楊增榮

廣西送變電建設(shè)公司 廣西南寧

摘要：變電站施工現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控管理面臨著環(huán)境偏僻、無(wú)有線網(wǎng)絡(luò)、不通市電等難題，利用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)和新能源，研發(fā)一套遠(yuǎn)程視訊自動(dòng)采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)回傳多點(diǎn)圖片、視頻、查看施工進(jìn)度及到貨情況等功能，把現(xiàn)場(chǎng)施工形象進(jìn)度和施工細(xì)節(jié)及時(shí)傳輸?shù)胶蠓?，為提升工程質(zhì)量、安全和文明施工提供了高科技手段。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)視訊；采集系統(tǒng)；研發(fā)與應(yīng)用

1 前言

電力工程管理的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是對(duì)工程施工現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控管理。但是新建的變電站工程大多都在野外，辦公環(huán)境較差，有線網(wǎng)絡(luò)無(wú)法覆蓋，供電無(wú)法保障，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)備投入和使用成本過(guò)高，這些原因限制導(dǎo)致了傳統(tǒng)工程現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的廣泛使用。

為了提高現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的可用性，增加強(qiáng)工程質(zhì)量、安全和文明施工的監(jiān)督管理水平，需要開發(fā)一套前期投入資金少、運(yùn)行成本低、方便操作使用的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。為此我們將通過(guò)引進(jìn)信息網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)和新能源資源，研究開發(fā)一套適用施工企業(yè)需求的視訊自動(dòng)采集系統(tǒng)。

2 目的

該遠(yuǎn)程視訊自動(dòng)采集系統(tǒng)研發(fā)目的是解決施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件較差，在工地不通有線互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、不通市電的情況下，通過(guò)使用太陽(yáng)能電池板供電，利用覆蓋面廣泛的手機(jī)3G及WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，控制監(jiān)控?cái)z像頭多角度、變焦、巡航，實(shí)現(xiàn)工程現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)圖像傳回公司后方總部，并且這套監(jiān)控系統(tǒng)的后期的運(yùn)行、維護(hù)成本必須較低。

3 設(shè)計(jì)思路與功能實(shí)現(xiàn)

3.1 設(shè)計(jì)思路

變電站遠(yuǎn)程視訊自動(dòng)采集系統(tǒng)需要重點(diǎn)解決下面幾個(gè)問(wèn)題：一是要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，二是要有不受外界干擾的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸通道，三是要有安全穩(wěn)定的持續(xù)工作電源等。為了解決這些問(wèn)題，我們將通過(guò)攝像頭的定制開發(fā)，利用3G及WIFI無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，完成對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)高度集成各模塊設(shè)備使其大幅度減少用電量，達(dá)到間歇性用電的特點(diǎn)。在現(xiàn)場(chǎng)部署電池組，并利用太陽(yáng)能電池板的方式給蓄電池充電，確保系統(tǒng)的電能供應(yīng)。

項(xiàng)目研究形成一個(gè)完全設(shè)備自動(dòng)化控制的監(jiān)控系統(tǒng)，利用太陽(yáng)能電池板給蓄電池充電，保證系統(tǒng)電能供應(yīng)。將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到圖片傳輸交互平臺(tái)中，使其能降低功耗，減少故障率。用有定時(shí)開關(guān)機(jī)和手機(jī)短信、2G互聯(lián)網(wǎng)通道電源開關(guān)器，控制整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的啟動(dòng)和關(guān)閉，減少人工干預(yù)，降低運(yùn)行成本。

3.2功能實(shí)現(xiàn)

依照遠(yuǎn)程視訊自動(dòng)采集系統(tǒng)的特性，我們將整個(gè)系統(tǒng)劃分為四個(gè)部分：前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、用戶控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)。前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要包括安裝在各個(gè)工地上的攝像機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備等；數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括3G EVDO/WCDMA/ TD-SCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、Internet網(wǎng)等；控制系統(tǒng)包括終端顯示設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、短信控制器等；供電系統(tǒng)主要是太陽(yáng)能發(fā)電板和蓄電池等。

施工現(xiàn)場(chǎng)攝像頭采集到的圖片，送到無(wú)線圖像終端，經(jīng)過(guò)圖像壓縮編碼后，通過(guò)3G EVDO/WCDMA/TD-SCDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、internet網(wǎng)送到指定IP的圖像服務(wù)器，在監(jiān)控中心或者指定客戶端上進(jìn)行瀏覽。具體為，通過(guò)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器從CCD攝像機(jī)采集模擬圖像信號(hào)，然后把圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和壓縮成為圖像數(shù)據(jù)。最后利用3G EVDO/WCDMA/ TD-SCDMA無(wú)線傳輸模塊將圖片及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)以IP包的方式發(fā)送到圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控服務(wù)器。圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控服務(wù)器和圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控客戶端分別是裝有微軟windows操作系統(tǒng)的PC機(jī)，它們都連接在互連的Internet網(wǎng)絡(luò)上，由于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)圖像采集器沒有固定的IP地址，所以客戶端主動(dòng)去瀏覽監(jiān)控圖像是通過(guò)服務(wù)器來(lái)中轉(zhuǎn)的。監(jiān)控中心通過(guò)圖像數(shù)據(jù)監(jiān)控客戶端實(shí)時(shí)瀏覽觀測(cè)各監(jiān)控點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)情況，維護(hù)監(jiān)控人員通過(guò)從現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送來(lái)的圖片進(jìn)行分析，如出現(xiàn)異常的預(yù)警信息，即立刻做出相應(yīng)的應(yīng)急處理，以確保施工現(xiàn)場(chǎng)的安全運(yùn)行。

4 主要技術(shù)手段與技術(shù)創(chuàng)新

1、采用SONY 1/4 CCD 18倍變焦高速球機(jī)芯與自行研發(fā)的控制云臺(tái)端主板制做成高清球形攝像機(jī)，通過(guò)編程對(duì)球機(jī)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)多角度、可變焦、預(yù)置位采集現(xiàn)場(chǎng)畫面。

2、利用太陽(yáng)能電池板給蓄電池充電，保證系統(tǒng)電能供應(yīng)，避免在現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)電纜，既環(huán)保，又安全。在陰雨天氣時(shí)可為系統(tǒng)需求提供電力90天。

3、高度集成短信、定時(shí)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、遠(yuǎn)程開啟關(guān)閉采集單元設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守、定時(shí)采集、回傳施工畫面，減少設(shè)備無(wú)效工作時(shí)間。通過(guò)手機(jī)短信、互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程設(shè)定監(jiān)控系統(tǒng)工作的時(shí)間表，系統(tǒng)可按預(yù)定的時(shí)間表啟動(dòng)攝像機(jī)拍攝工程現(xiàn)場(chǎng)的圖像并傳送到后方的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，完成圖像傳輸后整個(gè)系統(tǒng)關(guān)閉，減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量，節(jié)約運(yùn)行成本。

4、采用阻水鋁合金設(shè)備箱，集成各功能單元，減少單元間線纜，較好了解決設(shè)備散熱問(wèn)題，并且安裝和維護(hù)十分簡(jiǎn)便。

5、數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)linux二次開發(fā)控制通訊模塊，自動(dòng)判斷網(wǎng)絡(luò)連通狀態(tài)選擇使用3G或WIFI，再通過(guò)VPN方式進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸，提高數(shù)據(jù)傳輸安全性。

6、使用C#編寫后臺(tái)圖像處理軟件，將采集到的圖像經(jīng)系統(tǒng)自動(dòng)整理傳回遠(yuǎn)程后臺(tái)服務(wù)器，并集成視頻、圖片管理系統(tǒng)中，管理人員可隨時(shí)查看采集回來(lái)的圖片、視頻。需要時(shí)時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的施工情況，通過(guò)權(quán)限編寫控制管理人員使用電路控制平臺(tái)打開遠(yuǎn)程攝像頭可查看實(shí)時(shí)視頻畫面。

5 研發(fā)成果及應(yīng)用

5.1 完工的遠(yuǎn)程視訊自動(dòng)采集系統(tǒng)

該系統(tǒng)的特點(diǎn)：一是實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)采集圖片和視頻，二是建立了不受外界干擾的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸通道，三是確保有安全穩(wěn)定持續(xù)的工作電源。

該系統(tǒng)有利于降低管理成本：一是工程管理人員可以實(shí)現(xiàn)異地辦公，能夠遠(yuǎn)程對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全、文明施工等方面的細(xì)節(jié)，有效督促安全施工；二是減少了后方管理人員的到項(xiàng)目部的差旅次數(shù)，減少了差旅成本同時(shí)；三是利用太陽(yáng)能提供工作電能，節(jié)能環(huán)保。

5.2 遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)

預(yù)置點(diǎn)拍照可以設(shè)置255個(gè)，每個(gè)預(yù)置點(diǎn)都可以設(shè)定不同的焦距，當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)置點(diǎn)后自動(dòng)采集圖片。

攝像頭巡航走的預(yù)置點(diǎn)路徑可設(shè)定8個(gè)預(yù)置點(diǎn)，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間關(guān)閉電源再?gòu)?fù)電它還會(huì)按記憶再次巡航。