尹德斌

（云南省迪慶州供電局，云南 迪慶 674400）

引言

鑒于高壓輸電線路的特點，高壓輸電線路一般都架設(shè)于野外，這樣對線路及設(shè)施的維護造成了很大困難。由于電力企業(yè)人力有限，不可能在每處易被盜竊的鐵塔附近設(shè)點守防，所以安裝一套鐵塔防盜監(jiān)控系統(tǒng)是高壓輸電線路維護人員的理想選擇。如何利用先進的科技手段和成熟的通信網(wǎng)絡(luò)建立切實可行的鐵塔防盜監(jiān)控系統(tǒng)，是達(dá)到預(yù)期目的的關(guān)鍵，也成為電力科研的一項有重要意義的課題。

遼陽供電公司研制的鐵塔防盜報警監(jiān)控系統(tǒng)，開辟了高壓輸電線路鐵塔防盜系統(tǒng)的先河，為我國高壓輸電線路鐵塔防盜工作的開展提供豐富的理論知識和實踐經(jīng)驗。該項技術(shù)已經(jīng)在遼陽供電公司全面應(yīng)用，取得了比較好的效果。目前，該項目已獲得了國家知識產(chǎn)權(quán)局頒發(fā)的實用新型專利證書。

1 技術(shù)原理

防盜報警監(jiān)控系統(tǒng)保護的對象一般是電力高壓鐵塔和電力變壓器等，特別是戶外人煙稀少的地段更是防護的重點。由于電力線路成網(wǎng)狀分布，防護的地段十分分散，因此需要劃分區(qū)域來重點布防。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，使用先進的電子技術(shù)替代以前人工巡檢是必然的趨勢。目前電子檢測技術(shù)方法主要是電氣參數(shù)檢測方法，包括電壓電流檢測法、電容探測法、微波感應(yīng)探測法、電力線載波通信法，還有新發(fā)展起來的電力寬帶技術(shù)等。但上述方法都受其自身的條件限制，不適合散布于各地的電力設(shè)施的實時監(jiān)控，系統(tǒng)的規(guī)模也受到限制，不利于系統(tǒng)的擴展。隨著GPRS/CDMA技術(shù)的成熟以及在各個領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用，大大提升了系統(tǒng)監(jiān)控能力和監(jiān)控范圍。因此，設(shè)計采用了GPRS/CDMA無線通信網(wǎng)絡(luò)平臺，將分布在不同地點的重點電力鐵塔有機的聯(lián)系起來，以報警短信和現(xiàn)場震動傳感、紅外攝像的模式，將每個重點監(jiān)視鐵塔的周圍環(huán)境實時傳入電力設(shè)施監(jiān)控中心，監(jiān)控值班人員可根據(jù)報警裝置發(fā)來的報警信息綜合分析，對現(xiàn)場進行準(zhǔn)確分析判斷，一旦確認(rèn)有盜竊電力設(shè)施的行為發(fā)生可立即聯(lián)系、組織有關(guān)人員出警，確保高壓輸電線路安全運行。

1.1 監(jiān)控裝置

防盜報警監(jiān)控裝置主要用于電力設(shè)施現(xiàn)場監(jiān)測、判斷電力鐵塔是否被實施盜竊行為。裝置本身通過振動傳感器探頭檢測電力鐵塔是否被敲擊、鐵鋸鋸動。當(dāng)電力鐵塔被使用鐵鋸等切割工具破壞時，外力震動會沿著鐵塔形成橫向和縱向兩個方向的震動波形，當(dāng)振動傳感器采集到震動波形時，會根據(jù)波形的頻率和波形幅度產(chǎn)生脈沖信號，傳遞給監(jiān)控主機。同時監(jiān)控裝置可通過微波紅外傳感器檢測鐵塔下方是否有人、牲畜停靠以及有無電焊、氣焊等紅外切割工具的使用，微波紅外傳感器會采集到電力設(shè)施附近的能發(fā)出紅外熱源的信號，并根據(jù)信號強弱和發(fā)生的頻率向監(jiān)控系統(tǒng)主機發(fā)出脈沖報警信號。一旦收到震動傳感器或微波紅外探測器發(fā)來的報警信號，監(jiān)控系統(tǒng)主機會立即啟動紅外攝像機攝下鐵塔下面的實時狀況，并進行記錄。同時，監(jiān)控裝置可根據(jù)預(yù)設(shè)條件自動判斷是否正在發(fā)生盜竊行為，一旦判斷發(fā)生盜竊行為，系統(tǒng)主機會立即播放語音，打出燈光，第一時間在現(xiàn)場嚇阻罪犯分子，同時向監(jiān)控中心發(fā)出報警。

1.2 監(jiān)控系統(tǒng)

在監(jiān)控裝置與監(jiān)控中心之間，采用采用GPRS/CDMA和GSM短信兩種通信方式，在每個監(jiān)測點加裝GPRS/CDMA手機通訊模塊，利用現(xiàn)有成熟的移動/聯(lián)通通訊網(wǎng)絡(luò)，不必另外架設(shè)電臺等通信線路或無線通信設(shè)備。這樣即節(jié)省了再投資，又保證監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全、穩(wěn)定、可靠。

2 監(jiān)控裝置

考慮到鐵塔監(jiān)控防盜裝置安裝于戶外線路鐵塔上，裝置內(nèi)部所有電子原器件全部采用適應(yīng)工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)要求的電子元器件，耐高溫、耐低溫、耐潮濕。裝置所配備的主要部件有：紅外人體探測器、震動傳感器、紅外數(shù)字?jǐn)z象頭、太陽能電池等。

2.1 振動傳感。利用振動傳感器沿鐵塔橫向和縱向兩個方向，監(jiān)測鐵塔被敲打、鋸動的振動信號，同時將采集的振動信號轉(zhuǎn)換為電信號供裝置內(nèi)主機系統(tǒng)分析、判斷。

2.2 微波紅外傳感。利用紅外感應(yīng)技術(shù)，通過兩個安裝于鐵塔不同位置的紅外微波監(jiān)控器監(jiān)測鐵塔下的人體紅外感應(yīng)信號、動物身體紅外感應(yīng)信號、以及電焊氣焊等切割工具的使用。監(jiān)測到的當(dāng)前紅外感應(yīng)信號與上一時刻的紅外感應(yīng)信號相比較，確定有無異常情況發(fā)生。

2.3 報警分析。所監(jiān)測的振動信號和紅外感應(yīng)信號經(jīng)過裝置內(nèi)的微電腦芯片程序分析判斷，如有異常情況便主動發(fā)出報警信息報告主站，并發(fā)送短信到預(yù)置的值班人員手機號碼中，同時啟動紅外攝像系統(tǒng)拍下當(dāng)前鐵塔周圍實景發(fā)往主站。

2.4 無線通信。鐵塔防盜裝置與監(jiān)控中心之間的通訊方式采用GPRS和GSM手機短信兩種通信方式。鐵塔防盜裝置上發(fā)報警信息和運行狀態(tài)信息以GPRS通信方式上報監(jiān)控中心，并同時將報警信息以短信GSM方式發(fā)送到接警人員手機中，監(jiān)控中心查詢鐵塔防盜裝置運行狀態(tài)和查看鐵塔防盜裝置附近環(huán)境圖象信息則以GPRS通信方式進行實時通信。

2.5 太陽能電源。由于高壓線路鐵塔均安裝于野外，線路電壓等級均為66kV及以上，鐵塔防盜裝置工作電源不方便從高壓線路直接獲取。因此，設(shè)計采用太陽能電池和蓄電池兩者供電，同時為保證供電的持續(xù)可靠，監(jiān)控裝置內(nèi)部所有電子原器件全部采用低功耗電路設(shè)計，解決了監(jiān)控裝置的供電問題。

3 中心監(jiān)控系統(tǒng)

3.1 圖像監(jiān)控。監(jiān)控中心既可自動接收鐵塔監(jiān)控裝置發(fā)送的報警圖形，同時也可由監(jiān)控人員主動對現(xiàn)場攝像進行采集，隨時查看鐵塔現(xiàn)場的運行狀態(tài)，并將圖象保存下來用于備案，為日后抓捕罪犯分子提供依據(jù)。

3.2 報警方式。監(jiān)控系統(tǒng)采用圖形報警、文字報警、語音報警等多種報警方式。鐵塔監(jiān)控裝置不但可以向監(jiān)控中心發(fā)送報警信息，還可以通過手機短信向預(yù)先設(shè)置好的多個手機號碼發(fā)送報警短信，實現(xiàn)監(jiān)控人員24h全天候接警，保證了報警信息的可靠性和時效性。

3.3 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置。在監(jiān)控系統(tǒng)中可以遠(yuǎn)方對每個鐵塔上的報警點（監(jiān)控裝置）進行設(shè)備參數(shù)設(shè)置，每個報警點的編碼序號、報警地址、設(shè)備卡號都是唯一的，并可明確指示報警點的具體地理位置，保證接警人員及時掌握和趕到報警現(xiàn)場。

3.4 用戶分層管理。監(jiān)控系統(tǒng)具備完整的操作口令管理體系，并與責(zé)任區(qū)域處理功能相結(jié)合，能夠區(qū)分不同的操作用戶、不同的操作節(jié)點、不同的操作區(qū)域、不同的操作設(shè)備對象以及不同的運行模式；另一方面系統(tǒng)實現(xiàn)信息的分層處理，系統(tǒng)只能夠提供與責(zé)任區(qū)域相關(guān)和有效的信息給監(jiān)控操作員，無關(guān)信息和責(zé)任區(qū)域以外的信息不能干擾責(zé)任區(qū)域內(nèi)的監(jiān)控操作員，保證了監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠運行。

3.5 系統(tǒng)維護。監(jiān)控系統(tǒng)具備完善的系統(tǒng)維護和系統(tǒng)日志功能。系統(tǒng)日志詳細(xì)記錄了監(jiān)控系統(tǒng)運行記錄和操作人員對監(jiān)控系統(tǒng)操作的內(nèi)容及時間，以確保監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行并記錄入庫以備查詢，便于維護人員的日常管理和故障排除。

4 結(jié)語

高壓輸電線路鐵塔防盜監(jiān)控系統(tǒng)的投入使用，采用了先進的科技手段解決線路鐵塔防盜問題，實現(xiàn)智能化、人性化管理，保證了對高壓鐵塔運行狀態(tài)的的24小時不間斷監(jiān)視，起到了防止和打擊破壞鐵塔事件的發(fā)生。為高壓輸電線路保駕護航，確保高壓輸電系統(tǒng)安全運行。高壓輸電線路變布各地，電力設(shè)施數(shù)量繁多，僅僅監(jiān)控重點鐵塔和變壓器，數(shù)量也是很可觀的，所以，高壓輸電線路鐵塔防盜系統(tǒng)技術(shù)有著非常廣泛的發(fā)展應(yīng)用前景，它所產(chǎn)生的社會效益是不可估量的。

[1]電力設(shè)施防盜報警終端。中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局2009年

[2]許逸.電線防盜割系統(tǒng)技術(shù)和實現(xiàn)[J].福建電腦.2006年第6期