蔣飛勇

（廣州健新科技有限責(zé)任公司，廣東 廣州 510000）

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的立體安防監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效保障整體變電站的正常運(yùn)行，它主要包含環(huán)境感知系統(tǒng)、智能分析系統(tǒng)以及云平臺(tái)等一系列子系統(tǒng)，可以有效地對(duì)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)接入與管理，同時(shí)也可以控制出入，識(shí)別人員身份，達(dá)到了維護(hù)智能變電站安全運(yùn)行的目標(biāo)。本文也會(huì)基于智能變電站的運(yùn)行需求以及立體監(jiān)控系統(tǒng)模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的探討，并且介紹其功能，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效提升了整體的數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確性，同時(shí)也能夠結(jié)合安防系統(tǒng)采集信息，利用云平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分離以及變電站的智能安全防護(hù)[1,2]。

1.1 總體設(shè)計(jì)

智能變電站的安防監(jiān)控系統(tǒng)包含多個(gè)子系統(tǒng)，由各個(gè)系統(tǒng)之間智能化的互動(dòng)以及綜合決策來(lái)維持安防監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行。

首先是環(huán)境感知系統(tǒng)，能夠采集變電站周邊的環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部信息的全面感知，包括對(duì)工作人員和動(dòng)物的非法入侵等以及變電站中的溫度做出相應(yīng)感知[3]。其次是多態(tài)通信系統(tǒng)，能夠有效融合有線和無(wú)線等通信模式，建立全覆蓋通信系統(tǒng)；融合物聯(lián)網(wǎng)的感知技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的全覆蓋以及信息的傳遞；建立以Wi-Fi等移動(dòng)通信技術(shù)作為支撐的遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)。再次是智能分析系統(tǒng)，可以通過(guò)建立數(shù)據(jù)模型以及智能分析模型，對(duì)周邊的環(huán)境運(yùn)行和內(nèi)部的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析。及時(shí)觀察并預(yù)警智能變電站在運(yùn)行過(guò)程中的具體情況以及變電站周圍是否出現(xiàn)了異?，F(xiàn)象，建立一個(gè)聯(lián)動(dòng)式的報(bào)警機(jī)制，一旦出現(xiàn)問(wèn)題就可以利用多渠道來(lái)完成報(bào)警。最后是云平臺(tái)，主要是對(duì)其數(shù)據(jù)方面的感知與處理，針對(duì)那些格式化或者是并沒(méi)有格式化的數(shù)據(jù)做相關(guān)處理與研究，展開(kāi)更具有規(guī)范化的分析和清理，將沒(méi)有必要的垃圾數(shù)據(jù)直接剔除干凈。

1.2 主要的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1.2.1 物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)能夠有效地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并且也可以為智能變電站在運(yùn)行過(guò)程中提出更多新的理念。變電站內(nèi)的環(huán)境本身就具有極強(qiáng)的特殊性，其安全運(yùn)行和多種因素產(chǎn)生聯(lián)系，使用單一的方法很難真正獲得全面的安全信息。而通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)則能夠獲取設(shè)備包括環(huán)境以及運(yùn)行等多個(gè)對(duì)象的屬性與狀態(tài)，最大程度感知變電站的安全運(yùn)行，同時(shí)也可以增加信息的多樣性[4]。

1.2.2 云計(jì)算技術(shù)

云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)滿足了用戶的不同需求，能夠統(tǒng)一與管理在線的計(jì)算資源，并且完成多個(gè)子任務(wù)，在平臺(tái)上面做相應(yīng)的處理。在利用云計(jì)算進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中，有1個(gè)非常重要的特點(diǎn)，就是可以按照自己的需求隨時(shí)取用。如果想要真正實(shí)現(xiàn)云計(jì)算技術(shù)，那么其核心內(nèi)容就在于對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，同時(shí)還需要完成與計(jì)算平臺(tái)的管理。

1.2.3 智能視頻分析技術(shù)

利用智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)就能夠完成24 h的監(jiān)控，徹底改變以往依靠人員來(lái)對(duì)其進(jìn)行分析的模式，還能夠通過(guò)嵌入智能化的模塊或者是中心安裝的智能分析服務(wù)器來(lái)對(duì)監(jiān)控到的畫(huà)面進(jìn)行不間斷的分析與研究。

視頻智能分析主要包括行為分析和特征識(shí)別。行為分析以背景模型為基礎(chǔ)，技術(shù)應(yīng)用表現(xiàn)在人員聚集、物品遺留、物品丟失、人員徘徊、人員倒地、安全帽與工裝檢測(cè)、區(qū)域人數(shù)統(tǒng)計(jì)、進(jìn)入或離開(kāi)區(qū)域以及跨越警戒線、火焰檢測(cè)等方面。特征識(shí)別主要包括車牌識(shí)別和人臉識(shí)別。較于傳統(tǒng)視頻分析，視頻智能分析的重大突破在于能夠?qū)?chǎng)景中的背景和目標(biāo)分離，識(shí)別出真正的目標(biāo)。

1.2.4 “互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)

“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)所強(qiáng)調(diào)的一直以來(lái)都是互聯(lián)網(wǎng)以及云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的有機(jī)融合，借助互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)將多種技術(shù)進(jìn)行融合，充分使用互聯(lián)網(wǎng)工具，將資源使用在云端，然后再進(jìn)行分配，從而實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”安防云平臺(tái)。這些移動(dòng)工具以及對(duì)應(yīng)的服務(wù)平臺(tái)能夠有效實(shí)現(xiàn)客戶端的實(shí)時(shí)監(jiān)控，做到安防領(lǐng)域的突破，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域以及跨時(shí)域的信息采集、技術(shù)與管理的融合，建立立體遠(yuǎn)程的安防系統(tǒng)[5]。

2 主要的功能設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)

2.1 功能設(shè)計(jì)

2.1.1 智能視頻監(jiān)控

使用智能監(jiān)控軟件就能夠完成24 h的不間斷監(jiān)控，改變傳統(tǒng)的監(jiān)控模式，同時(shí)也能夠解放勞動(dòng)力。使用嵌入化的智能模塊或者是中心管理服務(wù)器可以對(duì)所監(jiān)控到的畫(huà)面進(jìn)行持續(xù)分析。

基于對(duì)監(jiān)控?cái)z像頭收集的視頻畫(huà)面進(jìn)行分析的系統(tǒng)，能夠進(jìn)行多種檢測(cè)，如入侵檢測(cè)、移動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)路徑檢測(cè)、遺留物目標(biāo)檢測(cè)、運(yùn)動(dòng)方向檢測(cè)和移走目標(biāo)檢測(cè)等，從而可以對(duì)人或者物體進(jìn)行分析，定義“超出界限”“冒出”“增多”“遺留物”“長(zhǎng)時(shí)間逗留”“尋釁滋事”“違反進(jìn)出規(guī)則”“車輛逆行”等警報(bào)規(guī)則[5]。

2.1.2 周界防范

以往變電站的周界安防系統(tǒng)主要存在著紅外圍欄誤報(bào)率高以及電子圍欄無(wú)法入侵判定、精準(zhǔn)度比較差等一系列問(wèn)題。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)以及紅外、超聲波等技術(shù)的發(fā)展也為變電站的周界防范提供了更多新的方法與技術(shù)，通過(guò)物理跟通信防范，利用激光圍欄來(lái)測(cè)定入侵的位置，并進(jìn)行阻攔，利用分組無(wú)線服務(wù)網(wǎng)絡(luò)來(lái)做到遠(yuǎn)程的報(bào)警，再結(jié)合攝像機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，組建智能化的變電站周界的立體安防系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 安防系統(tǒng)

一般來(lái)說(shuō)，在智能變電站立體安防設(shè)定的過(guò)程中包含著2個(gè)內(nèi)容，分別是前端控制以及后端控制。前端監(jiān)控層的主要任務(wù)就是對(duì)入侵到變電站周界的具體內(nèi)容進(jìn)行檢測(cè)與威懾，并且取證，包括網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)以及電子圍欄等。后端控制層主要負(fù)責(zé)對(duì)所收集到的報(bào)警信息進(jìn)行顯示以及存儲(chǔ)，同時(shí)控制前端的網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，并對(duì)以太網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)和遠(yuǎn)程報(bào)警，主要包含控制器、監(jiān)控主機(jī)以及監(jiān)控顯示器等，都需要安裝在控制室內(nèi)。

2.1.3 聯(lián)動(dòng)報(bào)警

入侵報(bào)警系統(tǒng)能夠通過(guò)感知技術(shù)以及通信技術(shù)（包括計(jì)算機(jī)技術(shù)等）對(duì)事件的具體性質(zhì)進(jìn)行評(píng)估，對(duì)那些非法進(jìn)入?yún)^(qū)域的特定事件進(jìn)行識(shí)別包括警告。由于傳統(tǒng)變電站在運(yùn)行的過(guò)程中無(wú)論是圖像監(jiān)控還是聲光報(bào)警等都是非常獨(dú)立的，因此防火防盜手段非常單一，所以聯(lián)動(dòng)效果非常不明顯。在智能化的變電站系統(tǒng)中可以對(duì)火災(zāi)以及非法入侵等事件通過(guò)紅外或者超聲波等來(lái)進(jìn)行決策，其報(bào)警方式也非常多樣化，主要包括手機(jī)應(yīng)用端以及短信和警鈴等，同時(shí)利用遠(yuǎn)程監(jiān)控和警示聯(lián)動(dòng)等方法都能夠做到遠(yuǎn)程可視化的監(jiān)控報(bào)警。

2.1.4 門(mén)禁管理

智能變電站的門(mén)禁管理體系中可以在變電站的出入口安裝智能識(shí)別系統(tǒng)，這樣做就能夠有效實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)控和防盜報(bào)警，包括狀態(tài)記錄。門(mén)禁管理主要包含著智能卡、電子密碼、虹膜識(shí)別等一系列模式。這種變電站的門(mén)禁系統(tǒng)主要包含門(mén)禁服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)、控制器以及能夠產(chǎn)生跳碼的手機(jī)等，其中門(mén)禁控制器主要是用來(lái)控制各種門(mén)禁終端，如讀卡器和鍵盤(pán)等，通過(guò)變電站的有效網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組網(wǎng)，在控制中心就能夠?qū)崿F(xiàn)集中的數(shù)據(jù)共享。

2.1.5 人員巡檢以及機(jī)器人巡檢

因?yàn)樽冸娬镜倪\(yùn)行屬于長(zhǎng)期狀態(tài)，所以確保所有設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中是安全的非常重要，可以使用人員檢測(cè)以及機(jī)器人檢測(cè)相結(jié)合的工作辦法，主要目的就是為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中存在的安全隱患，有效完成變電站設(shè)備的日常檢查以及溫度測(cè)試。一方面可以使用紅外線來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，工作人員只需要定期或者不定期完成巡視檢查即可，而另一方面也可以使用智能化的巡檢機(jī)器人，建立自動(dòng)的安全防護(hù)體系架構(gòu)，根據(jù)設(shè)定的軌道來(lái)完成移動(dòng)，通過(guò)視頻以及紅外線等設(shè)備進(jìn)行故障判定[6]。

2.2 目標(biāo)檢測(cè)以及智能決策報(bào)警

2.2.1 基于聚類的背景建模以及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的辦法

在立體安防體系中需要使用智能化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行圖像檢測(cè)，主要包含著圖像序列中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。目前，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)方法較多，如光流場(chǎng)法、背景減除法以及聚類法等，其中使用最為頻繁的是背景減除法[7]。背景減除法的實(shí)現(xiàn)原理就是通過(guò)背景估計(jì)跟圖像濾波來(lái)對(duì)圖像進(jìn)行獲取，所檢測(cè)到的對(duì)象比較完整，適合使用在普通視頻的監(jiān)控需求中，具體的算式為

式中：fk(x,y)為當(dāng)前幀；bk(x,y)為當(dāng)前幀的背景；dk(x,y)為當(dāng)前幀跟背景幀之間的差分結(jié)果。

在實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景中，受到光照以及背景的復(fù)雜度，包括攝像機(jī)抖動(dòng)等一系列因素的影響，會(huì)給運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的目標(biāo)檢測(cè)帶來(lái)非常大的挑戰(zhàn)。當(dāng)所捕捉到的目標(biāo)在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中呈現(xiàn)著比較緩慢的狀態(tài)或者情況看起來(lái)非常復(fù)雜時(shí)，就可以利用基于聚類的背景建?；蛘哌\(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)的辦法來(lái)有效降低整體運(yùn)算的復(fù)雜程度，也能夠獲得非常好的檢測(cè)效果。這種方法能夠?yàn)槊恳粋€(gè)像素點(diǎn)都建立一個(gè)固定的模板，并且對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠?xùn)練，可以有效減小算法所需要占用的空間，從而有效提升背景提取的效率[8,9]。

2.2.2 智能決策報(bào)警

對(duì)于整個(gè)安防系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，智能決策報(bào)警可以說(shuō)是系統(tǒng)中的核心內(nèi)容，同時(shí)對(duì)異常報(bào)警模塊進(jìn)行分析時(shí)，必須要對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)。一般來(lái)說(shuō)都是根據(jù)智能變電站對(duì)所出現(xiàn)的異常事件進(jìn)行判定，然后構(gòu)建一個(gè)相關(guān)的知識(shí)庫(kù)，并在深度學(xué)習(xí)后建立相關(guān)的模型，完成綜合求解，通過(guò)不斷的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)來(lái)完成知識(shí)庫(kù)的更新[10]。

3 結(jié) 論

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)能夠?qū)ΜF(xiàn)代化的變電站安防系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的改革與更新，同時(shí)也可以有效提升現(xiàn)代化的安防技術(shù)，為變電站的保障提供更多的技術(shù)支撐。本文主要對(duì)智能變電站的具體特點(diǎn)以及管理需求進(jìn)行了相關(guān)探討，并利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)布置了相關(guān)設(shè)備，建立了物聯(lián)網(wǎng)感應(yīng)機(jī)制，通過(guò)智能化的分析以及云平臺(tái)等對(duì)變電站周邊環(huán)境進(jìn)行深度感知，同時(shí)將無(wú)線技術(shù)和有線技術(shù)相結(jié)合來(lái)完成感知系統(tǒng)的互聯(lián)互通。