输电线路视频监控防盗报警系统的设计

摘 要：输电线路视频监控防盗报警系统，采用先进的传感器技术、计算机与信息处理技术、3G无线公网数据传输技术、风光互补供电技术，实现对线路铁塔的全方位监控。本文主要阐述了输电线路监控终端中视频采集模块组成和工作原理及供电系统方案。

关键词：输电线路监控终端；电源管理模块；风光互补供电

1 引言

高压铁塔是电力传输的关键设备，每个高压铁塔价值数十万元，一旦被盗，损失少则数万元，多则几十万元，影响电力供应的损失则更大。故采取严密的防盗措施是关系电力供应的大事。由于许多输电线路都建设在地形比较复杂的地区，存在诸多不安全因素，在天气恶劣的情况下，对线路巡检工作人员是严峻的考验。

输电线路视频监控防盗报警系统，以视频监控为主，传感器告警为辅，对铁塔进行全方位的监控。工作人员在监控中心利用电脑，或在野外利用智能手机、3G上网笔记本即可随时随地查看铁塔、线路的状态，大量减少巡检人员的工作量。

2 系统总体构成

本系统结构如图1所示，包括监控中心、监控终端和智能终端设备，监控中心主要由流媒体服务器、短信服务器和视频控件客户端组成，实现对前端设备视频流的获取、转发、保存，同时能够实现视频的实时预览、云台控制、视频属性控制、设备激活、服务端录像文件回放和下载，并能显示前端视频服务器的设备状态等。输电线路监控终端实现前端视频信息及传感器信息的采集，主要由视频采集模块、风光互补供电系统等组成。数据传输采用现今成熟的3G无线公网技术，实现前端监控终端和后台监控中心的数据交换。智能终端设备（智能手机、3G上网笔记本）通过监控中心流媒体服务器获取视频信息。

3 视频采集模块

视频采集模块包括3G网络视频服务器、红外云台摄像机和电源管理模块，视频采集模块组成如图2所示。3G网络视频服务器是系统进行视频信号编码和传输的关键设备。云台通过 RS485接口接到视频服务器，监控中心服务器通过视频服务器可以进行云台操作，通过云台操作观看全方位视频。3G网络视频服务器采用一直在线的工作方式，当有外触发时视频进行传输，如果外触发停止或者人工控制下线，进入休眠状态，只需要少量的流量维持链接（心跳维持）。视频采集模块配置一台一体化智能高速云台摄像机，具有功耗小、使用寿命长、辐射距离远等特点，夜视距离大于 100 米，全天候环境设计， 360°无限位旋转，仰视 180°无盲点，具有 128 个预置位。

为了维持较低的功耗，云台摄像机、告警喇叭的电源由电源管理模块控制。正常情况下为了节省电能，云台摄像机、告警喇叭不工作，当有激活上线、告警激活上线或者定时激活上线之中的一个动作满足时，电源管理模块控制云台摄像机上电工作进行视频传输，告警喇叭只有在告警激活上线时才工作。

电源管理模块是以32位ARM嵌入式微处理器LPC2136为核心，主要由存储器、摄像机电源控制、RS232接口、数字量输入端口（DI）、数字量输出端口（DO）、模拟量输入端口（AI）和GSM模块组成。LPC2136内置?C_OS-Ⅱ操作系统，具有GPIO管脚资源丰富、RAM资源较大的特点，同时具有实时时钟和AI处理能力，非常适合本模块使用。存储器采用FM24CL16，FM24CL16是采用先进的铁电工艺制造的16K位非易失性存储器，用以存储上线时段报警电话号码、定时激活时间等信息。摄像机电源控制端口是为了保证最低功耗而增加的控制模块，当网络视频服务器视频启动时通过串口下发控制指令给电源管理模块，电源管理模块发送上电指令控制云台摄像机上电，RS232口是电源管理模块与网络视频服务器进行指令交换的通道。数字量输入端口连接多鉴红外探测器及振动传感器，检测高压铁塔底部是否有人活动，及其铁塔是否有振动，如有则告警激活，通过数字量输出端口，发送告警信号激活3G网络视频服务器进行视频传输。同时控制告警喇叭工作，发出刺耳的警告声音，监控中心人员可通过语音对讲配合现场视频对现场犯罪分子进行喊话威慑，促使其停止犯罪行为。模拟量输入端口采集蓄电池电压信息，通过GSM模块能够将电压信息以短信形式上传到平台，在电池欠压的情况下以告警的方式传输到平台。电源管理模块带有 GSM 模块，可以接收监控中心平台的短信指令：短信激活、短信设置（定时激活时间设置、校时）和下线指令操作，并且能够将告警信息以短信形式传输到平台。定时激活是激活网络视频服务器定时上线传输视频，校时指令用来校正模块时钟。电源管理模块软件流程如图3所示。

4 供电系统

因电力铁塔大多位于比较偏远的地区，设备的供电采用太阳能供电和风力供电两种供电方式互相补充的风光互补供电系统，弥补了风力和太阳能独立供电系统的不足。风光互补供电系统能够保证系统在野外无普通电源供电情况下的正常工作。系统各设备功耗以每天1小时视频浏览计算如表所示。系统全天功耗可计算为：

30+144+24=198WH≈0.2KWH。

本系统电源配置方案中，太阳能供电和风力供电均可单独工作满足本系统的供电需求。假设每天能够利用太阳能供电的时长为4个小时，能够利用风力供电的时长为5个小时，太阳能供电和风力供电均无法利用的最长时间为5天。综合考虑气候对太阳能供电和风力供电的影响，以及太阳能发电组件和风力发电组件的损耗和衰减，通过分析计算，本系统采用功率为90W的太阳能电池板和功率为300W的5叶片mini风力发电机。采用风光互补控制器，保证太阳能和风能的最高利用。考虑到蓄电池存在放电效率和衰减率等各方面因素，蓄电池组选择额定容量150Ah的高性能胶体太阳能储能蓄电池。

5 结束语

输电线路视频监控防盗报警系统在出现盗窃塔材等异常情况时，通过输电线路视频监控终端实时采集现场视频信息，并能通过短信告警的形式及时通知监控中心或野外管理人员，管理人员采取相应手段进行人工干预，提高线路安全运行水平，满足当前电力系统高压铁塔安全监控的需求。

参考文献：

[1]徐青松，张盎然，杨勇.输电线路视频在线控系统[J].上海电力，2006（04）：415-417.

[2]赵培养，刘保平.基于3G的输电线路无线视频监控系统[J].通信世界，2013（12）：53-54.

[3]张峻岭，殷建英.风光互补发电系统及应用[J].能源研究与利用，2011（04）：48-49.

作者简介：张宪栋（1976—），男，山东泰安人，讲师，硕士，主要研究方向：自动控制，智能仪器。