劉玉林

勝利油田電力分公司 山東東營(yíng) 257000

1 研究背景

對(duì)電力線路進(jìn)行巡檢是確保輸配電工作有序開(kāi)展的關(guān)鍵。長(zhǎng)期以來(lái),電力線路巡檢以人工為主,定期進(jìn)行。當(dāng)前,隨著通信技術(shù)、視頻采集技術(shù)、電源技術(shù)等的發(fā)展,采用可視化技術(shù)對(duì)電力線路進(jìn)行遠(yuǎn)程巡檢成為可能,并且有效減小線路人員的工作量。采用可視化技術(shù),通過(guò)后臺(tái)系統(tǒng)將視頻數(shù)據(jù)與電力線路臺(tái)賬相結(jié)合,形成電力線路動(dòng)態(tài)可視化臺(tái)賬,同時(shí)調(diào)用自動(dòng)化系統(tǒng)數(shù)據(jù),對(duì)電力線路發(fā)生的故障進(jìn)行記錄,有效提高電力線路管理水平。筆者以勝利油田為例,對(duì)油田電網(wǎng)電力線路可視化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究,實(shí)現(xiàn)電力線路人工巡檢與遠(yuǎn)程視頻巡檢的有機(jī)結(jié)合,構(gòu)建設(shè)備臺(tái)賬與視頻數(shù)據(jù)、隱患故障的關(guān)聯(lián)性,加強(qiáng)電力線路運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估能力,提高隱患排查處置的速度。電力線路通道受外部運(yùn)行環(huán)境的影響較大,近年來(lái)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,電力線路故障以外力破壞為主。面對(duì)高供電可靠性的需求,電力線路實(shí)現(xiàn)可視化巡檢具有重要意義。

2 電力線路可視化終端

電力線路可視化終端實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)視頻采集、定時(shí)拍照上傳、異常情況識(shí)別拍照上傳等功能,設(shè)備安裝在高壓線路桿塔中上部,基于可視化距離、電源供電情況、報(bào)警模式等來(lái)對(duì)攝像頭進(jìn)行選擇,確保現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的可靠性。電力線路可視化終端安裝時(shí),需要考慮線路檔距、電壓等級(jí),以及攝像頭的覆蓋距離。

2.1 終端電源

在電力線路可視化終端中,攝像頭的電源尤為重要。油田電網(wǎng)電力線路電壓等級(jí)較高,并且位于野外,取電難度較大。為保證攝像頭電源的供電可靠性,對(duì)太陽(yáng)能板、蓄電池進(jìn)行測(cè)試評(píng)估,設(shè)計(jì)能夠確保終端裝置及輔助設(shè)備正常工作的電源。電力線路可視化終端蓄電池參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 電力線路可視化終端蓄電池參數(shù)

太陽(yáng)能板根據(jù)耗電總量、有效日照時(shí)間、平均日放電時(shí)間、系統(tǒng)利用因數(shù)等參數(shù)進(jìn)行綜合測(cè)算,參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 電力線路可視化終端太陽(yáng)能板參數(shù)

2.2 終端安裝

電力線路可視化終端安裝中的重點(diǎn)是太陽(yáng)能板的安裝、攝像頭的角度和位置。安裝時(shí),根據(jù)地區(qū)光照差異做好太陽(yáng)能板的方向調(diào)節(jié)。勝利油田位于山東省東營(yíng)市,根據(jù)當(dāng)?shù)毓庹涨闆r,電力線路走向?yàn)橄驏|、向西、向南三個(gè)方向時(shí),電力線路可視化終端安裝在桿塔南側(cè),太陽(yáng)能板所處位置為南偏西10°;電力線路走向?yàn)橄虮睍r(shí),電力線路可視化終端安裝在桿塔西側(cè),太陽(yáng)能板所處位置為南偏西30°?，F(xiàn)場(chǎng)安裝達(dá)不到上述要求時(shí),務(wù)必增加配套支架,并且避免使太陽(yáng)能板面向北、東北和西北,嚴(yán)禁角鋼、水泥桿、鋼管塔等形成遮擋,確保太陽(yáng)能板能夠充分采集陽(yáng)光。安裝過(guò)程中,要控制攝像頭的安裝位置。結(jié)合線路巡視重點(diǎn)和安裝經(jīng)驗(yàn)要求,攝像頭安裝在導(dǎo)線弧垂最低點(diǎn)同一平面與桿塔交接位置為最佳角度。在滿足以上要求的前提下,攝像頭高度不得低于10 m,盡量安裝在高處,防止被盜。帶電設(shè)備應(yīng)符合電力規(guī)程中的安全距離要求[1],水泥桿等工區(qū)特殊情況除外。

2.3 終端攝像頭

在電力線路可視化終端中,以拍照片為主的攝像頭像素一般為800萬(wàn)～2 100萬(wàn),夜視拍照攝像頭和視頻監(jiān)控?cái)z像頭像素為200萬(wàn)。不同的攝像頭可以配置不同的鏡頭,包括高清鏡頭、夜視鏡頭、下視鏡頭、廣角鏡頭、變焦鏡頭等。對(duì)于跨越高速鐵路、高速公路和重要輸電通道的架空輸電線路區(qū)段,原則上采用實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控?cái)z像頭。

2.4 終端其它輔助裝置

結(jié)合電力線路現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,電力線路可視化終端可以配備其它輔助裝置,如聲光報(bào)警裝置、測(cè)溫裝置、智能巡檢裝置副機(jī)、微氣象監(jiān)測(cè)裝置等。這些裝置與攝像頭視頻采集相結(jié)合,能夠提高系統(tǒng)的監(jiān)控能力。

聲光報(bào)警裝置如圖1所示。聲光報(bào)警裝置連接至智能巡檢裝置主機(jī)擴(kuò)展口,能夠遠(yuǎn)程撥打智能巡檢裝置主機(jī)底部的電話號(hào)碼,支持語(yǔ)音喊話、聲光報(bào)警功能。在電力線路遭外力破壞的現(xiàn)場(chǎng),通過(guò)視頻識(shí)別后,可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員進(jìn)行警告,并通過(guò)撥打電話告知相關(guān)負(fù)責(zé)人。

圖1 聲光報(bào)警裝置

測(cè)溫裝置如圖2所示。將測(cè)溫裝置安裝至電力線路指定位置,在系統(tǒng)平臺(tái)上配置網(wǎng)絡(luò)地址。測(cè)溫裝置啟動(dòng)后,定時(shí)向系統(tǒng)平臺(tái)上傳測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)。

智能巡檢裝置副機(jī)通過(guò)433 MHz無(wú)線通信與智能巡檢裝置主機(jī)相連,可以擴(kuò)大監(jiān)測(cè)范圍,并且能夠降低監(jiān)控設(shè)備通信裝置的建設(shè)費(fèi)用。智能巡檢裝置副機(jī)支持拍照功能,可以將所拍攝的照片通過(guò)無(wú)線保真通信傳送至智能巡檢裝置主機(jī),并上傳至系統(tǒng)平臺(tái)。

圖2 測(cè)溫裝置

微氣象監(jiān)測(cè)裝置如圖3所示。將微氣象監(jiān)測(cè)裝置安裝至電力線路指定位置,在系統(tǒng)平臺(tái)上配置網(wǎng)絡(luò)地址。微氣象監(jiān)測(cè)裝置啟動(dòng)后,定時(shí)向系統(tǒng)平臺(tái)上傳溫度、濕度、風(fēng)速等氣象數(shù)據(jù)?；谝巴饩€路情況,制定合理的巡檢、維護(hù)策略,基于由極端天氣引起的電力線路覆冰、舞動(dòng)等情況,及時(shí)進(jìn)行預(yù)估。

探索多功能共享資源的平臺(tái)建設(shè)模式,應(yīng)用遠(yuǎn)程視頻通信通道實(shí)現(xiàn)各類(lèi)電力線路數(shù)據(jù)采集裝置的遠(yuǎn)程上傳,并實(shí)現(xiàn)通信主站的復(fù)用,為在線采集并上傳電力線路數(shù)據(jù)提供便利。

圖3 微氣象監(jiān)測(cè)裝置

3 電力線路可視化后臺(tái)系統(tǒng)

電力線路可視化終端采集的視頻數(shù)據(jù)和各類(lèi)電力線路運(yùn)行參數(shù),采用無(wú)線接入點(diǎn)專(zhuān)網(wǎng)的模式進(jìn)行傳輸[2],在后臺(tái)系統(tǒng)中匯集應(yīng)用。應(yīng)用辦公網(wǎng)主頁(yè)賬號(hào),可以對(duì)視頻數(shù)據(jù)與各類(lèi)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行訪問(wèn)。

通過(guò)電力線路可視化后臺(tái)系統(tǒng),可以直接訪問(wèn)電力線路可視化終端攝像頭。根據(jù)攝像頭的所屬單位、線路名稱、線路電壓、桿號(hào)等進(jìn)行分類(lèi)排序,結(jié)合視頻終端的全球定位系統(tǒng)定位功能,實(shí)現(xiàn)電力線路可視化后臺(tái)系統(tǒng)對(duì)攝像頭地理位置的定位、電力線路遠(yuǎn)程巡檢的管理和人員巡檢情況的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。

攝像頭分類(lèi)排序及現(xiàn)場(chǎng)視頻采集畫(huà)面如圖4所示,攝像頭地理位置定位及現(xiàn)場(chǎng)視頻輪播畫(huà)面如圖5所示。

圖4 攝像頭分類(lèi)排序及現(xiàn)場(chǎng)視頻采集畫(huà)面

對(duì)電力線路可視化終端安裝情況進(jìn)行錄入,建立相應(yīng)電力線路的桿塔臺(tái)賬。后臺(tái)系統(tǒng)根據(jù)桿塔臺(tái)賬的關(guān)鍵詞,為操作人員提供桿塔的分類(lèi)統(tǒng)計(jì),并顯示桿塔的各類(lèi)信息[3],如圖6所示。結(jié)合桿塔臺(tái)賬和電力線路可視化終端所采集的信息,分析形成電力線路運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)與隱患臺(tái)賬,可以據(jù)此及時(shí)消除電力線路的風(fēng)險(xiǎn)和隱患,制定降低電力線路運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)措施。

圖5 攝像頭地理位置定位及現(xiàn)場(chǎng)視頻輪播畫(huà)面

圖6 桿塔臺(tái)賬畫(huà)面

4 電力線路可視化智能應(yīng)用

4.1 風(fēng)險(xiǎn)智能識(shí)別

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)視頻和圖片的學(xué)習(xí),實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)的智能識(shí)別,具體包括:

(1) 對(duì)電力線路走廊距離較近的各種建設(shè)作業(yè)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別,如挖掘、推土、吊裝等,針對(duì)有可能對(duì)電力線路的安全運(yùn)行造成威脅的情況,進(jìn)行自動(dòng)推送;

(2) 對(duì)各種可能接近帶電體造成電擊、短路、接地等事故的建筑物、異物,進(jìn)行識(shí)別報(bào)警;

(3) 對(duì)各種鳥(niǎo)類(lèi)的筑巢情況進(jìn)行識(shí)別;

(4) 對(duì)由惡劣天氣造成的覆冰、舞動(dòng)等情況進(jìn)行識(shí)別。

隨著典型視頻與圖片的采集量不斷增加,數(shù)據(jù)源也不斷增加[4],進(jìn)而使識(shí)別的準(zhǔn)確率不斷提高,為發(fā)現(xiàn)電力線路運(yùn)行隱患和電力線路風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供了有力的技術(shù)支撐。將視頻數(shù)據(jù)與所采集的溫度數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)等相結(jié)合,還為電力線路運(yùn)行狀況智能化識(shí)別技術(shù)的發(fā)展提供了新的研究方向。

4.2 巡檢情況自動(dòng)統(tǒng)計(jì)

電力線路可視化終端全球定位系統(tǒng)定位數(shù)據(jù)與電力線路地理信息系統(tǒng)相結(jié)合[5],可以進(jìn)一步精準(zhǔn)地實(shí)現(xiàn)電力線路走向的繪制?；陔娏€路巡檢人員手持式終端的定位和導(dǎo)航系統(tǒng),自動(dòng)生成巡檢軌跡,實(shí)現(xiàn)人工巡檢情況的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。將視頻遠(yuǎn)程巡檢與人工現(xiàn)場(chǎng)巡檢相結(jié)合,可以進(jìn)一步提高電力線路巡檢的及時(shí)性,擴(kuò)大巡檢的覆蓋面,并降低巡檢人員的工作強(qiáng)度[6]。

4.3 隱患統(tǒng)計(jì)分析及現(xiàn)場(chǎng)搶修

通過(guò)人工錄入、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)推送、視頻自動(dòng)識(shí)別等方式,形成電力線路運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)與隱患臺(tái)賬。

根據(jù)所屬單位對(duì)工作任務(wù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、發(fā)放,與作業(yè)人員手持式終端實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)視頻對(duì)接[7],達(dá)成工作任務(wù)的現(xiàn)場(chǎng)快速落實(shí),以及用料的及時(shí)準(zhǔn)確準(zhǔn)備,為電力線路檢修運(yùn)維工作計(jì)劃的制定提供支持,同時(shí)為事故應(yīng)急搶修提供準(zhǔn)確信息。

5 結(jié)束語(yǔ)

筆者以勝利油田為例,對(duì)油田電網(wǎng)電力線路可視化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)了電力線路可視化終端,構(gòu)建了電力線路可視化后臺(tái)系統(tǒng)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用,視頻采集、識(shí)別技術(shù)的不斷完善[8-9],通信技術(shù)的發(fā)展,在油田電網(wǎng)電力線路應(yīng)用可視化技術(shù)已具備了較為成熟的條件,并且可以保障油田電網(wǎng)電力線路的安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。