信網絡和現場監(jiān)測終端。[nextpage]

（1）中心控制室
    中心控制室根據實際應用情況配置，硬件應包括視頻服務器、視頻工作站及用于發(fā)送短消息的GSM-Modem模塊。軟件包括數據庫、視頻解碼、圖像處理、網絡通信、數據處理等方面。

視頻服務器
    將視頻服務器連入Internet，取得服務器的公網IP地址，確定服務的端口號。將IP地址及端口信息通過短消息方式發(fā)送給監(jiān)測終端的CDMA/GPRS模塊。該模塊接收到短消息后，解析出接收服務器的IP地址及端口號。然后CDMA/GPRS模塊通過CDMA/GPRSModem模塊上線，連入Internet后立即與視頻服務器連線。視頻服務器與監(jiān)測終端連線后，建立一條虛鏈路。視頻服務器通過向監(jiān)測終端下發(fā)指令進行操作。首先，視頻服務器必須發(fā)送訪問密碼，以便進行身份認證，認證通過后，監(jiān)測終端才接受服務器下發(fā)的指令，并根據指令回傳視頻數據及其他數據。當視頻服務器關閉，或者任何一端掉線后，虛鏈路隨即中斷。遠程監(jiān)測終端將嘗試一定次數的重新連線，重新連接成功后便再次建立起虛鏈路。否則，遠程監(jiān)測終端到初始狀態(tài)，等待視頻服務器發(fā)送的短消息觸發(fā)。視頻服務器支持兩種接入方式，一種是通過ADSL/LAN/PSTN/ISDN直接接入Internet。此時，短消息發(fā)送接收服務器的動態(tài)IP地址或固定IP地址。如果視頻服務器處在局域網內，可以使用第二種接入方式，即通過支持SOCKS5的代理服務器接入Internet。此時短消息發(fā)送的將是代理服務器的公網IP地址。

客戶端視頻工作站
    任何一個授權的網絡用戶，通過服務器下載客戶端軟件，可以獲取各個監(jiān)測端的實時圖像和錄像資料，享受其相應權限內的監(jiān)控系統(tǒng)網絡服務，具體功能如下：①授權網絡用戶自動下載安裝控件，提供瀏覽運行界面。②通過提供的電子地圖，選擇監(jiān)控點圖像界面。③支持一/四/六／九/十六畫面等多種形式的顯示界面，畫面尺寸任意可調。監(jiān)控畫面上都顯示地名、時間等標識。④實現直觀的鏡頭控制，由鼠標在視頻畫面中運動，相應地控制一體化快球攝像機的動作。⑤實現視頻圖像的錄像、抓拍、檢索、回放。用戶可根據日期、時間、地點等條件精確查詢錄像。⑥對系統(tǒng)管理員提供系統(tǒng)配置、系統(tǒng)維護和用戶管理界面。

（2）通信網絡
    通信網絡以CDMA/GPRS無線公網為主，設備包括中繼線路、聯(lián)絡路由器、防火墻服務器。

    CDMA/GPRS無線網絡除提供高速傳送數據功能外，還提供通信狀態(tài)在線監(jiān)測、全球標準時間、全球定位服務功能，具有以下特點：①成本低廉，首先是建設投資小，網絡建設中省去了大量的組網投資；其次是維護、運行費用低，網絡運行過程中只需向運營商交納少量的數據通信使用費，而無需承擔網絡的運行和維護費用。②網絡組建的靈活性和方便性，由于網絡的基礎設施已經十分完善，通信系統(tǒng)的組建只需要考慮中心站和外圍布點的問題，在外圍布點時基本上可以不考慮布點的限制，甚至支持可移動的站點。③數據業(yè)務的適應性，目前的移動網絡能支持多種數據通信業(yè)務，因此網絡的數據傳輸與處理完全能滿足各種數據應用對通信的要求。

（3）現場監(jiān)測終端
    現場監(jiān)測終端由視頻攝像、數據采集傳感器、CDMA/GPRSMODEM模塊、天線；一體化終端設備和電源部分組成，包括視頻輸入、透明串口、告警輸入、輸出等接口。

現場終端
    控制器是現場終端系統(tǒng)的核心，其任務如下：①控制管理視頻CODEC、無線CDMA/GPRS模塊、電源，管理功能包括：模塊初始化、參數管理、模塊啟動、監(jiān)視狀態(tài)。②控制休眠、激活、重啟等操作。③存儲數據和記錄視頻、圖片、采集數據、報警事件等，并為數據確定時標。④直接接受防盜和環(huán)境等傳感器的數據，提供數據處理和報警功能。⑤維護時鐘系統(tǒng)，接受全球GPS定時。⑥維持與中心的最低通信和最低通信能力（通信休眠、喚醒，遠方喚醒，主動呼叫上送數據等）。[nextpage]

現場終端安裝
    無線模塊、控制器、CODEC、蓄電池等部分安裝在一體化控制機箱中，將控制機箱放置在密封、防雨、防潮的不銹鋼容器內，將容器埋入地下，具有冬天保溫，夏天散熱，防盜等優(yōu)點。太陽能電池按朝向設計要求固定在鐵塔上，視頻攝像機安裝在鐵塔上部的合適位置，天線、傳感器安裝在鐵塔上部的合適位置，設計安裝位置時應考慮電場對系統(tǒng)的影響，選擇合適的纜線。

四、應用前景
    隨著輸電容量及設備的增加，對送電的安全可靠性提出了更高的要求，傳統(tǒng)的電力線路和桿塔的管理都是采用人工用肉眼觀察的方法。但是人工巡視工作量大，巡視時間長，另外有些絕緣子發(fā)生問題后，肉眼根本無法進行判斷。如何對電力線路的桿塔和線路進行監(jiān)控，如何對正在施工現場的進行移動監(jiān)控，如何對一些偏遠地區(qū)的數據進行傳輸等問題，全國電力系統(tǒng)都面臨著類似的難題。為了保證電網的安全穩(wěn)定運行，必須解決這些問題，因此，該系統(tǒng)具有非常廣闊的市場前景。目前該系統(tǒng)已在浙江電力500kV超高壓線路上試用，效果良好。